JP2007121037A - Measuring instrument for measuring distribution of behavior of protonic solvent in sample using magnetic resonance method, measuring method and program - Google Patents

Measuring instrument for measuring distribution of behavior of protonic solvent in sample using magnetic resonance method, measuring method and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring instrument capable of accurately measuring the distribution of the behavior of a protonic solvent, a measuring method and a program. <P>SOLUTION: The measuring instrument 1 has: a magnet 113 for applying a static magnetic field to a sample 115; a plurality of small-sized RF coils 114 for applying an exciting vibration magnetic field to the sample 115 to acquire the nuclear magnetic resonance signal produced in the sample 115; an arithmetic part 130 for calculating the behavior of the protonic solvent on the basis of the nuclear magnetic resonance signal acquired by the small-sized RF coils 114; and an RF pulse forming part for sending out an RF pulse to the respective small-sized RF coils 114. The RF pulse forming part has an oscillator 102, a setting part 200 for setting the frequency of the oscillator 102 and a modulator 104 for modulating the signal oscillated by the oscillator 102. The setting part 200 sets the frequency of the oscillator 102 so that the frequency of the oscillator 102 is synchronized with the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each of the respective small-sized RF coils 114. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴法を用いて試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring the distribution of the behavior of a protic solvent in a sample using a magnetic resonance method.

ある種の機能材料においては、材料中の溶媒分子の移動がその材料の性能を支配することがある。このような材料の設計開発時に、または、その材料を使用した装置が稼動している時に、溶媒分子の移動のしやすさや、溶媒量を局所的に計測することが重要な技術的課題となる。
こうした機能材料の例として、燃料電池に用いられる固体高分子電解質膜が挙げられる。
固体高分子電解質膜を用いた燃料電池では、発電特性や効率が固体高分子電解質膜のイオン伝導性に強く依存する。発電特性を高く維持するためには、固体高分子電解質膜のイオン導電性を高く維持する必要がある。膜のイオン導電性は、膜内で水素イオンが移動することで引き起こされる。水素イオンは単独で膜内を移動するのではなく、その周囲に数個の水分子を配置し、極性を持つ水分子によって電荷を相殺させて、安定に水素イオンが膜内で存在できるように保護させながら、膜内を水分子と共に移動する。水素イオンとともに移動する水分子は「随伴水」と呼ばれ、固体高分子電解質膜のイオン導電性を高く保つために重要な役割を担っている。これら固体高分子電解質膜内の輸送機構より、固体高分子電解質膜内のイオン伝導性は、膜が含有する水分子(プロトン性溶媒)の量(膜の湿潤量)と、膜内での水分子の移動のしやすさ(易動性)によって決定されることが知られている。
In certain functional materials, the movement of solvent molecules in the material can dominate the performance of the material. When designing and developing such materials, or when equipment using these materials is in operation, it is important to measure the ease of movement of solvent molecules and the amount of solvent locally. .
Examples of such functional materials include solid polymer electrolyte membranes used in fuel cells.
In a fuel cell using a solid polymer electrolyte membrane, the power generation characteristics and efficiency strongly depend on the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane. In order to maintain high power generation characteristics, it is necessary to maintain high ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane. The ionic conductivity of the membrane is caused by the movement of hydrogen ions within the membrane. Hydrogen ions do not move in the membrane alone, but several water molecules are arranged around them and the charge is offset by polar water molecules so that hydrogen ions can exist stably in the membrane. It moves with water molecules in the membrane while protecting it. Water molecules that move with hydrogen ions are called “associated water” and play an important role in maintaining high ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane. Due to the transport mechanism in these solid polymer electrolyte membranes, the ionic conductivity in the solid polymer electrolyte membrane is determined by the amount of water molecules (protic solvent) contained in the membrane (the wet amount of the membrane) and the water in the membrane. It is known to be determined by the ease of movement (mobility) of molecules.

従来、水分量、水分子の易動性を測定する方法としては、磁気共鳴(NMR)法を用い、試料全体を計測して平均した「水分子の量」および「水分子の自己拡散係数」を測定する方法が採用されていた(非特許文献1参照)。
しかしながら、この方法では、試料全体での水分量、水分子の易動性しか把握することができず、局所的な測定ができなかった。
そこで、水分子の量を局所的に測定する技術及び、水分子の易動性を局所的に測定する技術が提案されている(特願2005-118138、特願2005−113977)。
この技術では、試料よりも、小さい小型RFコイル使用し、水分量、水分子の易動性の局所的な測定が可能となっている。また、小型RFコイルを複数使用することで、水分量や、水分子の易動性の分布も把握することができるとされている。
燃料電池などでは、燃料や空気が供給される上流側と、これらが排出される下流側とで、発電状況が異なるため、固体高分子電解質膜の上流側から下流側に向かって、水分量、水分子の易動性の分布が生じることとなる。
このような分布を把握し、固体高分子電解質膜の状態を正確に把握することができれば、燃料や、水蒸気の供給量等を最適に制御することができ、燃料電池の性能を向上させることができると期待されている。
Conventionally, as a method of measuring the moisture content and the mobility of water molecules, the magnetic resonance (NMR) method was used to measure the whole sample and average the `` water molecule amount '' and `` water molecule self-diffusion coefficient '' The method of measuring was adopted (refer nonpatent literature 1).
However, with this method, only the amount of water and the mobility of water molecules in the entire sample could be grasped, and local measurement could not be performed.
Thus, a technique for locally measuring the amount of water molecules and a technique for locally measuring the mobility of water molecules have been proposed (Japanese Patent Application Nos. 2005-118138 and 2005-113777).
This technique uses a small RF coil that is smaller than the sample, and enables local measurement of the amount of water and the mobility of water molecules. In addition, it is said that by using a plurality of small RF coils, it is possible to grasp the moisture content and the mobility distribution of water molecules.
In a fuel cell or the like, since the power generation situation differs between the upstream side to which fuel or air is supplied and the downstream side from which these are discharged, the amount of moisture from the upstream side to the downstream side of the solid polymer electrolyte membrane, A mobility distribution of water molecules will result.
If such a distribution can be grasped and the state of the solid polymer electrolyte membrane can be accurately grasped, the supply amount of fuel and water vapor can be optimally controlled, and the performance of the fuel cell can be improved. It is expected to be possible.

E.O. Stejskal and J.E. Tanner、「Spin diffusion measurements: Spin Echoes in the Presence of a Time−Dependent Field Gradient」、Journal of chemical physics、vol.42、No.1、1965、pp.288−292E. O. Stejskal and J.M. E. Tanner, “Spin diffusion measurements: Spin Echoes in the Presence of a Time-Dependent Field Gradient,” Journal of chemical physics, vol. 42, no. 1, 1965, pp. 288-292

このように、水分量の分布、水分子の易動性の分布等のプロトン性溶媒の挙動の分布(例えば、水分量、水分子の易動性の空間的な分布や、前記空間的な分布の時間変化)をより正確に把握することが望まれているが、前述した技術では、こうした要求に応えることが困難である。
磁気共鳴法を用いて試料中のプロトン性溶媒の挙動を正確に把握するには、計測対象となる核種や、電子スピンの共鳴周波数(磁気共鳴周波数)に合わせて、磁気共鳴信号を取得することが重要である。すなわち、計測対象となる核種や、電子スピンの共鳴周波数に合わせて、磁気共鳴信号を取得することで、正確な計測が行なえると考えられる。
ここで、計測対象となる核種や、電子スピンの共鳴周波数は、静磁場強度に依存して変化する。静磁場強度は完全に均一ではなく、小型RFコイルの設置位置に依存して変化する。すなわち、複数の小型RFコイルが異なる位置に設置されれば、各小型RFコイルの設置位置毎に、核磁化や、電子スピンの共鳴周波数が異なる。
また、永久磁石等の温度変化が生じやすい磁石によって静磁場が試料に印加されているのであれば、磁石の温度変化によって静磁場強度が増減し、それに伴って、共鳴周波数も増減する。磁石の温度上昇は静磁場強度を低下させ、これにより共鳴周波数も低下する。温度調整機能を持たない永久磁石では、磁石の置かれた環境温度に依存して磁石温度が変化し、磁場強度で1ppm/min程度の変動が生ずると考えられる。なかでも、200kg以下の小型の永久磁石では、磁石温度の変動に伴い、静磁場強度が大幅に変動することがある。
さらに、電磁石等の磁石を使用した場合には、コイルの発熱等の抵抗値の変化によって、電流量が変化し、静磁場強度が変動することがある。
Thus, the distribution of the behavior of the protic solvent such as the distribution of water content, the mobility distribution of water molecules (for example, the spatial distribution of the water content, the mobility of water molecules, and the spatial distribution). However, it is difficult to meet such a demand with the above-described technology.
In order to accurately grasp the behavior of the protic solvent in the sample using the magnetic resonance method, it is necessary to acquire a magnetic resonance signal in accordance with the nuclide to be measured and the resonance frequency (magnetic resonance frequency) of the electron spin. is important. That is, it is considered that accurate measurement can be performed by acquiring a magnetic resonance signal in accordance with the nuclide to be measured and the resonance frequency of the electron spin.
Here, the nuclide to be measured and the resonance frequency of the electron spin change depending on the strength of the static magnetic field. The static magnetic field strength is not completely uniform and changes depending on the installation position of the small RF coil. That is, if a plurality of small RF coils are installed at different positions, the nuclear magnetization and the resonance frequency of electron spin differ for each installation position of each small RF coil.
Further, if a static magnetic field is applied to the sample by a magnet such as a permanent magnet that is likely to change in temperature, the static magnetic field strength is increased or decreased by the temperature change of the magnet, and accordingly, the resonance frequency is also increased or decreased. An increase in the temperature of the magnet reduces the strength of the static magnetic field, thereby reducing the resonance frequency. In a permanent magnet that does not have a temperature adjustment function, it is considered that the magnet temperature changes depending on the ambient temperature where the magnet is placed, and the magnetic field strength varies by about 1 ppm / min. In particular, in a small permanent magnet of 200 kg or less, the static magnetic field strength may fluctuate significantly as the magnet temperature fluctuates.
Further, when a magnet such as an electromagnet is used, the amount of current may change due to a change in resistance value such as heat generation of the coil, and the static magnetic field strength may fluctuate.

