JP2000292515A - Ｎｍｒ装置におけるプローブ固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＭＲ装置のプローブを、その交換前の位置
に精確に取り付けることができるプローブ固定構造を提
供する。 【解決手段】 プローブ取付け時のプローブ位置決め手
段としてノブ１と、結合穴２との組合わせからなるもの
を設ける。具体的には、プローブをＮＭＲ装置本体に取
り付けるための装着口を形成した固定板１４に、位置決
め用ノブ１を複数突設し、プローブ支持板２２にはノブ
１に対応する位置に、ノブ２が結合する結合穴２を形成
する。このプローブ固定構造では、複数のノブ２と複数
の結合穴２との結合によって精確な位置決めを行った
後、ネジ２４の締めつけによりプローブを固定板１４を
介してＮＭＲ装置本体に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＭＲ装置（核磁
気共鳴測定装置）における、核磁気共鳴信号検出用プロ
ーブ（以下、プローブと呼ぶ）の固定構造に関し、詳し
くは、ＮＭＲ装置のプローブ装着口に設けられたプロー
ブ固定板にプローブ支持板を固定する構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＮＭＲ装置の分光器と接続されている測
定部を構成する磁石の磁場には、プローブと呼ばれる取
外し可能な検出装置が設けられている。ＮＭＲ装置の種
類によって異なるがプローブには通常、以下の部品が組
み込まれている。第１に測定用試料管を挿入するための
垂直な円筒形のスペースであり、第２に２組の圧搾空気
供給回路である。第３にプローブを一対の磁石の磁場に
固定するための固定用部品であり、第４にＲＦ発信およ
び受信用コイル、ＬＦ用コイル、デカップリング用コイ
ルならびに、対応するＲＦ回路およびＬＦ回路への導線
である。第５にシムコイルであり、第６にＲＦプリアン
プである。ただし、シムコイルはプローブと離して磁石
の磁場の中に装備される場合もある。

【０００３】上記プローブは、いわゆる化学物質の原子
核の磁気モーメントを測定する検出装置である。化学物
質を試料管に入れて強力な磁石で測定するため、プロー
ブを磁場の偏りのない場所に固定する必要がある。ま
た、一旦外したプローブに付いている支持板をＮＭＲ装
置のプローブ装着口の固定板に迅速に固定して元の正常
なスペクトルを測定できるようにすることが必要であ
る。

【０００４】さらに、どのようなＮＭＲ装置においても
最も肝心な構成部分は、余分なノイズを加えることなく
ＮＭＲの微妙な信号を検出できるプローブである。受信
器の第１段階（プリアンプ）もノイズレベルに大きな影
響を与えることがあるが、ＮＭＲ装置のこの回路はレー
ダーやラジオに用いられるため、徹底的に検討されてき
た。したがって、プリアンプに関しては各装置メーカー
は同じ情報を利用できるので、その構造には大差ないは
ずである。

【０００５】しかし、プローブは各装置に固有である。
また、プローブ設計の特質は、試料が存在している領域
では各部品が静磁場をあまり大きく歪ませてはならない
とう独特の必要性である。プローブ設計の領域における
絶え間ない競争と進歩はＮＭＲの発展を促してきた。し
かし、プローブの固定構造は依然として従来のものから
逸脱することができておらず、プローブの設計レベルと
隔たりがあった。

【０００６】ＮＭＲ測定では標準試料で ¹Ｈや、¹³Ｃ−
ＮＭＲの測定を行い、そのＮＭＲスペクトルから解像力
や感度を計測する。プローブの取付位置がプローブ交換
前の位置と僅かでも違っていれば折角、均一に調整した
磁場に偏りが生ずるため、測定したスペクトルに乱れが
生ずる。磁場の再調整は単純ではないので、できるだけ
従来から使用していた磁場を用いることが好ましい。ス
ペクトルが正常であるということはシグナルピークに歪
がないこと、それぞれのピークにサイドバンドを生じな
いこと、およびベースラインにノイズを生じないことな
どであるが、磁場を調整してこれらの全てを満足させる
ことは容易なことではない。

