(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲピックアップコイルを備える機器によって測定された時に特定のレベルの偏極を有するガスの試料をシミュレートするための装置であって、前記装置は、
ＮＭＲピックアップコイルと疎結合される仲介標準コイルを備えた能動回路を備えており、前記能動回路は、ＮＭＲピックアップコイルによって測定された時に特定のレベルの偏極を有する超偏極ガスのように応答する、装置。
【請求項２】
前記能動回路は電源を備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記電源は能動回路と結合された電池によって付与される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記能動回路は高Ｑ発振器回路をさらに備える、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記発振器回路はＬＲＣ回路である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記発振器回路はウィーンブリッジ回路である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記能動回路は２４ｋＨｚで約１５００のＱレベルを有する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記能動回路は、同調箱と接続された仲介標準コイルを備えるＬＲＣタンク回路を含む、請求項１記載の装置。
【請求項９】
試料の偏極を測定するための機器の校正を試験する方法であって、機器はＮＭＲピックアップ回路と接続されたＮＭＲピックアップコイルを備えており、前記方法は、ＮＭＲピックアップコイルの近傍に能動回路を配置するステップを含み、前記能動回路はＮＭＲピックアップと疎結合される仲介標準コイルを備えており、ＮＭＲピックアップコイルによって測定された時に特定のレベルの偏極を有する超偏極ガスのように応答する、方法。
【請求項１０】
校正された偏極測定装置内部に能動回路を配置するステップと、
能動回路の見掛けの偏極を決定するステップと、
見掛けの偏極を特定のレベルの偏極として割り当てるステップとをさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
能動回路の特定のレベルの偏極を読むために校正されるように試料の偏極を測定するための機器を調整するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記能動回路は高Ｑ発振器回路をさらに備える、請求項９乃至請求項１１のいずれか１項の方法。
【請求項１３】
ＮＭＲピックアップ回路と接続されたＮＭＲピックアップコイルを有する偏極測定ステーションを校正するための方法であって、
ＮＭＲピックアップコイルの近傍に、ＮＭＲピックアップと疎結合される仲介標準コイルを備えた能動回路を配置するステップにして、前記能動回路は、ＮＭＲピックアップコイルによって測定された時に特定のレベルの偏極を有する超偏極ガスのように応答するものであるステップと、
能動回路の特定のレベルの偏極を読むために校正されるように試料の偏極を測定するための機器を調整するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
校正された偏極測定装置内部に能動回路を配置するステップと、
能動回路の見掛けの偏極を決定するステップと、
見掛けの偏極を特定のレベルの偏極として割り当てるステップとをさらに含む、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）およびＮＭＲ分光学の分野に関する。より詳細には、本発明は、物質の偏極を測定するために使用される装置を校正するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏極された不活性希ガスが、この様式においてこれまでとても満足とはいえない映像を生成してきた身体の特定の部位および領域の改善されたＭＲＩ映像を生成できるということが発見されている。偏極されたヘリウム３（３Ｈｅ）およびキセノン１２９（１２９Ｘｅ）が、特にこの目的に適しているとわかっている。残念ながら、後述するように、ガスの偏極状態は取扱いおよび環境条件に敏感であり、不都合にも、偏極状態から比較的急速に減衰し得る。
