(57)【要約】【課題】メインコイルに対して誘導的に結合する中継コイルを用いる場合において、寄生的結合を防止又は軽減する。また、メインコイルの特性にできるだけ影響を与えないように中継コイルを配置する。【解決手段】高温超伝導材料で構成された一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂに対して中継コイル４２が誘導的に結合する。中継コイル４２は支柱４４によって支持されている。中継コイル４２は、コイル本体４６と端子対４８とからなる。コイル本体４６は、筒状の形態を有する銅箔により構成されている。この形態により中継コイル４２は結合先選択性又は指向性を有する。【選択図】図２
2019090746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象からの核磁気共鳴信号を検出するために送信及び受信の少なくとも一方を行うメインコイルと、
前記メインコイルに対して誘導的に結合するサブコイルとしての中継コイルと、
を含み、
前記中継コイルはコイル本体を含み、
前記コイル本体はその中心軸の方向に伸長し且つ前記中心軸を取り囲む形態を有する、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項２】
請求項１記載のプローブにおいて、
前記コイル本体は前記中心軸を取り囲むシート状の導電性部材により構成された、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項３】
請求項１記載のプローブにおいて、
前記コイル本体は筒状の形態を有する、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項４】
請求項３記載のプローブにおいて、
前記コイル本体における前記中心軸に直交する断面は、円形、楕円形、又は、多角形である、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項５】
請求項１記載のプローブにおいて、
前記中継コイルは前記コイル本体に連結された端子対を含む、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項６】
請求項５記載のプローブにおいて、
前記コイル本体及び前記端子対は単一の部材により構成され、
前記コイル本体は、前記中心軸に平行なスリットを介して対向した第１端及び第２端を有し、
前記端子対は、前記第１端から伸長した第１端子と、前記第２端から前記第１端子と並んで伸長した第２端子と、からなる、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項７】
請求項１記載のプローブにおいて、
前記中継コイルは第１開口及び第２開口を有し、
前記第１開口が前記メインコイルに対向している、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項８】
請求項１記載のプローブにおいて、
前記メインコイルは超伝導材料により構成された、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用プローブ。
【請求項９】
測定対象からの核磁気共鳴信号を検出するために送信及び受信の少なくとも一方を行う超伝導材料で構成されたメインコイルに対し、誘導的に結合する中継コイル本体を含み、
前記中継コイル本体は筒状の金属箔からなる、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定用中継コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核磁気共鳴測定用プローブに関し、特に、検出コイルに対して誘導的に結合する中継コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）は、静磁場中に置かれた原子核がそれ固有の周波数をもった電磁波と相互作用する現象である。その現象を測定する装置が核磁気共鳴測定装置である。ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置も核磁気共鳴測定装置の一種である。
【０００３】
典型的な核磁気共鳴測定装置は、分光計及び核磁気共鳴測定用プローブ（ＮＭＲプローブ）を有する。ＮＭＲプローブ内には、測定対象としての試料に対して電磁波を照射すると共に試料で生じる核磁気共鳴を検出する検出コイルが設けられている。近時、検出コイルを超伝導材料（通常、高温超伝導材料）で構成する研究が進められている。超伝導材料により検出コイルを構成すれば、その冷却状態においてその電気抵抗がゼロになるので、非常に高いＱ値を実現でき、つまり高感度測定を実現できる。もっとも、検出コイルを超伝導材料で構成した場合、検出コイルに対して結線を行うことが非常に困難となる。それに結線を行うと、超伝導材料の特性が変化してしまうからである。超伝導材料は通常、酸化物として構成されており、それに対して配線を行うことも技術的に難しい。
