(57)【要約】      （修正有）【課題】ＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチに立脚しつつ、積算回数設定の自由度が減るという問題点を緩和し、バックグラウンド抑制を実現する。【解決手段】ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を繰り返し行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、前記位相回しをcogwheel位相回しに基づいて行う。【選択図】図４
2014052202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、
試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を繰り返し行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、
前記位相回しをcogwheel位相回しに基づいて行うことを特徴とするＮＭＲ測定方法。
【請求項２】
ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、
試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、
前記位相回しに当たり、前記９０度パルスの高周波位相をＮ回の測定の都度２πｍν0／Ｎ（ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１）とＮ段階に変化させると共に、９０度パルスに続く１つ又は複数の１８０度パルス（１８０1，１８０2，・・・，１８０i）について、測定の都度その高周波位相を２πｍνi／Ｎ（ｉ＝１，２，・・・）としたことを特徴とするＮＭＲ測定方法。ただし、Ｎは必要となる位相回しの回数の総数、ν0は前記９０度パルスについての係数、νiは前記１８０度パルス（１８０i）にかかわる係数。
【請求項３】
前記Ｎ及び前記νiの数値は、事前のシミュレーションに基づいて最適値が選定されることを特徴とする請求項２に記載のＮＭＲ測定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のＮＭＲ測定方法において、前記９０度パルスとして核磁化に対して９０度パルスと同等に横磁化を発生させるシングルパルス又はパルス列を用いたことを特徴とするＮＭＲ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）測定において、バックグラウンド信号と呼ばれる不要信号を抑制するために用いられる。ＮＭＲスペクトルには、対象とする測定試料からの信号以外に、測定試料以外の物質（主にＮＭＲプローブの素材）からの信号が重なり合って測定されることが多い。この信号は通常、バックグラウンド信号と呼ばれる。測定試料からの信号が十分強いときには、弱いバックグラウンド信号はそれほど大きな問題とならないが、微量試料の測定の場合のような微弱な信号を測定する際には、大きな問題を引き起こす。
【０００２】
また、測定試料の量が十分存在しているときでも、19Ｆなど、プローブの材料中にも大量に含まれている核種の測定の場合には、バックグラウンド信号は大きな問題となる。また、バックグラウンド信号は、一般的にブロードな幅広い線形で観測されるため、測定試料の信号が幅広い線形を示すときには、バックグラウンド信号と試料由来の信号との区別が困難である。このような問題を引き起こすバックグラウンド信号を効率よく抑制するために本発明は利用される。
【０００３】
しばしば測定される1Ｈ核領域において、バックグラウンド信号を抑制するために、ＮＭＲプローブの素材には、1Ｈ核を含まないテフロン（「テフロン」はデュポン社の登録商標）などのフッ素樹脂がよく利用されている。その反面、そういったプローブでは19Ｆ核の測定に支障をきたす。また、13Ｃ核を含まない素材は少なく、しばしば測定される13Ｃ核領域においてバックグラウンド信号を与えないような素材に置き換えることが困難である。
【０００４】
バックグラウンド信号を抑制する手法のもう一つのアプローチに測定法を工夫する手法がある。バックグラウンド信号は抑制して、測定試料からの信号のみを取り出す手法が提案されている。しかしながら、これらの手法はバックグラウンド信号を抑制するために多くの回数の積算が必要であり、測定時間が長くかかり効率が悪い。本発明は、効率よく短時間でバックグラウンド信号を抑制することのできるＮＭＲ測定方法の技術分野に属している。
【背景技術】
【０００５】
[プローブの素材に注目するアプローチ]
先に述べたように、プローブの素材中に、実際に観測する核種が含まれていなければ、バックグラウンド問題は解決する。1Ｈ核はよく測定されるので、多くの場合、1Ｈ核が含まれていないテフロンなどの19Ｆポリマーがプローブの素材として用いられる。これは、1Ｈ核のバックグラウンドを抑制するのみならず、1Ｈ核が絡む多核種測定においても、バックグラウンド信号を抑制するという効果をもたらす。
