(57)【要約】本発明は、熱力学平衡に基づいた場合の信号の値よりも増大されたＮＭＲ信号を溶液から得るためのＮＭＲ分析システムおよび方法に関する。高偏極の偏極源（３）の原子核のスピンと溶液（１）の原子核（７）のスピンとに照射が成され、当該照射が、源（３）の原子核（９）のスピンから溶液（１）の原子核（７）のスピンへの、ハートマン−ハーン型のような偏極移行が、源の原子核によって生成される双極子磁場に起因するコヒーレントカップリングによって実施されるように行われる場合に、溶液のＮＭＲ信号が得られ、該信号が、熱力学平衡において得られる値よりも大幅に強められることが、驚くべき方法で見出された。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼロではない核スピンを有する原子核（７）を含有する溶液（１）のＮＭＲ分析を行う方法であって、偏極源（３）の原子核（９）のスピンと前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンとに照射が成され、当該照射が、熱力学平衡において得られる値よりも強いＮＭＲ信号を前記溶液（１）から得るために、前記源の前記原子核によって生成される双極子磁場に起因するコヒーレントカップリングによって、前記源（３）の前記原子核（９）の前記スピンから前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンへとハートマン−ハーン型偏極移行が得られるように行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記双極子磁場が、前記偏極源（３）の前記原子核（９）の、０．０１ｍｏｌ・Ｌ−１より高い濃度および／または０．０１より高い偏極の結果として得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記偏極移行を得るために、前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンおよび前記偏極源（３）の前記原子核（９）の前記スピンに対して、連続または複合型の独立した第１および第２の高周波磁場の照射（１３および１５）をそれぞれ同時に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２の照射の周波数が、それぞれ、２００ｋＨｚの範囲内で、前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンの共鳴周波数、および前記偏極源（３）の前記原子核（９）の前記スピンの共鳴周波数に実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の照射（１３および１５）の結果として得られる前記原子核（７および９）の前記スピンの歳差運動周波数の値が、それぞれ、周波数単位で表される前記双極子磁場の振幅の１０倍未満分だけ、互いに異なることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２の照射（１３および１５）の結果として得られる前記原子核（７および９）の前記スピンの前記歳差運動周波数の値が、それぞれ、周波数単位で表される前記双極子磁場の前記振幅未満分だけ、互いに異なることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記偏極移行が、有効磁場があるところで、前記照射の複合または多重パルスシーケンスを介して行われることを特徴とする請求項３〜６の１つに記載の方法。
【請求項８】
前記偏極源（３）が、所望により、
・パラ水素を炭素−炭素二重結合に付加することによって、
・固相低温動的核偏極法を用いて試料を予備偏極し、次いで前記試料を液体に溶解することによって、あるいは、
・キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンの同位体からなる群から選択される少なくとも１つの偏極希ガスの光ポンピングによって、得られることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記偏極源（３）が、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンの同位体からなる前記群から選択される少なくとも１つの偏極希ガスの光ポンピングによって得られることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記希ガスの少なくとも１つが、キセノン−１２９またはヘリウム−３であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記偏極源（３）が、前記溶液（１）に溶解されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記希ガスの少なくとも１つが、キセノン−１２９の同位体であることを特徴とする請求項９〜１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記偏極源（３）が、前記溶液（１）から物理的に分離されることを特徴とする請求項１〜１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記偏極源（３）が、気相であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記偏極源（３）および前記溶液（１）が、隣接し互いに独立する２つの区画にそれぞれ含まれることを特徴とする請求項１３または１４の１つに記載の方法
【請求項１６】
前記溶液（１）が、前記偏極源（３）を含む外側区画によって包囲される内側区画に含まれることを特徴とする請求項１３〜１５の１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記偏極源が、前記溶液から、１ナノメートル以上である前記双極子磁場の有効範囲に相当する距離だけ離れていることを特徴とする請求項１３〜１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記偏極源が、前記溶液から、３ナノメートル〜１０ミリメートルである前記双極子磁場の範囲に相当する距離だけ離れていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記希ガスの少なくとも１つが、前記ヘリウム−３の同位体であることを特徴とする請求項１３〜１８の１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記溶液（１）の前記原子核（７）が、水素原子核を含有することを特徴とする請求項１〜１９の１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記溶液（１）の前記原子核（７）が、炭素−１３原子核を含有することを特徴とする請求項１〜１９の１つに記載の方法。
【請求項２２】
ゼロではない核スピンを有する原子核（７）を含有する溶液（１）のＮＭＲ分析を行うシステムであって、
・偏極源（３）と、
・前記偏極源（３）の原子核（９）のスピンと溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンとに照射を成すように設計され、
熱力学平衡において得られる値よりも強いＮＭＲ信号を前記溶液（１）から得るために、前記源の前記原子核によって生成される双極子磁場に起因するコヒーレントカップリングによって、前記源（３）の前記原子核（９）の前記スピンから前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンへとハートマン−ハーン型偏極移行が得られるように、前記照射を行う偏極移行手段（５）と、
を包囲する磁石（３６）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
前記偏極移行手段（５）が、
・前記溶液（１）の前記原子核（７）の前記スピンに対して、連続または複合型の第１の高周波磁場の照射（１３）を行うように設計される第１の照射手段（４１）と、
・前記偏極源（３）の前記原子核（９）の前記スピンに対して、連続または複合型の第２の高周波磁場の照射（１５）を行うように設計される第２の照射手段（４５）とを備えることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記双極子磁場が、前記偏極源（３）の前記原子核（９）の、０．０１ｍｏｌ・Ｌ−１より高い濃度および／または０．０１より高い偏極の結果として得られることを特徴とする請求項２２または２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記偏極源（３）が、所望により、
・パラ水素を炭素−炭素二重結合に付加することによって、
・固相低温動的核偏極法を用いて試料を予備偏極し、次いで前記試料を液体に溶解することによって、あるいは、
・キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンの同位体からなる群から選択される少なくとも１つの偏極希ガスの光ポンピングによって、得られることを特徴とする請求項２２〜２４の１つに記載のシステム。
【請求項２６】
