(57)【要約】NMRシステムで使用される装置は、穴の中に位置する作業体積(9)内に磁場を発生するための、穴(3)を囲む磁場発生器(1)を含む。サンプルサポート(11)は、作業領域(9)内にサンプルを置くように、穴(3)の第1の端部内に除去可能に挿入することができる。RF発生および受信コイル(6-8)を伴うプローブ(4)は、作業体積に隣接して、RFコイルを設置するように、穴の異なる第2の端部内に除去可能に挿入することができる。作業体積(9)近傍の穴(3)内に設置される1組のシムコイル(19)は、磁場発生器(1)と協働して、サンプル上でNMR実験を行なうために十分均一な磁場を作業体積の中に発生する。RF受信および発生コイル(6-8)は、プローブ(4)の先端の、直径減少部分に位置される。シムコイル(19)のうちの少なくともいくつかは、プローブの直径減少部分を囲むサポート(23)に設置される。
2006504106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴の中に位置する作業体積内に磁場を発生するための、穴を囲む磁場発生器、作業領域内にサンプルを置くように、穴の第1の端部内に除去可能に挿入することができるサンプルサポート、作業体積に隣接して、RFコイルを設置するように、穴の異なる第2の端部内に除去可能に挿入することができるRF発生および受信コイルを伴うプローブ、および、磁場発生器と協働して、サンプル上でNMR実験を行なうために十分均一な磁場を作業体積の中に発生するための、作業体積近傍の穴内に設置される1組のシムコイルを具備するNMRシステムで使用される装置において、RF受信および発生コイルが、プローブの先端の、直径減少部分に位置され、シムコイルのうちの少なくともいくつかが、プローブの直径減少部分を囲むサポートに設置されることを特徴とするNMRシステムで使用される装置。
【請求項２】
シムコイルサポートが、サンプルサポートと結合、好ましくは一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
【請求項３】
プローブの直径減少部分が、他のシムコイルを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の装置。
【請求項４】
プローブの直径減少部分が、軸状磁場シムコイルを含むことを特徴とする請求項3記載の装置。
【請求項５】
プローブの直径減少部分が、放射状磁場シムコイルを含むことを特徴とする請求項3記載の装置。
【請求項６】
プローブの直径減少部分が、より広い直径部分で終了し、より広い直径部分が、実質的に穴断面を満たすことを特徴とする請求項1乃至5何れか記載の装置。
【請求項７】
シムコイルはすべて、プローブのより広い直径部分から軸方向に間隔を置かれて位置されていることを特徴とする請求項1乃至6何れか記載の装置。
【請求項８】
プローブの直径減少部分が、1個以上の勾配コイルをサポートすることを特徴とする請求項1乃至7何れか記載の装置。
【請求項９】
サンプルサポートが、チューブからなることを特徴とする請求項1乃至8何れか記載の装置。
【請求項１０】
サンプルサポートが、作業体積内でサンプルを回転させるための機構を含んでいることを特徴とする請求項1乃至9何れか記載の装置。
【請求項１１】
磁場発生器が、超伝導を示すコイルを含むことを特徴とする請求項1乃至10何れか記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴の中に位置する作業体積内に磁場を発生するための、穴を囲む磁場発生器、作業領域内にサンプルを置くように、穴の第1の端部内に除去可能に挿入することができるサンプルサポート、作業体積に隣接して、RFコイルを設置するように、穴の異なる第2の端部内に除去可能に挿入することができるRF発生および受信コイルを伴うプローブ、および、磁場発生器と協働して、サンプル上でNMR実験を行なうために十分均一な磁場を作業体積の中に発生するための、作業体積近傍の穴内に設置される1組のシムコイルを具備するNMRシステムで使用される装置に関する。このような装置は、以下、前述された種類の装置と呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
前述された種類の装置はオクスフォード・インストルメンツ・スーパーコンダクティビィティー・リミテッド(Oxford Instruments Superconductivity Limited)によって製造販売されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ますますより高い磁場強度を有する前述された種類の装置を設計することに対する継続的な要求があり、このことは、磁場発生器の捲線に適合するために十分な追加のスペースを必要とし、追加の導体が必要とされ且つクエンチエネルギー管理がより複雑になるので、望まれないコストの増大が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に従うと、前述された種類のNMR装置において、先端に、RF受信および発生コイルがプローブの直径減少部分内に位置され、且つシムコイルの少なくとも幾つかが、プローブの直径減少部分を囲むサポートに位置されることを特徴とする。