前述した従来の技術では、こうした静磁場強度の分布や、静磁場強度の変動が考慮されていなかったため、プロトン性溶媒の挙動の分布をより正確に把握することが困難であったと推測される。
プロトン性溶媒の挙動の分布をより正確に把握するためには、各小型RFコイルが配置された位置における核磁化、電子スピンの共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを照射し、核磁化、電子スピンの共鳴周波数に応じた磁気共鳴信号を取得しなければならないと考えられる。
In the above-described conventional technology, since the distribution of the static magnetic field strength and the fluctuation of the static magnetic field strength are not considered, it is estimated that it is difficult to more accurately grasp the distribution of the behavior of the protic solvent.
In order to grasp the distribution of the behavior of the protic solvent more accurately, irradiation with an RF pulse having a frequency corresponding to the resonance frequency of the nuclear magnetization and electron spin at the position where each small RF coil is arranged is performed. It is considered that a magnetic resonance signal corresponding to the resonance frequency of the spin must be acquired.

本発明の目的は、プロトン性溶媒の挙動の分布を正確に測定することができる測定装置、測定方法およびプログラムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a measuring apparatus, a measuring method, and a program capable of accurately measuring the behavior distribution of a protic solvent.

本発明によれば、磁気共鳴法を用いて試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定する装置であって、
前記試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、
前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、
前記各小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動の分布を算出する演算部と、
前記演算部で算出したプロトン性溶媒の挙動の分布を出力する出力部と、
前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を有し、
前記RFパルス生成部は、
所定の周波数の信号を発振する発振機と、
前記発振機の周波数を設定する設定部と、
前記発振機が発振した信号を変調し、RFパルスを生成する変調器と、を備え、
前記設定部は、前記試料に対し前記静磁場印加部により前記静磁場を印加した際の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に、前記発振機の周波数を、同調させて、前記発振機の周波数を設定し、
前記変調器は、前記設定部によって周波数が設定された前記発振機から発振された信号を変調し、前記設定部により設定された前記周波数のRFパルスを生成することを特徴とする測定装置
が提供される。
According to the present invention, an apparatus for measuring the distribution of the behavior of a protic solvent in a sample using a magnetic resonance method,
A static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to the sample;
A plurality of small RF coils smaller than the sample for applying an oscillating magnetic field for excitation to the sample and acquiring a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample;
Based on the magnetic resonance signal acquired by each of the small RF coils, a calculation unit that calculates the distribution of the behavior of the protic solvent,
An output unit for outputting the distribution of the behavior of the protic solvent calculated by the calculation unit;
An RF pulse generator for generating an RF pulse for generating the excitation oscillating magnetic field in each of the small RF coils, and
The RF pulse generator is
An oscillator that oscillates a signal of a predetermined frequency;
A setting unit for setting the frequency of the oscillator;
A modulator that modulates a signal oscillated by the oscillator and generates an RF pulse;
The setting unit tunes the frequency of the oscillator to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample by the static magnetic field application unit, and the oscillator Set the frequency of
Provided is a measuring apparatus, wherein the modulator modulates a signal oscillated from the oscillator whose frequency is set by the setting unit, and generates an RF pulse having the frequency set by the setting unit. Is done.

このような本発明によれば、試料に静磁場を印加した状態において、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に同調させて、発振機の周波数を設定する設定部を備えている。そのため、各小型RFコイルから、各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを照射することができる。
これにより、各小型RFコイルを介して、各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に応じた磁気共鳴信号を取得することができ、プロトン性溶媒の挙動の分布を正確に把握することができる。
According to the present invention, the setting unit for setting the frequency of the oscillator in synchronization with the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil in a state where a static magnetic field is applied to the sample is provided. Therefore, an RF pulse having a frequency corresponding to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil can be irradiated from each small RF coil.
Thereby, the magnetic resonance signal according to the magnetic resonance frequency in the installation position of each small RF coil can be acquired via each small RF coil, and the distribution of the behavior of the protic solvent can be accurately grasped. .

また、静磁場が印加された試料の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に基づいて、手動で、発振機の周波数を設定することもできるが、各小型RFコイルに対し、手動で発振機の周波数を調整し、設定していたのでは、手間を要する。
これに対し、本発明の測定装置は、静磁場を印加した際の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に同調させて、発振機の周波数を設定する設定部を備えているため、周波数の設定に手間を要しない。
In addition, the frequency of the oscillator can be set manually based on the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil of the sample to which a static magnetic field is applied. It takes time and effort to adjust and set the machine frequency.
On the other hand, the measuring apparatus of the present invention includes a setting unit that sets the frequency of the oscillator in synchronization with the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil when a static magnetic field is applied. There is no need for troublesome setting.

ここで、本発明により測定される「プロトン性溶媒の挙動」としては、例えば、プロトン性溶媒量、プロトン性溶媒の易動性、プロトン性溶媒の移動量が挙げられる。
また、「易動性」とは、試料中におけるプロトン性溶媒の移動のしやすさを表す物性値をいう。こうした物性値としては、自己拡散係数、および移動度(移動速度)等のパラメータが挙げられる。
また、本明細書において、プロトン性溶媒とは、自分自身で解離してプロトンを生じる溶媒をいう。プロトン性溶媒としては、たとえば、水;
メタノールおよびエタノール等のアルコール;
酢酸等のカルボン酸;
フェノール;
液体アンモニア;
が挙げられる。このうち、プロトン性溶媒を水やアルコールとした場合には、プロトン性溶媒量、プロトン性溶媒の易動性等のプロトン性溶媒の挙動をより、安定的に測定することができる。
また、本発明では、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に同調させて、発振機の周波数を設定するが、発振機の周波数は、磁気共鳴周波数と完全に一致していなくてもよく、例えば、測定値の信頼性に影響を及ぼさない程度のずれ、例えば、10Hz程度のずれは許容される。
Here, examples of the “behavior of the protic solvent” measured by the present invention include the amount of the protic solvent, the mobility of the protic solvent, and the amount of movement of the protic solvent.
“Mobility” refers to a physical property value indicating the ease of movement of a protic solvent in a sample. Such physical property values include parameters such as self-diffusion coefficient and mobility (movement speed).
Moreover, in this specification, a protic solvent means the solvent which dissociates itself and produces a proton. Examples of protic solvents include water;
Alcohols such as methanol and ethanol;
Carboxylic acids such as acetic acid;
Phenol;
Liquid ammonia;
Is mentioned. Among these, when the protic solvent is water or alcohol, the behavior of the protic solvent such as the amount of the protic solvent and the mobility of the protic solvent can be measured more stably.
In the present invention, the frequency of the oscillator is set by tuning to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil. However, the frequency of the oscillator does not have to completely match the magnetic resonance frequency. For example, a deviation that does not affect the reliability of the measured value, for example, a deviation of about 10 Hz is allowed.

本発明における「磁気共鳴法」とは、核磁気共鳴法(NMR)および電子スピン共鳴法(ESR)の両方を含むものである。このうち、核磁気共鳴を利用する測定を用いれば、実施形態の項で後述するように試料中の特定箇所のプロトン性溶媒の挙動を安定的に測定することができる。
また、本発明における「磁気共鳴周波数」とは、核磁化の共鳴周波数、あるいは、電子スピンの共鳴周波数のことをいう。
さらに、本発明における「プロトン性溶媒の挙動の分布」とは、例えば、ある時刻の各小型RFコイルの設置位置におけるプロトン性溶媒の挙動を示す空間的な分布であってもよく、さらには、各小型RFコイルの設置位置におけるプロトン性溶媒の挙動の時間変化を示す分布であってもよい。
The “magnetic resonance method” in the present invention includes both a nuclear magnetic resonance method (NMR) and an electron spin resonance method (ESR). Among these, if the measurement using nuclear magnetic resonance is used, the behavior of the protic solvent at a specific location in the sample can be stably measured as described later in the section of the embodiment.
Further, the “magnetic resonance frequency” in the present invention means the resonance frequency of nuclear magnetization or the resonance frequency of electron spin.
Furthermore, the “distribution of the behavior of the protic solvent” in the present invention may be, for example, a spatial distribution indicating the behavior of the protic solvent at the installation position of each small RF coil at a certain time. It may be a distribution showing a temporal change in the behavior of the protic solvent at the installation position of each small RF coil.