前記偏極源（３）が、キセノン、ヘリウム、ネオン、およびクリプトンの同位体からなる群から選択される少なくとも１つの偏極希ガスの光ポンピングによって得られることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記磁石（３６）の内側に、前記溶液（１）に溶解した前記偏極源（３）を含む管（３７）を備えることを特徴とする請求項２２〜２６の１つに記載のシステム。
【請求項２８】
前記磁石（３６）の内側に、隣接し互いに独立した２つの区画（２３および２５）を含む容器（２０）を備え、当該区画の一方が前記偏極源（３）を含み、他方が前記溶液（１）を含むためのものであることを特徴とする請求項２２〜２６の１つに記載のシステム。
【請求項２９】
前記偏極源（３）が、気相であることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記磁石（３６）の内側に、２つの区画（２３および２５）の一方を内側に他方を外側に含む容器（２０）を備え、前記外側区画（２３）が、前記偏極源（３）を含むためのものであり、前記溶液（１）を含むためのものである前記内側区画を包囲することを特徴とする請求項２２〜２６の１つに記載のシステム。
【請求項３１】
前記２つの区画が、３ナノメートル〜１０ミリメートルである前記双極子磁場の範囲に相当する距離だけ離れていることを特徴とする請求項２８〜３０の１つに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱力学平衡に基づいた場合の信号よりも増大されたＮＭＲ信号を溶液から得るためのＮＭＲ分析を行うシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴「ＮＭＲ」は、特に液相において、物質の詳細な分析を可能とする分光技術である。そのスペクトル分解能は、例えば、原子核または分子の原子核群に対して共鳴線を割り当てることを可能とする。従って、媒質の化学組成を確定または検査することが可能となる。
【０００３】
実際、遷移を起こす波動が、典型的には数キロヘルツから数百メガヘルツの範囲の周波数帯にあるため、この詳細な分解能は、関与する少量のエネルギーに起因する。これら遷移のエネルギーΔＥはゼーマン−ハミルトン演算子から推論可能であり、ゼーマン−ハミルトン演算子は、印加した磁場Ｂ０と、磁気回転比をγとする核磁気モーメントとの間の相互作用に対応する。
【０００４】
【数１】
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ここで、
【０００５】
【数２】
2008528991.tif 000004
はプランク定数である。実際、共鳴周波数は、磁場Ｂ０中の核磁気モーメントの歳差運動周波数に等しく、この角周波数はω＝γＢ０である。用語の乱用ではあるが当該分野における一般的な用法に従い、ωを周波数と呼ぶ。同様に、磁気回転係数γは、核磁気モーメントを核スピンに関係付ける比例係数であるため、スピンまたは磁気モーメントという用語が、互換可能に用いられるであろう。同位体の共鳴周波数は、数ｐｐｍの範囲内で、γによって特徴付けられる定数である。
【０００６】
現状において、永久磁石によって生成される磁場Ｂ０の振幅は、関与するエネルギーが約１０−２５Ｊ未満であることを意味する。このエネルギーを常温における熱エネルギー（約３×１０−２１Ｊ）と比較した場合、核磁気共鳴が感度のよい分光技術ではないことが分かるであろう。単純化のために、スピン１／２の原子核を、スピン状態がそれぞれ＋１／２および−１／２の集団を表すｎαおよびｎβで考えると、簡単な計算で、高温かつ熱力学平衡における偏極Ｐが与えられることが分かる。
【０００７】
【数３】
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ここで、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは温度である。
【０００８】
ＮＭＲにおいて、信号は、各核磁気モーメントの寄与の合計に対応する総磁化Ｍに比例する。
【０００９】
【数４】
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この磁化は、熱力学平衡において常に弱いため、信号も弱くなる。すなわち、例えば高濃縮の試料に頼る必要がある。
【００１０】
磁化を高めることが可能な方法はいずれも、ＮＭＲの感度を増大させ、これにより、測定時間の短縮もしくは測定精度の向上、またはより小さいサイズの試料を用いた研究が可能となる。
【００１１】
従来、最も広く用いられている解決法は、磁場Ｂ０の強度を増大することである。しかし、この解決法は技術的に限界がある。一方、公知の超伝導体における臨界磁場の大きさが、磁場の振幅を制約する。２１Ｔ磁石はすでに市販されているものの、この制約は現状においておよそ３０Ｔである。他方、常伝導磁石を用いた場合、空間的均一性および時間的安定性の問題が生じる。ハイブリッド技術（超伝導磁石と常伝導磁石とを用いる）が実用化されつつあるものの、抵抗部材に起因する空間的均一性および時間的安定性の問題が、依然として存在する。これらの制約が、この種の磁石を用いる高分解能ＮＭＲの、液体の化学分析への適用を妨げている。
【００１２】
感度を制約する要因が試料の量よりもむしろ濃度にある場合、他の解決法は、ＮＭＲ検出プローブ中の利用可能な体積を増大させることにより、核磁気モーメントの数量（ｎα＋ｎβ）を増大させることである。
【００１３】
他の方法は、ノイズの局面からこの信号問題に取り組むことである。電気的ノイズ、特に、プローブおよび検出信号を増幅する増幅器により発生するノイズを低減することにより、ＮＭＲ信号を検出することができる。近年最も良く用いられている解決法は、コイルの温度を約２０Ｋに低下させ、前置増幅器の温度を約７７Ｋに低下させることである。
【００１４】
事実上技術的な制約に依存しないことから、適用し易いことが分かった他の解決法は、最も高い磁気回転比を有するスピンのみを励起および検出することである。非放射性原子核の観点から、これは最も豊富な水素の同位体、すなわちプロトン１Ｈである。より高いγを得るために、不対電子について考慮する必要がある。しかし、電子常磁性共鳴における周波数分解能はＮＭＲの周波数分解能ではない。よって、この解決法は、核スピンの励起システムの長いコヒーレンス時間と、一方の種類の原子核から他方の種類の原子核へ偏極を移行させるための、これらの磁気モーメント間の相互作用とを利用することである。実際、この移行を行うための利用可能な３つの異なる方法がある。その内の２つは、２種類のスピン間の双線形相互作用を利用するものであり、その時間平均がゼロではないため、これらはコヒーレント移行である。３つめは交差緩和、すなわち時間平均がゼロのランダム相互作用を利用するため、これはインコヒーレント移行である。この最後の方法は、主として核オーバーハウザー効果（ＮＯＥ）として公知であり、少なくともその最初の実施のために、その移行原理は、高周波磁場を一方のスピン種に照射し、他方のスピン種の強度の変動を観測するものである。従って、１Ｈプロトンを飽和させることにより、１３Ｃの偏極を、熱力学値よりも４倍以上増大させることができる。
【００１５】
コヒーレント移行の範疇において、第１の方法は、第１のスピン種Ａを励起し、その磁化を磁場Ｂ０に垂直な面内に自由に展開させるものである。Ａと他方のスピン種Ｘとの間に双線形相互作用があるため、ＡｙＸｚ型の２スピン逆相コヒーレンスが生成される。２つのパルスにより、これらは原子核ＸにおいてＡｚＸｙ型の２スピン横方向コヒーレンスへと変換可能であろう。これらコヒーレンスは、同一の双線形相互作用の影響のもとで検出可能である。一対の１３Ｃ−１Ｈスピンの場合、偏極移行によるＡの初期偏極に起因し、Ｘについて検出される磁化は、同じく４倍となる。ここで説明される移行は、ＩＮＥＰＴ型である。さらに、双線形相互作用の影響のもとでの、多重励起および自由展開の概念に基づく他の実施態様も可能である。
【００１６】
コヒーレント移行を可能にする他の方法は、振幅を注意深く選択した状態で、連続または複合型の２つの高周波磁場の照射を、ＡとＸとに同時に行うものである。以下に詳説する、高周波磁場照射の周波数および振幅を設定するハートマン−ハーン条件のもとで、先行する移行とは異なる移行が行われる。というのも、これは同相移行、すなわちＡｘからＸｘへの直接移行により特徴付けられるからである。偏極における利得は同一である［文献１、２および３参照］。
【００１７】
最後に、２つの異なるスピンに関与する２種類の双線形相互作用、すなわち、ＡとＸとの間に化学結合を必要とするスカラーカップリングと、空間を通じて生じる双極子カップリングとがある。後者は、Ｂ０に対する核間ベクトルの向きと１／ｒ３とに依存する。ここでｒは２つの核スピン間の距離である。距離が約３０Åより短くかつ液相中の場合、ブラウン運動はこのベクトルの向きをややランダムにし、そして、このカップリングは、コヒーレント展開に作用することはできないが、双極子緩和の形態におけるインコヒーレント展開にのみ作用することができる。この側面により、液体ＮＭＲは、双極子カップリングによりコヒーレント移行がもたらされる固体ＮＭＲと区別される。従って、液相においては、異なるスピン間の双線形相互作用の１種類のみ、すなわち、結合を介したスカラーカップリングが可能であることが分かる。
【００１８】