【０００６】
たとえば、固体ＮＭＲ測定で広く用いられる13Ｃ−ＣＰＭＡＳ（Cross Polarization Magic Angle Spinning）測定では、1Ｈ核の磁化を13Ｃ核に移すことにより、13Ｃ核由来の信号を効率よく測定することができる。そのため、たとえプローブの素材中に13Ｃ核が含まれていても、素材中に1Ｈ核さえ存在していなければ、13Ｃ−ＣＰＭＡＳスペクトルにはバックグラウンド信号が現れない。
【０００７】
これは溶液ＮＭＲ測定でも同様で、13Ｃ核の直接観測ではバックグラウンド信号が現れる場合でも、1Ｈ核が絡む測定（たとえばＨＭＱＣやＨＳＱＣなど）を行なうことにより、13Ｃ核のバックグラウンド信号が消去できる。
【０００８】
このように、19Ｆポリマーを素材に利用することにより、1Ｈ核に関連するバックグラウンド信号は大幅に低減することができる（図１）。その反面、19Ｆ核の測定には、19Ｆポリマー由来の非常に強いバックグラウンド信号が観測されることになる。また、13Ｃ核に関しては、多くの場合、13Ｃ−ＣＰＭＡＳ測定ではバックグラウンド信号は問題とならないが、ＣＰ測定を用いない13Ｃ核の直接観測の場合には、13Ｃ核のバックグラウンド信号が現れる。これは19Ｆポリマーにより水素核をフッ素核に置き換えても13Ｃ核の数自体は減っていないためである。13Ｃ核を含まない素材、例えば無機セラミックス系の素材中には、多くの場合、27Ａｌ核や29Ｓｉ核などが含まれており、27Ａｌ−ＮＭＲ測定や29Ｓｉ−ＮＭＲ測定の際に、新たなバックグラウンド問題を引き起こす。
【０００９】
以上のように、ＮＭＲプローブの素材選定には細心の注意が払われているが、多くの場合、何らかの他の核種を犠牲としてバックグラウンド信号を抑制することになる。そのため、全ての核種に利用できる有効な手法ではない。
【００１０】
[ＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチ]
ＮＭＲプローブは、試料からの信号強度を効率よく受信できるように設計されている。そのため、試料の位置が受けるＲＦ磁場強度と、試料以外の位置が受けるＲＦ磁場強度は強度的に異なる。この違いに着目してバックグラウンド信号を抑制するＤＥＰＴＨｎと呼ばれるアプローチが提案された（非特許文献１、２）。
【００１１】
このアプローチでは、まず９０度パルスで磁化を励起した後、ひとつ、もしくは複数の１８０度パルス（このパルスの数がｎである）を連続して加えることにより、適切なＲＦ強度を受けている磁化からの信号のみを取り出す。
【００１２】
具体的に９０度パルスがひとつ、１８０度パルスがひとつからなるＤＥＰＴＨ１（または単にＤＥＰＴＨ）シーケンスを考える。このとき、９０度パルスおよび１８０度パルスのパルス幅を、試料の位置でそれぞれ正確に９０度パルス、および１８０度パルスとなるように設定する。これにより、試料の位置では１８０度パルスは全く何も作用しないか、もしくは単なる反転パルスとして作用する。
【００１３】
一方、試料以外の位置では、たとえば、試料の位置でのＲＦ磁場強度の半分程度のＲＦ磁場強度を受ける場所では、９０度パルスとして照射されているものは４５度パルスとして作用し、１８０度パルスとして照射されているものは９０度パルスとして作用する。そのため、試料以外の位置では、これらのパルスのために、試料以外の位置にある核由来の信号が乱されて、試料中の核由来の信号とは異なった挙動を示す（図２）。
【００１４】
９０度パルスと１８０度パルスの位相を、例えば９０度単位で個別に変えながら一連の実験を繰り返し行ない、その結果得られた信号をパルス位相を考慮して加減算することにより、核由来の信号を残して乱された信号を除去することができる。この手順は、位相回し（Phase Cycling）と呼ばれる。９０度パルスがひとつ、１８０度パルスが２つからなるパルス列はＤＥＰＴＨ２と呼ばれるが、この場合、必要になる位相回しの回数は、３つのパルス毎に４通りで合計６４回であることが報告されている。
【００１５】
すなわち、６４回実験を繰り返して、初めてバックグラウンド信号を消去することが可能になる。６４回の位相回しを行わなくても、１６回でもある程度十分な性能が得られることも報告されているが、それでもやはり、１６回の位相回しが必要となる。
【００１６】
このように、ＲＦ磁場強度の違いを用いたＤＥＰＴＨのアプローチでは、位相回しが必要ではあるが、バックグラウンド信号をきれいに除去して、試料からの信号だけを選択的に取り出すことが原理的に可能である。本発明はこの手法の改良に関わるものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】D. G. Cory, W. M. Ritchey, Journal of Magnetic Resonance, vol. 80, pp. 128-132 (1988).