【０００４】
特許文献１には、超伝導材料により構成された検出コイル（メインコイル）と、その近傍に配置されたピックアップコイル（サブコイルとしての中継コイル）と、が開示されている。検出コイルとピックアップコイルは誘導的に結合されており、つまりそれらはワイヤレスで接続されている。中継コイルは、単なるループ状又はリング状の形態を有しており、つまり、それはコイル中心軸の方向に有意な幅又は奥行きを有していない。なお、特許文献２にも中継コイルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９２７４１９９号明細書（図１Ｂ）
【特許文献２】特開２０１６−１５１４９４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
中継コイルを線状且つループ状のコイルとして構成した場合、様々な方向からの磁束が中継コイル内に入り易くなり、メインコイル以外の物体に対して誘導的に結合し易くなる。つまり寄生的結合が生じ易くなる。寄生的結合が生じると、電磁的なエネルギーを伝達する上での損失が生じ、また、観測すべき電磁波以外の電磁波（つまりノイズ）を検出してしまい、Ｓ／Ｎ比の低下が生じる。なお、メインコイルと中継コイルの誘導的な結合を強くすれば、寄生的結合を軽減できるが、その場合、中継コイルより後段の回路に有意な高周波電流が流れてエネルギー効率が低下する、メインコイルのＱ値が低下する、等の問題が生じやすくなる。
【０００７】
本発明の目的は、メインコイルに対して誘導的に結合する中継コイルを用いる場合において、寄生的結合を防止又は軽減することにある。あるいは、結合先選択性又は指向性をもった中継コイルを実現することにある。あるいは、メインコイルの特性にできるだけ影響を与えないで中継コイルを配置することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る核磁気共鳴測定用プローブは、測定対象からの核磁気共鳴信号を検出するために送信及び受信の少なくとも一方を行うメインコイルと、前記メインコイルに対して誘導的に結合するサブコイルとしての中継コイルと、を含み、前記中継コイルはコイル本体を含み、前記コイル本体は、その中心軸の方向に伸長し且つ前記中心軸を取り囲む形態を有する。
【０００９】
上記構成によれば、メインコイルに対して誘導的に結合するように中継コイルが配置される。つまり、メインコイルと中継コイルが電磁誘導現象を媒介としてワイヤレスで電気的に接続される。中継コイルにおけるコイル本体は仮想的な中心軸を有し、その中心軸を取り囲みつつ中心軸の方向に伸長した（広がった）形態を有する。このような形態により、コイル本体が結合先選択性又は指向性をもつことになる。これにより寄生的結合を防止又は軽減できる。見方を変えれば、上記構成によれば、様々な方向から飛来する電磁ノイズの影響を受け難くなる。また、メインコイルに対して中継コイルを近付けて誘導的な結合度を強めなくてもよくなる。例えば、酸化物高温超伝導材料で構成されたメインコイルに対して通常の金属からなる中継コイルを近付けると、検出コイルのＱ値が低下してしまうという問題が生じるが、上記構成によれば、そのような問題が生じ難くなる。実験によれば、高温超伝導材料で構成されたメインコイルを前提として、上記構成を採用することにより、メインコイルが本来的に有する高いＱ値を維持しつつ、Ｓ／Ｎを大幅に改善できることが確認されている。
【００１０】
メインコイルは、対象物に対して核磁気共鳴を引き起こす電磁波を照射する送信用コイル、対象物で生じた核磁気共鳴を表す信号を検出する受信用コイル、又は、それら両方の機能を発揮する送受信用コイルである。メインコイルの機能によって中継コイルの機能も変わり得る。望ましくは、メインコイルとして、対象物の両側に高温超伝導材料で構成された一対の検出コイルが設けられる。
【００１１】
実施形態において、前記コイル本体は前記中心軸を取り囲むシート状の導電性部材により構成されている。ここで、シート状は薄く広がった形態を意味する。望ましくは、中継コイル本体は金属箔によって構成される。中継コイルにおいてメインコイルに対向する面積（開口縁の面積）が大きくなると、メインコイルが形成する磁界が乱れ易くなり、またメインコイルのＱ値を劣化させ易くなる。これに対して、コイル本体の厚みを薄くすれば、コイル本体において検出コイルに対向する部分の面積が小さくなるので、磁界の乱れやＱ値低下といった問題が生じることを防止又は軽減できる。