【０００３】
偏極器は、超偏極希ガスを生成し蓄積するために使用される。偏極器は、（１２９Ｘｅまたは３Ｈｅといった）特定の希ガス核の偏極を、自然または平衡レベル、すなわちボルツマン偏極以上に人工的に増強する。そのような増大は、それがＭＲＩ信号強度を増強し高め、それによって身体における物質のより良好な画像または信号を付与するので、望ましい。米国特許第５５４５３９６号、第５６４２６２５号、第５８０９８０１号、第６０７９２１３号および第６２９５８３４号を参照されたい。
【０００４】
超偏極ガスを生成するために、希ガスは、ルビジウム（Ｒｂ）といった光ポンピングされたアルカリ金属蒸気と混合され得る。これらの光ポンピングされた金属原子は、希ガス原子と衝突し、「スピン交換」として知られる現象を通じて希ガス核を超偏極する。アルカリ金属蒸気の「光ポンピング」は、アルカリ金属蒸気を、アルカリ金属の第一主共鳴の波長（例えば、Ｒｂの場合７９５ｎｍ）の円偏光で照射することによって生成される。概略的に言えば、基底状態の原子が励起状態になり、その後減衰して基底状態に戻る。適度の磁場（約１０ガウス）の下で、基底状態と励起状態との間の原子のサイクリングは、数マイクロ秒で原子のほぼ１００％の偏極を生じることができる。この偏極は一般に、アルカリ金属の孤立原子価電子特性によって伝えられる。非ゼロの核スピン希ガスの存在において、アルカリ金属蒸気原子は、原子価電子の偏極が相互スピンフリップ「スピン交換」を通じて希ガス核へ移される形で、希ガス原子と衝突し得る。
【０００５】
アルカリ金属は、非毒性および／または滅菌組成物を形成するために患者への導入前に超偏極ガスから除去される。アルカリ金属スピン交換を使用しない他の偏極技法もまた、当業者に既知の通り、使用され得る。
【０００６】
残念なことに、ガスの超偏極状態は、比較的急速に劣化または減衰し得るので、慎重に取扱い、回収、輸送および保管されなければならない。超偏極ガスの縦緩和時間に関係する「Ｔ１」減衰定数は、しばしば、ガス試料が所与の状況において、一般に約３６．７％だけ偏極解消するのにかかる時間の長さを記述するために使用される。超偏極ガスの取扱いは、環境的および取扱い要因に対する超偏極状態の敏感さおよび、予定された最終使用、すなわちイメージングのための患者への送達前の、その超偏極状態からのガスの望ましくない減衰の可能性のために、極めて重要である。患者または最終使用者へのガスの送達と同様、超偏極ガスを処理、輸送および保管することは、超偏極ガスを、磁気勾配、接触誘起緩和、常磁性不純物などといった種々の緩和機構にさらし得る。
【０００７】
ガスの実際の偏極レベルは、図１および２に図示されたように、偏極測定ステーション１２を用いて測定され得る。偏極測定ステーション１２は、第１および第２の環状巻型１８および２０の軸を水平に範囲に収める平面基板１６によって保持されたＮＭＲピックアップコイル１４を含む。ピックアップコイル１４は、ＮＭＲピックアップ回路１５と接続されている。巻型１８および２０は直径約３０インチであり、ピックアップコイル１４は直径が約１インチとなっている。ガス試料の偏極を測定する際、偏極ガス試料１１は基板１６上でピックアップコイル１４の上に配置される。偏極測定ステーション１２は、その製造施設を出る前に、強磁界ＮＭＲ磁石において熱的に偏極されたＨ２Ｏとの比較によって校正され得る。
【０００８】