【非特許文献２】M. R. Bendall, R. E. Gordon, Journal of Magnetic Resonance, vol. 53, pp. 365-385 (1983).
【非特許文献３】M. H. Levitt, P. K. Madhu, C. E. Hughes, Journal of Magnetic Resonance, vol. 155, pp. 300-306 (2002).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
[ＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチ]
上記ＤＥＰＴＨシーケンスは、非常にうまく動作する。しかしながら、最大の問題は、多くの回数の位相回しが必要になる点である。原理的には６４回（減らしても１６回）もの位相回しが必要になってしまう。そのため、それほど積算を必要としない感度の高い試料の場合でも最低６４回（もしくは１６回）の積算が必要になってしまう。すなわち、位相回しを完了させるために必要以上の積算が必要になり、無用に長い測定時間がかかってしまうことが問題である。
【００１９】
これは主に、19Ｆ核測定の場合によく見られる問題である。また、試料からの信号が微弱で、積算が必要な場合でも、６４回（もしくは１６回）単位でしか積算回数を設定できず、積算回数設定の自由度が減ってしまう。
【００２０】
本発明では、ＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチに立脚しつつ、積算回数設定の自由度が減るという問題点を緩和し、より少ない位相回しで同じバックグラウンド抑制を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ測定方法は、
ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、
試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を繰り返し行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、
前記位相回しをcogwheel位相回しに基づいて行うことを特徴としている。
【００２２】
また、ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、
試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、
前記位相回しに当たり、前記９０度パルスの高周波位相をＮ回の測定の都度２πｍν0／Ｎ（ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１）とＮ段階に変化させると共に、９０度パルスに続く１つ又は複数の１８０度パルス（１８０1，１８０2，・・・，１８０i）について、測定の都度その高周波位相を２πｍνi／Ｎ（ｉ＝１，２，・・・）としたことを特徴としている。ただし、Ｎは必要となる位相回しの回数の総数、ν0は前記９０度パルスについての係数、νiは前記１８０度パルス（１８０i）にかかわる係数。
【００２３】
また、前記Ｎ及び前記νiの数値は、事前のシミュレーションに基づいて最適値が選定されることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１乃至３のいずれかに記載のＮＭＲ測定方法において、前記９０度パルスとして核磁化に対して９０度パルスと同等に横磁化を発生させるシングルパルス又はパルス列を用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のＮＭＲ測定方法によれば、
ＮＭＲ装置のプローブの素材から出るバックグラウンド由来の信号を低減させるＮＭＲ測定方法であって、
試料に対して９０度パルスとそれに続く１つ又は複数の１８０度パルスとから構成するＲＦパルス列を、各パルスの高周波位相を位相回しにより変化させながら繰り返し照射して測定を繰り返し行うと共に、各測定で得られたＮＭＲ信号を積算するＮＭＲ測定方法において、
前記位相回しをcogwheel位相回しに基づいて行うことを特徴としているので、
ＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチに立脚しつつ、積算回数設定の自由度が減るという問題点を緩和し、より少ない位相回しで同じバックグラウンド抑制を実現することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のプローブの素材に注目するアプローチを示す図である。
【図２】従来のＲＦ磁場強度の違いを用いたアプローチを示す図である。
【図３】本発明にかかる第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明によって測定されたＮＭＲのバックグラウンド・スペクトルである。
【図５】本発明にかかる第２の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
［実施例１］
本発明者は、ＤＥＰＴＨ(ＲＦ磁場強度Ｂ1の違いに注目したアプローチ)は、本質的にはコヒーレンス選択に帰着できると言うことを見出した。
【００２９】
一方、コヒーレンス選択に着目して位相回し回数を低減する手法の一つとして「Cogwheel phase cycling」(以下、Cogwheel位相回し）が提案されている。(非特許文献３)
このCogwheel位相回しでは、複数のパルスから構成されるパルスシーケンスが複数のブロックに分けられ、測定のつど各ブロックの高周波位相がブロックごとに定められた倍率(比率)で同時に増加される。この手法により、従来型の位相回しに比べて少ない位相回し回数で、同じ効果が得られる。
【００３０】
このCogwheel位相回しは、例えば固体ＮＭＲのＭＱ−ＭＡＳ（Multi Quantum-Magic Angle Spinning）測定などに利用されてきたが、ＤＥＰＴＨに使用されたことはない。
【００３１】
本発明は、ＤＥＰＴＨにcogwheel位相回しを適用することにより、より少ない位相回し回数でバックグラウンド抑制を実現するものであり、以下に詳説する。
【００３２】
ＮＭＲのパルスの効果を評価するために、コヒーレンスという概念がある。これは、パルスにより生じる磁化の挙動を記述するものであり、平衡磁化は０、横磁化は±１、観測される磁化は−１という「コヒーレンスの次数」と呼ばれる値をとることが知られている。また、コヒーレンスは、パルスを照射するときのみに、異なる次数へ移動することが可能である。このコヒーレンスの移動経路を確認することで、パルスの役割を深く理解する助けになる。
【００３３】
平衡磁化では、コヒーレンスは０の状態にある。ここで９０度パルスを照射すると、＋１、または−１、もしくはその混合の状態に、コヒーレンスが移動する。次に、１８０度パルスを照射すると、＋１のコヒーレンスは−１に、−１のコヒーレンスは＋１に移動する。最終的には、−１のコヒーレンスにある信号だけが観測される。
【００３４】
それぞれのパルスに適切な位相を与え、９０度パルスおよび１８０度パルスが完全なとき、ＤＥＰＴＨ１は図３において太い矢印で示すように、０→＋１→−１のコヒーレンス移動経路のみをたどる。しかしながら、９０度パルスが９０度からずれているときや、１８０度パルスが１８０度からずれているときには、このルートのみならず、細い矢印で示すようなさまざまな別のコヒーレンス移動経路もたどる。パルスのずれが多いほど、別のルートの割合が多くなる。
【００３５】
さて、プローブの素材に含まれるバックグラウンド信号を与える物質は、試料よりも弱いＲＦ磁場の照射を受けている。そこで、試料の位置で９０度、１８０度パルスとなるようにパルスの幅を調整しておくと、素材の位置では９０度パルスや１８０度パルスから大きく外れた値のＲＦパルスとなる。すなわち、図４で述べた別の経路をたどる信号が非常に多くなる。
【００３６】
ここで、９０度パルスと１８０度パルスの位相を適切に変化させながら、信号を観測し足し合わせることにより、正規のルートをたどる磁化の信号の中から、別のルートをたどる磁化の信号を消去することができる。すなわち、正規のルートのみをコヒーレンス選択することにより、別のルートを通る信号を抑制することができる。これは、試料の信号を観測しながら、バックグラウンド信号を抑制することにつながる。
【００３７】
［従来の位相回しのコヒーレンス選択からの解釈］