【０００５】
本発明者は、装置の全体のサイズ中で重要な要素は、穴の直径であることを解明した。通常、節約された穴スペースの各ミリメートルは、磁場発生器を定義するコイルを作る巻線の著しい放射方向の減少と等しいものとすることができる。さらに、本発明者は、プローブは、従来の構成では、同調回路と電力コンデンサと伴に、80またはそれ以上の多数の導線および制御配線を伴うが、したがって、穴の全幅がこれらの構成要件に適合することが必要であるが、作業体積に隣接して位置される必要がある構成要素は、より少ない放射方向スペースを必要とすると、プローブの直径減少部分内に適合することができることを、解明した。このことは、次には、プローブの直径減少部分の放射方向外側にスペースを解放する。これにより、シムコイルに適合して使用することができる。その結果、上述された利点を有するより小さな直径の穴へ、装置の構成要素を適合することが可能になる。
【０００６】
シムコイルサポートは、プローブおよびサンプルサポートの両方と分離されることができるが、プローブおよびサンプルサポートは、好ましくは、結合されており、典型的には一体的に形成される。過去において、サンプルサポートまたは「頂部チューブ」は、単にサンプルをサポートする役目をしていたが、本発明の好適な形態において、それは、シムコイルまたはシムコイルのうちのいくつかをサポートするために使用することができ、且つ電源とシムコイルを結び付けるために必要とされる送電線を含むことができる。
【０００７】
いくつかの例において、シムコイルはすべてシムサポートで提供されるが、或る場合には、軸状磁場シムコイルあるいは放射状磁場シムコイルは、プローブの直径減少部分内に位置することができる。これは設計選択の問題で、シムコイル電源を備えた従来のプローブのいくつかの形態を使用することができる場合があるという長所を有する。
【０００８】
典型的には、サンプルサポートは、チューブを含む、また、従来の配置構成と同様に、作業体積内のサンプルを回転するためのメカニズムを含むことができる。
【０００９】
磁場発生器は、如何なる従来の形式も採ることができ、永久磁石を含むことができるが、典型的には、低温または高温超伝導体のいずれかの超伝導コイルによって定められるが、これらの場合、コイルは従来の仕方で低温保持装置(クライオスタット)内に収容されるであろう。
【００１０】
本発明による装置のいくつかの例が、添付図面を参照して、以下に記述され、既知の装置と対比される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図1の中で示される装置は、従来のNMR処理コンポーネント(示されない)に接続されて使用され、低温保持装置2内にある超伝導コイルによって構成された主磁場発生器1を含む。典型的には、コイル1は液体極低温物質、具体的には、ヘリウム温度に維持される。低温保持装置2は、図1中で示されるように垂直に構成された室温穴3を定める。プローブ4は、穴3内にそのより低い端部5から除去可能に挿入される。プローブは、その内に、RF発生コイル6およびRF受信コイル7、8を取り付けている。プローブ4は管状であり、作業体積を定める空間9を囲み、この空間内に、サンプル10が設置される。サンプル10は、穴3の頂部13を通って除去可能に挿入された外側の頂部チューブ12に取り付けられたチューブ11内に含まれる。頂部チューブ12は、チューブ11が付けられるスピナーメカニズム15をサポートする直径減少部分14を有している。スピナー15は、チューブ11、そしてその結果サンプル10を回転するように、頂部チューブ12の直径減少部分14内で回転するように駆動することができる。
【００１２】
RF発生コイル6は、RFエレクトロニクスおよび電源16とワイヤ(示されない)によって結び付けられ、RF受信コイル7、8は、エレクトロニクス16に接続されており、受信されたRF信号が処理されることを可能にする。
【００１３】
プローブ4は、さらに17で概略的に示された勾配コイルをサポートする。この勾配コイルは電源18から電力が供給される。
【００１４】
1組のシムコイル19は、作業体積9に関して同心的に配置構成されており、穴3の底開口5を通して延びるワイヤを介して電源20から電力が供給される。
【００１５】
頂部チューブ12およびプローブ4は穴から除去することができ、低温保持装置2を除去する必要なしに再挿入することができる。
【００１６】
上述されるように、この既知の配置構成に伴う問題は、全ての構成要素を提供するために穴3に広い直径が必要なことである。
【００１７】
本発明による装置の第1の実施の形態は図2の中で示されている。図1に示されるのと同様な構成要素には、同じ参照番号が付けられており、更には、説明されない。この場合、わかるように、プローブ4’は、作業体積9を囲む先端に直径減少部分21を有している。この直径減少部分21内に、RFコイル6、7および勾配コイル17が設置される。プローブ内に運ばれる必要のあるより多くのかさばった構成要素は、プローブのより広い直径部分22に位置する。
【００１８】
