(57)【要約】      （修正有）【課題】高い交差分極効率を有する磁気共鳴装置のＨＦコイルアセンブリを提供する。【解決手段】ＨＦコイルアセンブリ１０は、、シリンダ軸２を有する円形シリンダの共通側面１に沿って配置され、長手方向導体素子および湾曲導体素子をそれぞれに有するくら型コイルの２つのコイル対Ａ、Ｂを備える。湾曲導体素子および長手方向導体素子の第１のグループが、高周波で相互接続されてシリンダ軸に関して互いに反対側にあるくら型コイルＡ’、Ａ”を有する第１のコイル対Ａを形成し、湾曲導体素子および長手方向導体素子の第２のグループが同様にくら型コイルＢ’、Ｂ”の第２のコイル対Ｂを形成し、シリンダ軸に関して第１のコイル対および第２のコイル対の軸方向位置および範囲が等しく、第１のコイル対と第２のコイル対は、アジマス方向において重なり合い、他方のコイル対の導体素子をそれぞれに横切るブリッジ素子３０が、コイル内に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴装置の検査ボリューム内に少なくとも２つの独立した交流磁場を発生させるＨＦコイルアセンブリ（１０）であって、シリンダ軸（２）を有する円形シリンダの共通幾何学的側面（１）に沿って配置された、長手方向導体素子および湾曲導体素子を有する、くら型コイルの第１のコイル対（Ａ）を備えるＨＦコイルアセンブリ（１０）において、
前記ＨＦコイルアセンブリ（１０）は、前記側面（１）に沿って配置された、長手方向導体素子および湾曲導体素子を有する、くら型コイルの第２のコイル対（Ｂ）を備え、
湾曲導体素子および長手方向導体素子の第１のグループが、高周波で相互接続されて、前記シリンダ軸に関して互いに反対側にあるくら型コイル（Ａ’、Ａ”）を有する前記第１のコイル対（Ａ）を形成し、
湾曲導体素子および長手方向導体素子の第２のグループが、高周波で相互接続されて、前記シリンダ軸に関して互いに反対側にあるくら型コイル（Ｂ’、Ｂ”）の前記第２のコイル対（Ｂ）を形成し、
前記シリンダ軸に関して前記第１のコイル対（Ａ）および前記第２のコイル対（Ｂ）の軸方向位置および範囲が等しく、
前記第１のコイル対と前記第２のコイル対は、アジマス方向において重なり合い、
他方のコイル対（Ｂ、Ａ）の導体素子をそれぞれに横切るブリッジ素子が、前記第１のコイル対（Ａ）および／または前記第２のコイル対（Ｂ）の前記くら型コイル（Ａ、Ａ”、Ｂ’、Ｂ”）内に配置されることを特徴とする、ＨＦコイルアセンブリ（１０）。
【請求項２】
前記ブリッジ素子の少なくとも１つが、導電性素子として設計される請求項１に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項３】
前記ブリッジ素子の少なくとも１つが、コンデンサとして、特にセラミック多層コンデンサチップとして設計される請求項１または２に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つのコイル対（Ａ、Ｂ）が、前記側面上の螺旋に沿って延びる対角導体素子を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項５】
前記一方のコイル対のブリッジ素子が、好ましくは対角方向に配置され、それぞれの場合で、他方のコイル対の対角導体素子を横切る請求項４に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項６】
前記第１のコイル対（Ａ）の湾曲導体素子と前記第２のコイル対（Ｂ）の湾曲導体素子が、向かい合って軸方向に配向される請求項１〜５のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項７】
少なくとも１つのコイル対の前記くら型コイル（Ａ’、Ａ”、Ｂ’、Ｂ”）のアジマス開放角度が、１００°と１４０°の間、特に１２０°である請求項１〜６のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項８】
前記コイル対（Ａ、Ｂ）は、前記シリンダ軸を中心として互いに９０°回転するように配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項９】
前記第１のコイル対（Ａ）の前記導体素子と前記第２のコイル対（Ｂ）の前記導体素子は、同一形状であり、同一形状で配置される請求項１〜８のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１０】
前記円形シリンダの前記幾何学的側面と同一断面である外面を備えるコイル支持体上にある請求項１〜９のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１１】