コヒーレンスの選択は、パルスの位相を変えながら複数の測定を行ない、信号を足し合わせることにより実現される。このアプローチを位相回しと呼ぶ。照射するパルスの位相を時間の順にφi（ｉ＝０、１、２、……）と表記し、（ｉ−１）番目のパルスとｉ番目のパルスの間のコヒーレンスの次数をｐiと定義する。ｐ0＝０とする。それぞれのパルスで移動するコヒーレンスの差をΔｐi＝ｐi+1−ｐiと表記する。次の関係式により与えられる信号観測位相をＮＭＲ位相検波回路のリファレンス信号の位相φrecに設定して、それぞれのパルスの位相を変化させて信号を足し合わせると、コヒーレンス選択が実現する。
【００３８】
【数１】
2014052202.tif 000003
【００３９】
それぞれのパルスの位相の変化させ方は次の式で与えられる。
【００４０】
【数２】
2014052202.tif 000004
【００４１】
ここでφi(k)はφiのｋ回目の位相回しの際にとるべきφiの値であり、ｋは０からＮi−１まで変化させる。Ｎiはいくつの経路の中からひとつの経路を選ぶのかという数を表している。すなわち、それぞれのパルスに対してＮi回の位相回しが必要になるので、全部で必要になる位相回しの回数は、
【００４２】
【数３】
2014052202.tif 000005
【００４３】
で与えられる。
【００４４】
ＤＥＰＴＨ１の場合は、９０度パルスの位相をφ0、１８０度パルスの位相をφ1、信号観測位相をφrecと表記して考えてみる。正規のコヒーレンス移動経路を通るΔｐ0は、０次から＋１次へのコヒーレンスの移動なので、Δｐ0＝＋１、Δｐ1は＋１次から−1次への移動なのでΔｐ2＝−２となる。それぞれ３つの経路のうちからひとつの経路を選んでいるので、Ｎ0＝Ｎ1＝３となる。これに従うと、φ0にＮ0回の位相回しが必要で、それぞれのφ0に対して、φ1の位相回しがＮ1回だけ必要になる。すなわち、全部で必要になる位相回しの回数は最低でもＮ0×Ｎ1＝９回となる。すなわち、バックグラウンドを抑制した１枚のスペクトルを得るため、９回の位相を変えた実験を行なう必要がある。一般的には、４の倍数のＮiが好まれるため、Ｎ0＝Ｎ1＝４が用いられることが多く、その場合は全部で必要になる位相回しの回数は１６回となる。
【００４５】
ＤＥＰＴＨ２の場合には、（Δｐ0、Δｐ1、Δｐ2）＝（−1、＋２、−２）、（Ｎ0、Ｎ1、Ｎ2）＝（３、３、３）となる。最低でも必要になる位相回しの回数は２７回である。一般的には、４の倍数が用いられ、その場合は６４回の位相回しが必要になる。
【００４６】
一般的には、ＤＥＰＴＨｎの場合には、最低でも３nの位相回しが必要になり、ｎが大きいときには、非常に多くの位相回しが必要になることがわかる。
【００４７】
すでに報告されており広く用いられているＤＥＰＴＨ２では、４の倍数を用いて６４回の位相回しが用いられている。この位相回しは、経験的に１６回にまで減らすことができることが報告されている（非特許文献１）。
【００４８】
［Cogwheel位相回しについて］
上に示したように、多くのパルスを照射するときには、必要となる位相回しの回数が指数関数的に大きくなってしまう。そのときには、非常に多くの回数の測定が必要になり、測定に時間がかかってしまう。この問題を解決する一般論として、cogwheel位相回しという効率的な位相回しが提案された（非特許文献３）。
【００４９】
このアプローチでは、上に示したアプローチのようにそれぞれのパルスの位相をひとつずつ個別に変化させるのではなく、複数のパルスから構成されるパルスシーケンスが複数のブロックに分けられ、測定のつど各ブロックの高周波位相がブロック毎に定められた倍率（比率）で同時に増加させることにより、効率の良い位相回しが実現される。
【００５０】
Cogwheel位相回しにおける位相のまわし方は次の式で表される。
【００５１】
【数４】
2014052202.tif 000006
【００５２】
ここでＮは、必要となる位相回しの回数の総数であり、φi(m)はｍ回目（ｍ＝０、１、……、Ｎ−１）の位相回しの際に、ｉ番目のブロックの位相φiがとるべき位相を示す。νiはwinding numberと呼ばれ、ｉ番目のブロックについて決められた倍率を示す係数（整数）である。ここでwinding numberの差を次のように定義する。
【００５３】
【数５】
2014052202.tif 000007
【００５４】