しかし、偏極測定ステーション１２が現場にある間に、その校正を検査する方法はまったく存在しない。工場で使用される強磁界ＮＭＲ磁石および分光計は容易に搬送可能ではなく、旋光分析ステーション自体による以外、現場において３Ｈｅ偏極を測定する校正された方法はまったくない。それ故、超偏極ガスの偏極を測定するように設計された装置の校正を検査するために、はかりの１組の重りに類似の、仲介標準の必要性が存在する。理想的な仲介標準は、例えば、偏極測定ステーション１２にとって３Ｈｅの永久的に超偏極されたバッグのように思えるように時間とともに減衰しない一定レベルの偏極を有する超偏極ガスの試料であろう。
【特許文献１】米国特許第５５４５３９６号
【特許文献２】米国特許第５６４２６２５号
【特許文献３】米国特許第５８０９８０１号
【特許文献４】米国特許第６０７９２１３号
【特許文献５】米国特許第６２９５８３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
当業の必要性に鑑みて、本発明は、偏極測定ステーションを校正するための装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、特定のレベルに偏極されたガスの試料をシミュレートする能動電子回路を有する仲介標準装置を提供する。回路はコイルを備え得る。偏極測定ステーションに配置されると、本発明は常にその特定のレベルの偏極を読み取る。例えば、２３．８％に偏極された３Ｈｅの試料のように常に応答する回路を有する仲介標準プロトタイプが製作された。
【００１１】
本発明はさらに、試料の偏極を測定するための機器の校正を試験する方法を提供し、その機器はＮＭＲピックアップ回路と接続されたＮＭＲピックアップコイルを備える。方法は、ＮＭＲピックアップコイルの近傍に能動回路を配置するステップを含み、能動回路はＮＭＲピックアップコイルと疎結合されており、ＮＭＲピックアップコイルによって測定された時に特定のレベルの偏極を有する超偏極ガスのように応答する。
【００１２】
本発明はさらにまた、ＮＭＲピックアップ回路と接続されたＮＭＲピックアップコイルを有する偏極測定ステーションを校正する方法を提供する。方法は、ＮＭＲピックアップコイルの近傍に能動回路を配置するステップを含み、能動回路は、ＮＭＲピックアップコイルによって測定された時に特定のレベルの偏極を有する超偏極ガスのように応答する。その際、試料の偏極を測定するための機器は、能動回路の特定のレベルの偏極を読むために校正されるように調整される。
【００１３】
仲介標準の見掛けの「偏極」が最初に、校正された偏極測定装置で測定される。これは、偏極ガスの代わりに仲介標準を校正された偏極測定装置に置き、あたかも偏極ガス試料が存在するかのようにその装置で測定を行うことによって行われる。仲介標準はその後、装置によって測定された見掛けの偏極が割り当てられる。仲介標準はその後、別の当該装置の場所へ移動され、同様に測定され得る。そして第２の装置の校正は、第１のものに合致するように調整され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図３に関して、本発明は、偏極測定ステーション１２用の仲介標準１０を提供する。仲介標準１０は、９インチ×９インチ×１インチの容器２２を含む。仲介標準１０は、図３の部分切取図において、９ボルト電池電源によって給電された（例えば電池給電された）能動回路２８と接続された５巻きループ２６を有する８インチ仲介標準コイル２４を含んで示されている。容器２２は好ましくは、コイル２４がピックアップコイル１４と軸方向でアラインメントしているように基板１６上で仲介標準１０を位置決めするための指標を備える。
【００１５】
本発明の仲介標準１０を使用するために、見掛けの「偏極」が校正された偏極測定装置で最初に測定されなければならない。これは単に、偏極ガスの代わりに仲介標準を校正された偏極測定装置に置き、あたかも偏極ガス試料が存在するかのようにその装置で測定を行うことによって実行される。仲介標準はその後、装置によって測定された見掛けの偏極が割り当てられる。仲介標準はその後、別の当該装置の場所へ移動され、同様に測定され得て、そして第２の装置の校正が第１のものに合致するように調整され得る。
【００１６】