前記コイル支持体は、サファイア、ガラス、水晶、フルオロポリマ、特にポリテトラフルオロエチレン、セラミック、特に酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは窒化ホウ素のうちの少なくとも１つの材料を含む請求項１０に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１２】
前記くら型コイルは、寸法的に安定した自己支持型コイルである請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１３】
前記ＨＦコイルアセンブリは、前記シリンダ軸と同軸の軸方向を有するソレノイドコイルを更に備える請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１４】
前記２つのコイル対は、２つの異なる周波数で交流磁場を発生させるように設計される請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１５】
前記２つのくら型コイル（Ａ’、Ａ”；Ｂ’、Ｂ”）は、少なくとも１つのコイル対（Ａ；Ｂ）において直列に接続される請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１６】
前記２つのくら型コイル（Ａ’、Ａ”；Ｂ’、Ｂ”）は、少なくとも１つのコイル対（Ａ；Ｂ）において並列に接続される請求項１〜１５のいずれか１項に記載のＨＦコイルアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＨＦコイルアセンブリを備える測定用プローブ。
【請求項１８】
少なくとも２つのＨＦ入力を有し、第１のＨＦ入力が、第１のチューニングネットワークを介して高周波で前記第１のコイル対（Ａ）に結合され、第２のＨＦ入力が、第２のチューニングネットワークを介して高周波で前記第２のコイル対（Ｂ）に結合される請求項１７に記載の測定用プローブ。
【請求項１９】
前記チューニングネットワークの少なくとも１つが、少なくとも１つの連続容量性素子を介して関連するコイル対に接続される請求項１８に記載の測定用プローブ。
【請求項２０】
前記チューニングネットワークの少なくとも１つが、ガルバニック絶縁的に、特に変流的に、関連するコイル対に結合される請求項１８または１９に記載の測定用プローブ。
【請求項２１】
前記ＨＦコイルアセンブリは、前記シリンダ軸と同軸の軸方向を有するソレノイドコイルを更に備える請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の測定用プローブ。
【請求項２２】
前記シリンダ軸と同軸の回転軸を有する少なくとも１つのピボット軸受を備え、前記少なくとも１つのピボット軸受は、前記ＨＦコイルアセンブリ内の試料の回転支持をもたらすように設計される請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の測定用プローブ。
【請求項２３】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＨＦコイルアセンブリを備えるか、または請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の測定用プローブを備える磁気共鳴装置。
【請求項２４】
前記磁気共鳴装置の前記検査ボリューム内に磁場方向に静磁場を発生させる装置と、前記静磁場に対して所定の角度で前記測定用プローブを位置決めする機構とを備える請求項２３に記載の磁気共鳴装置。
【請求項２５】
前記シリンダ軸は、前記磁場方向と平行に配置される請求項２４に記載の磁気共鳴装置。
【請求項２６】
前記シリンダ軸は、前記磁場の前記方向に対して、５０°と６０°の間、特に５４．７°と５４．８°の間の角度で配置される請求項２４に記載の磁気共鳴装置。
【請求項２７】
前記第１のコイル対（Ａ）の前記コイル軸と前記第２のコイル対（Ｂ）の前記コイル軸が、それぞれの場合で４０°と５０°の間の角度、特に４５°の角度で、前記磁場方向および前記シリンダ軸により広がる平面と交差する請求項２６に記載の磁気共鳴装置。
【請求項２８】
前記第１のコイル対（Ａ）および前記第２のコイル対（Ｂ）はそれぞれ、第１のＨＦ送信ユニットおよび第２のＨＦ送信ユニットに動作的に結合され、独立して制御されうる請求項２３に記載の磁気共鳴装置。
【請求項２９】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のコイルアセンブリを使用して試料に関するＮＭＲ測定を実行するための方法であって、