【００１２】
実施形態において、前記コイル本体は筒状の形態を有する。コイル本体における中心軸に直交する断面は、例えば、円形、楕円形、又は、多角形である。その断面をＣ字形状、Ｄ字形状、螺旋状とすることも考えられる。実施形態において、前記中継コイルは前記コイル本体に連結された端子対を含む。望ましくは、前記コイル本体及び前記端子対は単一の部材により構成される。これによれば単一のシート状の部材を変形させて中継コイルを簡易に製作することが可能となる。中継コイル本体の外側又は内側にそれを支持又は補助する非導電性部材を設けてもよい。
【００１３】
実施形態において、前記コイル本体は、前記中心軸に平行なスリットを介して対向した第１端及び第２端を有し、前記端子対は、前記第１端から伸長した第１端子と、前記第２端から前記第１端子と並んで伸長した第２端子と、からなる。この構成によれば結合コイルへの配線がし易くなる。実施形態において、前記中継コイルは第１開口及び第２開口を有し、前記第１開口が前記メインコイルに対向している。実施形態において、前記メインコイルは超伝導材料により構成されている。
【００１４】
実施形態に係る中継コイルは、測定対象からの核磁気共鳴信号を検出するために送信及び受信の少なくとも一方を行う超伝導材料で構成されたメインコイルに対し、誘導的に結合する中継コイル本体を含み、前記中継コイル本体は筒状の金属箔からなる。複数の中継コイルを設けることも考えられる。この中継コイルは、試料で生じた核磁気共鳴を検出するＮＭＲ測定装置の他、生体で生じた核磁気共鳴を検出するＭＲＩ装置で使用し得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、メインコイルに対して誘導的に結合する中継コイルを用いる場合において、寄生的結合を防止又は軽減できる。あるいは、本発明によれば、結合先選択性又は指向性をもった中継コイルを実現できる。あるいは、本発明によれば、メインコイルの特性にできるだけ影響を与えないように中継コイルを配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るＮＭＲ測定システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】プローブヘッド内の構造を示す断面図である。
【図３】検出コイル及び中継コイルを含む電気回路を示す回路図である。
【図４】プローブヘッド内の構造を示す斜視図である。
【図５】中継コイルにおけるコイル本体を示す図である。
【図６】比較例を示す斜視図である。
【図７】中継コイルの第１配置例を示す図である。
【図８】中継コイルの第２配置例を示す図である。
【図９】中継コイルの第３配置例を示す図である。
【図１０】中継コイルの第２例を示す図である。
【図１１】中継コイルの第３例を示す図である。
【図１２】中継コイルの第４例を示す図である。
【図１３】中継コイルの第５例を示す図である。
【図１４】中継コイルの第６例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、実施形態に係るＮＭＲ測定システムの構成例が示されている。実施形態に係るＮＭＲ測定システムは、測定対象である試料（サンプル）への電磁波の照射により、試料中の特定原子核において核磁気共鳴を生じさせ、その後に生じる信号（ＦＩＤ信号）を観測するものである。試料として、気体試料、液体試料及び固体試料があげられる。図示されたＮＭＲ測定システムは、制御装置１０、測定装置１２及び冷却器１４によって構成される。なお、ｚ方向は垂直方向であり、ｘ方向が第１水平方向であり、ｙ方向が第２水平方向である。
【００１９】
測定装置１２は、静磁場発生器１８及びＮＭＲプローブ１６によって構成される。静磁場発生器１８は、試料が存在する試料空間において、ｚ方向に平行で均一な静磁場を生成するものである。静磁場発生器１８は、ｚ方向に沿って形成された貫通孔としてのボア１２Ａを有している。ＮＭＲプローブ１６は、大別して、挿入部１６Ａと基部１６Ｂにより構成される。挿入部１６Ａがボア１２Ａ内に挿入される。挿入部１６Ａの上部であるプローブヘッド２８内には、試料管、検出コイル（メインコイル）、中継コイル（サブコイル）、等が設けられている。プローブヘッド２８内部の詳細については後に図２以降の各図を参照しながら説明する。ＮＭＲプローブ１６内は真空状態とされている。プローブヘッド２８内の各要素（特に検出コイル、中継コイル及び電気回路）を冷却するために、特に、検出コイルを所定温度以下まで冷却して超伝導状態を形成するために、冷却器１４が設けられている。実施形態において、冷却器１４は、配管２６を通じて、液体ヘリウム又は低温ヘリウムガスをＮＭＲプローブ１６内に送り込むものである。なお、ボア１２Ａ内にはシミング用ユニットも配置されているが、それについては図示省略されている。