この際、前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した状態における、少なくとも一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数の経時変化を記憶する第一の記憶部と、
前記試料に対し前記静磁場を印加した際の、少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部と、
前記第一の記憶部に記憶された磁気共鳴周波数の経時変化と、前記周波数算出部で算出した所定の時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数とから、プロトン性溶媒の挙動の測定時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を推測する推測部と、
を備えること
が好ましい。
At this time, the setting unit stores a time-dependent change in magnetic resonance frequency of the installation position of at least one small RF coil in a state where the static magnetic field is applied to the sample;
A frequency calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample;
From the change over time of the magnetic resonance frequency stored in the first storage unit and the magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil at the predetermined time calculated by the frequency calculation unit, the protic solvent An estimator for estimating a magnetic resonance frequency of at least the one small RF coil installation position at the measurement time of the behavior;
It is preferable to provide.

前述したように、永久磁石等の温度変化が生じやすい磁石により、静磁場を印加するような場合には、時間の経過に伴う磁石の温度変化により、静磁場強度が増減し、磁気共鳴周波数が変動する。
また、電磁石等の磁石を使用した場合には、コイルの発熱等の抵抗値の変化によって、電流量が変化し、静磁場強度が変動することがある。
静磁場強度の変動が大きいような場合には、すべての小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を把握した後、プロトン性溶媒の挙動の測定を行おうとすると、小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を把握した時点における磁気共鳴周波数と、測定時における磁気共鳴周波数とが大きく異なってしまう。そのため、正確な測定を行なうことができない。
As described above, when a static magnetic field is applied by a magnet that easily changes in temperature, such as a permanent magnet, the static magnetic field strength increases or decreases due to the temperature change of the magnet over time, and the magnetic resonance frequency is reduced. fluctuate.
Further, when a magnet such as an electromagnet is used, the amount of current may change due to a change in resistance value such as heat generation of the coil, and the static magnetic field strength may vary.
When the fluctuation of the static magnetic field strength is large, after grasping the magnetic resonance frequency at the installation positions of all the small RF coils, if the behavior of the protic solvent is measured, the magnetism at the installation positions of the small RF coils is determined. The magnetic resonance frequency at the time of grasping the resonance frequency is greatly different from the magnetic resonance frequency at the time of measurement. Therefore, accurate measurement cannot be performed.

これに対し、本発明では、推測部を設けているため、第一の記憶部に記憶された磁気共鳴周波数の経時変化と、周波数算出部で算出した所定の時刻における一の小型RFコイルの位置の磁気共鳴周波数とから、プロトン性溶媒の挙動の測定時刻における一の小型RFコイルの位置の磁気共鳴周波数を推測することができる。そのため、プロトン性溶媒の挙動の測定時刻における磁気共鳴周波数を正確に把握することができる。これにより、測定時刻における一の小型RFコイルの位置の磁気共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを照射することができるので、より正確に、プロトン性溶媒の挙動を把握することができる。   In contrast, in the present invention, since the estimation unit is provided, the temporal change of the magnetic resonance frequency stored in the first storage unit and the position of one small RF coil at the predetermined time calculated by the frequency calculation unit From this magnetic resonance frequency, the magnetic resonance frequency at the position of one small RF coil at the measurement time of the behavior of the protic solvent can be estimated. Therefore, it is possible to accurately grasp the magnetic resonance frequency at the measurement time of the behavior of the protic solvent. Thereby, since the RF pulse of the frequency according to the magnetic resonance frequency of the position of the one small RF coil at the measurement time can be irradiated, the behavior of the protic solvent can be grasped more accurately.

この際、前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との相関関係を記憶する相関関係記憶部と、
前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の、前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部と、
前記周波数算出部で算出した前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数と、前記相関関係記憶部に記憶された前記相関関係とに基づいて、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を予測する予測部と、を備えるものであってもよい。
At this time, the setting unit calculates a magnetic resonance frequency at an installation position of one small RF coil and a magnetic resonance frequency at an installation position of another small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample. A correlation storage unit for storing the correlation;
A frequency calculating unit that calculates a magnetic resonance frequency at an installation position of the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample;
Based on the magnetic resonance frequency at the installation position of the one small RF coil calculated by the frequency calculation unit and the correlation stored in the correlation storage unit, the magnetic resonance at the installation position of another small RF coil. And a prediction unit that predicts a frequency.

ここで、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との相関関係とは、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との差や、その比率を示す関係のことである。この相関関係により、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を把握すれば、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を把握することができる。
例えば、前記相関関係は、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との関係を示す関数であってもよい。
また、本発明の予測部では、一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数と、前記相関関係とを使用して、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する。
Here, the correlation between the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil is the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil, It is a relationship indicating the difference from the magnetic resonance frequency at the installation position of other small RF coils and the ratio thereof. If the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil is grasped from this correlation, the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil can be grasped.
For example, the correlation may be a function indicating the relationship between the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil.
Further, the prediction unit of the present invention calculates the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil using the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the correlation.

このように、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との相関関係を相関関係記憶部に記憶しておけば、周波数算出部において、一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出した後、一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数と、相関関係記憶部に記憶された前記相関関係とに基づいて、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を予測することができる。
これにより、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を迅速に把握することができ、発振機の周波数の設定に時間を要しない。
Thus, if the correlation between the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil is stored in the correlation storage unit, the frequency calculation unit After calculating the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil, based on the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the correlation stored in the correlation storage unit, The magnetic resonance frequency at the installation position of the small RF coil can be predicted.
Thereby, the magnetic resonance frequency in the installation position of another small RF coil can be quickly grasped, and time is not required for setting the frequency of the oscillator.

ここで、前記相関関係記憶部には、あらかじめ、前記試料に対して静磁場を印加した際の静磁場強度分布が記憶されており、
前記相関関係記憶部に記憶された前記静磁場強度分布に基づいて、前記試料の磁気共鳴周波数分布を算出する共鳴周波数分布算出部を有し、
前記共鳴周波数分布算出部で算出された前記試料の磁気共鳴周波数分布を、前記相関関係として、前記相関関係記憶部に記憶することが好ましい。
静磁場印加部の静磁場強度分布は、一般に、静磁場印加部を作製する際に予め把握されていることが多い。この静磁場強度分布から試料の磁気共鳴周波数分布を容易に算出することができるので、試料の磁気共鳴周波数分布を容易に把握することができる。
Here, the correlation storage unit stores in advance a static magnetic field strength distribution when a static magnetic field is applied to the sample,
Based on the static magnetic field strength distribution stored in the correlation storage unit, a resonance frequency distribution calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency distribution of the sample,
The magnetic resonance frequency distribution of the sample calculated by the resonance frequency distribution calculation unit is preferably stored in the correlation storage unit as the correlation.
In general, the static magnetic field intensity distribution of the static magnetic field application unit is often grasped in advance when the static magnetic field application unit is manufactured. Since the magnetic resonance frequency distribution of the sample can be easily calculated from the static magnetic field strength distribution, the magnetic resonance frequency distribution of the sample can be easily grasped.

この際、前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部を有し、
前記発振機から所定の周波数の信号を発振し、前記一の小型RFコイルから前記試料に対して励起用振動磁場を印加した際に、
前記周波数算出部は、前記一の小型RFコイルを介して磁気共鳴信号を取得し、
取得した前記磁気共鳴信号の虚部あるいは実部の周波数を算出し、
虚部あるいは実部の周波数と、前記発振機から発振された前記信号の周波数とに基づいて、少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出することが好ましい。
At this time, the setting unit includes a frequency calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency at an installation position of at least the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample.
When oscillating a signal of a predetermined frequency from the oscillator and applying an excitation oscillating magnetic field to the sample from the one small RF coil,
The frequency calculation unit obtains a magnetic resonance signal through the one small RF coil,
Calculate the frequency of the imaginary part or real part of the acquired magnetic resonance signal,
It is preferable to calculate the magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil based on the frequency of the imaginary part or the real part and the frequency of the signal oscillated from the oscillator.

ここでは、周波数算出部は、発振機から発振されたある周波数の基本波(発振機から発振される所定の周波数の信号)によって検波された後の磁気共鳴信号を取得している。発振機の周波数と、一の小型RFコイルの設置位置での静磁場強度で決まる磁気共鳴周波数(一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数)とに差がある場合には、取得される磁気共鳴信号に、その周波数差が見られる。この周波数差は、虚部と実部の成分を表す波形が時間軸である横軸と交差して、回転または振動しているような様子として見られる。
従って、周波数算出部で取得した磁気共鳴信号の虚部と実部を表す波形が時間軸と交差する様子(磁気共鳴信号の虚部あるいは実部の周波数)から、発振機が発振している周波数と、静磁場強度で決まる磁気共鳴周波数との差を算出することができる。
これにより、一の小型RFコイルの設置位置での静磁場強度で決まる磁気共鳴周波数(一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数)を算出することができる。
なお、発振機の周波数と、一の小型RFコイルの設置位置での静磁場強度で決まる磁気共鳴周波数とに差がない場合には、磁気共鳴信号は回転または振動していないように見える。
Here, the frequency calculation unit acquires the magnetic resonance signal after being detected by a fundamental wave having a certain frequency oscillated from the oscillator (a signal having a predetermined frequency oscillated from the oscillator). Acquired when there is a difference between the frequency of the oscillator and the magnetic resonance frequency (magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil) determined by the static magnetic field intensity at the installation position of one small RF coil The frequency difference is seen in the magnetic resonance signal. This frequency difference is seen as if the waveform representing the imaginary part and the real part is rotating or oscillating across the horizontal axis that is the time axis.
Therefore, the frequency at which the oscillator oscillates from the state in which the waveform representing the imaginary part and real part of the magnetic resonance signal acquired by the frequency calculation unit intersects the time axis (the frequency of the imaginary part or real part of the magnetic resonance signal). And the magnetic resonance frequency determined by the static magnetic field strength can be calculated.
Thereby, the magnetic resonance frequency (magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil) determined by the static magnetic field intensity at the installation position of one small RF coil can be calculated.
If there is no difference between the frequency of the oscillator and the magnetic resonance frequency determined by the static magnetic field intensity at the position where one small RF coil is installed, the magnetic resonance signal appears not to rotate or vibrate.