−  前記試料は、前記シリンダの前記側面内に配置され、
−  ＨＦ出力が両方のコイル対（Ａ、Ｂ）に同時に加えられる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ軸を有する円形シリンダの共通幾何学的側面に沿って配置された、長手方向導体素子および湾曲導体素子を有する、くら型コイルの第１のコイル対を備え、磁気共鳴装置の検査ボリューム内に少なくとも２つの独立した交流磁場を発生させる高周波（ＨＦ）コイルアセンブリに関する。他の態様では、本発明は、測定用プローブ、磁気共鳴装置、およびＨＦコイルアセンブリを使用してＮＭＲ測定を実行するための方法に関する。
【０００２】
このタイプのＨＦコイルアセンブリは、米国特許第６８０６７１３Ｂ２号明細書によって知られている。
【背景技術】
【０００３】
ＮＭＲ分光法（ＮＭＲは、核磁気共鳴、核スピン共鳴を表す）は、特に、試料の化学組成を決定することを可能にする機器分析法である。このプロセスでは、強く均質な静磁場Ｂ０内に位置する試料に高周波パルスが照射され、試料の電磁反応が測定される。固体ＮＭＲ分光法では、異方性相互作用により生じるラインブロードニングを抑制するために、回転軸を中心として試料を高速回転させることが知られている。このため、回転軸は、均質な静磁場に対してθｍ＝ａｒｃｃｏｓ（√１／３）≒５４．７４°の「マジック角」で傾けられる。この測定技術は、一般に「マジック角スピン」（ＭＡＳ）と呼ばれる。角度θｍは、二次ルジャンドル多項式Ｐ２（ｃｏｓ（θｍ））＝０の解であるので、このルジャンドル多項式に依存する全ての相互作用が、磁場に対してこの角度を成す軸線を中心として回転する期間にわたり平均化される。このことは、物質中の３つの重要な相互作用、すなわち、二極結合、化学シフト異方性および一次四極の相互作用についてあてはまる。非単結晶試料の場合、個々の結晶子の結晶方向が静磁場に対してランダムであるので、相互作用は、マジック角での試料の十分高速な回転により打ち消される。このようにして、これらの相互作用により生じるラインブロードニングを著しく、理想的には固有幅に、抑制することができる。
【０００４】
ＭＡＳ−ＮＭＲ測定用プローブは、固体、粉体または半固体（ゼラチン状またはペースト状の）試料物質に関して高分解能ＮＭＲ分光法を使用することを可能にする。試料は、測定中にステータ内の圧縮ガスによって数ＫＨｚから百ＫＨｚを超える範囲の回転周波数で非常に高い速度まで回転される円形シリンダ状の試料容器、すなわちロータに入れられる。ラジアル軸受は、ステータ内の空気軸受により固定され、空気流により発生した保持力が、ロータをステータ内のその軸方向位置に保持する。
【０００５】
試料は、高周波（ＨＦ）交流磁場Ｂ１ｉを測定ボリューム内に照射できる、少なくとも１つの送信機および／または受信機コイルにより囲まれ、当該交流磁場の周波数ωｉは、静磁場Ｂ０内にあるコアの共鳴周波数に合わせられる。通常、測定用プローブは、少なくとも２つの異なる周波数を送受信できるように設計される。
【０００６】
多くの固体ＮＭＲ実験は、感度を高めるために交差分極（ＣＰ）を利用する。ＣＰは、ＮＭＲラインを増強および割り当てる標準的なＮＭＲ技術であり、レア（ｒａｒｅ）スピンＳ（例えば、１３Ｃ原子核のスピン）がコモン（ｃｏｍｍｏｎ）スピンＩ（例えば、１Ｈ原子核のスピン）に結合される。加えて、対応するスピンの共鳴周波数ωＩおよびωＳをそれぞれ有する２つの交流磁場Ｂ１ＩおよびＢ１Ｓが、試料に同時に照射され、ここで、２つの交流磁場は、またＨａｒｔｍａｎｎ−Ｈａｈｎ条件（ＨＨＣ）に少なくともほぼ適合する必要がある。ＨＨＣは、スピンロック場Ｂ１ＩおよびＢ１Ｓの強度が、γＩＢ１Ｉ＝γＳＢ１Ｓ（γＩおよびγＳが、対応する核スピンの磁気回転比）という条件を満たすときに適合される。２つの原子核タイプＩおよびＳの間の最適な分極移動がＪ交差分極により可能となる。ＣＰは、１Ｈ（Ｉ）と１３Ｃ（Ｓ）の間で主に行われる二重共鳴実験である。
【０００７】
固体では、Ｓの信号は、Ｉが接触期間にわたってスピンロック（スピンロッキング）に保持される交差分極により強められ、Ｓは、磁化移動が起きるように、飽和し、「ホット」および「コールド」スピン結合（スピン温度）する。このようにして、コモン原子核Ｉが励起され、そのエネルギーが、両方のチャネルに低出力ＲＦパルスを加えることにより、検出される核スピンＳまで移動する。これらの２つのパルスのＨＦ出力を、両方の原子核の移動エネルギーが同一となるように設定しなければならない。１Ｈ１３Ｃ分極移動を例に挙げると、高周波磁場Ｂ１は、プロトンチャネルの場合、カーボンチャネルの場合よりもほぼ１／４倍程度弱くなければならない。分極移動の効率は、Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｈａｈｎ条件に適合するかどうかに大きく依存する。特に、測定ボリューム内の可能な限り多くの箇所において、各種の実験パラメータに依存する、特にＭＡＳ回転周波数に依存するＨａｒｔｍａｎｎ−Ｈａｈｎ条件に、公差範囲内で適合することが重要である。