【００２０】
制御装置１０は分光計として機能するものである。具体的には、制御装置１０は、送信部２０、受信部２２及び演算制御部２４を有している。図１には、制御装置１０における主な構成のみが図示されており、その細部については図示省略されている。送信部２０は、送信パルスシーケンスに従う送信信号（ＲＦ信号）を生成し、それをＮＭＲプローブ１６に送る。これにより検出コイルから試料に対して電磁波が照射される。試料で生じた核磁気共鳴を表す信号が検出コイルにおいて検出され、これによりＮＭＲプローブ１６から受信部２２へ受信信号が送られる。受信部においては、受信信号を処理することにより、スペクトルを生成する。そのデータは演算制御部２４へ送られる。演算制御部２４においてスペクトルが生成されてもよい。演算制御部２４は、図１に示された各構成の動作を制御し、また、取得されたデータを解析する機能を有する。
【００２１】
図２には、実施形態に係るプローブヘッド２８の構造が例示されている。シールド２９は例えば円筒形状を有する。シールド２９によって外界から来る電磁波が遮断される。シールド２９の外側にはプローブ容器が設けられている。プローブ容器の内部２８Ａは気密室であり、真空状態とされている。
【００２２】
台座３４は水平方向に広がった円盤状の形態を有し、それは例えば熱伝導性の良好な金属、例えば銅により構成されている。冷却装置からの冷媒が供給される熱交換器、及び、熱交換器と台座３４との間に設けられた熱伝導部材は、図示省略されている。プローブヘッド２８をｚ方向に貫くように内側隔壁としての管３０が設けられている。管３０の内部には大気が存在し、その内部の温度は室温である。管３０の内部には試料管３２が配置されている。試料管３２の中に測定対象である試料が収容されている。管３０内に所定温度をもったガスを流し込み、これにより試料の温度が調整されてもよい。
【００２３】
台座３４上であって管３０の両側には、一対の検出コイルユニット３６Ａ，３６Ｂが起立姿勢で配置されている。各検出コイルユニット３６Ａ，３６Ｂは、基板３８Ａ，３８Ｂ及び検出コイル４０Ａ，４０Ｂを有する。各検出コイル４０Ａ，４０Ｂは、互いに協働しあるいは互いに同じ作用を発揮するものであり、機能的に見れば、それらの全体が単一の検出コイルに相当する。
【００２４】
基板３８Ａ，３８Ｂは絶縁性材料としてのサファイヤガラス等により構成される。検出コイル４０Ａ，４０Ｂは、酸化物としての高温超伝導材料からなる膜又は層として構成されている。なお、検出コイル４０Ａ，４０Ｂを通常の金属で構成することも可能である。実施形態において、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂの温度は、超伝導効果が生じる一定温度以下に維持される。各検出コイル４０Ａ，４０Ｂは、後に図３に具体的に示すように１ターンの平面状コイルとして構成されている。各検出コイル４０Ａ，４０Ｂを、複数ターンをもったコイルとして構成してもよい。検出コイル４０Ａ，４０Ｂが有するＱ値は例えば１００００以上である。
【００２５】
実施形態において、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ送受信コイルとして機能している。もっとも、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂをそれぞれ受信専用コイルとしてもよい。いずれかの検出コイル４０Ａ，４０Ｂに対して物体を近付けたり遠ざけたりすることにより、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂの共振周波数を調整し得る。例えば、誘電体をいずれかの検出コイル４０Ａ，４０Ｂに近付けると、共振周波数が下がる。高周波磁界に対して対向させる金属箔面積を大きくすると、共振周波数が上がる。なお、試料中で生じた核磁気共鳴に起因して一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂに交番電流が流れると、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂを貫く交番磁界が生じる。それが図２においてＢで示されている。
【００２６】