しかしながら、さらに液相中、かつ離れた原子核からの双極子型の作用を考慮した場合、双極子相互作用は、ブラウン運動の結果として打ち消されない。しかし、結果として生じる双極子型の作用は、距離のために小さいが、試料中の全てのスピンが作用するため決してゼロではない。実際、この作用の効果は、試料が高濃縮であり、且つ、偏極ひいては磁場Ｂ０が強い場合にのみ検出可能である。水に含まれるプロトンによって感知され、同プロトンによって生成される双極子カップリングは、典型的には、１０Ｔ程度の磁場において１Ｈｚ程度である。磁化励起および自由展開に続くこの作用により、２つの異なる分子に関与する２スピンコヒーレンスが生成および検出可能となる。これは長距離の効果であるため、２つの分子が同一の容器内に存在しなくてはならないという理由はなく、実際、ウォーレン（Ｗａｒｒｅｎ）らは、異なる容器内の２つの分子に関与するコヒーレンスを見出している［文献４参照］。これら効果の全ては、液相双極子磁場効果として公知である。
【００１９】
さらに、＋１／２状態および−１／２状態の集団がそれぞれの熱力学値から大きく異なる核スピンシステムを準備するために、種々の解決法が提案されてきた。これら高偏極システムの寿命は、多くの内的および外的パラメータに依存するが、数日から数ヶ月程度となり得る。このことは、これら高偏極システムの使用が、ＮＭＲに固有の弱い核偏極の代替になり得るという希望を生み出してきた。
【００２０】
この強い核偏極を生成するために、偏極移行の概念が用いられて、より高偏極なシステムが使用されなければならない。解決法の数は、核スピン間のカップリングの弱さおよびシステムの他の自由度により制約される。
【００２１】
第１の解決法は、高偏極の電子スピンから偏極を移行させるものである。実際、自由電子の磁気回転比は、プロトンの磁気回転比よりも６００倍高い。動的核偏極（ＤＮＰ）はこの方法を利用している。それは、常磁性の種の存在を要求し、不対電子の共鳴に影響する照射を行うことが必要となる。高磁場におけるその使用は、高パワーのマイクロ波周波数の照射を実現することの難しさ、これらマイクロ波が物質を透過する問題、および常温における電子偏極の相対的な弱さに直面する。よって、これは主として低温において魅力的な方法である。加えて、ＮＭＲで観測される空間分解能は、しばしば、常磁性中心の存在という問題を抱える。それにもかかわらず、近年になって１つの解決法が提案されている。それは、この技術を用いて固体試料を低温（４Ｋ未満）において偏極させ、ラジカルを加えた後に非常に素早くそれを加熱し、それを液体に溶解して、常温におけるその液体状態のＮＭＲ信号を調査するものである。
【００２２】
第２の解決法は、気相における分子の回転の自由度を用いてそれを定量化するものである。パラ水素の使用はこのうちの１つの応用であり、パラ状態のＨ２分子が炭素−炭素二重結合に付加される際に信号を増大させることが可能になる。
【００２３】
第３の解決法は、光ポンピングに依存して、直接的に（ヘリウム−３の準安定ポンピング）または非直接的に（スピン交換ポンピング）原子核の著しい偏極を生成するものである。実際、縦緩和があまり有効でない場合にのみ、強い偏極（０．０１より高い）が達成される。このことは、半整数スピンの希ガスであるヘリウム−３またはキセノン−１２９の使用を導く。
【００２４】
これら後者の例（ＤＮＰ、パラ水素誘起偏極（ＰＨＩＰ）、およびレーザー偏極希ガスを用いた試料の予備偏極）において、このようにして得られた試料の偏極は数分から数時間維持可能であるため、試料を測定場所へと移すことが可能となる。従って、ＤＮＰ、ＰＨＩＰ、またはレーザー偏極ヘリウム−３もしくはレーザー偏極キセノンによって予備偏極された試料を用いるＮＭＲ測定の感度は相当に強められる（１０３倍以上）。反対に、これらの同位体のみが偏極されるものの、当該偏極法に直接的には関与しない原子核のスピンは、それらの偏極が直接的に影響されないことが分かった。結果として、いずれの分子の化学分析を行う能力もさほど向上していない。
【００２５】
現時点で、液相において、プロトンＮＭＲまたは他の任意の原子核のＮＭＲの感度を向上することを目的として、これら偏極ガスの強い偏極を用いる唯一の公知の方法は、例えば、米国特許第６４２６０５８号に記載のＳＰＩＮＯＥ（スピン偏極誘起核オーバーハウザー効果）法である。この方法において、磁化移行は、溶解キセノンと、空間的に近接する水素原子核との間の双極子交差緩和によってもたらされる。緩和に関与するため、当該方法は本質的にインコヒーレントである。
【００２６】
定性的に、当該方法は物理的に次のように作用する。光ポンピングによって偏極されたキセノンを、調査しようとする溶液に溶解する。磁場Ｂ０が定められているため、式（２）により、キセノンスピン温度ＴＸｅが絶対値において非常に低いことが示される。まず、熱力学平衡におけるプロトンの偏極は、それらのスピン温度を試料の温度と同一と定める。キセノンとプロトンとがサイズ（数オングストローム）において類似しているという事実は、これら２つの磁化を結びつける双極子カップリング項が存在することを意味する。実際、このカップリングの時間平均は、ブラウン運動のため、液相においてゼロである。しかし、時間に依存する二次の摂動論においては、この双極子カップリングにより、１／ｒ６に依存するこれら磁化間の交差緩和がもたらされる。ここで、ｒは２つの核スピン間の距離である。キセノンの核スピンが非常に低温であるという性質により、プロトンのスピン温度の変化、ひいてはプロトンの偏極の変化がもたらされ、信号の利得がもたらされる可能性がある。従って、プロトンのスピン温度を低下させる能力は、キセノン−プロトン交差緩和速度、プロトンの磁化と比較した溶解キセノンの磁化、並びにキセノンおよびプロトンの直接緩和速度に依存する。実際、後者の２つの要因が、試料のスピン温度とは異なるスピン温度を維持または取得するキセノンおよびプロトンの能力を定める。
【００２７】
しかしながら、この方法は、非常に高い磁化をキセノンに要求し、２つの状況においてのみ有効である。
【００２８】
１つ目は、プロトンの縦緩和が非常に低速な状況である。この状況では、キセノン−プロトン交差緩和速度が低いにもかかわらず、プロトンの最終的な磁化は、熱力学平衡において得られるものと大きく異なり得る。これは、例えば、重水素化ベンゼンの場合において生じる。
【００２９】
２つ目の状況は、キセノンが分子に対して特別な親和性を有する状況である。これらの条件下で、特定のキセノン−プロトン距離を短くすることが可能であり、キセノンがこの位置に対して有する親和性は、効果的な移行が起こり得るのに十分なほど強い。この種の状況は、疎水性の内孔を有する分子の場合に発生する。これまでに観測されている信号の最大利得（１１．７Ｔの磁場において１．６倍）は、６．４×１０−５のプロトン核偏極に対応する。
【００３０】
このＳＰＩＮＯＥ法の主な欠点は、交差緩和速度が１／ｒ６に依存することにより、原子核が３〜６オングストローム程度の極めて短い距離で離れている場合においてしか、キセノンとプロトンとの間の偏極移行が起こらないという点にある。このような条件は非常に制限的であるため、産業上の利用が極めて難しくなる。
【００３１】
最後に、結論として、固体ＮＭＲでの応用の場合、キセノンから別の原子核へと偏極を移行させるには、他の２つの方法がある。両方の場合において、物理的な移行プロセスは、固体表面に吸着したキセノン、およびこの同じ表面の原子核に関与する。両方とも、静的な双極子相互作用（ゼロではない時間平均の）を用いる。当該方法は、調査しようとする固体の表面に偏極キセノンを濃縮することと、引き続き、キセノンとその固体表面の原子核との間で、ハートマン−ハーン型の［文献５および６参照］または熱混合による偏極移行の何れかを行うこととを含む。後者は、キセノンと固体の原子核との間の双極子カップリングが、この２種類の原子核間の共鳴周波数の差よりも大きくなるのに十分なほど、磁場Ｂ０を低い値へと低減することを含む。両方の場合において、移行は、固体表面における原子核にのみ直接的に作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は、従来技術の問題点を緩和し、ゼロではない核スピンを有する原子核を含有する溶液のＮＭＲ分析を行うためのシステムおよび方法を提供することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的は、偏極源の原子核のスピンと前記溶液の原子核の前記スピンとに照射が成され、当該照射が、源の原子核によって生成される双極子磁場に起因するコヒーレントカップリングを用いて、前記源の原子核のスピンから前記溶液の原子核のスピンへとハートマン−ハーン型偏極移行が得られるように行われる場合に、当該溶液から得られるＮＭＲ信号が、熱力学平衡において得られる値と比較して大幅に増大される、という本発明者らが驚くべき事に見出した事実により達成される。
【００３４】
当該双極子磁場は、長距離に達する磁場であり、強濃縮の偏極源原子核（典型的には、０．０１ｍｏｌ・Ｌ−１を超える）、および／または強核偏極の同原子核（典型的には、０．０１より高い）を用いて有利に得られる。
【００３５】
よって、偏極源によって生成される平均双極子磁場により、溶液の前記原子核のスピンと偏極源の原子核のスピンとの間に、従来技術のインコヒーレントカップリングにおける３〜６オングストロームと比べて、数ミリメートルの範囲から効果を発揮するコヒーレントカップリングを生じることが可能となる。
【００３６】
有利には、前記偏極源は、前記溶液から、前記双極子磁場の有効範囲に相当する１ナノメートル以上の距離、および３ナノメートル〜１０ミリメートルに相当する距離離れていてもよい。
【００３７】