【０００８】
ＨＨＣを満たす特に狭い公差範囲を有し、生体物質の固体ＮＭＲにおいて非常に重要となる一実験が、ダブル（ｄｏｕｂｌｅ）ＣＰ実験（ＤＣＰ）である。この実験では、２つのＣＰステップが連続して行われる。通常、プロトンの分極は、第１のステップで、（感度を高めるために）Ｘ原子核まで移動し、第２のステップで、Ｘ原子核とＹ原子核の間の双極子結合を決定するために別の（Ｙ）原子核まで移動する。移動の順序は、原則として任意であるが、普通、１Ｈから１５Ｎまで進み、最後に最終的に検出される１３Ｃまで進む。
【０００９】
この実験の場合、ＨＨＣの公差範囲が極めて狭いので、Ｂ１ｉ磁場強度の正確な較正を実行する必要がある。さらに、効率は、適切に相互作用する関与する３つのＢ１ｉ磁場の全て、特に、測定ボリューム内の１５Ｎおよび１３Ｃ原子核を励起する交流磁場に極めて依存する。
【００１０】
用語
以下では、本説明および請求項において使用される重要な用語について定義が与えられる。
【００１１】
円形シリンダに関して、シリンダ軸と平行な方向を軸方向、円形シリンダの側面の周縁に沿う方向をアジマス方向、軸に向かうかまたは軸から離れる方向を径方向と呼ぶ。位置、範囲および角度も同様に軸方向、アジマス方向および径方向と呼ぶ。
【００１２】
側面において軸方向とアジマス方向の組合せに相当する方向、すなわち側面の局所接線方向における螺旋上の方向を対角方向と呼ぶ。
【００１３】
コイルは、連続電気導体、または導電性部分および容量性部分および構成要素を有する共鳴構造であると解され、少なくとも１つの巻線内の領域の周りに配置される。
【００１４】
くら型コイルは、シリンダ壁の上方に湾曲した仮想面の周縁に沿って配置されたコイルであると解される。例えば、平らにされたときのこの面を矩形形状とすることができるが、この面を任意の種類の多角形とすることもでき、または丸みを帯びた角を有することもできる。幅広のストリップ導体または複数の巻線があるときには、コイルの位置または寸法を決定するために、ストリップ導体の電流濃度または複数の巻線の隣り合う導体素子の電流濃度を考慮すべきである。
【００１５】
湾曲導体素子は、円形シリンダの周囲に沿って伸びる導体素子であり、ほぼアジマス方向に延びる。
【００１６】
長手方向導体素子は、円形シリンダの側面に沿って伸びる導体素子であり、ほぼ軸方向に延びる。
【００１７】
対角導体素子は、円形シリンダの側面に沿って伸びる導体素子であり、上で定義した意味においてほぼ対角方向に延びる。
【００１８】
ソレノイドコイルは、その巻線がシリンダの側面に沿って僅かに傾斜してほぼ螺旋状に伸びるコイルであると解される。
【００１９】
コイルの軸という用語は、コイルの巻線が周りに配置され、コイルの巻線方向が定義される領域を通る軸を意味すると解される。ソレノイドコイルの場合、コイルの軸は、シリンダ軸である。くら型コイルの場合、コイルの軸は、シリンダ軸と垂直である。励磁コイルにより発生する磁場は、コイルの軸の軸方向にほぼ沿うコイルの中心に配向される。
【００２０】
従来技術
一般に、ＮＭＲ測定用プローブは、実験座標系のｚ軸を定義する均質な静磁場Ｂ０が「ボア」に沿って配向される、超伝導ＮＭＲ磁気システムに用いられる。
【００２１】
分析される試料は、液体、粉体、ゼラチン状物質から成るが、組織試料、単結晶、ガラスまたは異なる物質の組合せからも成り、通常、シリンダ状、特に円形シリンダ状の容器に入れられる。この試料容器は、試料の受け入れ用に設けられた、測定用プローブの凹部に挿入される。試料容器のシリンダ軸は、通常、Ｂ０に対して平行、直交、またはマジック角θｍ＝ａｒｃｃｏｓ（√１／３）≒５４．７４°を成す、のいずれかである。試料は、通常、くら型コイル、ソレノイドコイルおよび／または共鳴器（バードケージ型共鳴器およびＡｌｄｅｒｍａｎ−Ｇｒａｎｔ型共鳴器が特に使用される）から成る、概ねシリンダ状のＲＦコイルアセンブリにより囲まれる。
【００２２】
ＮＭＲ実験中、核スピンを励起するために送信機コイルとして、且つＮＭＲ実験の後の段階で信号を検出するために受信機コイルとして用いる、同一コイルを用いるのが通常である。その際、ＮＭＲ分光計の対応するＨＦ経路は、対応するようにＨＦ送信機からプリアンプおよびＨＦ受信機に切り替えられる。対応する切替装置が知られている。
【００２３】