このとき、Ｎおよびwinding number νiを適切に設定し、（ｉ−１）番目のブロックとｉ番目のブロックの間で取り得るコヒーレンスの次数ｐitrialに対して、次の式を評価する。
【００５５】
【数６】
2014052202.tif 000008
【００５６】
この式が、Δi+1trial≠Δｐi+1となる全ての取り得るコヒーレンス経路に対して成立しないΔνiおよびＮが存在すれば、それらの値を用いて、効率の良い位相回しを行なうことができる。ν0（最初のブロックのwinding number）は任意の値を取り得るが、例えば０とおくと、（５）式のΔνiから、すべてのνiを決めることができる。それぞれのパルスの位相は、νiおよびＮから（４）式を用いて決定できる。また、そのときの信号観測位相は、（１）式により決定できる。
【００５７】
このアプローチは、発表されてからＭＱＭＡＳ（Multi-Quantum Magic Angle Spinning）測定や、ＴＯＳＳ（Total Sideband Suppression）、ＰＡＳＳ（Phase-Adjusted Spinning Sidebands）などに適用できることが示され、非常に少ない位相回しの回数Ｎで効率の良いコヒーレンス選択ができることが示された。
【００５８】
また、winding numberの検索は、総当り方式で検索する必要があるが、ＣＣＣＰ＋＋などのソフトウェアが提供されており、このようなソフトウェアを用いて解を見つけることができる。従来の位相回しで必要になる回数（（３）式）よりも、cogwheel位相回しを用いたときのＮは、圧倒的に少ないことが知られている。
【００５９】
例えば、ＴＯＳＳの場合は、以前は８１回の位相回しが必要とされてきたが、cogwheel位相回しを用いることにより、９回にまで減らせることが示された。また、cogwheel位相回しは、パルスの数が多くなればなるほど、従来の方法による位相回しと比べて、効率が良くなる。
【００６０】
［ＤＥＰＴＨへのcogwheel位相回しの適用] 
以前の方法によるＤＥＰＴＨシーケンスでは、それぞれのパルスの位相を個別に変化させる従来の位相回しに基づいて位相選択を行ない、バックグラウンド信号の抑制を行っていた。そのため、ＤＥＰＴＨ１では最低でも９回、ＤＥＰＴＨ２では最低でも２７回、ＤＥＰＴＨｎでは最低でも３n回の位相回しが必要であり、非常に多くの位相回しが要求されていた。
【００６１】
本発明では、ＤＥＰＴＨにcogwheelの位相回しを適用するという新規な発想に基づき、必要とされる位相回しの回数を減らす。ＤＥＰＴＨ１の場合には、
【００６２】
【数７】
2014052202.tif 000009
【００６３】
のコヒーレンス経路を通ることが要求される。このコヒーレンスを通る位相回しは、従来法では３2＝９回の位相回しが必要とされてきた。ここで、ＤＥＰＴＨ１にcogwheel位相回しを適用し、winding numberおよび位相まわし回数Ｎを検索すると、多くの解が得られるが、Ｎ＝５が最も小さいＮを持つ解として得られる。Ｎ＝５の解も複数得られるが、ひとつの例として、（ν0、ν1）＝（０、３）の解が得られる。このときの位相回しは
【００６４】
【数８】
2014052202.tif 000010
【００６５】
となる。この位相回しで測定を行なった５つの測定結果を足し合わせることで、（ｐ0、ｐ1、ｐ2）＝（０、＋１、−１）のコヒーレンス経路を通る信号だけが得られる。これにより、効率の良いバックグラウンド抑制が実現する。
【００６６】
従来法では９回の位相回しが必要であったが、本発明では５回の位相回しでバックグラウンド抑制が完了する。
【００６７】
１８０度パルスの数が増えるにしたがって、従来法と本発明の差は大きくなる。ＤＥＰＴＨ２の場合、従来法では最低でも２７回の位相回しが必要であるが、本発明に従うと７回の位相まわして完了する。すなわち、Ｎ＝７の解が存在するからである。ＤＥＰＴＨ２で選ぶべきコヒーレンス経路は、（ｐ0、ｐ1、ｐ2、ｐ3）＝（０、−１、＋１、−１）であり、これを満たすcogwheel位相回しの解のひとつは、
【００６８】
【数９】
2014052202.tif 000011
【００６９】
