EP4052058A1

EP4052058A1 - Verfahren zur korrektur des einflusses von magnetfeldänderungen für messungen mit einem mobilen nmr-spektrometer

Info

Publication number: EP4052058A1
Application number: EP20775858.2A
Authority: EP
Inventors: Reiner Krapf; Jens Hoffmann; Andreas Graessl; Carolin SCHLAWNE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2022-09-07
Also published as: WO2021083580A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen NMR- Spektrometers (10) vorgeschlagen, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung an einer Messprobe (30) mittels einer Magnet-Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers (20) ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung des mobilen NMR- Spektrometers (22) ein Anregungssignal B1 gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird. Erfindungsgemäß wird ein Einfluss von während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen Magnetfeldänderungen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal unter Verwendung von Sensordaten zumindest eines Sensors (26) ermittelt und verhindert und/oder kompensiert. Ferner wird ein mobiles NMR-Spektrometer (10) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung

Titel

VERFAHREN ZUR KORREKTUR DES EINFLUSSES VON MAGNETFELDÄNDERUNGEN FÜR MESSUNGEN MIT EINEM

MOBILEN NMR-SPEKTROMETER

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind transportable, d.h. auf Grund ihrr Größe und ihres Gewichtes prinzipiell bewegliche, NMR- Messgeräte mit spektroskopischer Auflö sung bekannt, vgl. beispielsweise aus „Benchtop NMR spectrometers in academic teaching“, Susanne D. Riegel, Garett M. Leskowitz, Application Chemistry, Nana- lysis Corp., Canada (D0l:10.1016/j.trac.2016.01.001). Derartige NMR- Spektrometer funktionieren auf Basis einer initialen Kalibrierung, bei der ein mög lichst homogenes Magnetfeld BO, beispielsweise durch sogenanntes „aktives Shimmen“ unter Verwendung elektromagnetischer Spulen, justiert wird. Vor und während auf die Kalibrierung folgenden NMR-Spektroskopiemessungen muss si chergestellt werden, dass das NMR-Spektrometer unbewegt, d.h. ortsfest, bleibt und sich somit das Magnetfeld BO am Ort der Messprobe nicht auf Grund einer Lageänderung des NMR-Spektrometers ändert. Die Anforderungen an zeitlich und räumlich unveränderliche Magnetfelder, insbesondere an eine Feldhomogenität, sind bei NMR-Spektrometern extrem hoch, um Unterschiede in Resonanzfrequen zen von nur wenigen ppm („parts per million“, entsprechend nur wenigen mT), auf- lösen zu können (vgl. „Spin Dynamics“ Malcolm H. Levitt, Wiley 2008). Eine Be wegung des NMR-Spektrometers würde eine vorab durchgeführte Kalibrierung zu nichte machen.

Ferner sind kleinbauende NMR-Spektrometer bekannt, beispielsweise aus „Scal- able NMR spectroscopy with semiconductor chips”, Dongwan Ha, Jeffrey Paulsen,

Nan Sun, Yi-Qiao Song, Donhee Ham, Proceedings of the National Academy of Sciences August 2014 (DOI: 10.1073/pnas.1402015111). Auch bei derartigen kleinbauenden NMR-Spektrometern ist eine mobile Anwendung - unter Beibehal tung eines (nahezu) perfekt homogenen, unveränderlichen Magnetfelds während der Dauer einer NMR-Spektroskopiemessung - nach heutigem Stand der Technik nicht realisierbar. Dieser Umstand verhindert einen tatsächlich mobilen Einsatz, d.h. eine NMR-Spektroskopiemessung während einer Bewegung des NMR- Spektrometers, von kleinbauenden NMR-Spektrometern, beispielsweise als „Wearables“ (z.B. Smart Watch), Implantate, Sensoren in Fahrzeugen, Flugzeu gen, Schiffen oder dergleichen, aber auch den Einsatz in gestörten Umgebungen wie in der Industrie und Fertigung, wo andere Maschinen und Anlagen Magnetfel dinhomogenitäten und/oder Magnetfeldänderungen des B0- Feldes induzieren können.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung geht diese aus von einem Verfahren zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung an einer Messprobe mittels einer Magnet-Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mit tels einer magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung des mobilen NMR- Spektrometers ein Anregungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinre sonanzsignal erfasst wird. Es wird vorgeschlagen, dass ein Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen Magnet feldänderungen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zu mindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal unter Verwendung von Sensorda ten zumindest eines Sensors ermittelt und verhindert und/oder kompensiert wird.

Unter einem NMR-Spektrometer ist ein Messgerät zu verstehen, das zumindest eine Magnet-Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds B0 sowie eine magnetfeldsensitive Detektions-Vorrichtung zur Aussendung eines Anre gungssignals Bl und zur Erfassung eines Kernspinresonanzsignals umfasst. Fer ner können weitere, insbesondere externe, Komponenten umfasst sein, die zur Messung von NMR-Spektren mittels des NMR-Spektrometers notwendig und/oder sinnvoll sind. Derartige Komponenten können beispielsweise eine Eingabe- und/o der eine Ausgabevorrichtung, eine Steuervorrichtung (unter der auch eine Auswer tevorrichtung verstanden werden soll), eine Energieversorgungsvorrichtung oder dergleichen darstellen.

Die Funktionsweise des NMR-Spektrometers basiert auf dem kernphysikalischen Effekt, bei dem Atomkerne einer Messprobe in dem Magnetfeld BO elektromagne tische Wechselfelder in Form des Anregungssignals Bl absorbieren und anschlie ßend in Form des Kernspinresonanzsignals emittieren. Dabei beruht die Kernspin resonanz auf der Präzession (Larmorpräzession) von Kernspins der Atomkerne in der untersuchten Messprobe um die Magnetfeldlinien des konstanten, insbeson dere statischen, ersten Magnetfelds BO. Insbesondere werden die Kernspins der Atomkerne in der Messprobe durch das erste Magnetfeld BO ausgerichtet. Wird Energie in Form eines elektromagnetischen Anregungssignals Bl, insbesondere eines elektromagnetischen Wechselfeldes, beispielsweise eines gepulsten Mag netfeldes, auf die Atomkerne eingestrahlt, die mit der Larmorpräzession deren Kernspins in Resonanz ist (Energiequanten), so können die Atomkerne die Orien tierung ihrer Spins relativ zum statischen Magnetfeld BO durch Absorption dieser Energie ändern. Das eingestrahlte Anregungssignal Bl dient daher der Anregung der Kernspins, die unter Energieaufnahme ihre Kernspinzustände ändern. Äquiva lent führt die Emission von Energiequanten in Folge einer Rückkehr der angereg ten Kernspins in ein anderes, niedrigeres Energieniveau, zur Emission eines elekt romagnetischen Wechselfeldes, welches sich mittels einer Vorrichtung zur Detek tion einer Magnetfeldänderung, insbesondere mittels der magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung, als Kernspinresonanzsignal erfassen lässt. Unter Anre gung von Atomkernen soll insbesondere verstanden werden, dass die Energie und Einstrahldauer der eingestrahlten elektromagnetischen Felder, insbesondere Wechselfelder, eine Änderung der Magnetisierungsrichtung der Kernspins der Atomkerne bewirkt, insbesondere eine Magnetisierungskomponente othogonal zur Richtung des Magnetfelds BO Feldes (Transversalmagnetisierung). Ferner wird im Folgenden davon ausgegangen, dass insbesondere veränderliche Magnetfelder mit elektrischen Feldern gekoppelt sind (vgl. Maxwell-Gleichungen), sodass keine Unterscheidung zwischen elektrischem Feld und Magnetfeld vorgenommen wird. Zur Anregung von Kernspinresonanz- Effekten kommt es insbesondere auf die durch eine eingestrahlte elektromagnetische Strahlung übertragene Energie an. Vorteilhaft lässt sich diese Energie mittels gepulster elektromagnetischer Felder übertragen.

Die Magnet- Vorrichtung des NMR-Spektrometers dient der Erzeugung des stati schen Magnetfelds BO in der zu untersuchenden Messprobe. Die Magnet-Vorrich tung ist dazu eingerichtet, ein Magnetfeld BO einer Magnetfeldstärke von mehr als 0.1 Tesla, insbesondere von mehr als 1.5 Tesla und ganz insbesondere von mehr als 5 Tesla bereitzustellen oder zu erzeugen. Das Magnetfeld BO erstreckt sich in einem Volumen in und/oder um die Magnet-Vorrichtung herum. Das durch die Magnet-Vorrichtung erzeugte statische Magnetfeld BO dient der Ausrichtung der Kernspins der in der Messprobe (in besagtem Volumen) vorhandenen Atomkerne in dem Sinne, dass sich die Kernspins auf Grund ihres magnetischen Kernspinmo ments an den Magnetfeldlinien des statischen Magnetfelds BO ausrichten, insbe sondere um die Magnetfeldlinien des Magnetfelds präzedieren. In einer Ausfüh rungsform des NMR-Spektrometers weist die Magnet- Vorrichtung zumindest ei nen Elektromagnet (insbesondere resistiv oder supraleitend) und/oder zumindest einen Permanentmagnet auf, mittels dem/der das statische Magnetfeld BO erzeug bar ist. Unter Verwendung eines Permanentmagneten kann eine kostengünstige und dauerhaft funkionale Magnet-Vorrichtung realisiert werden, die - im Gegen satz zur Verwendung eines Elektromagneten - ohne eine weitere Energiequelle zu deren Betrieb auskommt. Insbesondere eignen sich zur Realisierung eines sta tischen Magnetfelds BO besonders starke Permanentmagnete, hergestellt aus Fer- riten oder aus Eisen-Cobalt-Nickel-Legierung oder aus Neodym-Eisen-Bor- oder Samarium-Cobalt-Legierung. Eine Anregung der Kernspins erfolgt in Folge einer Einstrahlung von Energie in Form eines mittels der magnetfeldsensitiven Detekti ons-Vorrichtung erzeugten Anregungssignals Bl, d.h. in Form eines elektromag netischen Feldes, insbesondere eines elektromagnetischen Wechselfeldes, bei spielsweise eines gepulsten Magnetfeldes in zumindest einen Teilbereich der Messprobe, der ebenfalls von dem statischen Magnetfeld BO durchsetzt ist. Dabei charakterisieren die elektromagnetischen Felder BO und Bl in ihrem Überlage rungsfeld einen sensitiven Bereich des NMR-Spektrometers an derjenigen Stelle, an der die Felder senkrecht aufeinander stehen. Die magnetfeldsensitive Detektions-Vorrichtung dient dem Senden eines Anre gungssignals Bl und der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsig nals. In einer Ausführungsform des NMR-Spektrometers umfasst die magnetfeld sensitive Detektions-Vorrichtung zumindest eine RF-Spule zum Senden des Anre gungssignals Bl und zumindest eine RF-Spule zum Empfangen des Kernspinre sonanzsignals (d.h. des „Echosignals“). Auf diese Weise sind zumindest zwei RF- Spulen in dem NMR-Spektrometer vorgesehen. Eine RF-Spule (Hochfrequenz spule) kann dabei insbesondere mit einer Frequenz im Mega- Hertz- Bereich betrie ben werden. Beispielsweise liegt die Frequenz unter 900 Mega-Hertz, insbeson dere unter 200 Mega-Hertz und ganz insbesondere unter 50 Mega-Hertz. Alterna tiv oder zusätzlich umfasst die magnetfeldsensitive Detektions-Vorrichtung eine einzelne RF-Spule zum Senden des Anregungssignals Bl und zum Empfangen des Kernspinresonanzsignals. Auf diese Weise kann ein besonders kleinbauendes NMR-Spektrometer realisiert werden. Ferner ist denkbar, eine oder mehrere RF- Spulen derart auszuführen, dass sie auf mehreren Frequenzen Kernspins anregen und Kernspinresonanzsignale empfangen können (Breitband NMR). Derart lassen sich Kernspinresonanzsignale von unterschiedlichen Atomkernen (beispielsweise 13C, 1H oder dergleichen) anregen und empfangen. Unter „magnetfeldsensitiv“ ist dabei zu verstehen, dass die magnetfeldsensitive Detektions-Vorrichtung mittelbar magnetfeldsensitiv - beispielsweise unter Verwendung von MEMS-Sensorik, Sen sorik basierend auf Stickstoff- Fehlstellen oder dergleichen - und/oder unmittelbar magnetfeldsensitiv - beispielsweise mittels einer Magnetfeldspule, einem Hall- Sensor oder dergleichen - misst.

Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell „programmiert“, „ausgelegt“ und/o der „eingerichtet“ verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimm ten Funktion „vorgesehen“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Ob jekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Be triebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen.