ＮＭＲ実験中に極めて弱い信号を測定しなければならないので、コイルアセンブリの設計において検出段階の感度が特に非常に重要となることが多い。ＮＭＲ測定用プローブは、通常、検出のために使用される、好適な１つの、随意には２つの、測定周波数を有する。主にデカップリングパルスの送信または分極移動のために、更なる測定周波数が利用される。複数の送信または受信周波数を同時に操作することを可能にするために、互いに径方向内側にある２つのコイルアセンブリが一般に使用される。検出測定周波数の少なくとも１つが内側コイルアセンブリに適用され、それらのコイルアセンブリのロスを最小化するための試みがなされる。これにより、検出中の測定用プローブの感度が最適化される。
【００２４】
特に固体ＮＭＲでは、単一の検出コイル上で複数の共鳴周波数をチューニングする測定用プローブが通常であるが、これにより、３つ以上の共鳴周波数が関与するときにパフォーマンスが著しく低下する。いくつかの境界条件に適合することによって、ＣＰ実験、特にＤＣＰ実験のパフォーマンスが著しく低下する。
【００２５】
ＭＡＳ回転軸と同軸に配置されたコイルを３つも用い、当該コイルの少なくとも２つが、同一の測定周波数にチューニングされ直交位相で操作される、ＮＭＲ測定用プローブが米国特許第６８０６７１３Ｂ２号明細書から知られている。このタイプの測定用プローブは、広帯域ＲＦパルスを発生させるために必要とされる出力を最小化し、直交位相で操作される測定用チャネルの検出感度を最大化する。この測定用プローブのコイルアセンブリは、静磁場と垂直を成す交流磁場成分のみが核スピンの励起に有効であり、受信される交流磁場が同様に静磁場と垂直である、という課題を解決する。米国特許第６８０６７１３Ｂ２号明細書によるコイルは、相互接続され、それにより発生した交流磁場が、多くの有効成分を有する交流磁場となり、および／または当該コイルが、ＮＭＲ実験の受信段階において、核スピンにより発生した交流磁場を最適に検出するように操作される。
【００２６】
交差分極効率の課題、特に、ＤＣＰ実験における交差分極効率の課題は、前述のコイルアセンブリでは解決されないままである。このため、米国特許第６８０６７１３Ｂ２号明細書に提示されるような解決策は、現実の実験の場合に測定用プローブ感度の最大化を構成しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明により対処される課題は、従来技術に付随する欠点を克服する、磁気共鳴装置の検査ボリューム内に少なくとも２つの独立した交流磁場を発生させる交流型ＨＦコイルアセンブリを提供することにある。特に、本発明により対処される一課題は、高い交差分極効率（ＣＰ効率）を有するＨＦコイルアセンブリを製作することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この課題は、請求項１に記載のＨＦコイルアセンブリにより解決される。
【００２９】
本発明によるＨＦコイルアセンブリは、磁気共鳴装置の検査ボリューム内に少なくとも２つの独立した交流磁場を発生させる。当該コイルアセンブリは、くら型コイルから成る２つのコイル対を備え、くら型コイルはそれぞれ、シリンダ軸を有する円形シリンダの共通幾何学的側面に沿って配置された、長手方向導体素子および湾曲導体素子を有する。湾曲導体素子および長手方向導体素子の第１のグループが、高周波で相互接続されて、シリンダ軸に関して互いに反対側にあるくら型コイルを有する第１のコイル対を形成する。その上、湾曲導体素子および長手方向導体素子の第２のグループが、高周波で接続されて、シリンダ軸に関して互いに反対側にあるくら型コイルを有する第２のコイル対を形成する。シリンダ軸に関して第１のコイル対と第２のコイル対の軸方向位置および範囲は等しい。第１のコイル対と第２のコイル対は、アジマス方向において重なり合い、第１および／または第２のコイル対のくら型コイルは、他方のコイル対の導体素子をそれぞれに横切るブリッジ素子を備える。
【００３０】
高いコスト効率で、かつ容易に入手可能な単純な技術的リソースによって、本発明によるＨＦコイルアセンブリを構成することができる。ＨＦコイルアセンブリは、内部の２つのコイル対のそれぞれに高周波電気信号が加えられるため、１つの測定ボリューム内に２つの独立した高周波交流磁場を発生させることを可能にし、それらの交流磁場は、試料に同時に照射されるときに、交差分極効率を一層高める。
【００３１】
発明者らは、本発明によるＨＦコイルアセンブリでは、２つのコイル対により発生した２つの交流磁場が、測定ボリューム内で互いに殆ど比例する磁場強度分布を有することを認識している。結果として、測定ボリューム内の一箇所についてＨＨＣが適合するように送信出力比を調節することによって、ＨＨＣは、若干のずれのみで測定ボリューム全体において適合される。言い換えれば、第１のコイル対により発生した交流磁場の磁場強度分布は、その三次元形状および位置について、第２のコイル対により発生した交流磁場の磁場強度分布と一致する。磁場強度分布は、交流磁場の強さの位置に依存すると解される。