検出コイルユニット３６Ｂの近傍（管３０とは反対側）には中継コイル４２が設けられて入れている。中継コイル４２はサブコイル又はピックアップコイルであり、上記のように、中継コイル４２は一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂに対して誘導的に結合するものである。つまり、電磁誘導により中継コイル４２と一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂとがワイヤレスで電気的に接続される。実施形態において、中継コイル４２は、送信時及び受信時において機能する。送信時においては、制御装置側からの送信信号が中継コイル４２を介して一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂへ伝送され、受信時においては、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂで生じた受信信号が中継コイル４２を介して制御装置側へ送られる。
【００２７】
中継コイル４２は、コイル本体４６と端子対４８とにより構成される。実施形態においては、単一部材としての１枚の金属箔（金属シート）を丸め、また、それを折り曲げることによって、コイル本体４６及び端子対４８が製作されている。コイル本体４６と端子対４８とを別の材料で構成することも可能である。中継コイル４２、特にコイル本体４６は、電気的な抵抗が低く、熱伝導性の良好な金属、例えば、銅、金、銀、アルミニウム等によって構成され、実施形態においては、銅によって構成されている。磁場を乱さないように、中継コイル４２を磁化率補正材料により構成するのが望ましい。すなわち、中継コイル４２全体として見て、磁化が生じないように又は磁化が小さくなるように構成するのが望ましい。磁化率補正材料は、例えば、磁化を打ち消し合う複数の層からなる。
【００２８】
コイル本体４６は仮想的な中心軸を有する。コイル本体４６は、その中心軸を取り囲み、且つ、中心軸の方向に伸長した（有意な長さもった）形態を有し、具体的には、コイル本体４６は、筒状の形態を有する。その中心軸は、図示の例において、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂを貫く中心軸と平行である。中継コイル４２の具体的な形態については後に更に詳述する。
【００２９】
台座３４上に支柱４４が設けられており、支柱４４の先端に中継コイル４２が取り付けられている。支柱４４は同軸構造を有し、つまり支柱４４は端子対に対して配線を行う機能を有している。支柱４４は熱伝導性の良好な材料、例えば銅によって構成される。支柱４４も磁化率補正材料によって構成され得る。
【００３０】
中継コイル４２におけるコイル本体４６が筒状の形態を有しているので、ある種の磁束ガイド効果が働き、中継コイル４２の機能として結合先選択性又は指向性が生じる。つまり、中継コイル４２を検出コイル４０Ａ，４０Ｂに近接させなくても、無用な寄生結合を除外又は軽減することが可能となる。なお、複数の中継コイルを設けることも可能である。プローブヘッド２８内には、デカップリングのための送信コイル、重水素ロック用の送信コイル、等が設けられているが、それらについては図示省略されている。
【００３１】
図３には、プローブヘッド内の電気的構成についての等価回路が示されている。検出コイル４０と中継コイル４２（コイル本体４６）は誘導的に結合している。符号５２はコイル４０，４２間の相互インダクタンスを示している。符号５０は容量成分を示しており、その容量成分は検出コイル自身が有する容量成分等に相当するものである。中継コイル４２には同調整合用の電気回路５４が接続されており、その電気回路５４は例えば可変コンデンサ５６を有している。
【００３２】
図４には、プローブヘッドの内部が斜視図として示されている。上記のように、台座３４上に互いに平行に一対の検出コイルユニット３６Ａ，３６Ｂが設けられている。具体的には、それらは、台座３４上に配置された一対のホルダ６０Ａ，６０Ｂによって保持されている。各検出コイルユニット３６Ａ，３６Ｂは同一の構成を有する。ここで、検出コイルユニット３６Ｂに着目すると、それは基板３８Ｂと検出コイル４０Ｂとからなる。検出コイル４０Ｂの近傍には、支柱４４によって保持された中継コイル４２が設けられている。具体的には、検出コイル４０Ｂにおけるｙ方向の中央且つｚ方向の下部に対向するように、中継コイル４２が設けられている。
【００３３】
検出コイル４０Ｂは、１ターン型の面状コイルである。具体的には、検出コイル４０Ｂは、水平辺６２ａ、垂直辺６２ｂ、水平辺６２ｃ、垂直辺６２ｄ及び水平辺６２ｅにより構成されている。水平辺６２ａと水平辺６２ｅは一定のギャップを介して離れており、それらによって容量成分が構成されている。検出コイルユニット３６Ａが有する検出コイルは、検出コイル４０Ｂと対称のコイルパターンを有する。