仲介標準１０の仲介コイル２４は好ましくは、それが偏極測定ステーション１２のピックアップコイル１４と「疎」結合されるように選定されたジオメトリを備える。ここで「疎」結合されるというのは、ピックアップコイル１４が接続されているＮＭＲピックアップ回路の共鳴周波数およびＱ因子（Ｑ）が仲介標準１０の追加によってごくわずかに変化させられることを意味するものと解される。図４および５は、このジオメトリの２つの可能性を図示している。図４はＮＭＲピックアップコイルと同軸である仲介標準コイルを図示しているのに対し、図５はＮＭＲピックアップコイルと共面である仲介標準コイルを図示している。ピックアップコイル１４が測定ステーション１２の平面基板１６内に埋め込まれているので、仲介コイル２４はたぶん、純粋な共面アラインメントというよりもむしろ、ピックアップコイル１４と離間して覆い被さるように位置合わせされて常に配置されることになる。従って本発明は、用語「同軸」および「共面」を、基板１６上に載っている別様に造形および配置されたコイルを区別するために使用する。一般に、用語「共面」は、仲介コイル１４の半径が、基板１６から上の仲介コイル１４の垂直高さの約８倍を超える場合を意味する。逆に、用語「同軸」は一般に、仲介コイル１４の半径が基板１６から上のコイル１４の垂直変位の約８倍未満である場合を意味する。
【００１７】
仲介コイル２４は図６のウィーンブリッジ発振器回路３０に組み込まれており、この場合、周波数選択は並列ＬＣタンク回路３２（ここでＬは仲介標準コイル２４自体である）によって実現される。ＬＣタンク回路３２は好ましくは、より容易な取扱いのために単一ユニットを提供するために容器２２に組み込まれる。代替として、以下で図示説明するように、コイル２４および回路３０は、別個のハウジングに設けられ、電気的に一体に接続され得る。
【００１８】
発振器回路３０は、Ｒ１Ｒ２網によって付与される負帰還および、Ｒ３と組み合わされたタンク回路によって付与される正帰還を利用する。
（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）（Ｚ／（Ｚ＋Ｒ３））≧１
安定した振動のための条件は、正帰還が負帰還以上であるということである。個々の構成要素に関して、この条件は次のように記述できる。
（Ｚ／（Ｚ＋Ｒ３））（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）≧１
式中、ＺはＬＣタンク回路３２のインピーダンスであり、つまり、
Ｚ＝（ｊωＬ＋Ｒ）／（１−ω２ＬＣ＋ｊωＲＣ）
タンク回路３２の共鳴周波数で、Ｚは極大で、完全に抵抗性であり、Ｌ／ＲＣに等しい。
【００１９】
この振動条件を理解する最も単純な方法は、図７に図示の通り、ＯＰａｍｐ網３８によって付与される等価抵抗と並列な並列ＬＲＣタンク３６として回路３０を書き直すことである。ＯＰａｍｐ開ループ利得βに関して、図７の右側のＯＰａｍｐ網の等価抵抗について解くと、
Ｖｏｕｔ＝β（Ｖ＋−Ｖ−）＝β（Ｖ−ｉ’Ｒ１）＝β（Ｖ−（ＶｏｕｔＲ１）／（Ｒ１＋Ｒ２））
ここで、次式を用いてＶｏｕｔに代入すれば、
ｉ＝（Ｖｏｕｔ−Ｖ）／Ｒ３
以下が得られる。
【００２０】
【数１】
0004570034.tif 000002
【００２１】
これによって等価抵抗は負である、すなわち、回路に電圧が印加された場合、電流は逆方向に流れる。ここで、振動の条件は、各サイクルで負抵抗によって供給されるエネルギーが、タンク回路において散逸されるエネルギー以上でなければならないということである。タンクにおいて散逸されるエネルギーは、以下によって与えられる。
ΔＵ＝２πＵ／Ｑ＝πＣＶｍａｘ２／Ｑ
これに対して、負抵抗によって供給されるエネルギーは以下に等しい。
【００２２】
【数２】
0004570034.tif 000003
【００２３】
その際、振動条件はΔＵ≧ΔＵ’である。つまり、
−Ｒｅｑ≦Ｑ／ωＣ
あるいは、Ｒｅｑについての発明人らの以前の結果および共鳴時のＺ＝Ｌ／ＲＣを代入すれば、
Ｒ１Ｒ３／Ｒ２≦Ｚ
この条件は、タンク回路３６の共鳴周波数で最も容易に満たされ、従って、ウィーンブリッジが発振するのもそこである。
【００２４】