【００３２】
互いに独立して発生させることができる交流磁場は、例えば、周波数の違いまたは位相位置の違いにより互いに異なることができる。特に、２つの異なる送信周波数がある場合でも、他のパラメータについて測定用プローブのパフォーマンスの実質的なロスを許容する必要なしに、測定ボリューム内の２つの交流磁場について殆ど同一の磁場強度分布を実現することができる。
【００３３】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、ブリッジ素子の少なくとも１つが、導電性素子として設計される。このタイプのブリッジ素子を、例えば、結合線または湾曲した金属薄板として設計することができる。
【００３４】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、ブリッジ素子の少なくとも１つが、コンデンサとして、特にセラミック多層コンデンサチップとして、設計される。
【００３５】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、少なくとも１つのコイル対が、側面上の螺旋に沿って延びる対角導体素子を備える。対角導体素子が、例えば、長手方向導体素子を湾曲導体素子に接続することができる。
【００３６】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、一方のコイル対のブリッジ素子が、好ましくは対角方向に配置され、それぞれの場合で、他方のコイル対の対角導体素子を横切る。本実施形態は、交差箇所のコンパクトな構成を可能にする。
【００３７】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、第１のコイル対の湾曲導体素子と第２のコイル対の湾曲導体素子が、向かい合って軸方向に配向される。
【００３８】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、少なくとも１つのコイル対のくら型コイルのアジマス開放角度は、１００°と１４０°の間、特に１２０°である。複数の巻線を有するコイルの場合、アジマス開放角度を決定するために、隣り合う導体の電流濃度を考慮すべきである。同時に、本実施形態の高いＣＰ効率の結果として、発生した交流磁場の空間的に均一な、すなわち均質な分布が実現される。一般に、アジマス開放角度は、１２０°付近、例えば、１１０°と１３０°の間または１１５°と１２５°の間の範囲となるように選択され、良好な均質性および高いＣＰ効率をもたらす。
【００３９】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、コイル対は、シリンダ軸を中心として互いに９０°回転するように配置される。本実施形態では、２つのコイル対の幾何学的配置によって、コイル対のＨＦデカップリングを実現することができる。
【００４０】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、第１のコイル対および第２のコイル対の導体素子は、同一形状であり、同一形状で配置される。ある意味、本実施形態では、第２のコイル対の湾曲導体素子、長手方向導体素子、およびいずれの場合でも、対角導体素子は、第１のコイル対の対応する導体素子のアジマス方向に回転された複写体である。
【００４１】
更なる実施形態では、ＨＦコイルアセンブリは、円形シリンダの幾何学的側面の部分と同一の外面を備えるコイル支持体上に配置される。例えば、コイル支持体の金属コーティングを構造化することにより、例えばエッチングすることにより、導体素子を製作することができる。コイルは、コイル支持体上に単純に載せることもできる。
【００４２】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、コイル支持体は、サファイア、ガラス、水晶、フルオロポリマ、特にポリテトラフルオロエチレン、セラミック、特に酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは窒化ホウ素のうちの少なくとも１つの材料を含む。本実施形態では、コイルアセンブリの誘電ロスは最小に保たれ、このことは、信号を受信するときの高い感度に寄与する。
【００４３】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、くら型コイルは、寸法的に安定した自己支持型コイルである。本実施形態ではコイル支持体が必要とされず、コイルアセンブリの内部の多くの測定ボリュームを利用可能であり、または追加コイルのためのボリュームを利用可能である。