となる。この位相回しを用いて７回の測定を行ない、結果を足し合わせることで、（ｐ0、ｐ1、ｐ2、ｐ3）＝（０、−１、＋１、−１）のコヒーレンス経路選択が完了する。従来法と比べると、２７回から７回までの、位相回し回数の大幅な抑制が実現できる。
【００７０】
３つの１８０度パルスからなるＤＥＰＴＨ３の場合は、従来法では８１回の位相回しが必要であった。一方、cogwheelを用いると、最も小さなＮを持つ解としてはＮ＝９の解が得られる。
【００７１】
【数１０】
2014052202.tif 000012
【００７２】
このように、従来法で８１回の位相回しが必要であったところが、本発明により、わずか９回にまで位相回しを減らすことが可能になる。
【００７３】
４つの１８０度パルスからなるＤＥＰＴＨ４では、従来法では２７３回の位相回しが必要であったが、本発明により１１回にまで位相回しを減らすことができる。すなわちＮ＝１１の解が存在するからである。
【００７４】
【数１１】
2014052202.tif 000013
【００７５】
なお、上記にあげたcogwheel位相回しの解はあくまで一例であり、同様の効果を持った複数の解が存在することを強調しておく。
【００７６】
［測定例］
これらのバックグラウンド抑制シーケンスの効果を、実際の測定により確かめた。図４の一番上が、バックグラウンド抑制なしで測定を行った13Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。図の横軸は13Ｃ−ＮＭＲスペクトルの化学シフト値（単位：ｐｐｍ）、図の縦軸は13Ｃ−ＮＭＲスペクトルの信号強度で、１２０〜１３０ｐｐｍ付近に13Ｃ核由来の強いＮＭＲバックグラウンド信号が現れている。
【００７７】
次に、本発明の効率的なバックグラウンド抑制を、ＤＥＰＴＨ１に適用した例を図４の上から２番目に示す。バックグラウンド信号が大幅に抑制されており、ベースラインはほとんど平らな状態であることがわかる。同様に、ＤＥＰＴＨ２、ＤＥＰＴＨ３、ＤＥＰＴＨ４の場合も効果的に働いている。
【００７８】
これらの性能を、従来法のＤＥＰＴＨ２と比較しても、同等のバックグラウンド抑制が実現できていることがわかる。一方、必要な位相回しは、従来法と比べて非常に少なくなっており、非常に効率的にバックグラウンド抑制が実現できることがわかる。
【００７９】
［実施例２］
本発明によるバックグラウンド信号抑制は、横磁化にｎ個の１８０度パルスを照射することにより実現される。実施例１では、９０度パルスにより生成された横磁化に１８０度パルスを照射する例を示した。実施例２ではより一般化して、横磁化を生成させることのできる他のパルス（例えば２７０度パルスなど）やパルス列との組み合わせを記述する。このパルス（列）が９０度のシングルパルスであるものが、実施例１である。
【００８０】
ＤＥＰＴＨｎのうち、ｎが奇数の場合には、横磁化を用意するパルス列は＋１の磁化、ｎが偶数の場合には、横磁化を用意するパルス列は−１の磁化が必要となる。ここではＤＥＰＴＨ２の例を考える。
【００８１】
横磁化を用意するパルス列は、−１の磁化を作る。まず、このパルス列による不完全性を無視する。すなわち、このパルス列の直後では、コヒーレンスの次数が−１の磁化のみが存在すると考える。
【００８２】
そのとき、図５に示すような、（ｐ1、ｐ2、ｐ3、ｐ4）＝（０、−１、＋１、−１）のコヒーレントのルートを選ぶと、バックグラウンド信号抑制ができる。
【００８３】
このルートを選ぶひとつの例として、Ｎ＝５の解を示す。
【００８４】
【数１２】
2014052202.tif 000014
【００８５】
ＤＥＰＴＨ３の場合は、Ｎ＝７の例を示す。
【００８６】
【数１３】
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【００８７】
なお、ここでは、横磁化を用意するパルスによって±１の磁化が用意されると仮定したが、さらにφ1に位相回しを加えることによって、横磁化を用意するパルスによる位相選択を付け加えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
固体試料／溶液試料のＮＭＲスペクトル測定に広く利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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