実際、仲介標準回路の構成要素は、振動条件が実際には満たされなくても近くなるように選択される。回路はその場合、極めて高い等価Ｑ因子Ｑｅｑ（Ｑｅｑは、２４ｋＨｚ動作について、約１５００であるように選定される）を備える並列ＬＲＣ回路のように振る舞う。これは、偏極ガスの試料が、偏極を検出するために使用されるＮＭＲピックアップコイルと疎結合された高ＱのＬＲＣ回路と極めて同様に振る舞うことから、仲介標準として有益である。
【００２５】
仲介標準コイル２４はそれ自体、旋光分析回路の動作が仲介標準の存在によって影響を受けないように選択されなければならない（例えば、共鳴周波数およびＱの変化は１％未満）。２つのコイルの相互インダクタンスＭおよびＮＭＲコイルのインダクタンスＬｎｍｒに関して、Ｍ≪Ｌｎｍｒであることが望ましい。これを達成するための２つの実用的な方策が存在する。１）ＮＭＲピックアップコイル１４と同軸で、コイル半径に比べて大きい距離だけ分離された仲介標準コイル２４を設ける、および２）ＮＭＲピックアップコイル１４と共面であり、それよりも相当に大きい仲介標準コイル２４を設ける。
【００２６】
ＮＭＲピックアップコイル１４と同軸の仲介標準コイル２４を設ける場合、２つのＮ巻き同軸ループの相互インダクタンスは次式によって与えられる。
【００２７】
【数３】
0004570034.tif 000004
【００２８】
式中、ＮｎｍｒはＮＭＲピックアップコイルでの巻き数、Ｎｔｓは仲介標準コイルでの巻き数、ａｎｍｒはＮＭＲピックアップコイルの直径、ａｔｓは仲介標準コイルの直径、ｄはループ間の距離である。また、ｄはどちらか一方のループの半径ａよりも相当に大きい。２つの同一の同軸ループの相互インダクタンスの解法は、ジェイ・ディー・ジャクソン著『クラシカル・エレクトロダイナミクス』第２版、１９７５年、ニューヨーク、ジョン・ワイリー＆サンズ、８４８頁、課題６．７（Ｊａｃｋｓｏｎ，  Ｊ．  Ｄ．，  Ｃｌａｓｓｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ．  ２  ｅｄ．  １９７５，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  ｐｇ．  ８４８，  ｐｒｏｂｌｅｍ  ６．７）に示されており、同書はここで参照によって本書に採り入れられる。そうしたジオメトリの短所は、２つのコイル間の結合が分離距離の極めて敏感な関数である（Ｍ∝ｄ−３）ということである。そのようなジオメトリの長所は、結合がこの距離を変えることによって容易に調整され得るということである。
【００２９】
ＮＭＲピックアップコイル１４と共面の仲介標準コイル２４を設ける場合、２つのループの相互インダクタンスは次式によって与えられる。
【００３０】
【数４】
0004570034.tif 000005
【００３１】
このジオメトリの重要な長所は、仲介標準１０の見掛けの偏極が、仲介標準コイル２４の設置に比較的影響を受けないということである。さらに、計算によれば、８インチ仲介標準コイルの見掛けの偏極は、（同心から）１／８インチの横方向変位について約１％、（共面から）３／４インチの垂直方向変位について約１％だけ低下するはずであることが示される。そのような低分散は、一般にプレート１６の上に配置されている仲介標準１０がピックアップコイル１４と厳密に共面ではなく、小さな垂直方向変位を有するはずであるので、重要な知見である。
【００３２】
送信パルスの間、仲介標準コイル２４は「リングアップ」する。電圧は、次の率でコイルに付加される。
ｄＶｔｓ／ｄｔ＝−Ｍ（ｄ２Ｉｐ／ｄｔ２）＝−Ｍ（ｄ２／ｄｔ２）（Ｖｐｃｏｓωｔ／ｊωＬｎｍｒ）＝（Ｍω／Ｌｎｍｒ）Ｖｐ
式中、ＩｐはＮＭＲコイルの電流、ＶｐｃｏｓωｔはＮＭＲコイルに印加されたパルス電圧である。ここで、位相情報およびｃｏｓωｔは抜かすことができ、すべての微分が別の因子ωを与えることを想起するだけでよい。電圧がコイルにおいて率Ｖｔｓ／Ｔ２＊で減衰する際、リングアップは次式によって記述される。
ｄＶｔｓ／ｄｔ＝（Ｍω／Ｌｎｍｒ）Ｖｐ−（１／Ｔ２＊）Ｖｔｓ