【００４４】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、当該ＨＦコイルアセンブリは、シリンダ軸と同軸の軸方向を有するソレノイドコイルを更に備える。本実施形態では、第３の交流磁場を発生させることができる第３のコイルを利用可能である。本実施形態は、ダブルＣＰ実験を可能にする。ソレノイドコイルは、円形シリンダの半径よりも大きいかまたは小さい半径を有することができ、その側面に２つのくら型コイル対が配置される。
【００４５】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、２つのコイル対は、２つの異なる周波数で交流磁場を発生させるように設計される。容量性構成要素を使用することによって、コイル対を共鳴構造として設計することができる。巻線の数、コイルの寸法および容量値は、提供される測定ボリューム内に均質な磁場分布を有する共鳴モードの周波数が、所望の核スピンのＮＭＲ共鳴周波数に対応するように、選択される。例えば、一方のコイル対を１Ｈ周波数のために設計し、他方を１３Ｃ周波数のために設計することができる。
【００４６】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、２つのくら型コイルは、少なくとも１つのコイル対において直列に接続される。
【００４７】
ＨＦコイルアセンブリの一実施形態では、２つのくら型コイルは、少なくとも１つのコイル対において並列に接続される。
【００４８】
更なる態様では、本発明は、本発明によるＨＦコイルアセンブリを備える測定用プローブに関する。
【００４９】
一実施形態では、測定用プローブは、少なくとも２つのＨＦ入力を有し、第１のＨＦ入力が、第１のチューニングネットワークを介して高周波で第１のコイル対に結合され、第２のＨＦ入力が、第２のチューニングネットワークを介して高周波で第２のコイル対に結合される。本実施形態は、特に、試料が測定ボリュームにおいて交換される毎にでも、個々のＨＦチャネルの高周波適応を可能にする。
【００５０】
測定用プローブの一実施形態では、チューニングネットワークの少なくとも１つが、少なくとも１つの連続容量性素子を介して関連するコイル対に接続される。
【００５１】
測定用プローブの一実施形態では、チューニングネットワークの少なくとも１つが、ガルバニック絶縁的に、特に変流的に、関連するコイル対に結合される。本実施形態では、コイル対へのＨＦ接続は、チューニングネットワークのための結合相手として作用可能なコイル対の側にある、誘導結合されたコイル、一方もしくは両方のくら型コイル、あるいは追加コイルにより実現される。
【００５２】
測定用プローブの一実施形態では、ＨＦコイルアセンブリは、シリンダ軸と同軸の軸方向を有するソレノイドコイルを更に備える。本実施形態では、第３の交流磁場を発生させることができる第３のコイルを利用可能である。測定用プローブの本実施形態は、ダブルＣＰ実験を可能にする。
【００５３】
一実施形態では、測定用プローブは、シリンダ軸と同軸の回転軸を有する少なくとも１つのピボット軸受を備え、少なくとも１つのピボット軸受は、ＨＦコイルアセンブリ内の試料の回転支持をもたらすように設計される。これらのピボット軸受を空気軸受、例えば、特にベルヌーイ軸受として設計することができる。
【００５４】
更なる態様では、本発明は、本発明によるＨＦコイルアセンブリを備えるかまたは本発明による測定用プローブを備える、磁気共鳴装置に関する。
【００５５】
一実施形態では、磁気共鳴装置は、磁気共鳴装置の検査ボリューム内に磁場方向に静磁場を発生させる装置と、静磁場に対して所定の角度で測定用プローブを位置決めする機構とを備える。
【００５６】
磁気共鳴装置の一実施形態では、シリンダ軸は、磁場方向と平行に配置される。動作において、本実施形態の２つのコイル対は、交流磁場を発生させ、その主成分が、コイルアセンブリの内部の、すなわち測定ボリューム内の静磁場に対して垂直に配向される。このようにして、送信中の高い効率および検出中の高い感度が実現される。
【００５７】
磁気共鳴装置の一実施形態では、シリンダ軸は、磁場の方向に対して５０°と６０°の間、特に５４．７°と５４．８°の間の角度で配置される。これは、ＭＡＳ−ＮＭＲの実施形態である。磁気共鳴装置は、例えばマジック角を細かく調節する手段を備えることもできる。
【００５８】
磁気共鳴装置のこの後者の実施形態の一変形例では、第１のコイル対のコイル軸と第２のコイル対のコイル軸が、それぞれの場合で４０°と５０°の間の角度、特に４５°の角度で、磁場方向およびシリンダ軸により広がる平面と交差する。本実施形態は、２つのコイル対が、交流磁場の有効成分を殆ど等しく共有する特性を有する。