液体媒質においてこのようなカップリングを用いることにより、偏極源および前記溶液の原子間または分子間に特別な親和性を必要とせずに、源から溶液の前記原子核へと偏極が移行可能となる。偏極の利得により、溶液の試料のＮＭＲ信号を相当に増大させることが可能となり、この試料の詳細な分析が可能となる。
【００３８】
ハートマン−ハーン型のこの偏極移行を行うために、第１の高周波磁場の照射が、第２の高周波磁場の照射と同時に印加され、第１の照射の周波数は、磁場Ｂ０中の溶液の前記原子核の共鳴周波数に近似し（典型的には、１００ｋＨｚ未満分だけ異なる）、第２の照射の周波数は、偏極源の原子核の共鳴周波数に近似する（典型的には、１００ｋＨｚ未満分だけ異なる）。これら２つの照射の形態は、振幅、周波数、および位相が一定（連続照射）であってよいのは勿論、振幅、周波数、および位相の全てが照射期間中に変動可能（複合照射）であってもよい。
【００３９】
ハートマン−ハーン型偏極移行は、一般的に、二重回転座標、すなわち２つの高周波磁場が時間的に独立している系において説明される。スピン間にいかなる相互作用もない場合、核磁化は、照射の振幅に依存した周波数で、当該回転座標における有効磁場の軸に垂直な歳差運動を行う。ハートマン−ハーン型移行を可能にするために、当該系において、２つの高周波磁場の照射の効果に起因する、偏極源のスピンの歳差運動周波数と溶液の原子核のスピンの歳差運動周波数との間の差が、偏極源の原子核によって生成されて、溶液の原子核のスピンが受ける双極子磁場の振幅の１０倍未満であることが好ましい。まさしくこの差が平均双極子カップリングの振幅未満となる場合に、条件が最適となる。加えて、高濃縮かつ高偏極の偏極源を用いることが望ましい。というのも、生成される双極子磁場がより強くなり、従って上記条件が極端でなくなるためである。
【００４０】
源の原子核の核偏極率が高くなり、源の原子核が前記溶液の原子核を数で上回るにつれ、前記溶液の原子核の偏極が熱力学値よりも強められる係数が大きくなる。
【００４１】
溶液中に存在する原子核は、ゼロではない核スピンを有するいずれの原子核であってもよく、特に、水素原子核の同位体１（プロトン）または炭素原子核の同位体１３であってもよい。しかし、高い磁気回転比を有する溶液中の原子核に対して偏極移行を行うことが有利である。というのも、源の原子核と溶液の原子核との間の双極子カップリングは、溶液中の原子核の磁気回転比の一次関数であるためである。いずれの場合においても、当該第１の移行後に、前記溶液の原子核とこれらにカップリングされた別の原子核との間の第２の移行を段階的に行うことが可能であり、例えば、１Ｈから１３Ｃへの移行を行うことが可能である。しかし、本発明に記載される方法を用いて偏極が強められる係数が大きくなるにつれ、前記原子核の初期偏極が弱くなる、すなわち、その磁気回転比が低くなる。
【００４２】
高偏極および／または高濃縮の核スピンシステムを生成可能な効果的な方法はいずれも、偏極源を調製するのに用いられることができる。当該源は、特に、パラ水素を炭素−炭素二重結合に付加することによって、あるいは固相低温動的核偏極法を用いて試料を予備偏極し、次いで前記試料を液体に溶解することによって得られてもよい。偏極源は、光ポンピングにより偏極され、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、およびそれらの混合物からなるガス群から選択される希ガスを含んでいてもよい。キセノン−１２９およびヘリウム−３は、スピン１／２のわずか２つの希ガスであり、光ポンピングによって得られる偏極レベルが１０％を超えるため、これらを用いることが望ましい。加えて、特定の有機溶媒におけるキセノンの優れた溶解性、すなわちその液化能力は、強い双極子磁場を生成可能な非常に強いキセノン濃度を促進する。さらに、ヘリウム−３の高い磁気回転比（キセノンの２．７５倍）および非常に高レベルで得られる偏極（８０％まで）は、気相の原子を用いる場合に極めて有利である。特に、溶液中の前記原子核の偏極の増大率、およびこれらの原子核と源の原子核との間の双極子カップリングはどちらも、偏極源の原子核の磁気回転比に比例する。よって、非常に高い磁気回転比を有する種類の原子核による偏極源を用いることが、ますます有利である。
【００４３】
偏極源中の原子核は、前記溶液に溶解してもよく、もしくはそれどころか、まさしくこの溶液から物理的に離れていてもよい。後者の例においては、偏極源によって生成される双極子磁場が最大となるように、偏極源が溶液から離れる距離が最小となる必要がある。当該最小距離は、１０ミリメートル未満であることが好ましい。前記溶液とは別個の、この区画における偏極源は、どのような物理状態にあってもよい。源の原子核は、液体に溶解していてもよく、またはガス状であってもよく、さらには溶液中に凝縮していてもよい。しかし、高い濃度、およびここに記載される偏極移行方法が用いられた後の偏極源の効果的な補充を得るために、圧縮ガスを用いることが有利である。
【００４４】
一方は溶液を含むようになっており、他方は偏極源を含むようになっている２つの区画は、１ナノメートル以上、好ましくは３ナノメートル及び１０ミリメートルの間の距離だけ離れていてもよい。
【００４５】
さらに、本発明は、ゼロではない核スピンを有する原子核を含有する溶液のＮＭＲ分析を行うシステムであって、
・偏極源と、
・前記偏極源の原子核のスピンと前記溶液の原子核の前記スピンとに照射するように設計され、
熱力学平衡において得られる値よりも強いＮＭＲ信号を前記溶液から得るために、源の原子核によって生成される双極子磁場に起因するコヒーレントカップリングによって、前記源の原子核のスピンから前記溶液の原子核のスピンへとハートマン−ハーン型偏極移行が得られるように、前記照射を行う偏極移行手段と、
を包囲する磁石を備えるシステムを目標とする。
【００４６】
偏極移行手段は、
・前記溶液の原子核のスピンに対して、連続または複合型の第１の高周波磁場の照射を行うように設計される第１の照射手段と、
・前記偏極源の原子核のスピンに対して、連続または複合型の第２の高周波磁場の照射を行うように設計される第２の照射手段とを備える。
【００４７】
一実施形態によると、当該システムは、前記磁石の内側に、前記溶液に溶解した前記偏極源を含む管を備える。
【００４８】
別の実施形態によると、当該システムは、前記磁石の内側に、隣接し互いに独立した２つの区画を含む容器を備え、当該区画の一方が前記偏極源を含み、他方が前記溶液を含むためのものである。
【００４９】
さらに別の実施形態によると、当該システムは、前記磁石の内側に、２つの区画の一方を内側に他方を外側に含む容器を備え、前記外側区画が、前記偏極源を含むためのものであり、前記溶液を含むためのものである前記内側区画を包囲する。
【００５０】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、いくつかの詳細な実施形態の説明を読めば、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図１は、本発明に係る溶液１の原子核の核偏極をその熱力学値よりも増大させる偏極システムを極めて概略的に示す。当該システムはＮＭＲ信号を増大させる。当該システムは、偏極源３、調査しようとする溶液１の試料、および偏極移行手段５を備える。なお、溶液１は、例えば１Ｈ水素同位体や１３Ｃ炭素同位体等の、ゼロではない核スピンを有する原子核７を有する必要がある。
【００５２】
高偏極の同一のスピン（Ｐは０．０１より高い）を有し、高濃縮された（濃度ｃは０．０１ｍｏｌ・Ｌ−１より高い）原子核９を含む任意の偏極源を用いることができる。
【００５３】
従って、この偏極源３は、光ポンピングにより偏極され、キセノン（Ｘｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、およびそれらの混合物からなるガスの群から選択される希ガスを含むことができる。有利には、偏極源３は、スピン１／２のわずか２つの希ガスであり、レーザー偏極または超偏極されたキセノン（Ｘｅ−１２９）またはヘリウム（Ｈｅ−３）を含み、これにより、偏極が１％より高いガスを即座に得ることが可能となる。なお、偏極源３は、炭素−炭素二重結合へのパラ水素の付加、もしくは、低温での動的核偏極プロセスを用いた試料の予備偏極により得られてもよい。
【００５４】
説明を単純にするために、レーザーによって偏極されたキセノン−１２９（以下、キセノンと記す）９を含む偏極源３、および水素−１同位体７（すなわち、１Ｈプロトン）の原子核を含む溶液１について引き続き検討する。物理的なプロセスを数学的に説明するために、Ｎ個のキセノン原子核Ｉｋおよび１個のプロトンＳから構成されるシステムについて引き続き検討する。
【００５５】
溶液１中に含まれるいずれのプロトン７についても、各キセノンＩｋ９とプロトン７との間には双極子相互作用１１がある。この相互作用を表すハミルトン演算子は、
【００５６】
【数５】
2008528991.tif 000007
である。
【００５７】
ここで、μ０は真空の透磁率（μ０＝４π１０−７  Ｓ．Ｉ．）であり、ｆ（θ，φ）は、磁場Ｂ０の軸に対する核間ベクトル
【００５８】
【数６】
2008528991.tif 000008