Unter „NM R-Spektroskopie“ ist in dieser Schrift zu verstehen, dass die ermittelten Kernspinresonanzsignale derart hochqualitativ ermittelbar sind, dass ein ermittel tes Zeitsignal fouriertransformiert und die enthaltenen Frequenzanteile nach Fre quenz und Amplitude ausgewertet werden können. Eine derartige Auswertung im Rahmen der NMR-Spektroskopie setzt voraus, dass ein Einfluss einer ortsabhän gigen und/oder ortsunabhängigen und/oder auch einer statischen Inhomogenität des Magnetfelds B0 auf die Resonanzfrequenz besonders klein ist, um einen tat sächlichen Effekt von Bindungszuständen und damit eine Molekülstruktur der Messprobe messbar zu machen. Hier unterscheidet sich in der Fachsprache die NMR-Spektroskopie (Unterscheidung der Larmorfrequenzen von Kernen in unter schiedlichen Bindungszuständen/Molekülen) von der sogenannten NMR- Relaxometrie oder Time-Domain NMR. Unterschiede in gemessenen Resonanz frequenzen belaufen sich dabei auf wenige ppm („parts per million“, d.h. wenige mT), insbesondere auf deutlich weniger als 0.1 ppm (bei einer Messung eines Spektralbereichs von beispielsweise 10 ppm). Um diese Frequenzunterschiede auflösen zu können, muss das statische Magnetfeld B0 eine extrem hohe Feldho mogenität aufweisen. Insbesondere ortsabhängige Magnetfeldabweichungen (In homogenitäten des Magnetfelds) im Messvolumen müssen (je nach gewünschter spektraler Auflösung) in der Regel auf deutlich unter 0.1 ppm beschränkt sein, um chemische Verschiebungen auflösen und somit sinnvolle NMR- Spektroskopiemessungen durchführen zu können.

Unter „mobil“ ist zu verstehen, dass das NMR-Spektrometer speziell dazu einge richtet ist, während dessen Bewegung NMR-Spektroskopiemessungen durchzu führen. Die Bewegung kann dabei in Form von Translationsbewegungen und/oder Rotationsbewegungen erfolgen. Insbesondere kann eine Bewegung relativ zu ei nem externem Magnetfeld, beispielsweise zum Erdmagnetfeld, erfolgen. Insbe sondere ist eine Geschwindigkeit der Bewegung - bis zu der das „mobile“ NMR- Spektrometer sinnvolle NMR-Spektroskopiemessungen durchführen kann - dabei größer als 1 mm/s (beispielsweise in einem Schiff verbaut), insbesondere größer als 1 m/s (beispielsweise in einem PKW verbaut), ganz insbesondere größer als 100 m/s (beispielsweise in einem Flugzeug verbaut). Alternativ oder zusätzlich können insbesondere auch sich wiederholende Bewegungen wie beispielsweise Vibrationen oder periodisch ausgeführte Bewegungen, beispielsweise eine Trans- lations- und/oder Rotationsbewegung einer am Handgelenk getragenen Armband uhr, als mobile Anwendung verstanden werden. Das mobile NMR-Spektrometer ist folglich eingerichtet, auch in Gegenwart von Magnetfeldänderungen - d.h. unter Einfluss von auftretenden Magnetfeldinhomogenitäten - einen korrekten Betrieb zu ermöglichen und weiterhin Kernspinresonanzsignale derart hochqualitativ zu erfassen, dass ein ermitteltes Zeitsignal fouriertransformiert und die enthaltenen Frequenzanteile nach Frequenz und Amplitude ausgewertet werden können.

Magnetfeldänderungen sind zeitabhängig und können prinzipiell unterschieden werden in ortsunabhängige Magnetfeldänderungen und ortsabhängige Magnet feldänderungen. Der Ausdruck „Magnetfeldänderung“ bezeichnet eine Änderung des elektromagnetischen Feldes (vgl. Bemerkung zu Maxwell-Gleichungen oben), insbesondere eine Änderung der magnetische Komponente des des elektromag netischen Feldes. Unter „ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen“ sind insbe sondere globale (d.h. nicht-lokale oder nicht-ortsabhängige) Magnetfeldänderun gen AB₀(t) zu verstehen, bei denen sich die Stärke des Magnetfelds B0 im Mess volumen - und somit in der Messprobe - über die Zeit ortsunabhängig ändert. Entsprechend ändert sich die Stärke des Magnetfelds B0 in jedem Punkt innerhalb des Messvolumens um den gleichen Betrag. Die räumliche Homogenität des Mag netfeldes B0 ändert sich nicht, lediglich dessen Stärke. Mögliche Ursachen für eine ortsunabhängige Magnetfeldänderung sind beispielsweise ein langsames, gleich mäßiges Erwärmen oder Abkühlen der Magnet- Vorrichtung oder eine Drehung der Magnet-Vorrichtung gegenüber der Ausrichtung des Erdmagnetfeldes. Eine Ver hinderung und/oder Kompensation des Einflusses derartiger ortsunabhängiger Magnetfeldänderungen ermöglicht es folglich, NMR-Spektroskopiemessungen während einer Bewegung des NMR-Spektrometers relativ zum Erdmagnetfeld so wie unter Einfluss von Temperaturänderungen, insbesondere von auf die Magnet- Vorrichtung wirkenden Temperaturänderungen, durchzuführen. Unter „ortsabhän gigen Magnetfeldänderungen“ sind im Unterschied dazu insbesondere lokal be grenzte oder lokal unterschiedliche - d.h. nicht globale - Magnetfeldänderungen AB₀(t,r) zu verstehen, bei denen das Magnetfeld B0 je nach Position ? (ortsabhän gig) innerhalb des Messvolumens unterschiedliche Änderungen aufweist. Hierbei ändert sich sowohl die Homogenität als auch die Verteilung der Feldstärke des Magnetfelds innerhalb des Messvolumens - und somit in der Messprobe. Diese ortsabhängigen Magnetfeldänderungen stellen den allgemeineren Fall dar. Orts abhängige Magnetfeldänderungen können, neben oben genannten Effekten, ins besondere auch durch Einfluss inhomogener externer Magnetfelder oder durch starke Temperaturgradienten innerhalb der Magnetvorrichtung entstehen. Ferner ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung (dritter Aspekt, siehe unten) ein Einfluss einer zeitunabhängigen Magnetfeldinhomogenität des statischen Magnet felds BO auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal denkbar und kann bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kom pensiert werden. Weitere Ausführungen zu diesem Aspekt der Erfindung finden sich unten.

Ferner kann auch ein kombinatorischer bzw. überlagerter Einfluss ortsabhängiger Magnetfeldänderungen und/oder ortsunabhängiger Magnetfeldänderungen und/o der statischer Magnetfeldinhomogenitäten gemäß den vorgeschlagenen erfin dungsgemäßen Verfahren kompensiert werden. Dies umfasst den allgemeinsten Fall von zeitlich und räumlich beliebigen Magnetfeldänderungen AB₀(r,t), also dy namischen Magnetfeldinhomogenitäten, bei denen sich das Magnetfeld B0 sowohl über die Zeit als auch ortsabhängig (lokal) ändert, wobei das Magnetfeld B0 ansich bereits Magnetfeldinhomogenitäten aufweist.

Der Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsunabhängi gen Magnetfeldänderungen, kann in einem Beispiel in der Größenordnung von ca. ±50 ppm unter Annahme eines Magnetfeld B0 von 1 Tesla liegen (beispielsweise kann ein Einfluss dieser Größenordnung in Folge einer Drehung des NMR- Spektrometers relativ zum Erdmagnetfeld auftreten). Dagegen können in einem weiteren Beispiel ortsunabhängige Magnetfeldänderungen, beispielsweise in Folge einer Erwärmung der Magnet-Vorrichtung, auch einen weitaus höheren Ein fluss von beispielsweise 1200 ppm/K bei NdFeB-Magneten oder von beispiels weise 350 ppm/K bei SmC-Magneten bewirken.

Unter „während der NMR-Spektroskopiemessung“ ist zu verstehen, dass ein zu mindest während eines Zeitraums, in dem die Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals (sogenannte „acquisition time“) erfolgt, wirkender Ein fluss verhindert und/oder kompensiert und/oder gemessen und später bei einer Auswertung kompensiert wird. Insbesondere kann auch ein Zeitraum verstanden werden, in dem Anregungspulse (Bl, sogenannte „pulse duration“) ausgesandt und Kernspinresonanzsignale erfasst werden (sogenannte „acquisition time“). Fer ner ist denkbar, eine Verhinderung und/oder Kompensation während einer gesam ten Pulssequenz und/oder bei einer Auswertung für den Zeitrau einer gesamten Pulssequenz, umfassend eine Mehrzahl von ausgesandten Anregungspulsen und erfassten Kernspinresonanzsignalen sowie dazwischenliegende Relaxationszei ten (sogenannte „relaxation recovery“), durchzuführen. Das Kernspinresonanzsig nal bezeichnet dabei das Signal, aus dem der sogenannte freie Induktionszerfall („Free Induction Decay“, FID) ermittelbar ist. Aus dem freien Induktionszerfall ist wiederum durch Fourtiertransformation ein NMR-Spektrum ermittelbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung er möglicht es gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten NMR- Spektrometern, NMR-Spektroskopiemessungen auch unter Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen sinnvoll durchzuführen, indem auftretende Einflüsse ver hindert und/oder kompensiert und/oder bei einer Auswertung kompensiert werden. Dies bedeutet, dass die ermittelten Kernspinresonanzsignale weiterhin derart hochqualitativ ermittelbar sind, dass ein ermitteltes Zeitsignal fouriertransformiert und die enthaltenen Frequenzanteile nach Frequenz und Amplitude ausgewertet werden können. Folglich ermöglicht es das Verfahren, Einflüsse oben genannter Stärke auf die zu erfassende oder auf die bereits erfasste Resonanzfrequenz zu reduzieren, insbesondere zu minimieren, und somit zu kompensieren oder gänz lich zu vermeiden. Ein tatsächlicher Einfluss von Bindungszuständen und damit eine Molekülstruktur der Messprobe wird vorteilhaft auch während eines mobilen - bewegten bzw. sich bewegenden - Einsatzes des NMR-Spektrometers messbar und sinnvoll auswertbar. Insbesondere werden auf diese Weise uneingeschränkte, d.h. qualitativ hochwertige, NMR-Spektroskopiemessungen mit einem sich bewe genden - mobilen - NMR-Spektrometer ermöglicht.

Eine das Verfahren durchführende Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von wäh rend der Erfassung des Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf mittels der magnetfeld sensitiven Detektions-Vorrichtung erfasste Kernspinresonanzsignale zu kompen sieren. Das Verfahren kann, zumindest teilweise, in Form von Software oder in einer Mischung aus Software und Hardware realisiert sein. Im Folgenden werden Ausführungsformen des Verfahrens, die in Hardware und/oder in Software imple mentiert sind, vorgestellt. Insbesondere kann das Verfahren, zumindest teilweise, ein computerimplementiertes Verfahren darstellen, das mittels einer Prozessorvor richtung, insbesondere einer Prozessorvorrichtung der Steuervorrichtung, durch geführt wird. Zur Durchführung des Verfahrens kann die Prozessorvorrichtung fer ner zumindest auf eine Speichervorrichtung zurückgreifen, in der das Verfahren, zumindest teilweise, als maschinenlesbares Computerprogramm hinterlegt ist. Das Computerprogramm enthält Anweisungen, die bei Ausführung durch die Pro zessorvorrichtung die Prozessorvorrichtung veranlassen, das Verfahren zum Be trieb des mobilen NMR-Spektrometers, zumindest teilweise, auszuführen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss einer Magnetfeldände rung ermittelt unter Verwendung von Sensordaten, die von zumindest einem Sen sor erfasst, insbesondere gemessen werden, wobei der Sensor aus einer Liste von Sensoren gewählt ist, die umfasst:

- magnetfeldsensitive Sensoren wie beispielsweise Kompass, Magnetfeld sensor, Fluxgate- Magnetometer und Hall-Sensor;

- kapazitive Sensoren;

- positionssensitive und/oder lagesensitive Sensoren wie beispielsweise GPS, Positionssensor, Odometriesensor und Einschlagwinkelsensor für ein Lenkrad oder Steuerrad;

- geschwindigkeitssensitive und/oder beschleunigungssensitive Sensoren wie beispielsweise Gyroskop, Inertialsensorik und Beschleunigungssensoren;

- temperatursensitive Sensoren wie beispielsweise IR-Sensor, Bolometer und Thermoelement;

- abstandssensitive Sensoren wie beispielsweise Laserentfernungsmesser, Ult raschallsensoren und Radar, ...

- drucksensitive Sensoren,

- optische Sensoren,

- spannungssensitive und/oder stromsensitive Sensoren oder eine Kombination derer.

