(57)【要約】【課題】非磁性材料で容易に構成でき、簡易かつ省スペースな固体ＮＭＲプローブを提供する。【解決手段】超伝導磁石の静磁場軸に対して５４．７゜傾いた軸の回りに試料管を回転させるサンプルスピナを備え、該超伝導磁石の縦穴に挿入される固体ＮＭＲプローブであって、前記サンプルスピナを超伝導磁石の静磁場の方向から５４．７°傾けて、サンプルスピナ中の試料管を高速回転させるモードと、前記サンプルスピナの回転軸を超伝導磁石の静磁場方向に一致させて、試料管を超伝導磁石の縦穴から鉛直方向に出し入れするモードとを備え、該両モードの切り替えは、形状記憶ワイヤの伸び縮みを駆動源にして行なうようにした。【選択図】図２
2008014915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導磁石の静磁場軸に対して５４．７゜傾いた軸の回りに試料管を回転させるサンプルスピナを備え、該超伝導磁石の縦穴に挿入される固体ＮＭＲプローブであって、
前記サンプルスピナを超伝導磁石の静磁場の方向から５４．７°傾けて、サンプルスピナ中の試料管を高速回転させるモードと、
前記サンプルスピナの回転軸を超伝導磁石の静磁場方向に一致させて、試料管を超伝導磁石の縦穴から鉛直方向に出し入れするモードと
を備え、
該両モードの切り替えは、形状記憶ワイヤの伸び縮みを駆動源にして行なうようにしたことを特徴とする固体ＮＭＲプローブ。
【請求項２】
前記形状記憶ワイヤによる駆動は、該形状記憶ワイヤへの通電をＯＮにすることによる収縮と、該形状記憶ワイヤへの通電をＯＦＦにすることによる弛緩とに基づいて行なわれることを特徴とする請求項１記載の固体ＮＭＲプローブ。
【請求項３】
前記形状記憶ワイヤは、ニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項１または２記載の固体ＮＭＲプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ＮＭＲプローブに関し、特に、固体ＮＭＲ測定用高速スピナーの回転軸を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体状態の試料のＮＭＲスペクトルには、双極子相互作用のような、溶液中では回転ブラウン運動で消去されている相互作用がそのまま現れるため、スペクトルの線幅が極端に広くなり、化学シフト項が覆い隠されてしまう。そのため、ＮＭＲスペクトルにおいて、測定分子の各部位のシグナルピークが分離できず、結果的に固体ＮＭＲ法は、分子構造解析には不向きであると考えられていた。
【０００３】
この現象を克服し、シャープな固体ＮＭＲスペクトルを得る方法が、１９５８年にＥ．Ｒ．Ａｎｄｒｅｗによって発見された。それは、試料管を静磁場の方向から５４．７°だけ傾けて高速回転させることにより、異方的な相互作用を取り除き、化学シフト項を取り出すことができるという原理であり、ＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ  Ａｎｇｌｅ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）法と呼ばれるものである。
【０００４】
今日、ＮＭＲで固体試料を測定する際には、このＭＡＳ法によらなければならない。ところが、試料管を静磁場の方向から５４．７°だけ傾けて高速回転させるモードと、試料管を測定部に対して出し入れするモードは、後者のモードが狭い測定空間で試料管の出し入れをする必要上、静磁場軸方向に試料管を向けなければならないのに対して、前者のモードでは、試料管を静磁場の方向から５４．７°だけ傾けて設置しなければならないため、両モードの切り替え操作が必要であった。
【０００５】
図１は、このモード切り替えの従来技術を示したものである。図１（ａ）が試料管を静磁場の方向から５４．７°だけ傾けて高速回転させるモード、図１（ｂ）が測定部を静磁場方向に向けて、試料管を測定部に対して出し入れするモードである。
【０００６】
まず、図１（ａ）のＮＭＲ測定モードについて説明する。サンプルスピナＢ内に試料管Ａが装填されている。図示しないが、サンプルスピナＢ内には、ＮＭＲ検出コイルが構成されている。エアシリンダ３に図示しない配管からエアが供給されて、ロッドガイド２を介してロッド１が伸び、サンプルスピナＢが静磁場の方向から５４．７°だけ傾いた方向を向いている。
【０００７】
次に、図１（ｂ）の試料交換モードについて説明する。試料管ＡをサンプルスピナＢ内より自動排出する際には、エアシリンダ３へのエア供給をやめ、ロッド１を引き込むことで、サンプルスピナＢを静磁場軸方向に直立させる。その後、エア供給口４より高圧のエアを噴出させて、試料管Ａを超伝導磁石の縦穴を経由して浮上させる。これにより試料管Ａは、図示しないガイドチューブにより、超伝導磁石（ＳＣＭ）鉛直方向に排出されるか、もしくは、例えば特開２００５−６９８０２号公報に記載されているような自動試料交換装置へと導かれる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−８８１０１号公報
【非特許文献１】特開平１０−２６２９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、サンプルスピナの静磁場に対する角度を可変させる駆動源には、ＳＣＭにより発生する強い静磁場に引き寄せられない非磁性材料で構成されなければならないという制約があり、駆動源としては一般的な電動モータは使用できず、結果的にエアシリンダが使用されてきた。しかしながら、それさえも完全な非磁性品は市販されておらず、特別に製作しなければならないという問題があった。
【００１０】