【００５９】
磁気共鳴装置の一実施形態では、第１のコイル対と第２のコイル対は、第１および第２のＨＦ送信ユニットに動作的に結合され、独立して制御することができる。本実施形態では、ＨＦ送信ユニットと対応するコイル対との間の動作的な接続を適切に作動させることによって、時間的にパルス化された交流磁場をＨＦコイルアセンブリの内部に誘導することができる。
【００６０】
更なる態様では、本発明は、請求項２９によるＮＭＲ測定を実行するための方法に関する。ＮＭＲ測定は、試料に関して行われ、この方法では、本発明によるＨＦコイルアセンブリが使用される。
【００６１】
本方法は、
−  試料がＨＦコイルアセンブリのシリンダの側面内に配置されるステップと、
−  ＨＦ出力がＨＦコイルアセンブリの両方のコイル対に同時に加えられるステップとを含む。
【００６２】
以下では、本発明の実施形態について、図を参照してより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明によるＨＦコイルアセンブリの概略斜視図である。
【図２．ａ）】図１によるコイルアセンブリの２つのコイル対の一方を示す図である。
【図２．ｂ）】図１によるコイルアセンブリの２つのコイル対の他方を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１は、本発明によるＨＦコイルアセンブリ１０の簡略化した概略斜視図を示している。コイルアセンブリの導体素子が、シリンダ軸２を有する円形シリンダの側面１（破線で表す）に沿って配置される。長手方向導体素子と湾曲導体素子が、相互接続されてくら型コイルＡ’、Ａ”、Ｂ’、Ｂ”を形成する。くら型コイルＡ’およびＡ”は、破線で概略的に表すようにシリンダ軸に関して互いに反対側に配置され、高周波で互いに接続されて第１のコイル対Ａを形成する。くら型コイルＢ’およびＢ”は、同様に、破線で概略的に表すようにシリンダ軸に関して互いに反対側に配置され、高周波で互いに接続されて第２のコイル対Ｂを形成する。コイル対ＡおよびＢは、シリンダ軸に関して、湾曲導体素子の高さにある各破線円で例示する同一の軸方向位置および範囲を有する。コイル対ＡとＢは、アジマス方向において重なり合う。ブリッジ素子３０が、それぞれの場合で、他方のコイル対の導体素子を横切り、くら型コイル内に配置される。ここに示すＨＦコイルアセンブリでは、合計８つのブリッジ素子が設けられ、シリンダの側面には、コイル対が重なり合う４つの領域がある。対角方向に配置されたブリッジ素子は、対角導体素子が位置する場所で他方のコイル対の導体を横切る。容易に見分けられるようにコイル対ＡとＢを異なる線幅で描いている。
【００６５】
図２．ａ）は、コイル対Ａを、当該コイル対の素子を良好に視認するために、図１によるＨＦコイルアセンブリとは別途に高周波接続なしで再び示している。湾曲導体素子２１および２２ならびに長手方向導体素子１１および１２は、対角導体素子によりくら型コイルＡ’に接続される。湾曲導体素子２３および２４ならびに長手方向導体素子１３および１４は、対角導体素子によりくら型コイルＡ”に接続される。
【００６６】
図２．ｂ）は、コイル対Ｂを、当該コイル対の素子を良好に視認するために、図１によるＨＦコイルアセンブリとは別途に高周波接続なしで再び示している。湾曲導体素子２７および２８ならびに長手方向導体素子１７および１８は、ブリッジ素子３０を介してくら型コイルＢ’に接続される。湾曲導体素子２５および２６ならびに長手方向導体素子１５および１６は、合計８つのブリッジ素子３０を介してくら型コイルＢ”に接続される。
【符号の説明】
【００６７】
１  （円形シリンダの）側面
２  シリンダ軸
１０  ＨＦコイルアセンブリ
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８  長手方向導体素子
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８  湾曲導体素子
３０  ブリッジ素子
４０  対角導体素子
Ａ  第１のコイル対
Ｂ  第２のコイル対
Ａ’、Ａ”、Ｂ’、Ｂ”  くら型コイル
【図１】
2018028531.tif 000003
【図２．ａ）】
2018028531.tif 000004
【図２．ｂ）】
2018028531.tif 000005
【外国語明細書】
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2018028531000002.pdf
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