【０００７】したがって、磁場を再調整せずに済めばそ
れに越したことがない。そのためには、プローブの交換
後に如何にすれば、これを元の位置に精確に戻すことが
できるかが、ＮＭＲ測定技術では重要な課題の一つであ
る。

【０００８】図６はＮＭＲ装置の従来例を示す正面図、
図７はこのＮＭＲ装置におけるプローブ支持板を示す斜
視図である。この装置におけるプローブ２１の固定構造
は、固定板１４と支持板２２とからなっている。すなわ
ち、図６のＮＭＲ装置１０では、装置本体１１内の下半
部に超電導磁石１０ａ，１０ａが設けら、これら超電導
磁石の磁場の空間１２は鉛直方向に形成され、この磁場
の空間はプローブ２１を挿入・セットするための空間と
なっている。装置本体１１の上端部には試料管の挿入口
１３が形成され、下端部には、プローブ装着口（貫通
孔）が形成された固定板１４が固定配備されている。ま
た、プローブ２は管状の本体と、その下端部に設けられ
た支持板２２とからなり、この支持板２２の下面側中央
部に温度センサー装着口２３が設けられ、外周部には固
定用ネジ２４が複数配備されている。

【０００９】図６の装置においてプローブ２１を上記の
磁場の空間１２に挿入・セットするに際しては、プロー
ブ２１本体を固定板１４の上記プローブ装着口から挿入
し、支持板２２を固定板１４に突き合わせ、ついで固定
用ネジ２４を固定板１４にねじ込む。これにより、プロ
ーブ２１は超電導磁石１０ａ，１０ａ間の間隙を貫いて
装着される。このように、従来のプローブ固定構造で
は、プローブをＮＭＲ装置のＮＭＲ測定部に装着し、ネ
ジによって固定する構造が採用されてきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プローブ固定構造においては、プローブ交換の度に、プ
ローブの固定位置が微妙に変化してしまい、また固定位
置を精確に調整するのが困難であった。このためプロー
ブ交換後には、再現性のある測定データを得るのが難し
くなるという問題点があった。

【００１１】プローブの着脱・交換は、溶液ＮＭＲ用プ
ローブを固体ＮＭＲ用プローブに交換するときとか（逆
の場合もある）、プローブの点検時などに行われる避け
がたい操作である。従来のプローブ固定構造では、装着
されたプローブを取り外すときは何ら問題はないもの
の、再び装着した後には検出性能が容易に元の状態に戻
らないという問題があった。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的はプローブを、これを交換する前の位置に
簡便・容易に精確に取り付けることができるプローブ固
定構造を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のプロー
ブ固定構造は、ＮＭＲ装置に用いるプローブの装着構造
であって、プローブ装着用の固定板とプローブの支持板
とを、位置決め手段を用いて固定するようにしたことを
特徴とする。

【００１４】ＮＭＲ装置では液体試料、固体試料の両方
を測定できるようにしたものが多い。固体ＮＭＲを測定
するには一旦、液体用プローブを装置本体から取り外
し、固体ＮＭＲ用のプローブと交換する。固体ＮＭＲを
測定した後に再度、液体用プローブを装置本体に装着す
るに際し、請求項１の固定構造においては固定板とプロ
ーブの支持板とを、位置決め手段を用いて固定するよう
にしたため、液体用プローブを元の位置に精確に取り付
けることができるので、検出性能を液体用プローブを取
り外す前と同等のものにすることが可能となる。すなわ
ち、固体ＮＭＲ測定を挟んで複数回の液体ＮＭＲ測定を
行う場合において、これらの液体ＮＭＲ測定の精度を実
質的に同一のものとすることができ、再現性の高い測定
が可能になる。

【００１５】請求項２に記載のＮＭＲ装置におけるプロ
ーブ固定構造（図１、図３、図４を参照）は、請求項１
において位置決め手段をノブ１と、これが結合する結合
穴２との組合わせ、および反射コード板３と該反射コー
ド板３からの反射光を検出する光学的コード検出素子４
との組合わせにより構成し、ノブ１を固定板１４、支持
板２２の一方に少なくとも一つ設け、他方には結合穴２
をノブ１と同一個数、かつノブに対応する位置に形成
し、また反射コード板３を固定板１４に少なくとも一つ
設けるとともに、光学的コード検出素子４を支持板２２
に反射コード板３と同一個数、かつ反射コード板３に対
応する位置に設け、さらに光学的コード検出素子４は、
反射コード板３と同じバーコードの透過コード板６と、
透過コード板６に光を照射する発光素子５と、透過コー
ド板６からの光を集光する集光レンズ７と、これにより
集光された光を受光する受光素子８とで構成したことを
特徴とする。