In einer Ausführungsform erfolgt die Erfassung der Sensordaten zeitaufgelöst während der oder im Wesentlichen parallel zur Dauer der Erfassung des Kernspin resonanzsignal. Weitere Sensoren, die die Erfassung einer Bewegung des NMR- Spektrometers zulassen, sind denkbar und dem Fachmann zugänglich. Derart ist ein Einfluss einer ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldände rung auf besonders einfache Weise messtechnisch bestimmbar, wobei die Sens ordaten insbesondere zu jeder Zeit verarbeitbar sind, um einen störenden Einfluss auf ein Messergebnis der NMR-Spektroskopiemessung zu verhindern und/oder zu kompensieren. In einem Ausführungsbeispiel kann ein magnetfeldsensitiver Sen sor, beispielsweise eine Magnetfeldsonde in Form einer RF-Spule (sogenannte „NMR field probes“), in oder am Messvolumen angeordnet sein und Sensordaten zu einem Einfluss einer Magnetfeldänderung bereitstellen. Die Bereitstellung kann insbesondere kontinuierlich oder zumindest quasi-kontinuierlich erfolgen. Bei spielsweise kann der magnetfeldsensitive Sensor einen zeitlichen Verlauf einer Magnetfeldstärke messen und bereitstellen, wobei aus diesem Verlauf ein Einfluss einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderung ermittelt wird. Es ist auch denkbar, eine Erfassung von Sensordaten auf einem separaten Empfangskanal der Detek tions-Vorrichtung mittels einer Referenzprobe oder an der Messprobe selbst durchzuführen, in welcher die Larmor- Frequenz der Referenzprobe durch Auswer tung der Messdaten kontinuierlich gemessen wird. Der separate Empfangskanal der Detektions-Vorrichtung kann die Messung des Kernspinresonanzsignals einer anderen Atomsorte als für die NMR-Spektroskopiemessung bedeuten. Alternativ kann die Messung der anderen Atomsorte zeitlgleich mit der eigentlichen NMR- Spektroskopiemessung auf demselben Kanal erfolgen mittels eines Breitband- Empfängers. Ist die Larmor Frequenz zu jeder Zeit bekannt so können die Ein flüsse auf das Kernspinresonanzsignal zu jeder Zeit kompensiert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss unter Verwendung von ortsaufgelöst erfassten Sensordaten ermittelt, insbesondere erfasst oder gemes sen, wobei die Sensordaten mittels einer Mehrzahl von verteilt angeordneten Sen soren ortsaufgelöst erfasst werden. In einem Ausführungsbeispiel können mehrere magnetfeldsensitive Sensoren, beispielsweise Magnetfeldsonden in Form von RF- Spulen („field probes“), in oder um das Messvolumen herum angeordnet sein und Sensordaten zu einem ortsabhängigen Einfluss einer Magnetfeldänderung bereit stellen. Beispielsweise ist denkbar, dass eine Mehrzahl von magnetfeldsensitiven Sensoren jeweils einen zeitlichen Verlauf der Magnetfeldstärke während der NMR- Spektroskopiemessung an ihrem jeweiligen Messort erfassen. Mit diesen Sensor daten kann der Einfluss einer ortsabhängigen Magnetfeldänderung modelliert und zur späteren Kompensation eines FIDs genutzt werden. Grundsätzlich ist dabei eine eindimensionale (längenauflösende), zweidimensionale (flächenauflösende) oder dreidimensionale (volumenauflösende) Anordnung von Sensoren in Form ei nes ID-, 2D- oder 3D-Arrays denkbar. Durch die Wahl der Anzahl und räumlichen Anordnung der Sensoren ist es folglich möglich, dass eine lineare, quadratische, oder kubische Auflösung des Einflusses einer ortsabhängigen Magnetfeldände rung bestimmt und eine Kompensation in verschiedene räumliche Dimensionen modelliert werden kann.

Es sei angemerkt, dass der zumindest eine Sensor der ausgeführten Ausführungs formen dem NMR-Spektrometer (intern oder extern) zugeordnet sein kann oder auch als ein zum NMR-Spektrometer externer Sensor realisiert sein kann. So ist beispielsweise denkbar, das Verfahren unter Verwendung von Sensordaten eines GPS-Sensors eines Schiffes auszuführen, wobei der GPS-Sensor mit einer das Verfahren durchführenden Steuervorrichtung signaltechnisch verbunden ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss für einen zukünftigen Zeitpunkt durch Extrapolation, insbesondere von bereits erfassten Sensordaten, auf diesen zukünftigen Zeitpunkt ermittelt, insbesondere vorausberechnet („antizi piert“). Derart kann basierend auf einem bereits ermittelten Einfluss, insbesondere basierend auf bereits vorliegenden Sensordaten (beispielsweise Sensordaten, die in vorhergehenden Minuten, Sekunden bis hinzu vorhergehdenen Millisekunden erfasst wurden), eine Abschätzung eines Einflusses einer Magnetfeldänderung für die Zukunft durchgeführt werden. So kann ein Einfluss einer ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderung in Folge einer Bewegung und/o der Rotation des mobilen NMR-Spektrometers gegenüber dem Erdmagnetfeld von Sensoren oben genannter Liste für die Vergangenheit gemessen worden sein und daraus - basierend auf einer mathematischen Extrapolation der Sensordaten oder basierend auf einer mathematischen Extrapolation des daraus ermittelten zeitab hängigen Einflusses - eine Aussage für die Zukunft abgeleitet werden. Beispiels weise können lineare Magnetfeldänderungen über die Zeit, quadratische Magnet feldänderungen über die Zeit und/oder periodische Magnetfeldänderungen erfasst und antizipiert werden. Insbesondere kann unter Verwendung von Sensoren, die eine Aussage über eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung oder eine Temperatur des NMR-Spektrometers ableiten lassen, ein Einfluss einer Mag netfeldänderung antizipiert bzw. vorausberechnet werden. Beispielsweise kann unter Verwendung einer ortsaufgelösten Erdmagnetfeldkarte („Missweisungs karte“) in Verbindung mit einer Positionsänderung des NMR-Spektrometers - ge messen über Sensordaten eines GPS-Sensors - eine Änderung des Erdmagnet felds abgeschätzt und unter Annahme einer Trägheit in der Fortbewegung auch vorausberechnet (extrapoliert) werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss unter Verwendung ei ner im Wesentlichen zeitlich parallel zur NMR-Spektroskopiemessung, insbeson dere im Wesentlichen zeitlich parallel zur Erfassung des zumindest einen Kern spinresonanzsignals, durchgeführten Referenz- NMR-Spektroskopiemessung er mittelt, insbesondere erfasst oder gemessen. Dabei ist insbesondere ein ungestör tes Referenz-Kernspinresonanzsignal bekannt. Derart kann ein bekanntes Refe renzspektrum, beispielsweise das einer bekannten Substanz, genutzt werden, um den Einfluss einer Magnetfeldänderung und/oder prinzipiell auch eines inhomoge nen Magnetfelds (siehe unten im dritten Aspekt der Erfindung) während der NMR- Spektroskopiemessung zu detektieren. Das mittels der Referenz- NMR- Spektroskopiemessung gemessene gestörte Referenz-Kernspinresonanzsignal, insbesondere ein Referenz- Fl D, kann genutzt werden, um den Einfluss zu berech nen oder zu modellieren. Insbesondere können beliebige mathematische Optimie rungsmodelle genutzt werden, um den Einfluss als mathematischen Parameter d_h oder als Korrekturfunktion zu bestimmen (ein mathematischer Parameter d_h wird hier einer Korrekturfunktion in der Wirkung gleichgesetzt). Der vorgeschlagenen Ausführungsform liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein mittels einer Referenz- NMR-Spektroskopiemessung ermittelter Parameter d_h bzw. eine ermittelte Korrek turfunktion zur Durchführung der Kompensation auf eine weitere, im Wesentlichen parallel gemessene, NMR-Spektroskopiemessung der Messprobe übertragen und angewandt werden kann. Dabei wird mit anderen Worten der auf das Referenz- Kernspinresonanzsignal wirkende Einfluss als identisch angenommen zu dem auf das Kernspinresonanzsignal der Messprobe wirkende Einfluss.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an einer zur Messprobe separaten Referenzprobe durch geführt. Ist das Material der Messprobe bekannt, ist denkbar, die Referenzprobe danach auszulegen bzw. auszuwählen. Es ist prinzipiell denkbar, verschiedene Referenzproben vorzuhalten, um in einem Anwendungsfall eine jeweils geeignete Referenzprobe für die Kompensation auswählen zu können. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform wird die Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an der (tatsächlich interessierenden) Messprobe durchge führt, nachdem der Messprobe ein Markermaterial zugefügt wurde. Wiederum al ternativ oder zusätzlich wird die Messprobe einer Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an einem vorgegebenen, insbesondere vorgebbaren, NMR-aktiven Kern unterzogen. In einem Ausführungsbeispiel kann somit das Re ferenzspektrum von der Messprobe selbst (beispielsweise gemessen an einem 1H, 13C, 14N, 15N, 19F oder einem anderen NMR-aktiven Kern der Messprobe) genommen werden oder von einer separaten Referenzprobe, oder von einer der Messprobe hinzugegebenen Referenzprobe (Markermaterial), wobei letztere prin zipiell bekannt ist, d.h. deren ungestörtes NMR-Spektrum bekannt ist. Ferner ist denkbar, mehrere Referenzspektren auf mehreren Kernen, beispielsweise unter Verwendung mehrerer RF-Spulen, zur Messung des Einflusses ortsabhängiger Magnetfeldänderungen zu nutzen. Hierdurch kann eine Anzahl mathematischer Gleichungen für das Finden der gesuchten Korrekturfunkton vorteilhaft erhöht wer den. Ein derart ermitteltes Referenzspektrum stellt insbesondere den FID einer bekannten Substanz dar.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss, insbesondere nach Durchführung der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere nach der Erfas sung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompensiert. Auf diese Weise kann eine besonders effektive und konstruktiv einfache „a posteriori“- Kompensation mit tels softwarebasierter Korrektur des zumindest einen Kernspinresonanzsignals durch Herausrechnen des Einflusses der ortsabhängigen und/oder ortsunbhängi- gen Magnetfeldänderung erfolgen. Insbesondere sind keine speziellen Vorkehrun gen zur aktiven Kompensation am NMR-Spektrometer notwendig. Ferner kann das Verfahren auf diese Weise bevorzugt computerimplementiert gestaltet wer den.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals mit einer Korrekturfunktion kompensiert, wobei die Korrekturfunktion eine ortsabhängige Magnetfeldänderung in Form einer ortsabhängigen Phasenverschiebung der Kernspins und/oder eine ortsunabhängige Magnetfeldänderung in Form einer ortsunabhängigen Phasen verschiebung der Kernspins berücksichtigt. „Verrechnen“ bezeichnet dabei eine rechnerische Operation zur Korrektur des erfassten Kernspinresonanzsignals mit tels der Korrekturfunktion, wobei die Verrechnung beispielsweise durch Multiplika tion oder auch Faltung mit der Korrekturfunktion erfolgen kann. Auf diese Weise kann ein besonders effizientes, computerimplementiertes Verfahren angegeben werden. Insbesondere erlaubt das vorgeschlagene Verfahren, den Einfluss in Form einer Korrekturfunktion als bekannte Größe in eine das Kernspinresonanz signal beschreibende mathematische Gleichung einzubeziehen und somit zu be rücksichtigen, sodass aus dem gemessenen Kernspinresonanzsignal das unge störte, unbeeinflusste Kernspinresonanzsignal rekonstruiert werden kann.

Im Folgenden wird eine mögliche Implementierung des Verfahrens erläutert, bei der erfasste Kernspinresonanzsignale in Form von FIDs bei der Auswertung der Kernspinresonanzsignale um den Einfluss einer Magnetfeldänderung korrigiert bzw. kompensiert werden. Die vorgeschlagene Implementierung gilt gleicherma ßen für die vorgeschlagenen Verfahren gemäß erstem Aspekt der Erfindung, zwei tem Aspekt der Erfindung und drittem Aspekt der Erfindung. Es wird davon ausge gangen, dass der Einfluss einer ortsunabhängigen und/oder einer ortsabhängigen Magnetfeldänderung bekannt ist - beispielsweise wie oben beschrieben unter Ver wendung von Sensoren gemessen wurde. Der Einfluss der Magnetfeldänderun gen kann allgemein als AB₀(r,t) (ortsabhängige Magnetfeldänderung), als AB₀(t) (ortsunabhängige Magnetfeldänderung) oder auch als DB₀(G) (statische Inhomo genität) bezeichnet werden. Die Magnetfeldänderungen AB₀(r,t) können auch als resultierende Frequenzänderungen 6(r,t) des Kernspinresonanzspektrums ver standen werden. Die Begriffe werden daher synonym verwendet. Eine Änderung des Magnetfelds BO während der Erfassung des Kernspinresonanzsignals (wäh rend der„acquisition time“, siehe oben) ändert die Präzessionsfrequenz aller Kern spins.