式中、Ｔ２＊は（偏極試料の横緩和時間に類似の）コイル振動の緩和時間を表す。
この微分方程式の解答は、次の通りである。
【００３３】
【数５】
0004570034.tif 000006
【００３４】
Ｔ２＊≫パルス持続時間で動作させることによって、リングアップは、次のようにほぼ線形となるはずである。
Ｖｔｓ（ｔ）＝ＭωＶｐｔ／Ｌｎｍｒ
その際、仲介標準コイル２４に流れる電流は、次のようになるはずである。
Ｉｔｓ＝Ｖｔｓ／ωＬｔｓ＝ＭＶｐｔ／ＬｎｍｒＬｔｓ
その際、ＮＭＲコイルで逆に誘導される電圧は、次のようになるはずである。
Ｖｎｍｒ＝−Ｍ（ｄＩｔｓ／ｄｔ）＝Ｍ２Ｖｐωｔ／ＬｎｍｒＬｔｓ
従って、仲介標準の見掛けの偏極は、Ｍ２／Ｌｔｓに比例する。これは、２つのジオメトリの各々について異なる結果をもたらす。（明確にするために、２つのコイルの抵抗は無視された。完全な結果は、次の通り読み取るべきである。）
【００３５】
【数６】
0004570034.tif 000007
【００３６】
同軸ジオメトリの場合、Ｍ∝Ｎｔｓａｔｓ２であり、Ｌ∝Ｎｔｓ２ａｔｓである。それ故、同軸仲介標準の見掛けの偏極は、巻き数とは独立であり、距離の途方もなく敏感な関数である（∝ａｔｓ３／ｄ６）。この距離従属性は、見掛けの偏極レベルを調整するためには便利であるが、実際の仲介標準の使用には困難となる。
【００３７】
同心共面ジオメトリの場合、Ｍ∝Ｎｔｓ／ａｔｓであり、Ｌ∝Ｎｔｓ２ａｔｓである。この時、見掛けの偏極は、半径以外のすべてから独立である（∝１／ａｔｓ３）。半径を調整することは「偏極」を調整する極めて不便な方法であるので、図８に図示の通り、仲介標準コイルと直列に個別のインダクタを挿入することが有用である。このインダクタＬａｄｄは、見掛けの偏極を低減する。
【００３８】
【数７】
0004570034.tif 000008
【００３９】
見掛けの偏極
仲介標準コイル２４の「Ｔ２＊」は次式によって与えられる。
Ｔ２＊＝２πＵ／πｆΔＵ＝２Ｃ／（（１／ＺＬＲＣ）−（１／Ｒｅｑ））＝２Ｃ／（（ＲＣ／Ｌ）−（Ｒ２／Ｒ１Ｒ３））
これはちょうど、共鳴時のタンクインピーダンスと回路の能動部分の負の等価抵抗との並列組合せによって与えられるＲを備える、ＲＣ時定数のように見えることに留意されたい。その際、仲介標準コイル２４の「Ｔ２＊」は、次のように記述され得る。
Ｔ２＊＝（２Ｑ／ω）／（１−（Ｒ２／Ｒ１Ｒ２）（Ｌ／ＲＣ））＝（２Ｑ／ω）／（１−χｐ）
式中、Ｑ＝ωＬ／Ｒであり、
χｐ≡（Ｒ２／Ｒ１Ｒ２）（Ｌ／ＲＣ）
仲介標準の応答が可能な限り安定していることが重要になるであろう。並列タンク回路の場合、見掛けの偏極は、インダクタンスだけの比較的影響を受けない関数であり、従って温度といった環境要因によっても著しくドリフトしないはずである。しかし、Ｔ２＊は、回路の全部の要素の敏感な関数である。次のように記述することは有益である。
ｄＴ２＊／Ｔ２＊＝ｄχ／（１−χ）＝ωＴ２＊ｄχ／２Ｑ＝Ｑｔｏｔａｌｄχ／Ｑ
式中、Ｑｔｏｔａｌ＝πｆＴ２＊は回路全体の見掛けのＴ２＊を表す（例えば、２４ｋＨｚで２０ミリ秒のＴ２＊についてＱｔｏｔａｌ＝１５００）。この式から、損失を補うためにより小さい負抵抗を使用することによって貧弱な（すなわち低Ｑの）タンクを用いて仲介標準回路が製作され得るが、可能な限り最良のタンクを使用することが好ましいことは明白である。
［実施例１］
旋光分析ステーションのかなり均一な保持磁場における３Ｈｅのバッグが、大きいが有限のＱを備える疎結合コイルに類似の旋光分析回路に頼っている。
【００４０】
概念の証明を実証するために、同軸コイルジオメトリを用いて１つのプロトタイプ回路を製作した。従って、仲介標準のための構成要素は、振動条件を実際には満たしていないが近づくように、表１に示すように選定された。表１のＲの値は近似であり、標準的な同調箱およびコイルがＬＲＣタンク回路に使用されたので、下に挙げたＲの値はコイルおよび同調箱における付加抵抗器の抵抗を表していることに留意されたい。３５０巻きのＮＭＲ表面コイルおよび２２ｎＦキャパシタが仲介標準ＬＣタンクとして使用され、ピックアップコイルの上方１と３／４インチ垂直方向に移動された。旋光分析回路のＱおよび共鳴周波数は、通常表示分解能（Ｑで＜１％、ｆ０で＜５０Ｈｚ）の範囲内で仲介標準の追加によって変わらなかった。