さらに、前記プロトン性溶媒の挙動は、プロトン性溶媒量、プロトン性溶媒の易動性、プロトン性溶媒の移動量のうちの少なくともいずれか一つであることが好ましい。
ここで、プロトン性溶媒の移動量は、プロトン性溶媒量と、プロトン性溶媒の易動性とに基づいて算出される。
この構成によれば、少なくともプロトン性溶媒量、プロトン性溶媒の易動性、プロトン性溶媒の移動量の分布を把握することができる。
Furthermore, the behavior of the protic solvent is preferably at least one of the amount of protic solvent, the mobility of the protic solvent, and the amount of movement of the protic solvent.
Here, the amount of movement of the protic solvent is calculated based on the amount of the protic solvent and the mobility of the protic solvent.
According to this configuration, at least the amount of the protic solvent, the mobility of the protic solvent, and the distribution of the amount of movement of the protic solvent can be grasped.

さらに、この際、前記プロトン性溶媒の挙動は、プロトン性溶媒量およびプロトン性溶媒の易動性のうち、少なくともいずれか一方であり、
前記試料に対して、勾配磁場を印加する勾配磁場印加部と、
前記試料中のプロトン性溶媒量を測定する第一の測定モードと、前記試料中のプロトン性溶媒の易動性を測定する第二の測定モードとを含む複数の測定モードのうちいずれかを選択するモード選択部と、
前記モード選択部により選択された測定モードに応じて前記小型RFコイルおよび前記勾配磁場印加部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記演算部は、前記第一の測定モードにおいて取得された磁気共鳴信号に基づいて前記試料中のプロトン性溶媒量を算出する第一の算出部と、
前記第二の測定モードにおいて取得された磁気共鳴信号に基づいて前記試料中のプロトン性溶媒の易動性を算出する第二の算出部と、を有し、
前記制御部は、
前記第一の測定モードにあるとき、前記試料に対し、前記小型RFコイルにより励起用振動磁場を印加するとともに、前記励起用振動磁場に対応して前記特定箇所に発生する磁気共鳴信号を前記小型RFコイルにより取得し、
前記第二の測定モードにあるとき、前記試料に対し、前記小型RFコイルにより励起用振動磁場を印加するとともに前記勾配磁場印加部により勾配磁場を印加し、これらの磁場に対応して発生する磁気共鳴信号を前記小型RFコイルにより取得するように構成されたことが好ましい。
Furthermore, at this time, the behavior of the protic solvent is at least one of the amount of protic solvent and the mobility of the protic solvent,
A gradient magnetic field application unit for applying a gradient magnetic field to the sample;
Select one of a plurality of measurement modes including a first measurement mode for measuring the amount of the protic solvent in the sample and a second measurement mode for measuring the mobility of the protic solvent in the sample. A mode selection unit to
A control unit that controls the operation of the small RF coil and the gradient magnetic field application unit according to the measurement mode selected by the mode selection unit,
The calculation unit includes a first calculation unit that calculates the amount of protic solvent in the sample based on the magnetic resonance signal acquired in the first measurement mode;
A second calculator that calculates the mobility of the protic solvent in the sample based on the magnetic resonance signal acquired in the second measurement mode,
The controller is
When in the first measurement mode, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample by the small RF coil, and a magnetic resonance signal generated at the specific location corresponding to the excitation oscillating magnetic field is applied to the small sample. Acquired by RF coil,
When in the second measurement mode, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample by the small RF coil and a gradient magnetic field is applied by the gradient magnetic field application unit, and magnetism generated corresponding to these magnetic fields is generated. It is preferable that the resonance signal is acquired by the small RF coil.

この構成によれば、プロトン性溶媒量を測定する測定モードでは、試料よりも小さい複数の小型RFコイルを用いて、プロトン性溶媒量の分布を測定することができる。また、易動性を測定する測定モードにおいても、勾配磁場印加部及び小型RFコイルを使用して、易動性の分布を測定することができる。
これに加え、同じ小型RFコイルを使用して、プロトン性溶媒量と、プロトン性溶媒の易動性の測定を行なっており、プロトン性溶媒量と、プロトン性溶媒の易動性とを試料の同じ位置で計測することができる。これによりプロトン性溶媒量と、プロトン性溶媒の易動性とに基づいて、試料のプロトン性溶媒の挙動の分布を正確に把握することができる。
According to this configuration, in the measurement mode for measuring the amount of protic solvent, the distribution of the amount of protic solvent can be measured using a plurality of small RF coils smaller than the sample. Also in the measurement mode for measuring the mobility, the mobility distribution can be measured using the gradient magnetic field applying unit and the small RF coil.
In addition, the same small RF coil was used to measure the amount of protic solvent and the mobility of the protic solvent. The amount of protic solvent and the mobility of the protic solvent were measured. It can be measured at the same position. Thereby, the distribution of the behavior of the protic solvent in the sample can be accurately grasped based on the amount of the protic solvent and the mobility of the protic solvent.

本発明は、測定装置としてのみでなく、測定方法、プログラムとしても成立しうるものである。
すなわち、本発明によれば、試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、前記小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動を算出する演算部と、所定の周波数の信号を発振する発振機、前記発振機の周波数を設定する設定部および前記発振機からの信号を変調してRFパルスを生成する変調器を有し、前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるためのRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を備えた測定装置を使用して、試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定する測定方法であって、
前記試料に対し、前記静磁場印加部から静磁場を印加する工程と、
前記RFパルス生成部の設定部により、前記発振機の周波数を、前記静磁場が印加された前記試料の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に同調させて、前記発振機の周波数を設定する工程と、
発振機の周波数を設定する前記工程において設定された周波数の信号を前記発振機から発振し、前記発振機からの信号を前記変調器により変調してRFパルスを生成し、前記各小型RFコイルに対し、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に対応した周波数のRFパルスを送出する工程と、
前記各小型RFコイルから、前記試料に対して、励起用振動磁場を印加する工程と、
前記各小型RFコイルを介して、試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する工程と、
取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、演算部により、前記試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を算出する工程とを含むことを特徴とする測定方法
が提供される。
The present invention can be established not only as a measurement apparatus but also as a measurement method and a program.
That is, according to the present invention, a static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to a sample, an excitation vibration magnetic field to the sample, and a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample A plurality of small RF coils that are smaller than the sample to be acquired, a calculation unit that calculates the behavior of the protic solvent based on the magnetic resonance signal acquired by the small RF coil, and a signal having a predetermined frequency are oscillated. An oscillator, a setting unit for setting a frequency of the oscillator, and a modulator for generating an RF pulse by modulating a signal from the oscillator, and generating the excitation oscillating magnetic field in each of the small RF coils A measurement method for measuring the distribution of the behavior of a protic solvent in a sample using an RF pulse generation unit that generates an RF pulse of
Applying a static magnetic field from the static magnetic field application unit to the sample;
The frequency of the oscillator is tuned to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied by the setting unit of the RF pulse generation unit, and the frequency of the oscillator is set. And a process of
A signal having the frequency set in the step of setting the frequency of the oscillator is oscillated from the oscillator, and a signal from the oscillator is modulated by the modulator to generate an RF pulse. On the other hand, a step of transmitting an RF pulse having a frequency corresponding to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil;
Applying an oscillating magnetic field for excitation from each of the small RF coils to the sample;
Obtaining a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample via each small RF coil;
And a step of calculating a behavior distribution of the protic solvent in the sample based on the acquired magnetic resonance signal.