【００３４】
図５には、第１例に係る中継コイルのコイル本体４６が模式的に示されている。既に説明したように、コイル本体４６は、中心軸Ｃの方向に広がり、且つ、中心軸Ｃを取り囲む導電性シートとして構成されており、具体的には、筒状の銅箔からなる。コイル本体４６は、第１開口縁６６及び第２開口縁７２を有する。第１開口縁６６の内部が第１開口７０であり、第２開口縁７２の内部が第２開口７４である。図示の例では、第１開口が検出コイル４０Ｂ、特にその内部６４に対向している。コイル本体４６の最下レベルＨ１は内部６４の最下レベルＨ２よりも上であるが、それは例示である。十分な感度を得られる限りにおいて、最下レベルＨ１を最下レベルＨ２より低くしてもよい。コイル本体４６は、その下部において互いに対向する２つの辺を有し、２つの辺から下方へ２つの端子が伸長している。但し、２つの端子は図５において図示省略されている。
【００３５】
コイル本体４６の長さＬは、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍの範囲内にあり、望ましくは、数ｍｍから１０ｍｍの範囲内にある。例えば、長さＬを、一対の検出コイルの間隔に対して、０．５倍から１倍程度としてもよい。それ以上としてもよい。一対の検出コイルの間隔が９ｍｍ程度である場合、Ｌを５ｍｍとしてもよい。長さＬを大きくすれば指向性をより鋭くできるものと考えられる。コイル本体の直径Ｄは、例えば、数ｍｍから１０ｍｍの範囲内にあり、望ましくは、１ｍｍから５ｍｍの範囲内にある。電気回路のインピーダンスと中継コイルのインピーダンスとを整合させるのが望ましい。例えば、中継コイルのインピーダンスが５０Ωになるように、長さＬや直径Ｄを調整してもよい。コイル本体４６は非常に薄く構成されており、その厚みｔは数μｍから数百μｍの範囲内としてもよく、あるいは、１ｍｍ又はそれ以上としてもよい。例えば、コイル本体を構成する材料の電気抵抗で表皮効果が決まるところ、表皮効果が生じる厚さδを基準とし、コイル本体の厚さｔを厚さδの３０倍程度としてもよい。例えば、厚さｔを１０μｍとしてもよい。上記で挙げた各数値は例示である。
【００３６】
厚さｔを小さくすればするほど、コイル本体４６において検出コイル４０Ｂに対向する面積（第１開口縁６６の面積）が小さくなり、一対の検出コイルにより作られる磁場が乱れ難くなる。金属材料に磁束が入りそこにおいて渦電流が生じると、超伝導コイルのＱ値が劣化してしまうが、厚さｔが非常に小さければ、渦電流を低減してＱ値の劣化を防止又は軽減できる。なお、コイル本体の形状の維持が困難となる場合、内骨格としての心棒や外骨格としての枠体を利用してもよい。それらの骨格上に形成される薄い金属層も、その形態上及びその機能上、金属箔と言い得るものである。
【００３７】
符号７８で示されているように、中継コイルのｚ方向の位置を変更できるように垂直スライド機構を設けてもよい。また、符号７９で示されているように、中継コイルのｘ方向の位置を変更できるように水平スライド機構を設けてもよい。符号８２で示されているように、ｙ方向に平行な仮想軸８０周りにおいて中継コイルを回転させることができるようにチルト機構を設けてもよい。更に、符号８６で示されているように、ｚ方向に平行な仮想軸８４周りにおいて中継コイルを回転させることができるように旋回機構（首振り機構）を設けてもよい。中継コイルの位置及び姿勢の変更により、中継コイルと検出コイルとの間における相互インダクタンス等を調整し得る。
【００３８】
図６には、比較例が示されている。台座３４上には一対の検出コイルユニット３６Ａ，３６Ｂが設けられている。検出コイルユニット３６Ｂの近傍には中継コイル１００が設けられている。中継コイル１００は支柱１０４によって支持されている。中継コイル１００はコイル本体１０２を有する。コイル本体１０２は、１ターン型の線状コイルに相当する。このような構成を採用した場合、コイル本体１０２における結合先選択性又は指向性をほとんど期待できない。多様な方向から飛来する磁束がコイル空間を通過してしまう。また、中継コイル１００において、検出コイルに対向する面積が比較的多くなっており、検出コイルのＱ値の低下が懸念される。
【００３９】
これに対し、図２乃至図５に示した実施形態によれば、中継コイルのコイル本体が筒状の形態を有しているので、コイル本体に結合先選択性又は指向性をもたせることができ、つまり寄生結合を排除又は軽減することが可能となる。また、コイル本体が薄いシート状であるので、中継コイルにおいて検出コイルに対向する面積は非常に小さく、検出コイルのＱ値の低下を防止又は軽減できる。
【００４０】