Der allgemeine Fall von ortsabhängigen Magnetfeldänderungen AB₀(r,t) kann vereinfacht wie folgt beschrieben werden: Aus einem jeden Volumenelement V_n der Messprobe kann ein Signalanteil FID_n(t) empfangen werden. Diese Einzelsig nale sind mit einer lokalen Empfindlichkeit S_n(r) der magnetfeldsensitiven Detek tions-Vorrichtung, beispielsweise einer Empfangsspule, gewichtet und erfahren je nach lokaler Magnetfeldänderung eine Frequenzverschiebung 6(r,t) (hier diskre- tisiert als 6_n(t)) gemäß: wobei ein FID einer bestimmten Substanz in einem homogenen Magnetfeld B0 vereinfacht beschrieben werden kann durch:

Das Signal setzt sich aus den charakteristischen Frequenzen <o_k der unterschied lich gebundenen Kerne in der Messprobe und deren Gewichtungen a_k sowie einer Dämpfung durch den sogenannten T2-Zerfall zusammen. Die Fourier-Transforma tion von FI Dhom(t) entspricht dem ungestörten NMR-Spektrum der Messprobe.

Das gesuchte NMR-Spektrum, wie es ohne Einfluss der Magnetfeldänderung und/oder ohne Einfluss der statischen Magnetfeldinhomogenität erfassbar wäre - d.h. FID_hom(t) -, kann aus dem tatsächlich erfassten Kernspinresonanzsignal FID(t) mit Kenntnis der Spulensensitivitäten S_n und des Einflusses der Magnet feldänderung AB₀(r, t) bzw. 6_n(t) rekonstruiert werden. Für den Fall einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderung und unter Annahme ei ner räumlich konstanten Spulensensitivität S_n = 1 gilt:

= FID_hom(t) exp{ iö(t)t}.

Die zeitabhängige Frequenz 5(t) beschreibt eine zeitabhängige Änderung der Lar- mor- Frequenz während des FID durch die zeitabhängige Magnetfeldänderung. Mit Kenntnis der zeitabhängigen Phasenverschiebung im FID - beispielsweise durch Messung wie oben ausgeführt - lässt sich das ungestörte Kernspinresonanzsignal FID_hom(t) rechnerisch nach obiger Formel rekonstruieren.

Für den Fall einer zeitlich konstanten (statischen) Magnetfeldinhomogenität (vgl. dritter Aspekt der Erfindung) und ebenfalls unter Annahme einer räumlich konstan ten Spulensensitivität S_n = 1 gilt:

Analog kann mit Kenntnis der aufsummierten, ortsabhängigen Phasenverschie bung - beispielsweise durch Messung der ortsabhängigen Magnetfeldinhomoge nität wie oben ausgeführt - das ungestörte Kernspinresonanzsignal FID_hom(t) rechnerisch nach obiger Formel rekonstruiert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere während der Erfassung des zumindest ei nen Kernspinresonanzsignals, in Abhängigkeit des ermittelten Einflusses aktiv kompensiert, insbesondere verhindert. Derart kann der Einfluss durch aktives Ge gensteuern abgeschwächt (d.h. um zumindest eine Größenordnung verringert) und bevorzugt vollständig kompensiert werden. Insbesondere kann der Einfluss besonders gut kompensiert werden, wenn dieser auf Grund der vorgeschlagenen Auswertung bekannt (d.h. Dimension, Richtung) ist. In einer Ausführungsform wird der Einfluss durch Steuern und/oder Regeln und/oder Anpassen eines elektromag netischen Überlagerungsfelds B2 aktiv kompensiert. In einem Ausführungsbeispiel wird der Einfluss durch Bestromenen einer Kompensationsspule aktiv kompen siert. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Einfluss durch mechanische Verän derung der Magnet- Vorrichtung aktiv kompensiert werden. Eine mechanische Ver änderung der Magnet-Vorrichtung umfasst dabei beispielsweise die Änderung ei nes Abstands von Magneten, eine mechanische Verzerrung (Stauchung, Sche rung, Torsion oder dergleichen) von Magneten oder dergleichen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, das mobile NMR-Spektrometer durch eine geeignete Lage rung derart zu bewegen, dass dem Einfluss der Magnetfeldänderung aktiv entge gengewirkt wird. Beispielsweise kann durch gegenläufige Drehung des NMR- Spektrometers mittels einer motorisierten Bühne einer während einer Fahrt in einer Kurve wirkenden Magnetfeldänderung entgegengewirkt werden. Somit ist es mög lich, das mittels der Magnet-Vorrichtung erzeugte statische Magnetfeld B0 weiter hin konstant und insbesondere homogen zu halten. Insbesondere eignen sich diese Ausführungsbeispiele besonders im Falle einer ortsunabhängigen Magnet feldänderung. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Einfluss einer ortsabhängi gen Magnetfeldänderung mittels einer Mehrzahl von Elektromagneten, beispiels weise kleinen Spulen („Shim-Spulen“), durch sogenanntes „aktives Shimming“ re alisiert werden. An die einzelnen Elektromagneten wird jeweils ein geeigneter elektrischer Strom angelegt, um Korrekturfelder zu erzeugen, welche in Überlage rung mit dem Magnetfeld B0 der Magnet- Vorrichtung das Magnetfeld B0 im Mess volumen homogen machen und einen Einfluss einer Magnetfeldänderung kom pensieren. Während Verfahren aus dem Stand der Technik eine Vorab- Kalibrie rung zur Durchführung eines aktiven Shimings benötigen, erlaubt es das erfin dungsgemäße Verfahren, die Kompensation kontinuierlich oder zumindest quasi kontinuierlich, insbesondere in Echtzeit, durchzuführen. Mit einer Kompensation in Echtzeit ist insbesondere gemeint, dass die Verarbeitungsdauer bis zur Ausfüh rung der Kompensation weniger als 60 Sekunde, insbesondere weniger als 20 Se kunden, ganz insbesondere weniger als 1 Sekunde beträgt. Insbesondere basie rend auf einer Antizipation einer Magnetfeldänderung (siehe oben) kann ein be sonders genaue Kompensation in Echtzeit erreicht werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss vermieden und/oder kompensiert, indem unter Verwendung der Sensordaten ein Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Einfluss einer ortsabhängigen Magnetfeldänderungen und/oder einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen verhältnismäßig gering, insbeson dere vernachlässigbar, ist, wobei die NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere die Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wird. Unter „verhältnismäßig gering“ ist dabei zu verstehen, dass der Zeitpunkt derart gewählt, insbesondere antizipiert wird, zu dem der Einfluss am geringsten wirkt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, „verhältnismäßig gering“ mittels eines Schwellwerts zu definieren, beispielsweise derart, dass der Einfluss während der Dauer der Erfassung des Kernspinresonanzsignals so stark verrin gert wirkt, dass er nicht mehr als 50 ppm, insbesondere nicht mehr als 15 ppm, ganz insbesondere nicht mehr als 1 ppm beträgt. Erfindungsgemäß kann mittels der Sensordaten ein Bewegungsmuster erkannt werden und aus dem Bewegungs muster Zeitpunkte identifiziert und vorausberechnet werden, zu denen ein beson ders geringer oder vernachlässigbarer Einfluss absehbar, d.h. extrapolierbar, ist. Die Berechnung der Zeitpunkte könnte in einem Ausführungsbeispiel mit geeigne ten Algorithmen, insbesondere mit Methoden selbstlernender Verfahren, ganz ins besondere mit Methoden künstlicher Intelligenz, realisiert werden. Beispielsweise ist denkbar, die Stampfbewegung eines Hochseetankers mittels Beschleunigungs sensoren zu erfassen und aus den Sensordaten diejenigen Zeitpunkte zu extrapo lieren, zu denen das Schiff sich in den Umkehrpunkten der Stampfbewegung be findet. Wird anschließend eine NMR-Spektroskopiemessung zu diesen Zeitpunk ten der Umkehrpunkte durchgeführt, so kann der Einfluss einer Mangetfeldände- rung vorteilhaft gering gehalten werden.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung geht diese aus von einem Verfahren zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung mittels einer Magnet- Vorrichtung des mobilen NMR- Spektrometers ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer mag netfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein An regungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird. Erfindungsgemäß wird ein Einfluss von während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen Magnetfeldänderun gen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal nach Durchführung der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere nach Erfassung des zumindest einen Kern spinresonanzsignals, bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinreso nanzsignals kompensiert.

Die oben diskutierten Aspekte und Definitionen, insbesondere zum NMR- Spektrometer und dessen Funktionsweise, zur Magnet-Vorrichtung, zur magnet feldsensitiven Detektions- Vorrichtung, zur NMR-Spektroskopie, zum Begriff „mo bil“, zum Ausdruck „während der NMR-Spektroskopiemessung“, zur Steuervorrich tung, zu Magnetfeldänderungen, insbesondere ortsunabhängigen und ortsabhän gigen Magnetfeldänderungen, sowie zum Einfluss dieser Magnetfeldänderungen und dessen Größenordnung, können analog für den zweiten Aspekt der Erfindung gelten. Gemäß vorgeschlagenem Verfahren nach zweitem Aspekt der Erfindung ist nun jedoch denkbar, dass der Einfluss von während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen Magnetfeldänderun gen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal ohne Verwendung von Sensordaten eines Sen sors kompensiert wird.

Dabei kann auch ein kombinatorischer bzw. überlagerter Einfluss ortsabhängiger Magnetfeldänderungen und/oder ortsunabhängiger Magnetfeldänderungen und/o der statischer Magnetfeldinhomogenitäten gemäß den vorgeschlagenen erfin dungsgemäßen Verfahren nach zweitem Aspekt kompensiert werden.