また、本発明によれば、試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、前記小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動を算出する演算部と、所定の周波数の信号を発振する発振機、前記発振機の周波数を設定する設定部および前記発振機からの信号を変調してRFパルスを生成する変調器を有し、前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるためのRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を備えた測定装置を制御して、試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定するプログラムであって、
前記試料に対し、前記静磁場印加部から静磁場を印加する工程と、
前記RFパルス生成部の設定部により、前記発振機の周波数を、前記静磁場が印加された前記試料の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に同調させて、前記発振機の周波数を設定する工程と、
発振機の周波数を設定する前記工程において設定された周波数の信号を前記発振機から発振し、前記発振機からの信号を前記変調器により変調してRFパルスを生成し、前記各小型RFコイルに対し、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に対応した周波数のRFパルスを送出する工程と、
前記各小型RFコイルから、前記試料に対して、励起用振動磁場を印加する工程と、
前記各小型RFコイルを介して、試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する工程と、
取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、演算部により、前記試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を算出する工程とを実行させることを特徴とするプログラムも提供される。
In addition, according to the present invention, a static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to a sample, an excitation vibration magnetic field to the sample, and a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample A plurality of small RF coils that are smaller than the sample to be acquired, a calculation unit that calculates the behavior of the protic solvent based on the magnetic resonance signal acquired by the small RF coil, and a signal having a predetermined frequency are oscillated. An oscillator, a setting unit for setting a frequency of the oscillator, and a modulator for generating an RF pulse by modulating a signal from the oscillator, and generating the excitation oscillating magnetic field in each of the small RF coils A program for controlling a measurement apparatus including an RF pulse generation unit for generating an RF pulse and measuring a behavior distribution of a protic solvent in a sample,
Applying a static magnetic field from the static magnetic field application unit to the sample;
The frequency of the oscillator is tuned to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied by the setting unit of the RF pulse generation unit, and the frequency of the oscillator is set. And a process of
A signal having the frequency set in the step of setting the frequency of the oscillator is oscillated from the oscillator, and a signal from the oscillator is modulated by the modulator to generate an RF pulse. On the other hand, a step of transmitting an RF pulse having a frequency corresponding to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil;
Applying an oscillating magnetic field for excitation from each of the small RF coils to the sample;
Obtaining a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample via each small RF coil;
There is also provided a program characterized in that, based on the acquired magnetic resonance signal, a calculation unit executes a step of calculating a behavior distribution of a protic solvent in the sample.

本発明によれば、プロトン性溶媒の挙動の分布を正確に測定することができる測定装置、測定方法およびプログラムが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measuring apparatus, measuring method, and program which can measure the distribution of the behavior of a protic solvent correctly are provided.

(測定原理)
はじめに、後述する各実施形態における水分量(プロトン性溶媒量)及び水分子の移動のしやすさ(易動性)の分布の測定原理について、例を挙げて説明する。
なお、ここでは、核磁気共鳴法を用いた水分量、易動性分布の測定原理を例にあげて説明する。
(Measurement principle)
First, the measurement principle of the distribution of the amount of water (protic solvent amount) and the ease of movement of water molecules (mobility) in each embodiment to be described later will be described with an example.
Here, the measurement principle of water content and mobility distribution using the nuclear magnetic resonance method will be described as an example.

以下の(A)の第一のモードと、(B)の第二のモードとを切り替えて計測することで、試料の水分量及び水分子の移動のしやすさ(易動性)の分布を得ることができる。また、以下の(C)を実施することで、試料における水分子の移動量の分布を得ることができる。   By switching and measuring the following first mode (A) and second mode (B), the moisture content of the sample and the ease of movement of water molecules (mobility) can be distributed. Obtainable. Further, by performing the following (C), it is possible to obtain a distribution of the amount of movement of water molecules in the sample.

(A)CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)法により、T緩和時定数を算出し、その後、「Tと水分量」の換算表を用いて試料の局所的な水分量を算出し、水分量の分布を把握する。
(B)勾配磁場を印加してPGSE(Pulsed-Gradient Spin-Echo)法による水分子の自己拡散係数を計測することにより、試料の局所的な水分子の易動性を算出し、水分子の易動性の分布を把握する。
(C)さらに、必要に応じて、前記(A)と、前記(B)とから算出された水分量及び易動性に基づいて、水分子の移動量の分布を算出することができる。
(A) Calculate the T 2 relaxation time constant by the CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) method, and then calculate the local water content of the sample using the conversion table of “T 2 and water content”. , Grasp the distribution of moisture content.
(B) By applying a gradient magnetic field and measuring the self-diffusion coefficient of water molecules by the PGSE (Pulsed-Gradient Spin-Echo) method, the mobility of local water molecules in the sample is calculated. Understand the distribution of mobility.
(C) Furthermore, if necessary, the distribution of the amount of movement of water molecules can be calculated based on the amount of water and mobility calculated from (A) and (B).

まず、水分量の算出について説明する。
(A)水分量の算出
図1は、水分量の算出の概要を示すフローチャートである。
まず、はじめに、試料を磁石が配置された空間に置き、試料に静磁場を印加する(S102)。
この状態で、試料に対して、小型RFコイルを介して、励起用振動磁場を印加し、これに対応するNMR信号(エコー信号)を取得する(S104)。励起用振動磁場は、試料内の計測対象核に照射する高周波パルスであり、NMR信号は、上記励起用振動磁場による核磁気共鳴現象によって試料内の計測対象核から放出された核磁気共鳴信号である。
次いで、このエコー信号からT緩和時定数を算定する(S106)。
このT緩和時定数から、試料中の局所的水分量を測定する(S108)。具体的には、試料中の水分量とT緩和時定数との相関関係を示すデータを取得し、このデータと上記T緩和時定数とから、試料中の特定箇所における局所的な水分量を求める。その後、結果を出力する(S110)。
このような操作(ステップ104〜ステップ110)を各小型RFコイルを介して行なうことで、水分量の分布を把握することができる。
First, calculation of moisture content will be described.
(A) Calculation of Moisture Content FIG. 1 is a flowchart showing an outline of calculation of the moisture content.
First, a sample is placed in a space where magnets are arranged, and a static magnetic field is applied to the sample (S102).
In this state, an oscillating magnetic field for excitation is applied to the sample via a small RF coil, and an NMR signal (echo signal) corresponding to this is acquired (S104). The excitation oscillating magnetic field is a high-frequency pulse irradiated to the measurement target nucleus in the sample, and the NMR signal is a nuclear magnetic resonance signal emitted from the measurement target nucleus in the sample by the nuclear magnetic resonance phenomenon caused by the excitation oscillating magnetic field. is there.
Next, a T 2 relaxation time constant is calculated from this echo signal (S106).
From this T 2 relaxation time constant, the local water content in the sample is measured (S108). Specifically, data indicating the correlation between the amount of water in the sample and the T 2 relaxation time constant is acquired, and the local amount of water at a specific location in the sample is obtained from this data and the T 2 relaxation time constant. Ask for. Thereafter, the result is output (S110).
By performing such an operation (step 104 to step 110) via each small RF coil, it is possible to grasp the moisture content distribution.

以下にステップ104〜ステップ108について詳細に説明する。
(i)ステップ104(励起用高周波パルスの印加およびNMR信号の取得)
ステップ104について、以下、詳細に説明する。ステップ104では、試料に対し励起用高周波パルスを印加するが、この励起用高周波パルスは、複数のパルスからなるパルスシーケンスとし、これに対応するエコー信号群を取得するようにすることが好ましい。こうすることにより、T緩和時定数を正確に求めることができる。パルスシーケンスは、以下の(a)、(b)からなるものとすることが好ましい。
(a)90°パルス、および、
(b)(a)のパルスの時間τ経過後からはじまり、時間2τの間隔で印加されるn個の180°パルス
Hereinafter, step 104 to step 108 will be described in detail.
(I) Step 104 (Application of excitation high-frequency pulse and acquisition of NMR signal)
Step 104 will be described in detail below. In step 104, an excitation high-frequency pulse is applied to the sample. The excitation high-frequency pulse is preferably a pulse sequence composed of a plurality of pulses, and an echo signal group corresponding to the pulse sequence is acquired. By doing so, the T 2 relaxation time constant can be accurately obtained. The pulse sequence is preferably composed of the following (a) and (b).
(A) a 90 ° pulse, and
(B) n 180 ° pulses applied at intervals of time 2τ, starting after the time τ of the pulse in (a) has elapsed.

本実施形態では、CPMG法を用いて、T(横)緩和時定数を算出する。
静磁場中に置かれた水素原子核は静磁場に沿った方向(便宜上、Z方向とする)に正味の磁化ベクトルを持っている。特定の周波数(これを共鳴周波数と呼ぶ)のRF波を、外部からZ軸に垂直なX軸方向に沿って、照射することで磁化ベクトルはY軸の正方向に傾斜し、核磁気共鳴信号(NMR信号と呼ぶ)を観測することができる。
In the present embodiment, the T 2 (lateral) relaxation time constant is calculated using the CPMG method.
Hydrogen nuclei placed in a static magnetic field have a net magnetization vector in a direction along the static magnetic field (for convenience, the Z direction). By irradiating an RF wave of a specific frequency (referred to as a resonance frequency) from the outside along the X-axis direction perpendicular to the Z-axis, the magnetization vector tilts in the positive direction of the Y-axis, and the nuclear magnetic resonance signal (Referred to as NMR signal) can be observed.