また、ＮＭＲプローブの実装領域は、直径４０ｍｍほどのＳＣＭの狭い縦穴空間に限定されているため、エアシリンダの組み込みにより、ＮＭＲの基本性能に必要な他の機構や回路の実装が制約されてしまうという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、非磁性材料で容易に構成でき、簡易かつ省スペースな固体ＮＭＲプローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するため、本発明にかかる固体ＮＭＲプローブは、
超伝導磁石の静磁場軸に対して５４．７゜傾いた軸の回りに試料管を回転させるサンプルスピナを備え、該超伝導磁石の縦穴に挿入される固体ＮＭＲプローブであって、
前記サンプルスピナを超伝導磁石の静磁場の方向から５４．７°傾けて、サンプルスピナ中の試料管を高速回転させるモードと、
前記サンプルスピナの回転軸を超伝導磁石の静磁場方向に一致させて、試料管を超伝導磁石の縦穴から鉛直方向に出し入れするモードと
を備え、
該両モードの切り替えは、形状記憶ワイヤの伸び縮みを駆動源にして行なうようにしたことを特徴としている。
また、前記形状記憶ワイヤによる駆動は、該形状記憶ワイヤへの通電をＯＮにすることによる収縮と、該形状記憶ワイヤへの通電をＯＦＦにすることによる弛緩とに基づいて行なわれることを特徴としている。
【００１３】
また、前記形状記憶ワイヤは、ニッケル・チタン合金であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の固体ＮＭＲプローブによれば、
超伝導磁石の静磁場軸に対して５４．７゜傾いた軸の回りに試料管を回転させるサンプルスピナを備え、該超伝導磁石の縦穴に挿入される固体ＮＭＲプローブであって、
前記サンプルスピナを超伝導磁石の静磁場の方向から５４．７°傾けて、サンプルスピナ中の試料管を高速回転させるモードと、
前記サンプルスピナの回転軸を超伝導磁石の静磁場方向に一致させて、試料管を超伝導磁石の縦穴から鉛直方向に出し入れするモードと
を備え、
該両モードの切り替えは、形状記憶ワイヤの伸び縮みを駆動源にして行なうようにしたので、
非磁性材料で容易に構成でき、簡易かつ省スペースな固体ＮＭＲプローブを提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図２は、本発明にかかる固体ＮＭＲプローブの一実施例である。本実施例では、エアシリンダの代わりに、形状記憶ワイヤをサンプルスピナＢの駆動源として使用する。形状記憶ワイヤとは、ニッケル・チタン合金の細線であり、通電することにより、その形状記憶合金としての性質を動作エネルギーに利用できるものである。
【００１７】
通常は、柔らかくナイロンの糸のようにしなやかな弛緩した柔軟性を持ち、電流を流すと、ピアノ線のように強靭になり、強い力で収縮する。電流を止めると再び弛緩して柔らかくなり、もとの長さに伸び、繰り返し何度でも動かすことができる性質を持つ。
【００１８】
まず、図２（ａ）のＮＭＲ測定モードについて説明する。サンプルスピナＢ内に試料管Ａが装填されている。図示しないが、サンプルスピナＢ内には、ＮＭＲ検出コイルが構成されている。このモードでは、形状記憶ワイヤ８へは、コネクタ９につながった図示しない電力源からの通電がＯＦＦとなっており、サンプルスピナＢへとつながるロッド１、上限ストッパ５、スプリング６、下限ストッパ７で構成される構造部に力を発生していない。その結果、スプリング６の力により、ロッド１が上限ストッパ５の移動範囲いっぱいまで伸び、サンプルスピナＢを静磁場の方向から５４．７°だけ傾いた方向に向けている。
【００１９】
次に、図２（ｂ）の試料交換モードについて説明する。試料管ＡをサンプルスピナＢ内より自動排出する際には、コネクタ９につながった図示しない電力源から形状記憶ワイヤ８への通電をＯＮにする。形状記憶ワイヤ８に通電することにより、形状記憶ワイヤ８の長さを収縮させ、サンプルスピナＢへとつながるロッド１、上限ストッパ５、スプリング６、下限ストッパ７で構成される構造部に力を発生させる。
【００２０】
収縮の長さは、形状記憶ワイヤ８への通電量である程度の制御が可能であるが、この実施例では、上限ストッパ５が下限ストッパ７の上端部にぶつかる位置まで収縮させることで、サンプルスピナＢを静磁場方向に直立させる。その後、エア供給口４より高圧のエアを噴出させて、試料管Ａを超伝導磁石の縦穴を経由して浮上させる。これにより試料管Ａは、図示しないガイドチューブにより超伝導磁石（ＳＣＭ）鉛直方向に排出されるか、もしくは、例えば特開２００５−６９８０２号公報に記載されているような自動試料交換装置へと導かれる。
【００２１】
尚、本発明には変形例がある。先の実施例では、形状記憶ワイヤを１セットしか用いず、ＮＭＲ測定モードでは形状記憶ワイヤに通電せず、スプリング６の圧縮力を利用したが、形状記憶ワイヤを２セット用いて、サンプルスピナＢを直立させる際にも、静磁場に対して５４．７°傾ける際にも、ともに形状記憶ワイヤの伸び縮みを利用しても良い。その場合は、２セットの形状記憶ワイヤのうち、１セットをサンプルスピナＢを直立させる動作の駆動源として使用し、もう１セットをサンプルスピナＢを静磁場に対して５４．７°傾ける動作の駆動源として使用する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
固体ＮＭＲプローブに広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の固体ＮＭＲプローブの一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる固体ＮＭＲプローブの一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ：試料管、Ｂ：サンプルスピナ、１：ロッド、２：ロッドガイド、３：エアシリンダ、４：エア供給口、５：上限ストッパ、６：スプリング、７：下限ストッパ、８：形状記憶ワイヤ、９：コネクタ
【図１】
2008014915.tif 000003
【図２】
2008014915.tif 000004