(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲ信号検出コイルに磁場補正信号励起用高周波信号を印加してＮＭＲ信号検出コイルからの磁場固定用信号を検波し磁場固定ループ用誤差信号として磁場補正コイルにフィードバックすると共に、スピンデカップリングパワーを測定試料に印加中は磁場補正コイルへの補正磁場電流出力をホールドする核磁気共鳴用磁場固定装置において、ホールド解除時に磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向がホールド開始時と同じになるようにスピンデカップラと磁場固定を設定制御する設定制御手段を設けたことを特徴とする核磁気共鳴用磁場固定装置。
【請求項２】
前記設定制御手段は、前記磁場固定用信号を検波する検波用参照信号の位相をホールド開始時の位相に基づき制御することを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴用磁場固定装置。
【請求項３】
前記設定制御手段は、前記補正磁場電流出力をホールド時間の間にスピンデカップラの繰り返しパターンが終了する関係になるようにパルスシーケンスを制御するものであることを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴用磁場固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＭＲ信号検出コイルに磁場補正信号励起用高周波信号を印加してＮＭＲ信号検出コイルからの磁場固定用信号を検波し磁場補正コイルに対し磁場固定ループ用誤差信号をフィードバックすると共に、スピンデカップリングパワーを測定試料に印加中は磁場補正コイルの補正磁場電流出力をホールドする核磁気共鳴用磁場固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のＮＭＲ用磁場補正回路とデカップラ回路の構成例を示す図である。
高分解能ＮＭＲ（核磁気共鳴）において、試料を挿入するＮＭＲプローブ内の磁場は、例えば１０１０〜１０１２の非常に高い安定度が要求される。そこで、ＮＭＲ装置では、図５に示すようにＮＭＲ用磁石３に主磁場コイル４と磁場補正コイル５とを配置すると共に、通常ＮＭＲ測定試料１に磁場固定のためのＮＭＲ信号を発生する溶媒を加えてこの溶媒のＮＭＲ信号をＮＭＲ信号検出コイル２から検出し、磁場固定用高周波回路の検波回路８で位相検波して発生するＤＣ分を磁場固定ループ用誤差電圧として補正磁場発生回路を介し補正磁場コイル５にフィードバックすることにより、ＮＭＲプローブ内磁場の安定化を図っている。これは、超電導磁石を用いた主磁場コイル４による磁場のドリフトや変動が１０５  程度までしか抑えられりいためである。
【０００３】
このような磁場を安定化するＮＭＲの磁場固定ロック回路は、通常観測やＮＭＲスピンデカップラによりＮＭＲ信号を測定するために使用する周波数とは異なった周波数を用いている。しかし、測定内容によっては磁場固定用の周波数と同じ周波数で観測、デカップルすることが必要な場合がある。このような場合、磁場の安定化制御のための磁場固定ループ用誤差電圧は、スピンデカップラ発生回路１２、１３、１４からＮＭＲ信号検出コイル２への高周波印加中において正常な値でなくなる。このことの対処として、パルスシーケンス制御回路の制御によりスピンデカップラ発生回路１２、１３、１４からＮＭＲ信号検出コイル２への高周波印加中は補正磁場発生回路のホールド回路１８で補正磁場出力をホールドしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁場固定用高周波と同じ周波数のデカップリングパワーをＮＭＲ測定試料１に印加すると、その印加終了後も磁場固定ループ用誤差電圧が正常な値として出るまでに時間がかかり、この間正しいＮＭＲ信号が得られないという問題があった。これは、磁場固定用高周波と同じ周波数のデカップリングパワーをＮＭＲ測定試料１に印加することにより、磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向が乱れるため、ホールド回路１８のホールドを解除した後も、暫くの間本来の核スピンの向きに戻るまで時間がかかることによるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、磁場固定用高周波と同じ周波数のデカップリングパワーを印加しても、補正磁場電流出力のホールド解除時に正しいＮＭＲ信号を得られるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、ＮＭＲ信号検出コイルに磁場補正信号励起用高周波信号を印加してＮＭＲ信号検出コイルからの磁場固定用信号を検波し磁場固定ループ用誤差信号として磁場補正コイルにフィードバックすると共に、スピンデカップリングパワーを測定試料に印加中は磁場補正コイルへの補正磁場電流出力をホールドする核磁気共鳴用磁場固定装置において、ホールド解除時に磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向がホールド開始時と同じになるようにスピンデカップラと磁場固定を設定制御する設定制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記設定制御手段は、前記磁場固定用信号を検波する検波用参照信号の位相をホールド開始時の位相に基づき制御することを特徴とし、前記補正磁場電流出力をホールド時間の間にスピンデカップラの繰り返しパターンが終了する関係になるようにパルスシーケンスを制御することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の実施の形態を示す図であり、１はＮＭＲ測定試料、２はＮＭＲ信号検出コイル、３はＮＭＲ用電磁石、４は主磁場コイル、５は磁場補正コイル、６は高周波結合器、７は受信回路、８は検波回路、９、１２は増幅器、１０、１３は変調回路、１１、１４は高周波発生器、１５はパルスシーケンス制御回路、１６は磁場補正用電圧発生回路、１７は加算回路、１８はホールド回路、１９は磁場固定用パルスシーケンス発生回路を示す。
【０００９】
図１において、磁場固定用高周波回路は、高周波結合器６を介して磁場補正信号励起用高周波出力をＮＭＲ測定試料１の周りに置かれたＮＭＲ信号検出コイル２に供給し、ＮＭＲ信号検出コイル２から出力された磁場固定用信号を検波して磁場固定ループ用誤差電圧として補正磁場発生回路から磁場補正コイル５にフィードバックするものである。磁場補正信号励起用高周波出力は、高周波発生器１１からの出力を変調回路１０で変調して増幅器９を介して高周波結合器６に送出する。また、磁場固定用信号は、高周波結合器６から受信回路７に受信して、検波回路８で変調回路１０から供給される検波用参照信号により検波し、磁場固定ループ用誤差電圧を発生する。
【００１０】
パルスシーケンス制御回路１５は、デカップリングパワーがＮＭＲ信号検出コイル２に印加される間、補正磁場発生回路の補正磁場電流出力をホールドするように、スピンデカップラ発生回路の変調回路１３と補正磁場発生回路のホールド回路１８を制御するものである。この補正磁場発生回路の補正磁場電流出力がホールドされている間磁場補正コイル５に流れる電流は一定となり固定される。さらに、パルスシーケンス制御回路１５は、スピンデカップラ発生回路の変調制御信号を磁場固定用パルスシーケンス発生回路１９に供給する。
【００１１】
スピンデカップラ発生回路は、パルスシーケンス制御回路１５により制御される変調回路１３、増幅器１２を介して高周波発生器１４の出力を高周波結合器６に導き、さらに高周波結合器６からＮＭＲ信号検出コイル２に導くことにより、デカップリングパワーをＮＭＲ測定試料１に印加するものである。
【００１２】
補正磁場発生回路では、磁場固定用高周波回路の磁場固定ループ用誤差電圧を加算回路１７に入力すると共に、パルスシーケンス制御回路１５からのホールド信号をホールド回路１８に入力する。そして、磁場補正用電圧発生回路１６の出力を加算回路１７に導き、加算回路１７で磁場固定用高周波回路からの磁場固定ループ用誤差電圧と加算する。その加算回路１７の出力をホールド回路１８に導きホールド回路１８から磁場補正コイル５に送出する。
【００１３】
磁場固定用パルスシーケンス発生回路１９は、パルスシーケンス制御回路１５からの変調制御信号を入力して、磁場固定用高周波回路の変調回路１０を制御することにより、検波回路８から出力される磁場固定ループ用誤差電圧信号の位相がホールド開始時と終了時とで同じになるようにして、ホールド解除後も直ちに正常な磁場固定ができるようにする。そのために、磁場固定用パルスシーケンス発生回路１９は、パルスシーケンス制御回路１５からの変調制御信号に基づき変調回路１０から検波回路８へ出力する検波用参照信号をスピンデカップラ周波数の位相変調と同じあるいは一定の関係になるように変調回路１０を制御する。
【００１４】
図２は本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図であり、２１はパルスシーケンス計算回路を示す。
図２において、パルスシーケンス計算回路１９は、ホールド時間の間に丁度スピンデカップラの繰り返しパターンが終了する一定の関係になるように、増幅器１２の出力のレベルと位相変調のステップ時間を計算してパルスシーケンス制御回路１５に与えるものである。そして、パルスシーケンス制御回路１５は、パルスシーケンス計算回路１９の計算した出力のレベルと位相変調のステップ時間に基づきスピンデカップラ発生回路の変調回路１３を制御するものである。この制御により、磁場固定ループ用誤差電圧信号の位相がホールド開始時と終了時とで同じになるため、ホールド解除後も直ちに正常な磁場固定ができるようになる。なお、パルスシーケンス計算回路１９での設定値の計算は、ソフトウエア的に行ってもよいし、ハードウエアで行ってもよい。
【００１５】
上記のように補正磁場電流出力をホールドしている間、磁場固定用の周波数と同じスピンデカップラ周波数をＮＭＲ測定試料１に印加しても、デカップラの繰り返しパターンの終了で磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向がホールド前と同じになるように制御できるので、ホールドを解除した後、磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向が大きく乱れることなく、正しいＮＭＲ信号を得ることができる。