【００１６】請求項３に記載のＮＭＲ装置におけるプロ
ーブ固定構造は、請求項２において反射コード板のバー
コードおよび、透過コード板のバーコードをともに曲状
（図５を参照）、またはともに円弧状に形成したことを
特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。 実施の形態１ 図１に示すプローブ固定構造は、位置決め手段がノブと
結合穴との組合わせからなるものである。すなわち、プ
ローブをＮＭＲ装置本体に取り付けるための装着口を形
成した固定板１４に位置決め用ノブ（突起）１を複数突
設し、プローブ支持板２２には上記ノブ１に対応する位
置に、ノブ２が結合する結合穴２を形成したものであ
る。このローブ固定構造では、複数のノブ２と複数の結
合穴２との結合によって精確な位置決めを行った後、固
定用ネジ２４の締めつけによりプローブを固定板１４を
介してＮＭＲ装置本体に固定する。なお、図１の場合と
は逆に、支持板２２に位置決め用ノブ１を突設し、固定
板１４に結合穴２を形成してもよい。

【００１８】実施の形態２ 図２に示すプローブ固定構造は、位置決め手段が反射コ
ード板と光学的コード検出素子との組合わせからなるも
のである。すなわち、固定板１４に直線状の反射コード
板３を複数設け、プローブ支持板２２における上記コー
ド板３の対応位置に光学的コード検出素子４を設けたも
のである。なお、図２の場合とは逆に、支持板２２にコ
ード板３を設け、固定板１４に光学的コード検出素子４
を設けてもよいし、コード板３、光学的コード検出素子
４を一つずつ設けてもよい。

【００１９】図３は上記光学的検出素子４の構造およ
び、この光学的検出素子４と反射コード板３との配置関
係を示す斜視図である。図３において破線で囲まれた部
分は光学的検出素子４を示しており、この検出素子４は
ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザー）な
どの発光素子５と、この発光素子５からの光の一部を透
過させる透過コード板６と、反射コード板３からの反射
光を集光する集光レンズ７と、これにより集光された光
を受ける受光素子８とからなる。

【００２０】この位置決め手段では、発光素子５からの
光の一部が透過コード板６を透過し、反射コード板３に
到達する。反射コード板３で反射した光は透過コード板
６を透過し、集光レンズ７を介し受光素子８で受光され
て検出され、この検出結果をもとに、位置決めが精確に
行われたか否かを確認することができる。反射コード板
３、透過コード板６の各バーコードは、ポジとポジ、ポ
ジとネガのいずれでも良く、２つのコードパターンが一
致したときに受光素子８が検出する光量が、ある設定レ
ベル以上（ポジ−ポジの場合）か、またはある設定レベ
ル以下（ポジ−ネガ）になるようにしておけば良い。ま
た、バーコードのパターンは任意のものが採用できる。

【００２１】光学的位置決めは、ノブ１に比べて位置決
めに時間がかかるが、ノブ１よりも精度が高いため、位
置決めの再現性が極めて良い。なお、固定板１４と支持
板２２は、反射コード板３と透過コード板６が密着して
いる状態で固定することが好ましく、位置決め操作をよ
り精確に行うことができる。

【００２２】実施の形態３ 図４に示すプローブ固定構造は位置決め手段として、実
施の形態１におけるノブ１と結合穴２の組合わせ（１つ
以上）と、実施の形態２における反射コード板３と光学
的コード検出素子４の組合わせ（１つ以上）を併用した
ものである。