の向き（θ，φ）に依存する関数である。しかし、液相におけるブラウン運動のため、核間ベクトルの向きは変動する。その結果、この双極子相互作用が平均してゼロとなることを意味する。よって、この相互作用は、緩和（共鳴線の幅に対する効果）を介してのみ作用する。しかし、ブラウン運動の効果を発揮させて、この相互作用を平均してゼロとするためには、キセノン９とプロトン７との間の核間ベクトルが、空間においてすべての方向をとり得る必要がある。従って、捕捉時間中の、キセノン９およびプロトン７（１Ｈ）を有する分子の相対拡散により、プロトン７の周囲に、分子間双極子相互作用の平均がゼロとなる範囲が定められる。従って、離れたキセノン原子９からの作用が残る。離れたキセノン原子からの双極子作用は、キセノン９とプロトンとの間の距離ｒに依存し、（１／ｒ３）で減衰する。プロトンＳが受ける作用は、実際、各キセノンの個々の作用全ての合計である。
【００５９】
【数７】
2008528991.tif 000009
実際、キセノン濃度が高いため、連続モデルを採用して、離散和を試料全体の体積積分で置換可能である。これにより双極子作用の減衰（１／ｒ３）を補償する。これにより、２種類の現象が生じ得る。第１に、プロトンのみに注目し、式（５）に各キセノンの作用を考慮して、最終的にＩｋの平均値をとる。プロトンＳの観点からすると、これら全ては、Ｂ０に平行な付加的な磁場の作用になる。この付加的な磁場Ｂは、全てのキセノン原子によって生成され、プロトンが受ける。他の種類の現象は、プロトンとキセノンとが同時に励起された場合に起こる。これが起こる場合、同式（５）は、２つのスピンシステム間にカップリングがあることを示す。この平均双極子カップリングの存在（式５）は、プロトン７の核スピンシステムと、キセノン９のスピンシステムとの間にカップリングがあることを示唆する。当該カップリングは、例えば、主としてプロトン７の線幅よりもプロトン７の共鳴周波数に、磁場Ｂを介して直接的に影響するため、コヒーレントである。
【００６０】
実際、キセノン９の量が多くなり、且つこのキセノン９の偏極が高くなるにつれ、この双極子型作用が大きくなる。この現象は、偏極源３全体により生成される、プロトン９に対する双極子磁場として説明される。この双極子磁場は、偏極源３の容器の幾何学的形状に依存する。このキセノン９の磁化により双極子相互作用を介して生成されるこの磁場の値は、
【００６１】
【数８】
2008528991.tif 000010
である。
【００６２】
ここで、ＭＸｅは単位体積あたりのキセノン９の磁化であり、
【００６３】
【数９】
2008528991.tif 000011
のように表される。
【００６４】
ここで、ｃはキセノン９のｍｏｌ・Ｌ−１単位の濃度であり、Ｎはアボガドロ数であり、−１／２≦ξ≦１は試料の幾何学形状に依存し、例えば、楕円体の試料に対しては完全に製表されている係数である。
【００６５】
本発明において記載されている偏極および濃度条件下で、このキセノン９に関連付けられる磁化は非常に強力であり、常温で１４Ｔの磁場中に配置された水に含まれるプロトン７の磁化の数倍である。実際、磁場Ｂ（式６）は数１０−７Ｔ程度となり得る。
【００６６】
しかし、偏極源３（キセノン）のスピンシステムと溶液１（プロトン）のスピンシステムとの間の双極子カップリング（式５）に関連付けられたハミルトン演算子が、ゼーマン−ハミルトン演算子に切り替わるため、このカップリングの結果として、プロトン７の磁化とキセノン９の磁化とが非常に緊密に結びつけられて、偏極移行が可能となることを確実にするためには、パルスシーケンスに頼る必要がある。本発明においては、これはハートマン−ハーン型のコヒーレンス移行により達成される［文献１参照］。
【００６７】
従って、本発明によると、偏極源３によって生成されてプロトンが受ける長距離双極子磁場に由来するコヒーレントカップリングを介して、偏極源３（キセノン）と溶液１の原子核７（プロトン）との間でハートマン−ハーン型偏極移行が行われる。
【００６８】
特に、偏極移行手段５は、第１の照射手段（例えば、第１のコイルを用いて得られる）、および第２の照射手段（例えば、第２のコイルを用いて得られる）を備える。第１の照射手段は、振幅がω１ｓ／γｓであり、周波数がω０ｓ／２π、より一般的にはω０ｓが、磁場Ｂ０における原子核７のスピンの共鳴周波数ωｓに近い高周波磁場において、連続または複合する第１の照射１３を生成する。第２の照射手段は、振幅がω１１／γ１であり、周波数ω０１／２π、より一般的にはω０１が、磁場Ｂ０における偏極源３の原子核９のスピンの共鳴周波数ω１に近い高周波磁場において、連続または複合する第２の照射１５を生成する。差｜ω０ｓ−ωｓ｜および｜ω０１−ω１｜は、それぞれ１０６ｒａｄ・ｓ−１未満のままであることが好ましく、それぞれが１０ω１ｓおよび１０ω１１未満であることが好ましい。従って、偏極移行は、連続または複合する高周波磁場の第１の照射１３を、溶液１の原子核７のスピンに印加し、連続または複合する高周波磁場の第２の照射１５を、偏極源３の原子核９のスピンに印加することによって行われる。
【００６９】
双極子相互作用がゼーマン−ハミルトン演算子に切り替わらないことを確実にするために、第１および第２の照射１３および１５について、互いの振幅の差｜ω１１−ω１ｓ｜が、偏極源３の原子核のスピンと溶液１の原子核のスピンとの間の双極子カップリングδの振幅の１０倍未満であることが有利である。
【００７０】
【数１０】
2008528991.tif 000012
例として、第１および第２の照射１３および１５の振幅が、偏極源３によって生成されて、溶液１の原子核７のスピンが受ける双極子磁場の振幅の１倍未満分だけ互いに異なっていてもよい。
【００７１】
特に、溶液１のプロトン７および偏極源３のキセノン９に作用する、連続照射１３、１５または複合パルスシーケンスは、キセノン９およびプロトン７によって感知される二重回転座標（プロトン７の場合はω０１で回転する系、キセノン９の場合はω０ｓで回転する系）内の有効磁場が最良に一致し、その大きさがキセノン９とプロトン７との間の双極子カップリングδになることを意味する。
【００７２】
よって、これらの条件下では、双極子相互作用は、有効磁場に沿って配置された軸ＯＺを有する二重回転座標において、ゼーマン−ハミルトン演算子
【００７３】
【数１１】
2008528991.tif 000013
に切り替わることはない。従って、当該システムは、双極子カップリングδの効果のもとで展開する。
【００７４】
さらに、偏極源３が非常に多くのキセノン原子９を含有するため、統計的なプロセスが成立し、このプロセスは、回転座標内でリカップリングされたキセノン９のスピン温度およびプロトン７のスピン温度が同一の値に収束することを意味する。これにより、プロトン７のスピンシステムの冷却、故にその偏極の増大、ひいては磁化の増大が結果として得られ、これにより、信号の利得が得られる。
【００７５】
実際、ここに定められた条件は、ハートマン−ハーン条件の拡張に対応する［文献１参照］。これらの条件は、実際、｜ω０ｓ＝ωｓ｜、｜ω０１＝ω１｜、および｜ω１１＝ω１ｓ｜である。それらは、連続照射の場合に対応する。
【００７６】
よって、本発明は、キセノンとプロトンとの間にある双極子カップリングを用いて、キセノンからプロトンへと偏極を移行させることを含む。これを行うために、二重回転座標における有効なハミルトン演算子、すなわち双極子カップリングが得られるように設計を行う必要がある。実際、対象となる部分は、この相互作用（式５）のＩｚＳｚ型の部分であるため、双極子リカップリング条件は、実際、２つの溶液間のカップリングを提供する、化学結合を介した相互作用である異核ハートマン−ハーン型の磁化移行を行うのに要求される条件に類似している。この最後の事項は多くの研究の主題となっている［文献３参照］。これら２種類の移行間の主な相違点は、全てのキセノンを考慮しなくてはならないことから、ＮＨまたはＣＨ対において発生するスカラーカップリング（９０Ｈｚを超える）よりも遥かに弱いカップリングの振幅と、その非局在性とである。ハミルトン演算子のカップリング形式の類似により、複合照射を用いる全てのハートマン−ハーン移行シーケンスが利用され得る。
【００７７】
ＷＡＬＴＺ−１６、ＭＬＥＶ−１６、ＷＡＬＴＺ−８、ＤＩＰＳＩ−２、ＤＩＰＳＩ−２−＋−、ＭＬＥＶ−１７、ＳＨＲ−１、ＭＧＳ−１、ＭＧＳ−２型シーケンス、もしくは断熱パルスに基づくシーケンスでさえも用いて、良い効果を得ることができる［文献３参照］。しかし、有効磁場のない複合または多重パルスシーケンスは全て、有効磁場を有するものよりも効果が低いことが観測されている。これは、前者において、有効なハミルトン演算子を生成するパルスの不完全性の影響が、δと比べて非常に急速に著しくなり、最後には、異核カップリングに対して、等方性移行が有効磁場を用いた移行よりも５０％遅くなることから、双極子エネルギーの作用が無視できなくなるからである［文献３参照］。これら多重パルスのシーケンスを用いることによる主な利点は、ω０１（または、照射１５の場合にはω０ｓ）である照射１３の周波数と、ω１（または、スピン９の場合にはωｓ）であるスピン７の共鳴周波数との間の不一致に関連する影響を許容する能力である。これにより、分子のプロトン全てを同時に偏極する能力が得られる。
【００７８】
よって、本発明の原理は、原子核７および９のスピン間に強い双極子カップリングを有するために、高偏極かつ高濃縮の源３を用いることにある。これにより、ハートマン−ハーン条件下の照射であるため、照射された原子核７のスピン温度を低下させることが可能となる。このような条件下で、当該方法がどのような種類の核スピンに対しても適用可能であることは明らかである。用いられる同位体による主な相違は、移行の効率、ひいては得られる信号が増大される程度である。実際、双極子カップリングδ（式８）は、移行先となる原子核７（例えば、プロトン）の磁気回転比に比例する。結果的に、移行が１Ｈへのものよりもむしろ１３Ｃへのものである場合、このカップリングは、例えば、４倍弱いものとなる。同様に、常磁性のシステムまたは核四重極に頼ることも可能である。