まず、磁化ベクトルを90°パルスによってY軸の正方向に傾斜させた後、τ時間後に「Y軸方向」に外部から180°励起パルスを照射して、磁化ベクトルを「Y軸を対称軸として」反転させる。この結果、2τ時間後には磁化ベクトルがY軸の「正の方向」上で収束し、大きな振幅を持つエコー信号が観測される。さらに、3τ時間後に磁化ベクトルに「Y軸方向」に外部から180°励起パルスを照射して、再度、Y軸の「正の方向」上で収束させて、4τ時間後に大きな振幅を持つエコー信号を観測する。さらに、同様の2τ間隔で、180°パルスを照射し続ける。この間、2τ,4τ,6τ,・・・の偶数番目のエコー信号のピーク強度を抽出し、指数関数でフィッティングすることで、CPMG法によるT(横)緩和時定数を算出することができる。 First, the magnetization vector is tilted in the positive direction of the Y-axis by a 90 ° pulse, and after τ time, the 180 ° excitation pulse is irradiated from the outside in the “Y-axis direction”, and the magnetization vector is set to “Y-axis as a symmetry axis”. "Invert. As a result, after 2τ time, the magnetization vector converges on the “positive direction” of the Y axis, and an echo signal having a large amplitude is observed. Furthermore, after 180 hours, the magnetization vector is irradiated with a 180 ° excitation pulse from the outside in the “Y-axis direction” and converged again on the “positive direction” on the Y-axis, and an echo signal having a large amplitude after 4τ time. Observe. Further, irradiation with 180 ° pulses is continued at the same 2τ interval. During this time, the peak intensity of the even-numbered echo signals of 2τ, 4τ, 6τ,... Is extracted and fitted with an exponential function, whereby the T 2 (lateral) relaxation time constant by the CPMG method can be calculated.

このように、本実施形態では、磁化ベクトルを「Y軸を対称軸として」反転させるため、以下の補償機能が発現する。図2は、本実施形態のパルスエコー法の補償機能を説明する図である。なお、図で示される座標は、回転座標系である。試料の中に、静磁場の不均一性が無視できるような小さな領域の核磁化として、PとQを考える。Pにおける磁場がQにおける磁場より強いものとする。このとき、図2(a)に示すように、90°パルスをx'軸方向へ印加すると、P、Qの核磁化は、回転座標系で同じ場所(y'軸)から歳差運動を始め、時間の経過とともに、Pの位相がQの位相より進んだものとなる(図2(b))。そこで、90°パルスから時間τ経過した時点でy'軸方向に180°パルスを印加すると、P、Qの核磁化はy'軸の周りに180°回転し、パルスを印加する前とy'軸に関して対称な配置になる(図2(c))。この配置では、より進んだ位相をもっていた核磁化Pが、逆にQより遅れた位相をもつため、これからさらに時間τ経過した時刻では、どちらの核磁化も同時にy′軸に達することになる(図2(d))。このような関係は、試料の中のあらゆる領域の核磁化について成り立つため、すべての核磁化は、この時刻にy'軸に集まり、その結果、大きなNMR信号が得られる。   As described above, in the present embodiment, the magnetization vector is inverted “with the Y axis as the symmetry axis”, and thus the following compensation function appears. FIG. 2 is a diagram for explaining the compensation function of the pulse echo method of the present embodiment. The coordinates shown in the figure are a rotating coordinate system. Consider P and Q as nuclear magnetization in a small region in the sample where the inhomogeneity of the static magnetic field is negligible. Let the magnetic field at P be stronger than the magnetic field at Q. At this time, as shown in FIG. 2A, when a 90 ° pulse is applied in the x′-axis direction, the nuclear magnetization of P and Q starts precession from the same location (y′-axis) in the rotating coordinate system. As time passes, the phase of P advances from the phase of Q (FIG. 2B). Therefore, when a 180 ° pulse is applied in the y′-axis direction after a time τ has elapsed from the 90 ° pulse, the P and Q nuclear magnetizations rotate 180 ° around the y′-axis, and before the pulse is applied, y ′ The arrangement is symmetric with respect to the axis (FIG. 2C). In this arrangement, since the nuclear magnetization P having a more advanced phase has a phase delayed from Q, both nuclear magnetizations simultaneously reach the y ′ axis at the time when the time τ has passed since then ( FIG. 2 (d)). Since such a relationship holds for the nuclear magnetization of all regions in the sample, all the nuclear magnetization gathers on the y ′ axis at this time, and as a result, a large NMR signal is obtained.

以上のように、本実施形態では、はじめにx'軸方向へ90°パルスを印加し、次いでy'軸方向に180°パルスを印加しているため、図2(c)で示したように、P、Qの核磁化はx'y'平面内で反転する。この核磁化の反転により、補償機能が良好に発現する。たとえば、磁場の不均一性、RFコイルが照射する励起パルス強度の不均一性等の原因により、P、Qの位置がx'y'平面上方または下方の位置にずれた場合でも、x'y'平面内で核磁化が反転することにより、ずれが補償される。   As described above, in the present embodiment, first, a 90 ° pulse is applied in the x′-axis direction, and then a 180 ° pulse is applied in the y′-axis direction. Therefore, as shown in FIG. The nuclear magnetizations of P and Q are reversed in the x′y ′ plane. The compensation function is satisfactorily exhibited by the reversal of the nuclear magnetization. For example, even if the positions of P and Q are shifted to the upper or lower position of the x′y ′ plane due to the nonuniformity of the magnetic field and the nonuniformity of the excitation pulse intensity irradiated by the RF coil, x′y 'The offset is compensated by reversing the nuclear magnetization in the plane.

(ii)ステップ106(T緩和時定数の測定)
緩和時定数は、スピンエコー法を利用することにより的確に測定することができる(図3)。
共鳴励起された磁化ベクトルM−yは時間と共に緩和していく。この際に実際に観測される磁気共鳴信号の時間変化は、スピン−格子緩和時定数T、スピン−スピン緩和T緩和時定数のみでは表すことができない別の時定数のT により緩和していく。この様子が図3の最下段に信号強度の時間変化として90°励起パルスの直後から示されている。T緩和による減衰曲線よりも実際に観測される減衰信号が速く減衰してしまう原因は静磁場マグネットの作る外部静磁場の不均一性、試料の磁気的性質や形状による試料内磁場の不均一性などにより試料の全体に渡って均一な磁場が確保されていないことによる。
この試料や装置特性としての磁場の不均一性による位相のずれを補正する方法として「スピンエコー」がある。これは90°励起パルスのτ時間後に、その2倍の励起パルス強度を持つ180°励起パルスを印加して、磁化ベクトルMの位相がxy平面上で乱れていく途中でその位相の乱れを反転させ、2τ時間後には位相を収束させてT減衰曲線上にのるエコー信号を得るという手法である。
スピンエコーを使用した際のエコー信号の強度SSEは、TR>>TEの場合には以下の式(A)で表される。
(Ii) Step 106 (Measurement of T 2 relaxation time constant)
The T 2 relaxation time constant can be accurately measured by using the spin echo method (FIG. 3).
Resonances excited magnetization vector M -y goes relaxes with time. The time change of the magnetic resonance signal actually observed at this time is relaxed by a spin-lattice relaxation time constant T 1 and another time constant T 2 * that cannot be expressed only by the spin-spin relaxation T 2 relaxation time constant. I will do it. This state is shown immediately after the 90 ° excitation pulse as the time variation of the signal intensity at the bottom of FIG. Non-uniformity of the external static magnetic field cause the attenuated signal is attenuated rapidly to be actually observed than the damping curve by the T 2 relaxation is to make the static magnetic field magnet, nonuniformity of a sample in a magnetic field due to the magnetic properties and shape of the sample This is due to the fact that a uniform magnetic field is not ensured over the entire sample due to its nature.
There is a “spin echo” as a method for correcting a phase shift due to magnetic field inhomogeneity as a sample or device characteristic. This means that after τ time of 90 ° excitation pulse, a 180 ° excitation pulse having twice the excitation pulse intensity is applied and the phase of the magnetization vector M is reversed on the xy plane. is allowed, after 2τ time is a method of obtaining an echo signal to get on and converges the phase T 2 decay curves on.
Strength S SE of the echo signal that may occur when using spin echo, in the case of TR >> TE is represented by the following formula (A).

ここで、ρは位置(x,y,z)の関数としての対象核種の密度分布、TRは90°励起パルスの繰り返し時間(100msから10s程度)、TEはエコー時間(2t、1msから100ms程度)、AはRFコイル検出感度やアンプ等の装置特性を表す定数である。
減衰曲線上にのるエコー信号群と、上記式(A)からT緩和時定数を求めることができる。
Where ρ is the density distribution of the target nuclide as a function of the position (x, y, z), TR is the 90 ° excitation pulse repetition time (about 100 ms to 10 s), and TE is the echo time (2 t, about 1 ms to 100 ms) ), A is a constant representing the RF coil detection sensitivity and device characteristics such as an amplifier.
An echo signal group riding on T 2 decay curve can be obtained the T 2 relaxation time constant from the equation (A).

(iii)ステップ108(水分量の測定)
ステップ108では、緩和時定数から水分量を算出する。試料中の水分量とT緩和時定数とは、正の相関を持つ。水分量の増加につれてT緩和時定数が増大する。この相関関係は、試料の種類や形態等により異なるので、あらかじめ、水分濃度がわかっている測定対象試料と同種の試料について検量線を作成しておくことが望ましい。すなわち、水分量が既知の複数の標準試料に対して水分量とT緩和時定数との関係を測定し、この関係を表す検量線をあらかじめ求めておくことが望ましい。このようにして作成した検量線を参照することで、T緩和時定数測定値から試料中の水分量を算出することができる。
(Iii) Step 108 (Measurement of water content)
In step 108, the water content is calculated from the relaxation time constant. The amount of water in the sample and the T 2 relaxation time constant have a positive correlation. As the amount of water increases, the T 2 relaxation time constant increases. Since this correlation varies depending on the type and form of the sample, it is desirable to prepare a calibration curve for a sample of the same type as the sample to be measured whose moisture concentration is known in advance. That is, it is desirable to measure the relationship between the moisture content and the T 2 relaxation time constant for a plurality of standard samples whose moisture content is known, and obtain a calibration curve representing this relationship in advance. By referring to the calibration curve thus created, the amount of water in the sample can be calculated from the measured T 2 relaxation time constant.