【００１６】
図３は本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図であり、２２は位相検出回路を示す。
図３において、位相検出回路２２は、パルスシーケンス制御回路１５からスピンデカップラ発生回路の制御信号を入力し、磁場固定用高周波回路の変調回路１０における補正磁場電流出力をホールドしている間のロック信号の位相を検出し、変調回路１０の検波参照信号を制御するものである。パルスシーケンス制御回路１５は、デカップラをホールド解除直前に終了させ、変調回路１０は、デカップラ終了後ホールド解除までの間に、位相検出回路２２で検出したデカップラ終了時点の位相値を基に検波回路８の検波参照信号を制御する。したがって、ホールド解除後は、位相制御された検波参照信号により検波回路８で検波した磁場固定ループ用誤差電圧信号が出力される。
【００１７】
上記のようにデカップラの終了時のロック信号の位相を検出して、補正磁場発生回路のホールド解除直前に、検波前の信号の位相と検波参照信号の位相の差がホールド開始前と同じ位相関係になるように検波用参照信号の位相を制御するため、ホールド解除後も磁場固定ループが大きく乱れることなく、速やかに磁場固定制御が復活でき、正しいＮＭＲ信号を得ることができる。
【００１８】
図４は本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図であり、２３はパラメータ設定回路を示す。
図４において、パラメータ設定回路２３は、デカップラが終了した時点の検波回路８に入力されるべき検波参照信号の位相値をデカップラの変調内容とデカップラ時間から求め、デカップラの変調内容とデカップラ時間をパルスシーケンス制御回路１５に与え、検波参照信号の位相値とデカップラ時間を磁場固定用高周波回路の変調回路１０に与えるものであり、この位相値は計算しあるいはテーブル等を参照して求める。磁場固定用高周波回路の変調回路１０は、デカップラ終了時点の位相値を基に検波回路８の検波参照信号を制御する。したがって、ホールド解除後は、位相制御された検波参照信号により検波回路８で検波した磁場固定ループ用誤差電圧信号が出力され、磁場制御が再開される。また、パラメータ設定回路２３から変調回路１０に位相データを送るだけでなく、パルスシーケンス制御回路１５から変調回路１０に切り換えタイミング信号を送るようにしてもよい。このようにすることにより、予め送っておいた位相に切り換え信号で瞬時に高速切り換えすることができる。
【００１９】
上記のようにパラメータ設定回路２３により磁場固定用信号の検波後の位相方向がホールド前と同じになる位相を設定するので、補正磁場発生回路において補正磁場電流出力をホールドしている間、磁場固定用高周波と同じ周波数のデカップリングパワーをＮＭＲ測定試料１に印加することにより、磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向が乱れても、デカップルの終了後、ホールドを解除した後は、磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向が大きく乱れることなく、正しいＮＭＲ信号を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ホールド解除時に磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向がホールド開始時と同じになるようにスピンデカップラと磁場固定を設定制御する設定制御手段を設け、磁場固定用信号を検波する検波用参照信号の位相をホールド開始時の位相に基づき制御したり、補正磁場電流出力のホールド時間の間にスピンデカップラの繰り返しパターンが終了する関係になるようにパルスシーケンスを制御するので、磁場固定用高周波と同じ周波数のデカップリングパワーをＮＭＲ測定試料に印加しても、デカップルを終了しホールドを解除しても、磁場固定用ＮＭＲ核スピンの方向が大きく乱れることなく、正しいＮＭＲ信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明に係る核磁気共鳴用磁場固定装置の他の実施の形態を示す図である。
【図５】従来のＮＭＲ用磁場補正回路とデカップラ回路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＮＭＲ測定試料、２…ＮＭＲ信号検出コイル、３…ＮＭＲ用電磁石、４…主磁場コイル、５…磁場補正コイル、６…高周波結合器、７…受信回路、８…検波回路、９、１２…増幅器、１０、１３…変調回路、１１、１４…高周波発生器、１５…パルスシーケンス制御回路、１６…磁場補正用電圧発生回路、１７…加算回路、１８…ホールド回路、１９…磁場固定用パルスシーケンス発生回路
【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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