【００７９】
さらに、δの表記によると、偏極核システムにおける同一の濃度ｃおよび偏極Ｐについて、δを増大させて移行速度を高め、最終的に信号利得を増大させるように、ハートマン−ハーン条件を得ることを容易にする場合に、この偏極同位体の磁気回転比が最も重要な要因となることが明らかである。よって、ヘリウム３Ｈｅは、その磁気回転比がキセノン−１２９よりも２．７５倍高いため特に有利である。
【００８０】
最後に、当該方法において、偏極源３（例えばキセノン）および溶液１（例えば、プロトンを含有する）が密接に混合されなくてはならないわけではない。というのも、移行を生じさせるものは、溶液１のスピンが受ける平均双極子磁場を生成する源の強い磁化によってもたらされる、２つのスピンシステム間のカップリングであるからである。従って、偏極源３と調査しようとする溶液１とを区画分けすることも想定され得る。
【００８１】
実際、移行原理は、源３のスピンシステムと別の種７（溶液に含有される）のスピンシステムとの間にカップリングを生成し、それによって偏極の移行に成功するために、偏極核スピンの源３によって生成された双極子磁場を用いることを含む。実際、この双極子磁場は、偏極源３を含有する体積内にのみ存在するのではなく、静磁場理論の法則により、単純に外部へと拡張している。結果として、偏極核スピン７（キセノン−１２９、またはヘリウム−３等）のシステムは、調査しようとする溶液１を含有する試料とは異なる区画に配置され得る。
【００８２】
特に、図２Ａおよび図２Ｂは、偏極源３が溶液１から物理的に分離可能であることを極めて概略的に示す。有利には、偏極源３を溶液１から分離している距離が数ナノメートルに対応し、好ましくは１０ミリメートル未満である。しかし、この分離によって双極子磁場δが減少し、両者を分離する距離の３乗の逆数の関数として、２つの試料に対する係数ξ（式８）がゼロに向かう。よって、当該分野の現状において、幾何学的形状を最適化し、１０ミリメートルを超えて分離しないようにすることが有利である。
【００８３】
よって、本発明に係る偏極システムは、偏極源３を含む第１の区画２３と、溶液１を含む第２の区画２５とを備える容器２０を備え得る。例えば、第１および第２の区画２３および２５が、２つの分離した毛細管であってもよい。これは、例えば、ウォーレン（Ｗ．Ｓ．Ｗａｒｒｅｎ）らに、双極子磁場効果を介して得られる多重分子間コヒーレンスの観測を可能にした幾何学的形状である［文献４参照］。
【００８４】
例えば、図２Ｂは、第１の区画２３が第２の区画２５の周囲に位置する場合を示す。例えば、溶液１の試料が小さい中央管に配置されてもよく、偏極源３が、第１の管を包囲する第２の管に配置されてもよい。
【００８５】
溶液におけるプロトン信号の利得を表すために、Ｎ個のキセノン原子Ｉｋおよび１個のプロトンＳから構成されるモデルを引き続き検討する。よって、熱平衡において、密度行列は
【００８６】
【数１２】
2008528991.tif 000014
で与えられる。
【００８７】
ここで、Ｔｒ（Ａ）は、演算子Ａのトレースに対応し、
【００８８】
【数１３】
2008528991.tif 000015
はシステムの逆温度であり、この温度Ｔにおいては弱い偏極が許容される。Ｈは、磁場Ｂ０におけるゼーマン−ハミルトン演算子に対応し、
【００８９】
【数１４】
2008528991.tif 000016
で表される。
【００９０】
これらの条件下で、軸Ｏｙに沿った９０°パルス（σｔｈをσ´ｔｈへと変換する）後のキセノンからの信号は、
【００９１】
【数１５】
2008528991.tif 000017
に比例する。
【００９２】
キセノンが光ポンピングによって偏極される場合、キセノンのスピン密度行列は
【００９３】
【数１６】
2008528991.tif 000018
である。
【００９４】
これにより、偏極キセノン信号が推論可能となる。
【００９５】
【数１７】
2008528991.tif 000019
ここで、σ´ｐｏｌは、Ｏｙに沿った９０°パルス後の密度行列である。測定した信号利得係数をＫＸｅとすると、偏極キセノンの逆スピン温度が推論可能である。
【００９６】
【数１８】
2008528991.tif 000020
なお、ハートマン−ハーン移行を通じて、かつ「スピンロック」磁場に沿った緩和時間（Ｔ１ρ）と比較して短い時間（典型的には、０．３より大きい係数を表す）の間、スピンシステムのエネルギーは一定である。しかし、双極子カップリングのために、キセノンおよびプロトンのスピンシステムまたはスピン溶液は、二重回転磁場において同一の温度へと向かう傾向にある。この系において、共鳴｜ω０１−ω１｜＝｜ω０ｓ−ωｓ｜＝０で照射が与えられることを許容すると、ゼーマン−ハミルトン演算子
【００９７】
【数１９】
2008528991.tif 000021
が双極子相互作用と比較して大きいことが推測され、これは、双極子エネルギーの作用が僅かであることを意味する。よって、当該エネルギーは、次式によって与えられる。
【００９８】
【数２０】
2008528991.tif 000022
ここで、σｉおよびσｆは、照射の開始時および終了時の密度行列である。式（１３）を用い、高周波磁場（ω１１）の振幅で定められるキセノンの逆スピン温度をβ´ｐｏｌとすると、開始時のエネルギーが推論可能である。
【００９９】
【数２１】
2008528991.tif 000023
β´ｐｏｌの値は、エネルギー保存則により、次のように計算される。
【０１００】
【数２２】
2008528991.tif 000024
スピンロック終了時において、エネルギー計算は、スピン温度モデルにより、
【０１０１】
【数２３】
2008528991.tif 000025
が成立することを示す。
【０１０２】
ここで、ハートマン−ハーン条件ω１１＝ω１ｓが用いられ、β´ｆは、定常状態での回転磁場における逆スピン温度である。これは、逆スピン温度を推論するのに用いられ得る。
【０１０３】
【数２４】
2008528991.tif 000026
よって、実験室系において、高周波の照射が停止すると、それによりキセノンの磁化変化とプロトンの磁化変化とが非相関となる。
【０１０４】
【数２５】
2008528991.tif 000027
従って、これは、プロトン信号の予想利得ＫＨを推論するのに用いられ得る。
【０１０５】
【数２６】
2008528991.tif 000028
上記の計算は、１個のプロトンおよびＮ個のキセノンに対して行われる。プロトン７の希釈系の場合に即座に拡張すると、Ｎは、プロトン濃度に対するキセノン濃度の比として考えることが可能である。式（２２）によると、キセノンの磁化が、その原子数Ｎ（プロトンの数と比較して）およびその偏極レベルＫＸｅによって、プロトンのそれと比較して非常に高い場合に、偏極移行が効果的となる。キセノンに対して得られる偏極は７０％にもなり、特に、１１．７Ｔの磁場Ｂ０ではＫＸｅ≒５００００となるため、キセノン原子数とプロトン原子数との比Ｎが１より大きい場合には、プロトンに対して予想される信号利得がＫＨ≒１２０００にもなる。式（２２）によると、これら同一の条件下で、プロトンと同数程度のキセノンがある場合にはＫＨは６０００程度に達し、キセノンよりもプロトンの方が多い場合にはＫＨは急速にゼロへと向かう傾向にあることが即座に分かる。従って、提案された解決法は、低濃縮試料に対して特に有用である。明らかなことに、キセノン−１２９の代わりにヘリウム−３を用いることにより、より高レベルの偏極（８０％まで）および特により高い磁気回転比を享受可能であり、それにより信号利得も向上する。しかし、偏極ガスが溶液に溶解される産業上の実施形態では、キセノンと比較してヘリウムの溶解性が低いため、非常に強い特定の磁化を得ることが難しくなる。この制約は、溶液を含む区画とは分離された区画に存在する偏極ガスから移行が行われた場合に解消する（図２Ａ参照）。
【０１０６】
しかし、上記の計算が、移行時間より比較的長いが、回転座標における緩和時間Ｔ１ρより短い（０．３より大きい係数）時間の間の、プロトン信号の増大レベルを定める熱力学計算であることを指摘することは重要である。実際、相互作用のないモデルに対して、回転座標におけるキセノンの緩和時間は、キセノンの縦緩和時間Ｔ１程度、すなわち数分間程度である必要がある。これとは異なり、プロトンに対するＴ１ρと双極子カップリングの逆数１／δとの間で、両者の相対値を決定することは不可能である。従って、双極子カップリングδによって特徴付けられる偏極移行速度が、有効磁場に沿った緩和１／Ｔ１ρと比較して大きい場合にのみ、最大プロトン信号利得に到達する。最後に、観測される信号ＫＨの増大レベルは、ハートマン−ハーン条件が設定される質、高周波磁場の不均一性、照射周波数の精度、および双極子カップリングに効果を発揮させるために用いられる連続または複合照射の種類等の、数多くの係数または制約に依存する。
【０１０７】