次に、易動性の算出について説明する。
(B)易動性の算出
試料の特定箇所の易動性を局所的に測定するためには、PGSE(Pulsed−Gradient Spin−Echo)法を使用する。
液体分子内の特定の核スピンを磁気共鳴により励起させた後、数10msの間隔をおいて、一対の勾配磁場パルス(パルス状の勾配磁場)を印加すると、その間に個々の原子核がブラウン運動や、拡散により、移動して、核スピンの位相が収束しなくなるため、NMR信号の強度が低下する。段階的に変化させた勾配磁場パルスとNMR信号の強度の低下とを関連させることで、特定分子種の自己拡散係数を測定することができる。
図4は、自己拡散係数を計測するために用いるPGSEシーケンスの例を示す図である。図4におけるシーケンスでは、通常のスピンエコーシーケンスに、180°励起パルスを対称軸として、印加時間と強度が等しい一対の勾配磁場パルスGzをz方向に加えて、NMR信号として、たとえばスピンエコー信号を取得する。NMR信号のピーク強度Sは、印加するパルス勾配磁場強度Gz[gauss/m]、印加時間d、パルス間隔Δに依存し、以下のような関係式でz方向の自己拡散係数Dz[m2/s]と関係付けられる。
ln(S/S0)=−γ2DzΔ2dGz2 (II)
Next, calculation of mobility will be described.
(B) Calculation of mobility In order to measure locally the mobility of the specific location of a sample, PGSE (Pulsed-Gradient Spin-Echo) method is used.
After exciting a specific nuclear spin in a liquid molecule by magnetic resonance and applying a pair of gradient magnetic field pulses (pulsed gradient magnetic field) at intervals of several tens of ms, individual nuclei move in a Brownian motion or The phase of the nuclear spin does not converge due to the movement due to diffusion, so that the intensity of the NMR signal decreases. The self-diffusion coefficient of a specific molecular species can be measured by associating the gradient magnetic field pulse changed stepwise with the decrease in the intensity of the NMR signal.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a PGSE sequence used for measuring the self-diffusion coefficient. In the sequence shown in FIG. 4, a pair of gradient magnetic field pulses Gz having the same intensity as the application time are applied in the z direction to a normal spin echo sequence with a 180 ° excitation pulse as the axis of symmetry, and an NMR signal, for example, a spin echo signal is applied. get. The peak intensity S of the NMR signal depends on the applied pulse gradient magnetic field intensity Gz [gauss / m], the application time d, and the pulse interval Δ, and the self-diffusion coefficient Dz [m 2 / s].
ln (S / S 0 ) = − γ 2 DzΔ 2 dGz 2 (II)

上記式(II)において、Sは、Gz=0とした時の通常のNMR信号強度を示す。また、d、ΔおよびGzは、それぞれ、勾配磁場パルスのパルス幅、一対の勾配磁場パルスの時間間隔、および勾配磁場パルスの磁場勾配(z方向)を示す。また、γは、磁気回転比を示し、核に固有の値である。Sは勾配磁場を印加しないGz=0の時のNMR信号のピーク強度、γは計測対象とする水素原子核Hの磁気回転比42.577×10[1/gauss・s]である。 In the above formula (II), S 0 represents a normal NMR signal intensity when Gz = 0. D, Δ, and Gz represent the pulse width of the gradient magnetic field pulse, the time interval between the pair of gradient magnetic field pulses, and the magnetic field gradient (z direction) of the gradient magnetic field pulse, respectively. Γ represents the gyromagnetic ratio and is a value specific to the nucleus. S 0 is the peak intensity of the NMR signal when Gz = 0 when no gradient magnetic field is applied, and γ is the gyromagnetic ratio 42.577 × 10 2 [1 / gauss · s] of the hydrogen nucleus 1 H to be measured.

なお、図4には、d=1.5ms、Δ=34.5msの場合のシーケンスが例示されている。たとえばこのようなパルスシーケンスで試料に磁場を印加することにより、NMR信号としてNMR信号のピーク強度Sを用いて、自己拡散係数Dzを安定的に算出することができる。   FIG. 4 illustrates a sequence when d = 1.5 ms and Δ = 34.5 ms. For example, by applying a magnetic field to the sample in such a pulse sequence, the self-diffusion coefficient Dz can be stably calculated using the peak intensity S of the NMR signal as the NMR signal.

図5は、以上のようなPGSE法を用いて試料の特定箇所の易動性を局所的に測定するフローチャートであり、以下のステップを含む。
はじめに、試料を磁石などによって作られた静磁場中に置き、試料に静磁場を印加する。この状態で、小型RFコイルを介して、試料に対して励起用振動磁場を印加し、これに対応するNMR信号を取得する(S202)。勾配磁場は無印加とする。ステップ202は、以下のステップを含む。
・試料に対する励起用振動磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行する第1ステップ、および、
・第1ステップのパルスシーケンスに対応するNMR信号を取得する第2ステップ。
FIG. 5 is a flowchart for locally measuring the mobility of a specific portion of the sample using the PGSE method as described above, and includes the following steps.
First, a sample is placed in a static magnetic field created by a magnet or the like, and a static magnetic field is applied to the sample. In this state, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample via the small RF coil, and an NMR signal corresponding to this is acquired (S202). No gradient magnetic field is applied. Step 202 includes the following steps.
A first step of applying an excitation oscillating magnetic field to the sample according to a predetermined pulse sequence; and
A second step of acquiring an NMR signal corresponding to the pulse sequence of the first step.

次に、試料中の同じ領域について、勾配磁場を印加して、ステップ204を実行し、NMR信号を取得する。ステップ204では、以下の第3ステップおよび第4ステップを一回または複数回実行する。
・励起用振動磁場および勾配磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行する第3ステップ、および、
・第3ステップのパルスシーケンスに対応するNMR信号を取得する第4ステップ
Next, a gradient magnetic field is applied to the same region in the sample, and step 204 is executed to acquire an NMR signal. In step 204, the following third step and fourth step are executed once or a plurality of times.
A third step of applying the excitation oscillating magnetic field and gradient magnetic field according to a predetermined pulse sequence; and
A fourth step for acquiring an NMR signal corresponding to the pulse sequence of the third step

第1ステップおよび第3ステップにおいては、試料より小さい小型RFコイルを用い、試料の特定箇所に局所的な磁場を印加する。また、第2ステップおよび第4ステップにおいては、試料より小さい小型RFコイルを用い、試料の特定箇所からNMR信号を取得する。   In the first step and the third step, a local magnetic field is applied to a specific portion of the sample using a small RF coil smaller than the sample. In the second step and the fourth step, an NMR signal is acquired from a specific portion of the sample using a small RF coil smaller than the sample.

また、第1ステップにおいて、試料に対する勾配磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行するとともに、第3ステップにおいて、第1ステップと異なる大きさの勾配磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行することもできる。
なお、図5においては、第1ステップにおいては、勾配磁場を印加しない例を示したが、第1ステップにおいて、第3ステップと異なる大きさの所定の勾配磁場を印加してもよい。このとき、たとえば、第1ステップにおける勾配磁場の大きさをゼロに近い値とすることが好ましい。
つづいて、パルス勾配磁場の勾配を段階的に変えて得られた複数のNMR信号から自己拡散係数Dを算定する(S206)。ステップ206では、第2ステップで得られたNMR信号の情報と、前記第4ステップで得られたNMR信号の情報とに基づいて、試料の特定箇所の自己拡散係数Dを算出する。
なお、ステップ206の手順の後、ステップ206で算出された自己拡散係数Dに基づいて、試料中におけるプロトン性溶媒の他の易動性を示すパラメータ算出してもよい。その後、結果を出力する(S208)。
このような操作(ステップ202〜ステップ208)を各小型RFコイルを介して行なうことで、自己拡散係数の分布を把握することができる。
In addition, in the first step, application of a gradient magnetic field to the sample is executed according to a predetermined pulse sequence, and in the third step, application of a gradient magnetic field having a magnitude different from that of the first step is executed according to a predetermined pulse sequence. You can also.
In FIG. 5, an example in which the gradient magnetic field is not applied is shown in the first step, but a predetermined gradient magnetic field having a magnitude different from that in the third step may be applied in the first step. At this time, for example, it is preferable to set the magnitude of the gradient magnetic field in the first step to a value close to zero.
Subsequently, the self-diffusion coefficient D is calculated from a plurality of NMR signals obtained by changing the gradient of the pulse gradient magnetic field stepwise (S206). In step 206, based on the information of the NMR signal obtained in the second step and the information of the NMR signal obtained in the fourth step, a self-diffusion coefficient D of a specific portion of the sample is calculated.
In addition, after the procedure of step 206, based on the self-diffusion coefficient D calculated in step 206, a parameter indicating other mobility of the protic solvent in the sample may be calculated. Thereafter, the result is output (S208).
By performing such an operation (step 202 to step 208) through each small RF coil, the distribution of the self-diffusion coefficient can be grasped.