【００４１】
【表１】
0004570034.tif 000009
【００４２】
図９は、プロトタイプ仲介標準を使用する偏極測定装置で得られた信号を示している（また、比較のために実際の３ＨｅからのＦＩＤも示されているが、このＦＩＤは同じ設計の異なる装置で取得された）。仲介標準信号は、パルス持続時間および電圧両方の関数として測定された。これらの測定の結果は図１０に表示されている。
【００４３】
信号対パルス持続時間における非ゼロのｙ切片は、完全にパルスリングダウンによるものである（いかなるＱスイッチも使用しなかった）。低電圧時の信号対パルス電圧の振る舞いは、旋光分析送信回路におけるダイオードゲートによるものであり、その効果は、印加されたパルス電圧から２つのダイオード順電圧に等しい電圧を減じることによって近似され得る。残りの非ゼロｙ切片はやはりパルスリングダウンによるものである。
［実施例２］
図１１に関して、同心共面仲介標準１１０を、直径８インチ、１／２インチ厚のＰＶＣパイプを巻型１０２として用いて製作した。１００巻きのワイヤ１０４が型１０２に機械加工された溝１０６に巻かれた。コイルは旋光分析回路に概ね整合するように同調され、旋光分析回路のパラメータに対する仲介標準の効果が（「コイル試験」応答の変化を求めることによって）決定された。この手順を、一度に数巻きを取り外しながら、応答の変化がまったく見られなくなるまで繰り返した。５巻きだけが仲介標準に必要であると決定された。
【００４４】
その後、ウィーン発振器回路を５巻きコイルのまわりに作成し、見掛けの偏極を測定した。上述の通り、仲介標準コイルと直列に付加的な２２０μＨインダクタ（コイルクラフト（Ｃｏｉｌｃｒａｆｔ）＃９０−４１）を付加することによって、見掛けの偏極を約１５分の１に削減すると決定された（このインダクタが、約１０Ωの大きい直流抵抗および対応して低Ｑを有するということに留意されたい）。
【００４５】
【表２】
0004570034.tif 000010
【００４６】
回路は、Ｒ２＝１２．５ｋで発振し、インダクタの交流抵抗Ｒが以下に近いことを示唆した。
【００４７】
【数８】
0004570034.tif 000011
【００４８】
この回路は、それを測定ステーションに配置することによって安定度について試験された。見掛けの偏極は、約８時間にわたり５分ごとに測定された。図１２は、校正ステーションによって報告されたＦＩＤのピークツーピーク値（白抜き円）とともに、３ミリ秒のポストミュート（ｐｏｓｔｍｕｔｅ）時間前に戻り指数ＦＩＤエンベロープ関数を外挿することによって得られた選定されたピークツーピーク値を示している。データは、見掛けの偏極が約１％まで一定であったが、Ｔ２＊は大きく変化し、６ＰＭでの１０．５ミリ秒から１０ＰＭでの１６．５ミリ秒まで急速に増加したことを示している。タンクの相対的に劣ったＱ（約６Ｑ）のために、この増加は、χのわずか約０．３％の変化によって生じ得た。
【００４９】
その後、回路におけるＬａｄｄインダクタは、電力フィルタチョーク（コイルクラフト（Ｃｏｉｌｃｒａｆｔ）ＰＣＨ−４５−２２４）と取り替えられた。そして回路はＲ２＝１．２ｋで発振し、Ｒ＝０．９２を示唆した（発明人らは５巻きコイルを短絡で置き換え、その際Ｒ＝０．８４）。これはＱ＝３０を与える。より長期の安定度テストが、７２時間にわたり１５分ごとにＦＩＤを記録して、基準校正ステーションを用いて実行された。やはり、Ｔ２＊は２７ないし５８ミリ秒の間でドリフトしたが、見掛けの偏極（ポストミュート（ｐｏｓｔｍｕｔｅ）時間前に戻り外挿されたＦＩＤ）は、約２％だけ変化した。
【００５０】