実験によれば、図２乃至図５に示した構成において、中継コイルを銅箔で形成し、その長さＬを５ｍｍとし、その直径Ｄを３ｍｍとし、その厚さｔを１０μｍとした場合に、検出コイルのＱ値として１６０００が得られている。なお、検出コイルは酸化物高温超伝導部材で構成され、その自己共振周波数は８００ＭＨｚであった。温度は２Ｋであった。一方、図６に示した比較例において、φ０．６ｍｍの銀線により、巻数１で直径３ｍｍの中継コイルを構成した場合、検出コイルのＱ値は６０００程度であった。なお、比較例において、検出コイル以外はすべて実施形態と同一の条件を採用した。
【００４１】
以上のように、実施形態の構成によれば、超伝導材料で構成された検出コイルのＱ値として非常に高いＱ値を得られる。また、実施形態の構成によれば、ノイズが非常に抑制されて、非常に良好なＳ／Ｎ比が得られる。特に、実施形態の構成によれば、検出コイルと中継コイルとの結合を弱めても、寄生結合の影響を受け難く、両者管における信号伝送においてエネルギー効率を高められる。
【００４２】
図７乃至図９には、幾つかの中継コイル配置例が示されている。図７に示す第１例において、一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂの間が内部空間９０であり、それ以外が外部空間９２である。符号３０Ａは管３０の内部空間（試料管が収容される空間）を示している。図７に示す第１例においては外部空間９２において一対の検出コイル４０Ａ，４０Ｂの中心軸よりも下方に偏倚した位置に中継コイル９４Ａが設けられている。この構成は図２乃至図５に示した構成と基本的に同じである。
【００４３】
図８及び図９において、図７に示した構成と同様の構成には同一符号が付されている。図８に示す第２例では内部空間９０における管３０の内部３０Ａに中継コイル９４Ｂが配置されている。図９に示す第３例では内部空間９０における管３０の外部に中継コイル９４Ｃが配置されている。
【００４４】
図１０には中継コイルの第２例が示されている。中継コイルはコイル本体１１０から突出する端子対を有しておらず、コイル本体１１０の両端（ギャップを介した両辺）に対して配線が施されている。図１１には中継コイルの第３例が示されている。コイル本体１１２の断面は楕円である。図１２には中継コイルの第４例が示されている。コイル本体１１４の断面は矩形（四角形）である。コイル本体１１４には端子対１１６が設けられている。図１２には中継コイルの第５例が示されている。コイル本体１１８の断面は三角形である。コイル本体１１８には端子対１２０が設けられている。図１４には中継コイルの第６例が示されている。コイル本体１２２の断面は六角形である。コイル本体１２２には端子対１２４が設けられている。いずれの形態も例示である。コイル本体の断面をＣ字状、Ｄ字状、又は、渦巻き形にしてもよい。複数のターンを有するコイル本体を採用することも考えられる。いずれにしても、コイル本体の形態として、その中心軸を取り囲みつつ、その中心軸の方向に広がった形態を採用するのが望ましい。また、コイル本体を薄く広い形状つまりシート状の材料で構成するのが望ましい。
【００４５】
上記実施形態によれば、検出コイルに対して誘導的に結合する中継コイルを用いる場合において、寄生的結合を防止又は軽減できる。換言すれば、結合先選択性又は指向性をもった中継コイルを実現できる。また、上記実施形態によれば、超伝導材料で構成された検出コイルの良好な特性を維持しつつ中継コイルを配置できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  制御装置、１２  測定装置、１６  ＮＭＲプローブ、１８  静磁場発生器、３６Ａ，３６Ｂ  検出コイルユニット、３８Ａ，３８Ｂ  基板、４０Ａ，４０Ｂ  検出コイル、４２  中継コイル、４４  支柱、４６  コイル本体、４８  端子対。
【図１】
2019090746.tif 000003
【図２】
2019090746.tif 000004
【図３】
2019090746.tif 000005
【図４】
2019090746.tif 000006
【図５】
2019090746.tif 000007
【図６】
2019090746.tif 000008
【図７】
2019090746.tif 000009
【図８】
2019090746.tif 000010
【図９】
2019090746.tif 000011
【図１０】
2019090746.tif 000012
【図１１】
2019090746.tif 000013
【図１２】
2019090746.tif 000014
【図１３】
2019090746.tif 000015
【図１４】
2019090746.tif 000016