Unter „bei einer Auswertung“ ist zu verstehen, dass die Kompensation a-posteriori im Rahmen der Auswertung, Aufbereitung oder Analyse des zumindest einen er fassten Kernspinresonanzsignals erfolgt. Folglich muss das Kernspinresonanzsig nal unter diesem Aspekt der Erfindung zuvor gemessen worden sein, um anschlie ßend den Einfluss der Magnetfeldänderung bei der Auswertung zu kompensieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung er möglicht es gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten NMR- Spektrometern, NMR-Spektroskopiemessungen auch unter Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen sinnvoll durchzuführen, indem auftretende Einflüsse „a- posteriori“ bei einer Auswertung der Kernspinresonanzsignale kompensiert wer den. Dies bedeutet, dass die bei der Auswertung nach Durchführung der Kompen sation ermittelten Kernspinresonanzsignale weiterhin derart hochqualitativ ermit telbar sind, dass ein ermitteltes Zeitsignal fouriertransformiert und die enthaltenen Frequenzanteile nach Frequenz und Amplitude ausgewertet werden können. Ein tatsächlicher Einfluss von Bindungszuständen und damit eine Molekülstruktur der Messprobe wird vorteilhaft auch während eines mobilen - bewegten bzw. sich be wegenden - Einsatzes des NMR-Spektrometers messbar und sinnvoll auswertbar. Insbesondere werden auf diese Weise uneingeschränkte, d.h. qualitativ hochwer tige, NMR-Spektroskopiemessungen mit einem sich bewegenden - mobilen - NMR-Spektrometer ermöglicht. Ferner kann auf diese Weise eine besonders ef fektive und konstruktiv einfache „a posteriori“- Kompensation mittels softwareba sierter Korrektur des zumindest einen Kernspinresonanzsignals durch Heraus rechnen des Einflusses der ortsabhängigen und/oder ortsunbhängigen Magnet feldänderung erfolgen. Insbesondere sind keine speziellen Vorkehrungen zur ak tiven Kompensation am NMR-Spektrometer notwendig. Ferner kann das Verfah ren auf diese Weise bevorzugt computerimplementiert gestaltet werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss unter Verwendung des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals ermittelt, insbesondere be rechnet oder ausgewertet. Auf diese Weise kann der Einfluss auch ohne weitere Erfassung des Einfluss einer Magnetfeldänderung mittels Sensoren durch geeig nete Datenauswertemethoden aus dem Kernspinresonanzsignal ermittelt werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals mit einer Korrekturfunktion kompensiert. Zu den Vorteilen hinsichtlich der Korrekturfunktion wird auf obige Textstellen im Zusammenhang mit der Korrekturfunktion gemäß erstem Aspekt der Erfindung verwiesen, die hier analog gelten. Insbesondere die vorgeschlage nen Ausführungsbeispiele und Funktionen gelten hier ebenfalls. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die durch Auswertung ermittelte Korrektur funktion anschließend zur Kompensation des Einflusses auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal angewandt werden kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Korrekturfunktion aus dem zu mindest einen Kernspinresonanzsignal ermittelt, insbesondere berechnet oder ausgewertet, indem aus einem Vergleich einer charakteristischen Eigenschaft des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, insbesondere einer Position und/oder einer Linienform eines Peaks im Kernspinresonanzsignal, mit einem, insbeson- dere vorgegebenen oder vorgebbaren, Erwartungswert bezüglich der charakteris tischen Eigenschaft, insbesondere einer Sollposition und/oder einer Soll-Linien form des Peaks, eine Abweichung ermittelt wird, wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen des zumindest einen Kernspinresonanzsignals mit der Korrekturfunktion die Abweichung minimiert wird, insbesondere Null wird. Auf diese Weise kann ein besonders effizientes Verfahren angegeben werden, bei dem durch numerische Anpassung die Korrekturfunktion berechnet wird. Insbesondere können zur Anpassung der Korrekturfunktion beliebige mathemati sche Optimierungs-Modelle (beispielsweise Parametervariation, „least-square“- Methode oder dergleichen) genutzt werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Korrekturfunktion aus dem zu mindest einen Kernspinresonanzsignal ermittelt, insbesondere berechnet oder ausgewertet, indem eine niederfrequente Störung und/oder eine lineare Änderung und/oder eine nicht-lineare Änderungen eines zeitlichen Verlaufs der Phase des zumindest einen Kernspinresonanzsignals ermittelt wird, wobei die Korrekturfunk tion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen des zumindest einen Kernspinreso nanzsignals mit der Korrekturfunktion die niederfrequente Störung und/oder die lineare und/oder nicht-lineare Änderungen der Phase minimiert wird, insbesondere Null wird. Niederfrequent bezeichnet hier einen Frequenzbereich von 0 Hz (Mag- netfeldänderung als Drift) bis 1 kHz (Vibrationen). Auf diese Weise können unge wöhnliche Phasenverläufe - beispielsweise dem Phasenverlauf zu Grunde lie gende periodische Schwankungen oder lineare Anstiege oder dergleichen - als Grundlage für die Ermittlung einer niederfrequenten Störung und/oder einer linea- ren und/oder nicht-linearen Änderung dienen. Insbesondere ist denkbar, aus ei nem Fl D- Verlauf eines erfassten Kernspinresonanzsignals eine ortsunabhängige Magnetfeldänderung als lineare, quadratische, kubische oder periodische Ände rung der Phase zu ermitteln. Ferner können bei der Ermittlung der Korrekturfunk tion die typische Bewegung des NMR-Spektrometers betreffende Annahmen ein fließen, beispielsweise eine Periodizität bezüglich der Bewegung eines am Arm bewegten NMR-Spektrometers, eine Periodizität bezüglich der Bewegung eines im Schiff bewegten NMR-Spektrometers, Frequenzen einer Vibration auf Grund einer Bewegung des NMR-Spektrometers in einem Auto oder dergleichen. Mit die sen Annahmen kann eine Störung besonders genau und effizient kompensiert wer den.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Korrekturfunktion unter Verwen dung einer Mehrzahl von, insbesondere sequentiell oder parallel, erfassten Kern spinresonanzsignalen ermittelt, indem zumindest ein, insbesondere zeitabhängi ger, Unterschied zwischen den erfassten Kernspinresonanzsignalen ermittelt wird, wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen der Kern spinresonanzsignale mit der Korrekturfunktion der zumindest eine, insbesondere zeitabhängige, Unterschied minimiert wird, insbesondere Null wird. Insbesondere kann die Ermittlung der Korrekturfunktion auch auf eine Mehrzahl von Unterschie den gestützt werden, um die Güte der Korrekturfunktion vorteilhaft zu erhöhen. Derart lässt sich aus dem Vergleich von Kernspinresonanzsignalen, insbesondere mit ungestörten Kernspinresonanzsignalen als Erwartungswert, eine Korrektur funktion ermitteln, die im Falle nur leicht gestörter Kernspinresonanzsignale (z.B. stark verbreiterte Peaks) auf diese angewendet und diese folglich korrigiert werden können. Insbesondere können die derart korrigierten Kernspinresonanzsignale der Mehrzahl als Teil einer Gesamtmessung verwendet und gemittelt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ermittlung von, insbesondere zeitab hängigen, Unterschieden ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, eine Linienbreite zu mindest eines Peaks, eine Position zumindest eines Peaks, eine Höhe (Intensität) zumindest eines Peaks, eine Fläche zumindest eines Peaks oder eine Lagebezie hung (wie beispielsweise bei durch Kopplung hervorgerufene Multipletts) zumin dest eines Peaks, ein Verhältnis einer maximalen Amplitude zu einer Amplitude am Ende eines Fl D- Verlaufs und/oder ein teilweiser oder gesamter Fl D- Verlauf der Kernspinresonanzsignale ausgewertet.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein erfasstes Kernspin resonanzsignal aus der Mehrzahl von erfassten Kernspinresonanzsignalen bei der Ermittlung der Korrekturfunktion ausgeschlossen. Auf diese Weise können bei ei ner Berechnung einer Fourier-Transform eines aufsummierten Signals - in dem prinzipiell FIDs einer Mehrzahl von erfassten Kernspinresonanzsignalen aufsum miert werden - einzelne Kernspinresonanzsignale zur Erzielung eines verbesser ten Signal- Rausch- Verhältnisses gezielt aus der Summation ausgeschlossen wer den. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein temporärer Einfluss einer Magnetfeldänderung mit einer Dauer im Zeitbereich eines oder weniger einzelner erfasster Kernspinresonanzsignale wirkt, wobei der Einfluss zu einer starken Ver änderung des Informationsgehaltes im entsprechenden Kernspinresonanzsignal führt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Kernspinresonanzsignal aus geschlossen, wenn eine unerwartete Abweichung des Kernspinresonanzsignals von den weiteren Kernspinresonanzsignalen der Mehrzahl von erfassten Kern spinresonanzsignalen vorliegt. Dabei kann eine unerwartete Abweichung erkannt werden, indem die FIDs der Kenspinresonanzsignale oder die fourier-transformier- ten NMR-Spektren miteinander veglichen werden. Beispielsweise kann ein Signal- zu- Rausch- Verhältnis mindestens eines Peaks in einem jeweiligen NMR- Spektrum, eine Linienbreite zumindest eines Peaks, eine Position zumindest eines Peaks, eine Höhe (Intensität) oder Fläche (integrierte Intensität) zumindest eines Peaks oder eine Lagebeziehung für jedes erfasste Kernspinresonanzsignal der Mehrzahl verglichen werden und bei einer unerwarteten Abweichung von der Aus wertung ausgeschlossen werden. Insbesondere ist denkbar, eine Schwellwertbe trachtung zu nutzen, um basierend auf einer prozentualen Abweichung gezielt Kernspinresonanzsignale aus der Auswertung auszuschließen. Die Schwellwert betrachtung kann sich beispielsweise auf einen vorgegebenen, insbesondere vor- gebbaren, Erwartungswert beziehen und/oder auf die jeweils weiteren Kernspinre sonanzsignale der Mehrzahl (wechselseitige Abweichung). Insbesondere eine Be- Wertung eines Kernspinresonanzsignals bezüglich mehrerer, insbesondere voran gegangener, weiterer Kernspinresonanzsignale erlaubt eine vorteilhafte Bewer tung von einzelnen Kernspinresonanzsignalen auch im Falle dynamischer Mag netfeldänderungen. Beispielsweise kann ein Schwellwert bezüglich einer Positi onsänderung eines Peaks ca. 1 % betragen (entsprechend 0,1 ppm bei 10 ppm spektraler Breite) oder ein Schwellwert bezüglich einer integrierten Intenstität (Flä chenintegral) eines Peaks ca. 10 %. Weicht ein einzelnes Kernspinresonanzsignal um mehr als diesen Schwellwert von den übrigen Kernspinresonanzsignalen ab, so wird in einem Ausführungsbeispiel das Kernspinresonanzsignal von der Aus wertung ausgeschlossen.

In einem dritten Aspekt der Erfindung geht diese aus von einem Verfahren zum Betrieb eines NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung an einer Messprobe mittels einer Magnet-Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mit tels einer magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung des NMR-Spektrometers ein Anregungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal er fasst wird. Erfindungsgemäß wird ein Einfluss einer Magnetfeldinhomogenität des statischen Magnetfelds B0 auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsig nal bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompen siert.

Die oben diskutierten Aspekte und Definitionen, insbesondere zum NMR- Spektrometer und dessen Funktionsweise, zur Magnet-Vorrichtung, zur magnet feldsensitiven Detektions- Vorrichtung, zur NMR-Spektroskopie, zum Ausdruck „während der NMR-Spektroskopiemessung“, zur Steuervorrichtung, zu Magnetfel dinhomogenitäten, sowie zum Einfluss dieser Magnetfeldinhomogenitäten und dessen Größenordnung, können analog für den dritten Aspekt der Erfindung gel ten. Gemäß vorgeschlagenem Verfahren nach drittem Aspekt der Erfindung ist nun jedoch denkbar, dass der Einfluss von statischen, d.h. zeitunabhängigen, Magnet feldinhomogenitäten auf eine NMR-Spektroskopiemessung kompensiert werden kann. Gemäß drittem Aspekt der Erfindung wird ein Einfluss einer zeitunabhängi gen Magnetfeldinhomogenität des statischen Magnetfelds B0 auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompensiert. Unter einer Magnetfledinhomogenität ist insbesondere eine statische Magnetfeldinhomogenität DB₀(G) ZU verstehen, bei der das Magnetfeld B0 je nach Position r innerhalb des Messvolumens unter schiedliche Beträge aufweist. Die Magnetfeldinhomogenität bleibt dabei während der NMR-Spektroskopiemessung statisch, d.h. zeitlich unveränderlich. Statische Magnetfeldinhomogenitäten können beispielsweise bei Verwendung einer an sich inhomogenen Magnet-Vorrichtung vorliegen. Ferner kann ein ursprünglich homo genes Magnetfeld inhomogen werden, beispielsweise durch das Einbringen einer Probe in das Messvolumen, durch Überlagerung mit inhomogenen, insbesondere externen, Magnetfeldern (z.B. auf Grund magnetischer Objekte in der Nähe des NMR-Spektrometers), oder durch Alterung oder starke Temperaturgradienten in nerhalb der Magnet-Vorrichtung. Eine Kompensation des Einflusses derartiger sta tischer Magnetfeldinhomogenitäten ermöglicht es, NMR- Spektroskopiemessungen mit einer prinzipiell inhomogenen Magnet-Vorrichtung und/oder unter Einfluss von während einer NMR-Spektroskopiemessung wirken den ortsabhängigen Magnetfeldänderungen durchzuführen.

Unter „bei einer Auswertung“ ist auch hier zu verstehen, dass die Kompensation a-posteriori im Rahmen der Auswertung, Aufbereitung oder Analyse des zumin dest einen erfassten Kernspinresonanzsignals erfolgt. Folglich muss das Kern spinresonanzsignal unter diesem Aspekt der Erfindung zuvor gemessen worden sein, um anschließend den Einfluss der Magnetfeldänderung bei der Auswertung zu kompensieren.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss unter Verwendung ei ner B0- Feldverteilungskarte (auch als Inhomogenitätskarte oder Frequenzver schiebungskarte bezeichenbar) kompensiert. Derart kann eine besonders einfa che und effiziente Kompensation durchgeführt werden. Die B0- Feldverteilungs karte wird dabei einer das Verfahren durchführenden Steuervorrichtung bereitge stellt. Insbesondere ist denkbar, dass die B0- Feldverteilungskarte durch die Kon struktion der Magnet-Vorrichtung bekannt ist. Beispielsweise kann eine soge nannte „single-sided“ Magnet-Vorrichtung derart konstruiert sein, dass das Mag netfeld B0 in zwei Raumdimensionen homogen ist und in eine dritte Dimension einen linearen Feldgradienten aufweist. Die BO- Feldverteilungskarte kann in die sem Fall bereits bei der Herstellung des Magneten mittels Simulation oder durch Vermessen bestimmt worden und zur Bereitstellung in diesem Verfahren gespei chert worden sein. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die B0- Feldver teilungskarte unter Verwendung von ortsaufgelöst erfassten Sensordaten ermittelt, insbesondere erfasst oder gemessen, wobei die Sensordaten mittels einer Mehr zahl von verteilt angeordneten magnetfeldsensitiven Sensoren ortsaufgelöst er fasst werden. Magnetfeldsensitive Sensoren wurden oben bereits diskutiert - die Ausführungen gelten ebenfalls hier. Grundsätzlich ist eine eindimensionale (län- genauflösende), zweidimensionale (flächenauflösende) oder dreidimensionale (volumenauflösende) Anordnung der Sensoren in Form eines ID-, 2D- oder 3D- Arrays denkbar. Durch die Wahl der Anzahl und räumlichen Anordnung der, ins besondere magnetfeldsensitiven, Sensoren ist es möglich, dass eine lineare, quadratische, oder kubische Auflösung des Einflusses einer statischen Magnetfel dinhomogenität bestimmt werden kann. Es sei angemerkt, dass die B0- Feldvertei lungskarte durch Interpolieren von Sensordaten verfeinert werden kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die B0- Feldverteilungskarte mittels eines bildgebenden Gradienten-Systems ermittelt. Derartige Gradienten-Systeme sind für bildgebende MRT- Messsysteme prinzipiell bekannt. Denkbar ist, mittels einer, insbesondere zweier, ganz insbesondere mittels dreier, Spulen jeweils in eine de finierte Raumrichtung einen Magnetfeldgradienten zu erzeugen. Dabei werden mindestens zwei (beispielsweise dreidimensionale) Bilder einer Probe, insbeson dere der Messprobe, erfasst, wobei sich die Messungen durch ihre Echo-Zeit TE, d.h. die Zeit zwischen Anregungspuls und Signalaufzeichnung, unterscheiden. Ausgewertet wird die Phasendifferenz der beiden Bilder, d.h. wie stark sich die Phase der Kernspins an jedem Ort der Probe innerhalb der Echozeitendifferenz geändert hat. Diese Phasendifferenz ist ein Maß für die lokale Larmor- Frequenz und somit für die lokale Frequenzverschiebung. Aus der Differenz der zumindest zwei Bildern kann somit eine lokale Feldstärkenverteilung ermittelt werden. In ei nem Ausführungsbeispiel wird die B0- Feldverteilungskarte unmittelbar vor und/o der nach Erfassung des Kernspinresonanzsignals ermittelt. „Unmittelbar“ bezeich net dabei, dass ein zeitlicher Abstand von NMR-Spektroskopiemessung und Er fassung der B0- Feldverteilungskarte weniger als 60 Sekunden beträgt, insbeson dere weniger als 20 Sekunden beträgt, ganz insbesondere weniger als 1 Sekunde beträgt. Insbesondere ist denkbar, mittels des Gradienten-Systems die BO- Feld verteilungskarte unmittelbar in Gegenwart Messprobe, d.h. an der Messprobe, zu erfassen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss unter Verwendung ei ner durchgeführten Referenz- NMR-Spektroskopiemessung ermittelt, insbeson dere erfasst oder gemessen. Dabei ist insbesondere ein ungestörtes Referenz- Kernspinresonanzsignal bekannt. Derart kann ein bekanntes Referenzspektrum, beispielsweise einer bekannten Substanz, genutzt werden, um den Einfluss eines inhomogenen Magnetfelds zu detektieren. Das mittels der Referenz- NMR- Spektroskopiemessung gemessene gestörte Referenz-Kernspinresonanzsignal, insbesondere ein Referenz-FID, kann - wie oben bereits ausgeführt - genutzt wer den, um den Einfluss zu berechnen oder zu modellieren. Für den Fall einer stati schen Magnetfeldinhomogenität und unter Annahme einer räumlich konstanten Spulensensitivität S_n = 1 gilt:

Mit Kenntnis der aufsummierten, ortsabhängigen Phasenverschiebung - beispiels weise durch Messung der ortsabhängigen Magnetfeldinhomogenität wie oben aus geführt - kann das ungestörte Kernspinresonanzsignal FID_hom(t) rechnerisch nach dieser Formel rekonstruiert werden. Alternativ können beliebige mathemati sche Optimierungsmodelle genutzt werden, um den Einfluss als mathematischen Parameter d_h oder als Korrekturfunktion zu bestimmen. Der vorgeschlagenen Aus führungsform liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein mittels einer Referenz- NMR-Spektroskopiemessung ermittelter Parameter d_h bzw. eine ermittelte Korrek turfunktion zur Durchführung der Kompensation auf eine weitere, im Wesentlichen parallel gemessene NMR-Spektroskopiemessung übertragen und angewandt wer den kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an einer zur Messprobe separaten Referenzprobe durch geführt. Insbesondere ist denkbar, die Referenzprobe an derselben Stelle zu ver messen, an der auch die Messprobe vermessen wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Klappmechnismus im Messvolumen erreicht werden, wobei die Re ferenzprobe bei Einführen der Messprobe selbsttätig weggeklappt wird. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform wird die Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an der (eigentlich zu vermessenden) Messprobe durchge führt, nachdem der Messprobe ein Markermaterial zugefügt wurde. Wiederum al ternativ oder zusätzlich wird die Messprobe einer Referenz-NMR- Spektroskopiemessung an einem vorgegebenen, insbesondere vorgebbaren, NMR-aktiven Kern unterzogen. In einem Ausführungsbeispiel kann somit das Re ferenzspektrum von der Messprobe selbst (beispielsweise gemessen an einem 1H, 13C, 14N, 15N, 19F oder einem anderen NMR-aktiven Kern der Messprobe) genommen werden oder von einer separaten Referenzprobe, oder von einer der Messprobe hinzugegebenen Referenzprobe (Markermaterial). Ferner ist denkbar, mehrere Referenzspektren auf mehreren Kernen, insbesondere mit mehreren RF- Spulen, zur Messung des Einflusses ortsabhängiger Magnetfeldänderungen zu nutzen. Hierdurch kann eine Anzahl mathematischer Gleichungen für das Finden der gesuchten Korrekturfunkton vorteilhaft erhöht werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals mit einer Korrekturfunktion kompensiert. Zu den Vorteilen hinsichtlich der Korrekturfunktion wird auf obige Textstellen im Zusammenhang mit der Korrekturfunktion gemäß erstem Aspekt der Erfindung verwiesen, die hier analog gelten. Insbesondere die vorgeschlage nen Ausführungsbeispiele und Funktionen gelten hier ebenfalls. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die durch Auswertung ermittelte Korrektur funktion anschließend zur Kompensation des Einflusses auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal angewandt werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfluss während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere während der Erfassung des zumindest ei nen Kernspinresonanzsignals, in Abhängigkeit des ermittelten Einflusses aktiv kompensiert. Insbesondere ist denkbar, dass der Einfluss durch Steuern und/oder Regeln und/oder Anpassen eines elektromagnetischen Überlagerungsfelds B2 ak tiv kompensiert wird. Diese Ausführungsformen wurden bei den Ausführungsfor men gemäß dem erstem Aspekt der Erfindung bereits diskutiert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen gemäß erstem Aspekt der Erfindung, zweitem Aspekt der Erfindung sowie drittem Aspekt der Erfindung für sich genommen oder auch in Kombination miteinander realisiert werden kön nen. Die Erfindung ermöglicht es folglich gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten NMR-Spektrometern, NMR-Spektroskopiemessungen auch unter Ein fluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen durchzuführen. Dies kann unter Ver wendung von Sensoren (erster Aspekt der Erfindung) und/oder allein unter Ver wendung des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals (zweiter Aspekt der Erfindung) erfolgen. Ferner erlaubt die Erfindung, NMR- Spektroskopiemessungen in inhomogenen Magnetfeldern durchzuführen (dritter Aspekt der Erfindung). Insbesondere werden auf diese Weise uneingeschränkte, d.h. qualitativ hochwertige, NMR-Spektroskopiemessungen mit einem sich bewe genden - mobilen - NMR-Spektrometer ermöglicht. Ein derartiges NMR- Spektrometer kann vorteilhaft bewegten Objekten zugeordnet betrieben werden, beispielsweise an Personen (Implantate, Wearables) in Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen oder dergleichen, sowie auch in Umgebungen mit Magnetfeldschwankun gen und/oder Temperaturschwankungen. Ferner sei angemerkt, dass eine „a- posteriori“- Kompensation prinzipiell auch mit einer aktiven Kompensation kombi nierbar ist. Darüber hinaus sei angemerkt, dass eine Kompensation nach einer der vorgeschlagenen Ausführungsformen (erster, zweiter oder dritter Aspekt der Erfin dung) auch mit einer passiven Abschirmung des NMR-Spektrometers kombinier bar ist (passive Kompensation), beispielsweise mit einer das NMR-Spektrometer umgebenden Schicht aus m-Metall oder einem das NMR-Spektrometer umgeben den RF-Käfig oder dergleichen. Insbesondere kann eine gute Abschirmung dem Einfluss einer Magnetfeldänderung Vorbeugen und das beschriebene Verfahren vereinfachen. Insbesondere kann eine Verringerung von Magnetfeldänderungen durch aktive und/oder passive Kompensation eine „a-posteriori“- Kompensation er heblich erleichtern. Aktive und passive Kompensationsmethoden können bei spielsweise derart eingesetzt werden, dass eine kontrollierte, lineare, „langsame“ BO- Feldänderung auftritt, die eine vereinfachte „a-posteriori“- Kompensation im Rahmen einer vorgeschlagenen Auswertung ermöglicht. In einem weiteren Aspekt der Erfindug wird ein, insbesondere mobiles, NMR- Spektrometer mit einer Magnet-Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Mag netfelds B0 sowie mit einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung zur Aus sendung eines Anregungssignals Bl und zur Erfassung eines Kernspinresonanz signals vorgeschlagen. Das NMR-Spektrometer weist erfindungsgemäß eine Steuervorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eines der erfindungsgemäßen Ver fahren gemäß erstem Aspekt der Erfindung und/oder gemäß zweitem Aspekt der Erfindung und/oder gemäß drittem Aspekt der Erfindung auszuführen. Die hin sichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens gemachten Ausführungen sind ana log auf das NMR-Spektrometer, insbesondere auf die Steuervorrichtung, übertrag bar.

Ein derartiges NMR-Spektrometer kann vorteilhaft bewegten Objekten zugeordnet betrieben werden, beispielsweise an Personen (Implantate, Wearables), in Fahr zeugen, Flugzeugen, Schiffen oder dergleichen, sowie auch in Umgebungen mit Magnetfeldschwankungen und/oder Temperaturschwankungen.

Insbesondere wird ein Fahrzeug umfassend das vorgeschlagene NMR- Spektrometer vorgeschlagen. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW, ein LKW, eine Baumaschine, eine landwirtschaftliche Maschine, ein Schiff, ein U-Boot, eine Drohne, ein Flugzeugen, ein Raumschiff, ein Fahrrad oder dergleichen sein. Ferner wird ein mobiles Datenverarbeitungsgerät wie ein Smartphone oder ein mo biles, persönliches Gerät („personal device“) umfassend das vorgeschlagene NMR-Spektrometer vorgeschlagen. Ferner wird ein Implantat umfassend das vor geschlagene NMR-Spektrometer vorgeschlagen.

In einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm vorgeschlagen. Das Com puterprogramm ist eingerichtet, eines der vorherig genannten Verfahren auszufüh ren. Das Computerprogramm umfasst Anweisungen, die eine Prozessorvorrich tung veranlassen, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.

Ferner wird ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf welchem das Computerprogramm hinterlegt, insbesondere gespeichert, ist. Speicherme dien an sich sind einem Fachmann bekannt. Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche oder ähnli che Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder ähnliche Elemente.

Es zeigen:

Figur 1 ein perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen mobilen NMR-Spektrometers,

Figur 2 ein Verfahrensdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfah rens gemäß erstem Aspekt der Erfindung,

Figur 3 ein Verfahrensdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß erstem Aspekt der Erfindung, Figur 4 ein Verfahrensdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß erstem Aspekt der Erfindung, Figur 5 ein Verfahrensdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfah rens gemäß zweitem Aspekt der Erfindung,

Figur 6 ein Verfahrensdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfah rens gemäß drittem Aspekt der Erfindung,

Figur 7 ein Verfahrensdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß drittem Aspekt der Erfindung,

Figur 8 schematische Darstellung der Kompensation von Kernspinreso nanzsignalen gemäß einem der erfindungsgemäßen Verfahren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt eine Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungs gemäßen mobilen, hier handgehaltenen, NMR-Spektrometers 10 in perspektivi scher Darstellung. Das beispielhaft ausgeführte NMR-Spektrometer 10 weist ein Gehäuse 12 auf. In dem Gehäuse 12 ist eine Eingabevorrichtung 14 in Form von Betätigungselementen 14‘, geeignet zum Ein- und Ausschalten des NMR- Spektrometers 10, zum Starten und Konfigurieren eines Messvorgangs und zum Eingeben von Arbeitsparametern, untergebracht. Ferner ist in dem Gehäuse 12 eine Ausgabevorrichtung 16 zur Ausgabe von ermittelten Informationen sowie zur Ausgabe von Arbeitsparametern in Form eines Bildschirm 16‘ vorgesehen. Das NMR-Spektrometer 10 verfügt zum Transport und zu dessen Führung über einen Handgriff 18. Zur Energieversorgung des NMR-Spektrometer 10 weist das NMR- Spektrometer 10 einen stromnetzunabhängigen Energiespeicher (hier nicht näher dargestellt) in Form von wiederaufladbaren Akkus auf. Das NMR-Spektrometer 10 weist insbesondere eine Magnet-Vorrichtung 20 zur Erzeugung eines Magnetfelds B0 auf, eine magnetfeldsensitive Detektionsvorrichtung 22 zur Aussendung eines Anregungssignals Bl und zur Erfassung eines Kernspinresonanzsignals sowie eine Steuervorrichtung 24 zur Steuerung des NMR-Spektrometers 10 und zur Aus wertung von mittels der magnetfeldsensitiven Detektikonsvorrichtung 22 erfassten Messsignalen, insbesondere Kernspinresonanzsignalen, auf. Die Magnet-Vorrich tung 20 ist als ein Permanentmagnet realisiert. Die magnetfeldsensitive Detekti onsvorrichtung 22 ist als eine RF-Spule realisiert. Das NMR-Spektrometer 10 ist derart konzipiert, dass es ein Kernsprinresonanzspektrum einer Messprobe 30 aufnehmen kann. Das NMR-Spektrometer 10 weist ferner vier magnetfeldsensitive Sensoren 26 auf, die in einer quadratischen Array-Anordnung positioniert sind und derart einen Einfluss einer ortsabhängigen Magnetfeldänderung durch unmittel bare Messung des Magnetfelds registrieren. Die Steuervorrichtung 24 weist eine Steuerelektronik umfassend Mittel zur Kommunikation mit den anderen Kompo nenten des NMR-Spektrometers 10 auf, beispielsweise Mittel zur Steuerung und Regelung der magnetfeldsensitiven Detektionsvorrichtung 22 und zur Ansteue rung von magnetfeldsensitiven Sensoren 26. Die Steuervorrichtung 24 umfasst insbesondere eine (hier nicht näher dargestellte) Prozessorvorrichtung, eine Spei chereinheit und ein in der Speichereinheit gespeichertes Computerprogramm. Das Computerprogramm ist eingerichtet, ein Verfahren, wie es in den Figuren 2-6 dar gestellt ist, auszuführen und umfasst Anweisungen, die die Prozessorvorrichtung veranlassen, das entsprechende Verfahren auszuführen. Die Steuervorrichtung 24 ist hier somit zur Durchführung eines Verfahrens gemäß erstem, zweitem und drit ten Aspekt der Erfindung eingerichtet. Die Steuervorrichtung 24 ist dazu eingerich tet, den Einfluss von während einer NMR-Spektroskopiemessung wirkenden orts abhängigen Magnetfeldänderungen sowie von ortsunabhängigen Magnetfeldän- derungen sowie von statischen Magnetfeldinhomogenitäten des mittels der Mag net-Vorrichtung 20 erzeugten Magnetfelds BO auf mittels der magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung 22 erfasste Kernspinresonanzsignale zu kompensieren.