当該方法の実施を検討する限りにおいて、プロトンの偏極が用意される方法のため、当該方法は普遍的であり、ゆえに、ＫＨが１を超えると、任意のパルスシーケンスに先立つ熱力学平衡への回帰の遅れを有利に置換可能である。実際、当該方法は、偏極ひいては希釈スピンシステムの信号を増大させることができる任意の方法とも組み合わせ可能である。従って、熱偏極をも享受するために、ここに記載した方法を用いる偏極移行の後に続いて、熱力学平衡への回帰を組み合わせることができる。この偏極移行に続いて、全く同一の原子核間のスカラーカップリングを用いる第２の移行でこれを補足することで、これら原子核を偏極することもまた可能である。例えば、１５Ｎ−Ｈシステムを考慮する場合、このような方法の利点は、より高いδにより得られるキセノンからプロトンへのより効果的な移行（γＮ／γＨ＝０．１）、およびプロトンから窒素−１５へのＩＮＥＰＴ−移行の効率が良いことである。最後に、ハートマン−ハーン移行に対する複合シーケンスの使用が、全てのプロトンの偏極を同時に向上させることへの道を開くことになる。産業上の実施という観点からは、一方では偏極移行が、他方では緩和がキセノンの偏極の低減をもたらすため、定常状態を得るために、移行間の偏極源を前もって更新することが必要であり、このように、この方法を、１次元、２次元、３次元、またはそれ以上の次元のいずれかの液体ＮＭＲシーケンスと組み合わせて用いることへの道を開くことになる。
【０１０８】
当該分野の現状において、偏極源の原子核と溶液の原子核との間の双極子カップリングδが０．１Ｈｚよりも大きい場合にのみ、このような移行が考えられる。しかし、１Ｈｚよりも高いことが好ましい。
【０１０９】
ここで、強偏極キセノンを用いて、溶液のＮＭＲ信号を熱力学平衡から得られる信号よりも増大させる本発明に係る一例を示す図３〜図８を参照する。
【０１１０】
ここに記載される結果が得られるように提示される経験的な選択は、少量のキセノン−１２９を偏極するように設計される使用装置の技術的制約に基づく。特に、本発明によると、移行が効率的に行われるように、プロトン７およびキセノン９チャネルに印加される２つの高周波磁場１３および１５が、ｄの範囲内で等しいことが好ましい。結果として、当該偏極移行方法を用いる能力は、双極子カップリングｄの大きさに依存する。これらの制約は特に強い。というのも、所定の使用装置によると、照射１３および１５は、２つの別個のコイルにより生成され、高周波磁場の不均一性の影響が最大となる条件下で生成されるためである。加えて、ハートマン−ハーン型移行が、２つのスピン種間のこのような弱いスカラーカップリングを用いて説明されたことはない［文献３参照］。比較として、液相において、異なる同位体のスピン間のこの種の移行を提供する結合を介するスカラーカップリングは、通常９０Ｈｚを超える。従って、双極子カップリングδ、すなわち、源の原子核の偏極およびその濃度を最大化することが必要不可欠となる。これは、偏極源の選択が装置により設定され、他の原子核を選択することによって磁気回転比γ１を変更することができないからである。従って、選択は、１２９Ｘｅエンリッチキセノンを用いて、光ポンピングセル中のキセノンの量を増大させ（しかし、Ｐに不利な効果がもたらされるため、過度には行わない）、試料の体積を最小化し、キセノンの溶解性が非常に優れている溶媒を用いることにより、積ｃＰを最大化することを含む。
【０１１１】
特に、ハートマン−ハーン型偏極移行を可能にするために必要とされる条件を得るために、１２９Ｘｅエンリッチキセノン（９６％を超える１２９Ｘｅを含有）と、偏極ガスをよく生成することを確実にする条件とを利用することが好ましい。例えば、偏極キセノンの量、ひいてはキセノンの磁化を最大化するために、光ポンピング中に、分圧で４０Ｔｏｒｒを超えるキセノンを用いることが好ましい。
【０１１２】
図３は、光ポンピング３１後に、液体窒素冷却ソレノイド３５に浸した管３３でキセノン９が凝縮される様子を極めて概略的に示す。この管３３に含まれるキセノン９は、従って、ＮＭＲ分光器の超伝導磁石３６の漏れ磁場において熱せられる。次いで、それは、液体試験溶液１を含む管３７において凝縮される。この管３７は事前に脱気されている。２つのスピンシステム間の双極子カップリングの振幅を実際に定める、単位体積あたりの磁化を最大化するために、短縮された厚肉のＮＭＲ管３７、例えば、外径５ｍｍ、壁厚１．４ｍｍ、全長１５０ｍｍの管３７を用いることが好ましい。
【０１１３】
始めに、管３７は、常温で調製された重水素化（９９％）シクロヘキサンに溶解した３，３−ジエトキシ−１−プロピン溶液を含む。典型的には、偏極源３（すなわち、ガス状キセノン９）追加直後のこの管３７内の圧力は、８気圧程度である。次いで、管３７は、キセノン９を溶解させるために十分に攪拌され、ＮＭＲ分光器の磁石３６の内側へと戻される。
【０１１４】
例えば、ＮＭＲ分光器は、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）広帯域反転プローブを備えたブルカーＤＲＸ５００型分光器であってもよい。この場合、１Ｈチャネルとキセノン−１２９（以下、キセノンという）チャネルとは、それぞれ２つの異なるコイル４１および４３を用いる。従って、これら２つのコイル４１および４３によって生成される高周波磁場の不均一性に相関関係はない。第１のコイルはプロトン原子核７上に第１の照射１３を生成し、第２のコイルはキセノン原子核９上に第２の照射１５を生成する。
【０１１５】
なお、単位体積あたりにレーザー偏極キセノン９の強い磁化があるという事実が、この管３７（無限円筒であると考えられる）内のプロトン７の周波数シフト（式８）を発生させ、これは次式で表される。
【０１１６】
【数２７】
2008528991.tif 000029
本実施例において、キセノン濃度１ｍｏｌ・Ｌ−１および偏極１５％に対して、６．３Ｈｚのシフトが予想される。
【０１１７】
従って、図４は、プロトンＨチャネル５１およびキセノンチャネル５３を用いるパルスシーケンス５０を示す。このシーケンス５０は、キセノン９とプロトン７との間の双極子カップリングを測定するために用いられる。これにより、一連のｎ個のプロトンスペクトル５７が得られる。各スペクトル５７は、プロトンチャネル５１上のパルス５６による、プロトンの磁化の励起に続いて得られる。一旦各スペクトルが得られると、角度θのパルス５５がキセノンチャネル５３に印加され、キセノンの磁化を係数ｃｏｓθだけ低減させる。
【０１１８】
一旦キセノン９が追加されると、ＮＭＲ分光器の磁石３６の内側にＮＭＲ管３７が配置され、重水素共鳴によって磁石の空間的均一性が最適化され、キセノン９の磁化の変更を補償しないように、いかなる磁場ロックも除去する。
【０１１９】
次に、取得と取得との間に、キセノンチャネル５３上に角度θ（＜９０°）のパルス５５を印加しながら、パルスシーケンス５０に続いてプロトンチャネル上の一連の１次元スペクトルが記録される。なお、各プロトンピークの共鳴周波数における変動（全て同一の変動）は、当該一連のスペクトルを通じて得られる。これと並行して、プロトン信号５７の強度における変動が観測される。これは、各プロトン取得間の過度に短い回復時間の作用と、キセノンの磁化低減に続く変動的なＳＰＩＮＯＥ効果の作用とが組み合わされた結果である。キセノンの偏極の符号が絶対的に確定可能であるのはこの効果のためである。
【０１２０】
実際、図５は、プロトンの共鳴周波数における変動を、キセノンに印加されるパルス数の関数として示す。確定された双極子カップリングは、それぞれ、キセノンの負の偏極６１に対しては−３．０５±０．０５Ｈｚに等しく、正の偏極６３に対しては４．３２±０．１０Ｈｚに等しい。
【０１２１】
積ｃＰ（式２３参照）の予想値は、調整された（δｃｏｓｎ−１θ＋Ｂ）曲線から推論可能であり、ここで、δは双極子カップリングにより得られる初期周波数シフトであり、θはキセノンのパルス角度であり、ｎはプロトンスペクトルの数であり、Ｂはプロトンの共鳴周波数の極限値である。
【０１２２】
レーザー偏極キセノン信号を、熱力学平衡におけるキセノンからの信号と比較すると、本実施例において、溶解キセノンの偏極が９．６％であることが推論できる。
【０１２３】
例えば、一方の区画に存在する偏極源によって生成され、他方の区画のプロトンが受ける双極子磁場の存在を例証するために、外径１．１ｍｍかつ主として重水素化ベンゼンを含む、封止された円筒状毛細管を先ほどの管に挿入した。これは、毛細管が区画２５に対応する図２Ｂの構成である。外側区画２３は溶液を含み、その溶媒は、過重水素化シクロヘキサンおよび０．７％クロロホルム（純度９９％、メルク社の分析等級）であった。痕跡として存在する不純物は、より短い１Ｈ緩和時間の種々の細線を生成する。上記と同一の実験手順（６．４％のレベルに負に偏極されたキセノンの追加、攪拌、均一性の調整、磁場Ｂ０のロックの停止、およびシーケンス５０の開始）が用いられた。
【０１２４】
図６のマップ７０は、得られた２次元スペクトルの一部に対応する。横の次元はプロトン共鳴周波数の次元に対応し、縦の次元は一連のスペクトルに対応する。当該マップは、一連のレベル曲線の形態で描かれる。２つの点線７５および７６で示される一定の周波数と比較すると、縦の次元中の目立った振る舞いが、ピーク７１、７３および７４において明らかに見られる。左側ピーク７１のプロットは、実験中に周波数が増大したことを示し、一方、右側の対のプロット７３および７４は、周波数が減少したことを示す。同様に、偏極キセノンの磁化の減少が、より弱いＳＰＩＮＯＥ効果、ひいてはＴＸｅ＜０であるためにプロトン信号の増大をもたらす一方で、ピーク７１の強度は実験を通じて増大する。各スペクトルに対するこれらピークの最大周波数を決定し、上記の手順を用いて調整することにより、双極子カップリングδは、キセノンが溶解される区画２３に対応するピーク（ピーク７１型）に対しては５．４±０．３Ｈｚとなり、内側区画２５のピーク（ピーク７３および７４の型）に対しては−１．２±０．５Ｈｚ程度となる。静磁場の迅速な予測により、内側円筒（キセノンのない区画２３）内の偏極キセノンによって生成される磁場は、外側円筒（区画２５）内の磁場の反対の符号を有しなくてはならないことが明らかに分かる。