【００２３】実施の形態４ 図５に示すプローブ固定構造は実施の形態３の改変例で
あって、直線状反射コード板３に代えて、曲状反射コー
ド板９を設けるとともに、この曲状反射コード板９に対
応して、透過コード板（図示せず）のバーコードを曲状
に形成したものである。このプローブ固定構造では、ノ
ブ（図示せず）と結合穴２を支点として支持板２２を回
転させながら、光学的コード検出素子４で検出すること
により精確な位置決めを行うことができる。曲状バーコ
ードは、上記支点を中心とする放射状コードの一部をパ
ターン化したものが適当である。なお、曲状バーコード
に代えて、円弧状バーコードを採用することもできる。
この場合、円弧状バーコードは、温度センサー装着口２
３の中心点（支持板２２の中心点）を中心とする放射状
コードの一部をパターン化したものとする。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。 （１）請求項１に係る発明 ネジ止めだけでプローブを装着する従来の固定構造とは
異なり、プローブ装着用の固定板とプローブの支持板と
を、位置決め手段を用いて固定するようにしたため、プ
ローブをその取外し前の位置に精確に取り付けることが
でき、分解能や感度の低下を伴うことなく高精度のＮＭ
Ｒ測定を行うことが可能となる。

【００２５】（２）請求項２に係る発明 位置決め手段としてノブと結合穴との組合わせ、および
反射コード板と該反射コード板からの反射光を検出する
光学的コード検出素子との組合わせを併用したので、請
求項１による場合よりも更に精確に、プローブをその取
外し前の位置に取り付けることができ、分解能や感度の
低下を伴うことなく高精度のＮＭＲ測定を行うことが可
能となる。

【００２６】（３）請求項３に係る発明 請求項２の発明において、反射コード板のバーコードお
よび、透過コード板のバーコードをともに円弧状、また
はともに曲状に形成したので、請求項２の発明の効果に
加えて、より簡便・容易にプローブをその取外し前の位
置に取り付けることができ、分解能や感度の低下を伴う
ことなく高精度のＮＭＲ測定を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態２を示す斜視図である。

【図３】図２のプローブ固定構造を構成する光学的検出
素子の構造および、この光学的検出素子と反射コード板
との配置関係を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態３を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態４を示す斜視図である。

【図６】ＮＭＲ装置の従来例を示す概略正面図である。

【図７】図６のＮＭＲ装置におけるプローブ支持板を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ 位置決め用ノブ（突起） ２ 結合穴 ３ 直線状反射コード板 ４ 光学的コード検出素子 ５ 発光素子 ６ 透過コード板 ７ 集光レンズ ８ 受光素子 ９ 曲状反射コード板 １０ ＮＭＲ装置 １０ａ 超電導磁石 １１ 装置本体 １２ 磁場の空間 １３ 挿入口 １４ 固定板 ２１ プローブ ２２ 支持板 ２３ 温度センサー装着口 ２４ ネジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＭＲ装置に用いる測定プローブの装着
   構造であって、測定プローブ装着用の固定板と測定プロ
   ーブの支持板とを、位置決め手段を用いて固定するよう
   にしたことを特徴とするＮＭＲ装置におけるプローブ固
   定構造。
2. 【請求項２】 位置決め手段をノブと、これが結合する
   結合穴との組合わせ、および反射コード板と該反射コー
   ド板からの反射光を検出する光学的コード検出素子との
   組合わせにより構成し、ノブを固定板、支持板の一方に
   少なくとも一つ設け、他方には結合穴をノブ１と同一個
   数、かつノブに対応する位置に形成し、また反射コード
   板を固定板に少なくとも一つ設けるとともに、光学的コ
   ード検出素子を支持板に反射コード板と同一個数、かつ
   反射コード板に対応する位置に設け、さらに光学的コー
   ド検出素子は、反射コード板と同じバーコードの透過コ
   ード板と、この透過コード板に光を照射する発光素子
   と、透過コード板からの光を集光する集光レンズと、こ
   れにより集光された光を受光する受光素子とで構成した
   ことを特徴とするＮＭＲ装置におけるプローブ固定構
   造。
3. 【請求項３】 反射コード板のバーコードおよび、透過
   コード板のバーコードをともに円弧状、またはともに曲
   状に形成したことを特徴とする請求項２に記載のＮＭＲ
   装置におけるプローブ固定構造。