Figuren 2-6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers 10 gemäß des ersten, zweiten bzw. dritten As pekts der Erfindung.

In Figur 2 ist ein Verfahrensdiagramm 100 gezeigt, das ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß erstem Aspekt der Erfindung zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers 10 wiedergibt. Das Verfahren dient dem Betrieb des mobilen NMR-Spektrometers 10 wie in Figur 1 gezeigt, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung an einer Messprobe 30 mittels der Magnet- Vorrichtung 20 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung 22 ein Anre gungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird. In einem ersten Verfahrensschritt 102 wird mittels der Magnet-Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld B0 erzeugt, das über einen Zeitraum aufrechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrensschritte 104 und 106 ausgeführt werden. In Ver fahrensschritt 104 werden die Sensorendaten der vier magnetfeldsensitiven Sen soren 26 kontinuierlich ausgelesen, um einen Einfluss von ortsabhängigen (Sen soren geben jeweils unterschiedliche Sensordaten aus) und ortsunabhängigen Magnetfeldänderung (Sensoren geben jeweils gleiche Sensordaten aus) ortsauf gelöst zu ermitteln. Das kontinuierliche Auslesen erfolgt wiederum über einen Zeit raum, in dem zumindest der Verfahrensschritt 106 ausgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Ermittlung des Einflusses - beispielsweise zur Erhöhung der Genauigkeit durch Mittelung - ist denkbar, den Einfluss unter Verwendung einer zeitlich zumindest während des Zeitraums, in dem der Verfahrensschritt 106 aus geführt wird, durchgeführten Referenz- NMR-Spektroskopiemessung zu ermitteln (hier nicht für sich dargestellt) und zur Kompensation heranzuziehen. Die Refe- renz-NMR-Spektroskopiemessung kann dabei beispielsweise an einer zur Mess probe separaten Referenzprobe durchgeführt werden (hier ebenfalls nicht näher dargestellt). Insbesondere kann basierend auf beiden Erfassungsmethoden (Sen sordaten von Sensoren und Sensordaten von Referenz- NM R- Spektroskopiemessung) ein Mittelwert des Einflusses gebildet werden und derart eine Genauigkeit bei der Ermittlung des Einflusses erhöht werden. In Verfahrens schritt 106 wird mittels der magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssignal Bl gesendet und ein Kern spinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. In dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel wird die Magnetfeldänderung nach Durchführung der NMR- Spektroskopiemessung (d.h. nach Verfahrensschritten 106) bei der Auswertung der Kernspinresonanzsignale kompensiert. Dazu wird in Verfahrensschritt 108 zu nächst aus den in Verfahrensschritt 104 erfassten Sensordaten der (überlagerte) Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung wirkenden ortsabhängi gen und ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen und Magnetfeldinhomogenitä ten des Magnetfelds B0 auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal ermittelt und eine Korrekturfunktion berechnet, wobei die Korrekturfunktion die Magnetfeldänderungen und die Magnetfeldinhomogenität in Form einer ortsab hängigen Phasenverschiebung der Kernspins bzw. in Form einer ortsunabhängi gen Phasenverschiebungen der Kernspins berücksichtigt. In Unterverfahrens schritte 110 wird anschließend der Einfluss durch Verrechnen mit der berechneten Korrekturfunktion kompensiert. Das Verfahren kann prinzipiell wiederholt ausge führt werden.

In Figur 3 ist ein Verfahrensdiagramm 200 gezeigt, das ein weiteres Ausführungs beispiel des Verfahrens gemäß erstem Aspekt der Erfindung zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers 10 wiedergibt. In einem ersten Verfahrensschritt 202 wird mittels der Magnet-Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld B0 erzeugt, das über einen Zeitraum aufrechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrens schritte 204 und 206 ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 204 werden die Sen sorendaten der vier magnetfeldsensitiven Sensoren 26 kontinuierlich ausgelesen, um einen Einfluss einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderung durch Mittelung der Sensordaten zu ermitteln. Während des kontinuierlichen Auslesens werden zeitabhängig Sensordaten und daraus ein zeitabhängiger Einfluss der Magnet feldänderung ermittelt. Gleichzeitig wird - basierend auf dem zeitabhängigen Ver lauf des bereits erfassten Einflusses - ein für den Zeitpunkt der Durchführung des Verfahrensschritts 206 wirkender Einfluss „in die Zukunft“ extrapoliert, sodass der Einfluss dann für diesen Zeitpunkt bekannt ist und als Grundlage der aktiven Kom pensation zumindest während der Ausführung von Verfahrensschritt 206 verwen det werden kann. In Verfahrensschritt 206 wird mittels der magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssig nal Bl gesendet und ein Kernspinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. Gleichzeitig erfolgt in Verfahrensschritt 208 durch, insbesondere kontinuierliches, Anpassen der Bestromung einer Kompensationsspule eine Kompensation des extrapolierten Einflusses der Magnetfeldänderung. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren hier in einer kontinuierlichen Schleife ablaufen kann, dargstellt durch den gestrichelten Pfeil.

In Figur 4 ist ein Verfahrensdiagramm 300 gezeigt, das ein weiteres Ausführungs beispiel des Verfahrens gemäß erstem Aspekt der Erfindung zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers 10 wiedergibt. In einem ersten Verfahrensschritt 302 wird mittels der Magnet-Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld B0 erzeugt, das über einen Zeitraum aufrechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrens schritte 304 bis 308 ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 304 werden die Sen sorendaten eines magnetfeldsensitiven Sensors 26 kontinuierlich ausgelesen, um einen Einfluss einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderung aus den Sensordaten zu ermitteln. Während des kontinuierliche Auslesens werden zeitabhängige Sens ordaten und daraus ein zeitabhängiger Einfluss der Magnetfeldänderung ermittelt. In Verfahrensschritt 306 wird unter Verwendung der Sensordaten ein Zeitpunkt ermittelt, zu dem der Einfluss der ortsunabhängigen Magnetfeldänderung (voraus sichtlich) verhältnismäßig gering, insbesondere vernachlässigbar, ist. Ist dieser Zeitpunkt erreicht, wird in Verfahrensschritt 308 mittels der magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssig nal Bl gesendet und ein Kernspinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. Durch Abpassen des Zeitpunktes, zu dem der Einfluss der Magnetfeldänderung gering ist, kann der Einfluss auf das erfasste Kernspinresonanzsignal vermieden (und somit kompensiert) werden. Dieses Verfahren kann ebenfalls wiederholt durchgeführt werden.

In Figur 5 ist ein Verfahrensdiagramm 400 gezeigt, dass ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß zweitem Aspekt der Erfindung zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers 10 wiedergibt. Das Verfahren dient dem Betrieb eines mobi len NMR-Spektrometers 10 wie in Figur 1 gezeigt, wobei während einer NMR- Spektroskopiemessung an einer Messprobe 30 mittels der Magnet-Vorrichtung 20 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung 22 ein Anre gungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird. In einem ersten Verfahrensschritt 402 wird mittels der Magnet-Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld B0 erzeugt, das über einen Zeitraum aufrechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrensschritte 404 und 406 ausgeführt werden. In Ver- fahrensschritt 404 wird mittels der magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssignal Bl gesendet und ein Kernspinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. In Verfahrensschritt 406 wird ein Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zu mindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal bei der Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals und unter Verwendung des zumindest einen er fassten Kernspinresonanzsignals kompensiert. Dabei wird der Einfluss durch Ver rechnen des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsignals mit einer Kor- rekturfunktion kompensiert. Dazu wird in Unterverfahrensschritt 410 die Korrektur funktion aus dem zumindest einen Kernspinresonanzsignal ermittelt, indem aus einem Vergleich einer Position eines Peaks im Kernspinresonanzsignal mit einem Erwartungswert, insbesondere einer Sollposition, eine Abweichung ermittelt wird, wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen des zumin- dest einen Kernspinresonanzsignals mit der Korrekturfunktion die Abweichung mi nimiertwird, insbesondere Null wird. Alternativ oder zusätzlich zu Verfahrensschritt 410 wird in Verfahrensschritt 412 die Korrekturfunktion aus dem zumindest einen Kernspinresonanzsignal ermittelt, indem eine niederfrequente Störung eines zeit lichen Verlaufs der Phase des zumindest einen Kernspinresonanzsignals ermittelt wird, wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen des zumindest einen Kernspinresonanzsignals mit der Korrekturfunktion die niederfre quente Störung minimiert wird, insbesondere Null wird. Alternativ oder zusätzlich zu Verfahrensschritten 410 und 412 wird in Verfahrensschritt 414 die Korrektur- funktion unter Verwendung einer Mehrzahl von, insbesondere sequentiell erfass ten Kernspinresonanzsignalen ermittelt, indem zumindest ein Unterschied zwi schen den erfassten Kernspinresonanzsignalen ermittelt wird, wobei die Korrek turfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrechnen der Kernspinresonanzsignale mit der Korrekturfunktion der zumindest eine Unterschied minimiert wird, insbe sondere Null wird. Dabei wird zur Ermittlung des zumindest einen Unterschieds eine Position zumindest eines Peaks im NMR-Spektrum ausgewertet. Dieses Ver fahren kann ebenfalls wiederholt durchgeführt werden.

In Figur 6 ist ein Verfahrensdiagramm 500 gezeigt, dass ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß drittem Aspekt der Erfindung zum Betrieb eines (hier mo bilen) NMR-Spektrometers 10 wiedergibt. Das Verfahren dient dem Betrieb eines - nicht notwendigerweise mobilen - NMR-Spektrometers 10 wie in Figur 1 gezeigt, wobei während einer NMR-Spektroskopiemessung an einer Messprobe 30 mittels der Magnet- Vorrichtung 20 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung 22 ein Anregungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinre sonanzsignal erfasst wird. In einem ersten Verfahrensschritt 502 wird mittels der Magnet-Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld B0 erzeugt, das über einen Zeit raum aufrechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrensschritte 504 und 506 ausgeführt werden. In Verfahrensschritt 504 werden die Sensorendaten der vier magnetfeldsensitiven Sensoren 26 ausgelesen und daraus eine B0- Feldvertei lungskarte erstellt. Die B0- Feldverteilungskarte gibt den Einfluss einer statischen Magnetfeldinhomogenität des Magnetfelds B0 ortsabhängig wieder. Alternativ kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel in Verfahrensschritt 504 die B0- Feld verteilungskarte auch mittels eines bildgebenden Gradienten-System ermittelt werden. In Verfahrensschritt 506 wird mittels der magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssignal Bl ge sendet und ein Kernspinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Einfluss der Magnetfeldinhomogenität des statischen Magnetfelds B0 auf das zumindest eine erfasste Kernspinreso nanzsignal bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompensiert. Dazu wird in Verfahrensschritt 508 ausgehend von der B0- Feldver teilungskarte eine Korrekturfunktion aufgestellt, mittels der das zumindest eine Kernspinresonanzsignal um den Einfluss der Magnetfeldinhomogenität kompen siert wird. Dieses Verfahren kann ebenfalls wiederholt durchgeführt werden.