図１３および１４は、本発明の別の仲介標準２１０を図示している。仲介標準２１０は、それらの間でコイル空洞２１６および回路コンパートメント２１８（図１３において想像線で示された）を画成する嵌合ハウジング構成要素２１２および２１４を備える。コイル空洞２１６は、その回りに仲介標準コイル２２２が５巻きループ２２４を有する巻型２２０および、電池２２８によって給電される接続された能動回路２２６を受け入れる。ハウジング構成要素２１２および２１４は好ましくは、適格なプラスチックといった非鉄材料で形成されている。多数のねじ２３０がハウジング構成要素２１２および２１４に対して巻型２２０を適位置に保持し、ねじ２３２が構成要素２１２および２１４を一体に保持する。ねじ２３０および２３２の機能を果たすために、他の締結装置のほか、粘着テープも考えられる。仲介標準２１０は、第２のハウジング構成要素２１４から垂下する円筒形ピン２３４をさらに備える。ピン２３４は、校正ステーション１０のＮＭＲコイル１４に対する仲介標準２１０の適正なアラインメントを保証するために平面基板２１６の上向き主表面によって画成されるタップ穴２３６と嵌合式に係合するように離間されている。仲介標準２１０とＮＭＲコイル１４との適正なアラインメントは、仲介標準２１０の見掛けの偏極を測定する際の誤差を最小限にするはずである。
【００５１】
本発明の特定の実施形態を図示説明したが、本発明の教示から逸脱することなく変更および修正が行い得ることは、当業者にとって明らかであろう。上述の説明および添付図面に記載された事柄は、限定としてではなく、例証としてのみ提示されている。本発明の実際の範囲は、従来技術に基づくそれらの正しい観点で見た時に、以下の請求項において規定されるように意図されている。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ＮＭＲピックアップコイルを組み込んでいる偏極測定ステーションを図示する。
【図２】ＮＭＲピックアップコイルを組み込んでいる偏極測定ステーションの別の図である。
【図３】図２の偏極測定ステーションに配置された本発明の仲介標準を図示する。
【図４】ＮＭＲピックアップコイルと軸方向でアラインメントされて配置された仲介標準コイルを図示する。
【図５】ＮＭＲピックアップコイルと共面アラインメントしている仲介標準コイルを図示する。
【図６】ＬＣウィーンブリッジ発振器回路を図示する。
【図７】並列ＬＲＣ回路として書き直された図６のＬＣウィーンブリッジ発振器回路を図示する。
【図８】仲介標準コイルと直列に個別のインダクタを有するピックアップコイルとの共面アラインメントのためのタンク回路を図示する。
【図９】１７．２％偏極３Ｈｅの試料の自由誘導減衰（ＦＩＤ）の例を図示する。
【図１０】２３．８％の見掛けの偏極を呈している仲介標準装置からの応答信号を図示する。
【図１１】同心共面仲介標準の実証装置を図示する。
【図１２】校正ステーションによって報告されたＦＩＤのピークツーピーク値（白抜き円）とともに、３ミリ秒のポストミュート（ｐｏｓｔｍｕｔｅ）時間前までの指数ＦＩＤエンベロープ関数を外挿することによって得られる選定されたピークツーピーク値を示す。
【図１３】本発明の仲介標準の別の実施形態を図示する。
【図１４】本発明の仲介標準の別の実施形態を図示する。
【符号の説明】
【００５３】
１０  仲介標準
１１  偏極ガス試料
１２  偏極測定ステーション
１４  ＮＭＲピックアップコイル
１５  ＮＭＲピックアップ回路
１６  プレート
１８、２０  環状巻型
２２  容器
２４  仲介標準コイル
２６  ５巻きループ
２８  能動回路
３０  ウィーンブリッジ発振器回路
３２  ＬＣタンク回路
３６  タンク回路
３８  ＯＰａｍｐ網
１０２  巻型
１０４  ワイヤ
１０６  溝
１１０  同心共面仲介標準
２１０  仲介標準
２１２  ハウジング構成要素
２１４  ハウジング構成要素
２１６  コイル空洞
２１６  平面基板
２１８  回路コンパートメント
２２０  巻型
２２２  仲介標準コイル
２２４  ５巻きループ
２２６  能動回路
２２８  電池
２３４  円筒形ピン
２３６  タップ穴
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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