この例において、シムコイル19は、頂部チューブ12の管状の延長部23によって構成されたサポートにマウントされる。管状の延長部23の放射方向の大きさは、プローブの小さいおよび大きい直径部分21,22の放射方向の大きさの差に本質的に等しい。シムコイル20からの電力は、頂部チューブ12を通してシムコイル19と通じる。
【００１９】
図1および2を比較すると判るように、より狭い穴3を使用することができるように、構成要素は、はるかに効率的にマウントされた。達成することができる減少の例は、54mmの穴直径から49mmの穴直径であるが、同じプローブ機能を達成する。これは、磁石1の直径のかなりの減少になる。したがって、磁石の蓄積エネルギーは、従来の設計おけるようも著しく小さくなる。
【００２０】
図2の例において、シムコイルサポート23は、頂部チューブ12の残りと一体化されている。設計代案(示されない)では、サポート23は頂部チューブ12と分離することができる。しかし、電力は穴3の頂部13を通ってシムコイルに依然として正常に供給される。
【００２１】
上述された実施の形態において、シムコイルは、シムコイルサポート23上にそれらの全体が位置される。図3は、シムコイル24のうちのいくつかが、プローブ4'の直径減少部分21内にある改良を図示している(また、図3では、図1と2と同じ物である構成要素には、同じ参照番号が付けられている。)。したがって、図3で見ることができるように、いくつかのシムコイル24は、プローブの直径減少部分21内にマウントされる。1例において、軸状シムコイルは、プローブ内に位置しており、また、放射状シムコイル19'はサポート23内に位置される。別の配置構成では、これは逆にすることができる。さらに、これらの場合の各々では、サポート23から、頂部チューブ12と(図示されるように)一体的に作られるか、あるいはそれと分離することができる。
【００２２】
シムコイルのうちのいくつかが、図3の中で示されるようなプローブにマウントされる場合、付加的なシムコイル電源を提供することができる。しかし、好ましい配置構成(図3)では、単一の電源25が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】既知のNMR装置の概要の縦断面図。
【図２】図1と類似だが、本発明による装置の第1の例の図。
【図３】図1と類似だが、本発明の第２の例の図。
【図１】
2006504106.tif 000003
【図２】
2006504106.tif 000004
【図３】
2006504106.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月19日(2004.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴の中に位置する作業体積内に磁場を発生するための、穴を囲む磁場発生器、作業領域内にサンプルを置くように、穴の第1の端部内に除去可能に挿入することができるサンプルサポート、作業体積に隣接して、RFコイルを設置するように、穴の異なる第2の端部内に除去可能に挿入することができるRF発生および受信コイルを伴うプローブ、および、磁場発生器と協働して、サンプル上でNMR実験を行なうために十分均一な磁場を作業体積の中に発生するための、作業体積近傍の穴内に設置される1組のシムコイルを具備するNMRシステムで使用される装置において、RF受信および発生コイルが、プローブの先端の、直径減少部分に位置され、シムコイルのうちの少なくともいくつかが、プローブの直径減少部分を囲むサポートに設置され、シムコイルサポートが、サンプルサポートと結合、好ましくは一体的に形成されていることを特徴とするNMRシステムで使用される装置。
【請求項２】
プローブの直径減少部分が、他のシムコイルを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。
【請求項３】
プローブの直径減少部分が、軸状磁場シムコイルを含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
【請求項４】
プローブの直径減少部分が、放射状磁場シムコイルを含むことを特徴とする請求項2記載の装置。
【請求項５】
プローブの直径減少部分が、より広い直径部分で終了し、より広い直径部分が、実質的に穴断面を満たすことを特徴とする請求項1乃至4何れか記載の装置。
【請求項６】
シムコイルはすべて、プローブのより広い直径部分から軸方向に間隔を置かれて位置されていることを特徴とする請求項1乃至5何れか記載の装置。
【請求項７】
プローブの直径減少部分が、1個以上の勾配コイルをサポートすることを特徴とする請求項1乃至6何れか記載の装置。
【請求項８】
サンプルサポートが、チューブからなることを特徴とする請求項1乃至7何れか記載の装置。
【請求項９】
サンプルサポートが、作業体積内でサンプルを回転させるための機構を含んでいることを特徴とする請求項1乃至8何れか記載の装置。
【請求項１０】
磁場発生器が、超伝導を示すコイルを含むことを特徴とする請求項1乃至9何れか記載の装置。
【国際調査報告】
2006504106.tif 000006
2006504106.tif 000007
2006504106.tif 000008