In Figur 7 ist ein Verfahrensdiagramm 600 gezeigt, dass ein zum Verfahren 500 alternatives Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß drittem Aspekt der Er findung wiedergibt. In einem ersten Verfahrensschritt 602 wird mittels der Magnet- Vorrichtung 20 das statische Magnetfeld BO erzeugt, das über einen Zeitraum auf rechterhalten wird, in dem zumindest die Verfahrensschritte 604 und 606 ausge führt werden. In Verfahrensschritt 604 wird ein Einfluss der Magnetfeldinhomoge nität unter Verwendung einer durchgeführten Referenz-NMR- Spektroskopiemessung ermittelt. Die Referenz-NMR-Spektroskopiemessung wird in diesem Ausführungsbeispiel an einer zur Messprobe separaten Referenzprobe durchgeführt. In Verfahrensschritt 606 wird mittels der magnetfeldsensitiven De tektions-Vorrichtung 22 des mobilen NMR-Spektrometers 10 ein Anregungssignal Bl gesendet und ein Kernspinresonanzsignal von der Messprobe erfasst. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Magnetfeldänderung nach Durch führung der NMR-Spektroskopiemessung bei der Auswertung der Kernspinreso nanzsignale kompensiert. Dazu wird in Verfahrensschritt 608 zunächst aus den in Verfahrensschritt 604 erfassten Sensordaten der Einfluss von während der NMR- Spektroskopiemessung wirkenden Magnetfeldinhomogenität auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal ermittelt und eine Korrekturfunktion berech net, wobei die Korrekturfunktion die Magnetfeldinhomogenität in Form einer orts abhängigen Phasenverschiebung der Kernspins bzw. in Form einer ortsunabhän gigen Phasenverschiebungen der Kernspins berücksichtigt. In Unterverfahrens schritte 610 wird anschließend der Einfluss durch Verrechnen mit der berechneten Korrekturfunktion kompensiert. Dieses Verfahren kann ebenfalls wiederholt durch geführt werden.

Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung der Kompensation von Kernspinreso nanzsignalen gemäß einem der erfindungsgemäßen Verfahren. In Figur 8a ist ein unkompensiertes NMR-Spektrum dargestellt, welches beispielsweise mittels einer „a-posteriori“- Kompensation betreffend den Einfluss einer ortsabhängigen oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderung oder betreffend den Einfluss einer stati schen Magnetfeldinhomogenität des Magnetfelds BO zu dem in Figur 8b darge- stellten ungestörten NMR-Spektrum kompensiert werden kann. In diesem Ausfüh rungsbeispiel wurde der durch den Einfluss gestörte FID des Kernspinresonanz signals mit einem Phasenfaktor exp{-iö(t)t} multipliziert, um den ungestörten (kom pensierten) FID und damit das ungestörte NMR-Spektrum zu erhalten: = FID_hom(t) exp{ iö(t)t).

Diese Kompensation mittels der Korrekturfunktion „exp{- iö(t)t}“ setzt voraus, dass die ortsunabhängige Magnetfeldänderung (hier als Frequenzänderung ö(t) ausge drückt) gemessen oder ausgewertet wurde mittels eines der zuvor ausgeführten Ausführungsbeipiele.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR-Spektroskopiemessung an einer Messprobe mittels einer Mag net-Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein statisches Magnet feld BO erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein Anregungssignal Bl ge sendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss von während der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zu mindest einen Kernspinresonanzsignals, wirkenden ortsabhängigen Mag netfeldänderungen und/oder ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal unter Verwen dung von Sensordaten zumindest eines Sensors ermittelt und verhindert und/oder kompensiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss ermittelt wird unter Verwendung von Sensordaten, die von zumindest ei nem Sensor erfasst werden, wobei der Sensor aus einer Liste von Senso ren gewählt ist, die umfasst: magnetfeldsensitive Sensoren, kapazitive Sensoren, positionssensitive Sensoren, lagesensitive Sensoren, ge schwindigkeitssensitive Sensoren, beschleunigungssensitive Sensoren, temperatursensitive Sensoren, abstandssensitive Sensoren, drucksensi tive Sensoren, optische Sensoren, spannungssensitive Sensoren, strom sensitive Sensoren oder eine Kombination derer.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss unter Verwendung von ortsaufgelöst erfassten Sensordaten ermittelt wird, wobei die Sensordaten mittels einer Mehrzahl von verteilt angeordneten Sensoren ortsaufgelöst erfasst werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss für einen zukünftigen Zeitpunkt durch Extrapolation auf diesen zukünftigen Zeitpunkt ermittelt, insbesondere vorausberechnet, wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss unter Verwendung einer im Wesentlichen zeit lich parallel zur NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere im Wesentli chen zeitlich parallel zur Erfassung des zumindest einen Kernspinreso nanzsignals, durchgeführten Referenz- NMR-Spektroskopiemessung er mittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Refe- renz-NMR-Spektroskopiemessung an einer zur Messprobe separaten Re ferenzprobe durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz- NMR-Spektroskopiemessung an der Messprobe durchgeführt wird, nachdem der Messprobe ein Markermaterial zugefügt wurde und/o der dass die Messprobe einer Referenz- NMR-Spektroskopiemessung an einem vorgegebenen NMR-aktiven Kern unterzogen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss nach Durchführung der NMR- Spektroskopiemessung, insbesondere nach der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, bei einer Auswertung des zumindest ei nen Kernspinresonanzsignals kompensiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kernspinresonanzsig nals mit einer Korrekturfunktion kompensiert wird, wobei die Korrekturfunk tion eine ortsabhängige Magnetfeldänderung in Form einer ortsabhängigen Phasenverschiebung der Kernspins und/oder eine ortsunabhängige Mag netfeldänderung in Form einer ortsunabhängigen Phasenverschiebungen der Kernspins berücksichtigt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere während der Er fassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, in Abhängigkeit des ermittelten Einflusses aktiv kompensiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein fluss durch Steuern und/oder Regeln und/oder Anpassen eines elektro magnetischen Überlagerungsfelds B2 aktiv kompensiert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss vermieden und/oder kompensiert wird,

• indem unter Verwendung der Sensordaten ein Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Einfluss einer ortsabhängigen Magnetfeldände rungen und/oder einer ortsunabhängigen Magnetfeldänderungen verhältnismäßig gering, insbesondere vernachlässigbar, ist,

• wobei die NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere die Erfas sung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wird.

13. Mobiles NMR-Spektrometer mit einer Magnet- Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds BO sowie mit einer magnetfeldsensitiven De tektions-Vorrichtung zur Aussendung eines Anregungssignals Bl und zur Erfassung zumindest eines Kernspinresonanzsignals, dadurch gekennzeichnet, dass das NMR-Spektrometer eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12 auszuführen.

14. Verfahren zum Betrieb eines mobilen NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR-Spektroskopiemessung mittels einer Magnet- Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein statisches Magnetfeld BO erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrichtung des mobi len NMR-Spektrometers ein Anregungssignal Bl gesendet und zumindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss von während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere von während der Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsig nals, wirkenden ortsabhängigen Magnetfeldänderungen und/oder ortsun abhängigen Magnetfeldänderungen auf das zumindest eine erfasste Kern spinresonanzsignal nach Durchführung der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere nach Erfassung des zumindest einen Kernspinresonanzsig nals, bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompensiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein fluss unter Verwendung des zumindest einen erfassten Kernspinresonanz signals ermittelt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kern spinresonanzsignals mit einer Korrekturfunktion kompensiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrek turfunktion aus dem zumindest einen Kernspinresonanzsignal ermittelt wird,

• indem aus einem Vergleich einer charakteristischen Eigenschaft des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, insbesondere einer Position und/oder einer Linienform eines Peaks im Kernspinreso nanzsignal, mit einem Erwartungswert bezüglich der charakteristi schen Eigenschaft, insbesondere einer Sollposition und/oder einer Soll-Linienform des Peaks, eine Abweichung ermittelt wird,

• wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrech nen des zumindest einen Kernspinresonanzsignals mit der Korrek turfunktion die Abweichung minimiert wird, insbesondere Null wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion aus dem zumindest einen Kernspinresonanz signal ermittelt wird,

• indem eine niederfrequente Störung und/oder eine lineare Ände rungen und/oder eine nicht-lineare Änderungen eines zeitlichen Verlaufs der Phase des zumindest einen Kernspinresonanzsignals ermittelt wird,

• wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrech nen des zumindest einen Kernspinresonanzsignals mit der Korrek- turfunktion die niederfrequente Störung und/oder die lineare Ände rung und/oder die nicht-lineare Änderungen der Phase minimiert wird, insbesondere Null wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion unter Verwendung einer Mehrzahl von, insbe sondere sequentiell oder parallel, erfassten Kernspinresonanzsignalen er mittelt wird,

• indem zumindest ein Unterschied zwischen den erfassten Kern spinresonanzsignalen ermittelt wird,

• wobei die Korrekturfunktion derart gewählt wird, dass bei Verrech nen der Kernspinresonanzsignale mit der Korrekturfunktion der zu mindest eine Unterschied minimiert wird, insbesondere Null wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermitt lung von Unterschieden ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, eine Höhe zu mindest eines Peaks, eine Fläche zumindest eines Peaks, eine Linienbreite zumindest eines Peaks, eine Position zumindest eines Peaks, eine Lage beziehung zumindest eines Peaks, ein Verhältnis einer maximalen Amplitude zu einer Amplitude am Ende eines FID-Verlaufs und/oder ein teilweiser oder gesamter Fl D- Verlauf der Kernspinresonanzsignale ausge wertet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19-20, dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest ein erfasstes Kernspinresonanzsignal aus der Mehrzahl von erfassten Kernspinresonanzsignalen bei der Ermittlung der Korrekturfunktion ausge schlossen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kern spinresonanzsignal ausgeschlossen wird, wenn eine unerwartete Abwei chung des Kernspinresonanzsignals von den weiteren Kernspinresonanz signalen der Mehrzahl von erfassten Kernspinresonanzsignalen vorliegt.

23. Mobiles NMR-Spektrometer mit einer Magnet- Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds B0 sowie mit einer magnetfeldsensitiven De tektions-Vorrichtung zur Aussendung eines Anregungssignals Bl und zur Erfassung zumindest eines Kernspinresonanzsignals, dadurch gekennzeichnet, dass das NMR-Spektrometer eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 14-22 auszuführen.

24. Verfahren zum Betrieb eines NMR-Spektrometers, wobei während einer NMR-Spektroskopiemessung an einer Messprobe mittels einer Magnet- Vorrichtung des mobilen NMR-Spektrometers ein statisches Magnetfeld B0 erzeugt wird sowie mittels einer magnetfeldsensitiven Detektions-Vorrich tung des NMR-Spektrometers ein Anregungssignal Bl gesendet und zu mindest ein Kernspinresonanzsignal erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfluss einer Magnetfeldinhomogenität des statischen Mag netfelds B0 auf das zumindest eine erfasste Kernspinresonanzsignal bei einer Auswertung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals kompen siert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein fluss unter Verwendung einer B0- Feldverteilungskarte kompensiert wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die B0- Feldverteilungskarte unter Verwendung von ortsaufgelöst erfassten Sens ordaten ermittelt wird wobei die Sensordaten mittels einer Mehrzahl von verteilt angeordneten magnetfeldsensitiven Sensoren ortsaufgelöst erfasst werden.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die B0- Feldverteilungskarte mittels eines bildgebenden Gradienten-Systems er mittelt wird.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 24-27, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss unter Verwendung einer Referenz-NMR- Spektroskopiemessung ermittelt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Refe- renz-NMR-Spektroskopiemessung an einer zur Messprobe separaten Re ferenzprobe durchgeführt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz- NMR-Spektroskopiemessung an der Messprobe durchgeführt wird, nachdem der Messprobe ein Markermaterial zugefügt wurde und/o der dass die Messprobe einer Referenz- NMR-Spektroskopiemessung an einem vorgegebenen NMR-aktiven Kern unterzogen wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-30, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss durch Verrechnen des zumindest einen erfassten Kern spinresonanzsignals mit einer Korrekturfunktion kompensiert wird.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 24-27, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss während der NMR-Spektroskopiemessung, insbesondere während der Er fassung des zumindest einen Kernspinresonanzsignals, in Abhängigkeit des ermittelten Einflusses aktiv kompensiert wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein fluss durch Steuern und/oder Regeln und/oder Anpassen eines elektro magnetischen Überlagerungsfelds B2 aktiv kompensiert wird.

34. NMR-Spektrometer mit einer Magnet- Vorrichtung zur Erzeugung eines sta tischen Magnetfelds B0 sowie mit einer magnetfeldsensitiven Detektions- Vorrichtung zur Aussendung eines Anregungssignals Bl und zur Erfas sung zumindest eines Kernspinresonanzsignals, dadurch gekennzeichnet, dass das NMR-Spektrometer eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 24-33 aus zuführen.