【０１２５】
キセノンとプロトンとの間の２〜４Ｈｚ程度の双極子カップリング、ならびに２つの照射１３および１５を生成する２つの別個のコイル４１および４３を用いて、高周波磁場の振幅の差｜ω１１−ω１ｓ｜が、典型的にはこの値未満である場合にのみ、ハートマン−ハーンコヒーレント移行が効果的に行われる。
【０１２６】
高周波磁場は不均一であることが知られているため、そして、プロトンおよびキセノンの２つのチャネルが異なるコイル４１および４３に対応することにより、高周波磁場の不均一性に相関関係がない従来のプローブが利用される場合、不均一性が双極子カップリングよりも遥かに大きくなる強い高周波磁場を用いることは勧められない。このような状況下では、低パワー連続照射を用いて、最も単純なハートマン−ハーン移行シーケンスに頼ることが好ましい。
【０１２７】
実際、図７は、平均双極子カップリングを用いて、キセノン９からプロトン７への偏極移行を観測するために用いられるパルスシーケンスを示す。キセノンチャネル５３上のスピンロック８５は、２つの９０°パルス８７および８９の間にあり、かつ、キセノン９の磁化を、最初は横断面内に、混合時間Ｔｍの終了時には静磁場に沿って配置するように逆位相（ｘ及び−ｘ）である。スピンロック８５は、プロトンチャネル５１およびキセノンチャネル５３に、全く同一の高周波磁場の振幅｜ω１１−ω１ｓ｜＝０で同時に印加される。プロトン信号８８はスピンロック８５後に検出される。
【０１２８】
加えて、高周波磁場の不均一性の影響を部分的に補償するために、照射時間の中間で、照射の位相を単純に１８０°反転させることも行われる。本実施例では、不均一性が、測定される双極子カップリングと同程度となるように、低振幅の高周波磁場を用いることが好ましい。公知の方法において、キセノン（またはプロトン）高周波磁場の振幅の測定は、キセノン（またはプロトン）の磁化を傾かせ、続いて勾配を取り除き、パルスを読み出すことを含む。測定中のいかなる人為的影響をも避けるために、継続時間を増やした照射を、プロトンおよびキセノンチャネル５１および５３の両方に同時に印加する。よって、ハートマン−ハーン条件｜ω１１＝ω１ｓ｜を１Ｈｚ内に確定可能となる。例えば、磁場不均一性（半値幅）が１．８Ｈｚ程度であり、磁場振幅｜ω１１／２π｜が最大確率で４６．８７Ｈｚである高周波磁場を用いることができる。
【０１２９】
図７のシーケンスを用いて、照射をＴｍ＝８００ｍｓの間行うことにより、図８に示す反対符号のキセノン偏極を有するプロトンスペクトル９１および９３が得られる。
【０１３０】
実際、図８は、プロトンの熱信号に対応する第１のスペクトル９０と、熱力学偏極に関して負のキセノンの偏極を有し、上記の励起方法（図７参照）を用いて得られる第２のスペクトル９１と、熱力学偏極に関して正のキセノンの偏極を有し、上記の励起方法（図７参照）を用いて得られる第３のスペクトル９３とを示す。
【０１３１】
得られるプロトン信号９１および９３は、この同一のプロトンの熱信号９０の、それぞれ０．４０倍および−１．８５倍に対応する。これらスペクトルが取得される前に測定されたキセノン磁化によって、キセノン−プロトン双極子カップリングδを、それぞれ２．９Ｈｚおよび−２．１Ｈｚと見積もることができる。
【０１３２】
あるいは、スピンロック８５を複合パルスのシーケンスで置換することも考えられ、照射が、二重同調または三重同調の単一のコイルにより、すなわち、コイル４１および４３が同一のプローブにより起こされ得る。１Ｈ、１２９Ｘｅ二重同調により、高周波磁場間に非常に良い相関関係が提供される。というのも、同一のコイルを用いて励起磁場が生成されるからである。
【０１３３】
なお、照射をハートマン−ハーン条件に限定する、キセノン上の２つの９０°パルスを含む実施形態は、リカップリングシーケンスに容易に取り入れることが可能である。キセノンの磁化の断熱回転が起こり、続いて高周波磁場の振幅に断熱低減が起こり（プロトンへの別の照射によりハートマン−ハーン条件を満たすため）、続いて、さらなる断熱回転を通じて、Ｂ０に従ってキセノンの磁化の回復が起こる回転座標における断熱消磁方法の即座の拡張は、完全に実行可能である。最後に、プロトン信号を増大させるために、スピンロック８５に先行するプロトンチャネル上のパルスを介して、熱力学平衡（式３）における磁化を利用することも可能である。当該パルスの位相は、キセノン偏極の符号に明らかに依存する。
【０１３４】
引用文献の出典
１．ハートマン（Ｓ．Ｒ．Ｈａｒｔｍａｎｎ）およびハーン（Ｅ．Ｌ．Ｈａｈｎ）「回転座標における核二重共鳴」『Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．』（１９６２年）１２８号、２０４２〜２０５３頁。
２．シュウェンディンガー（Ｍ．Ｇ．Ｓｃｈｗｅｎｄｉｎｇｅｒ）、クワント（Ｊ．Ｑｕａｎｔ）、シュロイヒャー（Ｊ．Ｓｃｈｌｅｕｃｈｅｒ）、グレイサー（Ｓ．Ｊ．Ｇｌａｓｅｒ）、およびグリージンガー（Ｃ．Ｇｒｉｅｓｉｎｇｅｒ）「広帯域異核ハートマン−ハーンシーケンス」『Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ａ』（１９９４年）１１１号、１１５〜１２０頁。
３．グレイサー（Ｓ．Ｊ．Ｇｌａｓｅｒ）およびクワント（Ｊ．Ｊ．Ｑｕａｎｔ）「等方性液体における同核および異核ハートマン−ハーン移行」『Ａｄｖ．Ｍａｇｎ．Ｏｐｔ．Ｒｅｓｏｎ．』ウォーレン（Ｗ．Ｓ．Ｗａｒｒｅｎ）編（１９９６年）アカデミックプレス社、サンディエゴ、５９〜２５２頁。
４．リヒター（Ｗ．Ｒｉｃｈｔｅｒ）、リー（Ｓ．Ｌｅｅ）、ウォーレン（Ｗ．Ｓ．Ｗａｒｒｅｎ）、およびヘー（Ｑ．Ｈｅ）「溶液核磁気共鳴における分子間多量子コヒーレンスを用いたイメージング」『Ｓｃｉｅｎｃｅ』（１９９５年）２６７号、６５４〜６５７頁。
５．ロング（Ｈ．Ｗ．Ｌｏｎｇ）、ゲーデ（Ｈ．Ｃ．Ｇａｅｄｅ）、ショア（Ｊ．Ｓｈｏｒｅ）、レヴェン（Ｌ．Ｒｅｖｅｎ）、バウワース（Ｃ．Ｒ．Ｂｏｗｅｒｓ）、クリッツェンベーガ（Ｊ．Ｋｒｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ）、ピートラス（Ｔ．Ｐｉｅｔｒａｓｓ）、パインズ（Ａ．Ｐｉｎｅｓ）、タン（Ｐ．Ｔａｎｇ）およびライマー（Ｊ．Ａ．Ｒｅｉｍｅｒ）「レーザー偏極キセノンからポリマー表面への高磁場交差偏極ＮＭＲ」『Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．』（１９９３年）１１５号、８４９１〜８４９２頁。
６．スミス（Ｊ．Ｓｍｉｔｈ）、スミス（Ｌ．Ｊ．Ｓｍｉｔｈ）、ナッジ（Ｋ．Ｋｎａｇｇｅ）、マクナマラ（Ｅ．ＭａｃＮａｍａｒａ）、およびラフテリー（Ｄ．Ｒａｆｔｅｒｙ）「室温以上で観測される物質表面への超偏極キセノン媒介交差偏極」『Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．』（２００１年）１２３号、２９２７〜２９２８頁。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係る溶液の原子核の偏極をその熱力学値よりも増大させる偏極システムを極めて概略的に示す図である。
【図２Ａ】溶液から物理的に分離された偏極源を有する図１の偏極システムの２つの例を極めて概略的に示す図である。
【図２Ｂ】溶液から物理的に分離された偏極源を有する図１の偏極システムの２つの例を極めて概略的に示す図である。
【図３】図１のシステムの一実施形態を極めて概略的に示す図である。
【図４】本発明に係る偏極源の原子核のスピンおよび用いる溶液の原子核のスピンに作用するパルスシーケンスを示す図でありこれら２種類の原子核間のカップリングの存在を示す図である。
【図５】本発明に係る双極子カップリングの振幅を確定するために溶液に含まれるプロトンの共鳴周波数における変動をキセノン原子核に印加されるパルス数の関数として示す図である。
【図６】本発明に係る一方のみが偏極キセノンを含む２つの鮮明な区画に含まれるプロトンの共鳴周波数における変動をキセノン原子核に印加されるパルス数の関数として示す図である。
【図７】本発明に係るキセノンから前記溶液に含まれるプロトンへの偏極移行を観測するために用いられるパルスシーケンスを示す図である。
【図８】本発明に係るキセノンの負および正の偏極を用いるキセノンからプロトンへの偏極移行後に得られるスペクトルを示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
2008528991.tif 000031
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008528991.tif 000036
【図７】
2008528991.tif 000037
【図８】
2008528991.tif 000038
【国際調査報告】
2008528991.tif 000039
2008528991.tif 000040
2008528991.tif 000041
2008528991.tif 000042
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