以下、各ステップの詳細について説明する。
(i)ステップ202およびステップ204(励起用振動磁場の印加、勾配磁場の印加およびNMR信号の取得)
ステップ202およびステップ204では、試料に対し励起用振動磁場および勾配磁場を所定のシーケンスにしたがって印加する。具体的には、前述したように、ステップ202では勾配磁場をゼロまたはゼロに近い値とし、ステップ204では所定の勾配磁場を印加する。
Details of each step will be described below.
(I) Step 202 and Step 204 (application of excitation oscillating magnetic field, application of gradient magnetic field and acquisition of NMR signal)
In step 202 and step 204, an excitation oscillating magnetic field and a gradient magnetic field are applied to the sample according to a predetermined sequence. Specifically, as described above, in step 202, the gradient magnetic field is set to zero or a value close to zero, and in step 204, a predetermined gradient magnetic field is applied.

励起用振動磁場は、複数のパルスからなるパルスシーケンスであり、勾配磁場は、励起用振動磁場に対応する一対のパルスシーケンスである。パルスシーケンスは、以下の(a)〜(d)からなるものとすることが好ましい。
(a)励起用振動磁場の90°パルス、
(b)(a)のパルス時間の経過後からはじまり、一定時間d印加される、勾配磁場パルス、
(c)(a)のパルスの時間τ経過後に印加される励起用振動磁場の180°パルス、および、
(d)(c)のパルス時間の経過後からはじまり、一定時間d印加される、勾配磁場パルス。
図4を参照してより詳細に説明すると、(b)の勾配磁場パルスを印加し終える時間と、(d)の勾配磁場パルスを印加し始める時間とが、(c)の180°パルス(パルスといっても、120マイクロ秒の幅がある。その中心の60マイクロ秒を対称軸と考える)から、等しい時間((34.5ms−1.5ms)/2=16.5ms)だけ離れた距離となるようにし、さらに、(b)の勾配磁場パルスの印加時間dと、(d)の勾配磁場パルスの印加時間dとを共に等しくする(d=1.5ms)。
The excitation oscillating magnetic field is a pulse sequence composed of a plurality of pulses, and the gradient magnetic field is a pair of pulse sequences corresponding to the excitation oscillating magnetic field. The pulse sequence is preferably composed of the following (a) to (d).
(A) 90 ° pulse of an oscillating magnetic field for excitation,
(B) A gradient magnetic field pulse that starts after the elapse of the pulse time of (a) and is applied for a fixed time d,
(C) a 180 ° pulse of an oscillating magnetic field for excitation applied after elapse of time τ of the pulse of (a), and
(D) A gradient magnetic field pulse that starts after the elapse of the pulse time of (c) and is applied for a predetermined time d.
Referring to FIG. 4, the time when the application of the gradient magnetic field pulse of (b) is completed and the time when the application of the gradient magnetic field pulse of (d) is started are the 180 ° pulses (pulses) of (c). However, there is a width of 120 microseconds, and the distance of 60 microseconds at the center is considered as the axis of symmetry, and is separated by an equal time ((34.5 ms-1.5 ms) /2=16.5 ms). Furthermore, the gradient magnetic field pulse application time d in (b) and the gradient magnetic field pulse application time d in (d) are both made equal (d = 1.5 ms).

そして、パルスシーケンスに対応するNMR信号を測定する。NMR信号のピーク強度Sは、スピンエコー法により測定される。
具体的には、図4に示すように、2τ時間に現れるエコー信号のピーク強度Sを計測する。ピーク強度Sは、2τ時間のNMR信号強度のみではなく、その周辺の時間で計測されたNMR信号強度の平均値としてもよい。この方法により、NMR信号に含まれるノイズを原因とした測定値のばらつきを低減することができる。
Then, an NMR signal corresponding to the pulse sequence is measured. The peak intensity S of the NMR signal is measured by a spin echo method.
Specifically, as shown in FIG. 4, the peak intensity S of the echo signal that appears at 2τ time is measured. The peak intensity S may be not only the NMR signal intensity for 2τ hours, but also the average value of the NMR signal intensity measured in the surrounding time. By this method, it is possible to reduce variations in measured values caused by noise included in the NMR signal.

本実施形態では、勾配磁場を段階的に印加して、磁場勾配を大きくした場合に対応したNMR信号の低下の程度を検出することにより、試料中のプロトンの自己拡散係数Dを算出する。   In this embodiment, the self-diffusion coefficient D of protons in the sample is calculated by applying a gradient magnetic field stepwise and detecting the degree of decrease in the NMR signal corresponding to the case where the magnetic field gradient is increased.

(ii)ステップ206(自己拡散係数Dの測定)
ステップ206では、NMR信号のピーク強度から自己拡散係数Dを求める。プロトンの自己拡散係数Dは、PGSE法で取得されたNMR信号のピーク強度Sを用いて、前述した式(II)で表される。
勾配磁場Gを印加しなかった時のNMR信号のピーク強度S0と勾配磁場Gを印加した場合のNMR信号のピーク強度Sとから、上記式(II)を用いて、試料中のプロトンの自己拡散係数Dを求めることができる。たとえば、試料中の同じ勾配磁場Gの大きさを変えて測定を行い、ln(S/S0)と−γ2DΔ2dG2との関係をプロットすることにより、プロットの勾配から自己拡散係数Dを求めることができる。
(Ii) Step 206 (Measurement of self-diffusion coefficient D)
In step 206, the self-diffusion coefficient D is obtained from the peak intensity of the NMR signal. The proton self-diffusion coefficient D is expressed by the above-described formula (II) using the peak intensity S of the NMR signal acquired by the PGSE method.
From the peak intensity S 0 of the NMR signal when the gradient magnetic field G is not applied and the peak intensity S of the NMR signal when the gradient magnetic field G is applied, the self of protons in the sample is obtained using the above formula (II). A diffusion coefficient D can be obtained. For example, measurement is performed by changing the magnitude of the same gradient magnetic field G in the sample, and by plotting the relationship between ln (S / S 0 ) and −γ 22 dG 2 , the self-diffusion coefficient is calculated from the gradient of the plot. D can be determined.

図6は、自己拡散係数Dの測定例を示す図である。ここでは、勾配磁場の大きさを変化させ蒸留水のNMR信号のピーク強度を測定した際のNMR信号強度の低下量を計測した。測定温度は25℃とした。式(II)より、ln(S/S0)−γ2DΔ2dG2の直線の勾配から自己拡散係数Dを求めることができる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement example of the self-diffusion coefficient D. Here, the amount of decrease in the NMR signal intensity when the magnitude of the gradient magnetic field was changed and the peak intensity of the NMR signal of distilled water was measured was measured. The measurement temperature was 25 ° C. From formula (II), the self-diffusion coefficient D can be obtained from the slope of the straight line ln (S / S 0 ) −γ 22 dG 2 .

以上のような原理により、水分量分布、易動性(本実施形態では易動性として自己拡散係数を測定する)分布を正確に測定するためには、計測対象となる核種(本実施形態では、水素原子核1H)の共鳴周波数に合わせて、核磁気共鳴信号を取得することが重要である。計測対象となる核種の共鳴周波数は、静磁場強度に依存して変化する。静磁場強度は完全に均一ではなく、分布を有しており、図31,33に示すように、静磁場強度は小型RFコイルの設置位置によって異なっている。
これに加えて、静磁場が永久磁石等の温度変化が生じやすい磁石によって試料に印加されているのであれば、磁石の温度変化によって静磁場強度が増減し、それに伴って、共鳴周波数も増減する(図35,37参照)。
すなわち、静磁場強度の分布に応じて、小型RFコイルの設置位置ごとに異なる周波数のRFパルスを生成する必要があると同時に、磁石の温度変化に伴う静磁場強度の増減にも合わせて、RFパルスの周波数を設定する必要がある。
本実施形態では、静磁場が印加された試料の各小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを各小型RFコイルから試料に対し印加する構成となっている。これにより、正確な水分量分布、易動性分布を把握することができる測定装置を実現している。
Based on the above principle, in order to accurately measure the moisture content distribution and mobility (in this embodiment, the self-diffusion coefficient is measured as mobility), the nuclide to be measured (in this embodiment, It is important to obtain a nuclear magnetic resonance signal in accordance with the resonance frequency of the hydrogen nucleus 1 H). The resonance frequency of the nuclide to be measured changes depending on the strength of the static magnetic field. The static magnetic field strength is not completely uniform and has a distribution, and as shown in FIGS. 31 and 33, the static magnetic field strength varies depending on the installation position of the small RF coil.
In addition, if the static magnetic field is applied to the sample by a magnet such as a permanent magnet that is susceptible to temperature changes, the strength of the static magnetic field increases or decreases due to the temperature change of the magnets, and the resonance frequency also increases or decreases accordingly. (See FIGS. 35 and 37).
That is, according to the distribution of the static magnetic field strength, it is necessary to generate an RF pulse having a different frequency for each installation position of the small RF coil, and at the same time, in accordance with the increase / decrease of the static magnetic field strength accompanying the temperature change of the magnet, It is necessary to set the frequency of the pulse.
In the present embodiment, an RF pulse having a frequency corresponding to the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil of the sample to which a static magnetic field is applied is applied to the sample from each small RF coil. Thereby, the measuring apparatus which can grasp | ascertain exact moisture content distribution and mobility distribution is implement | achieved.

(第一実施形態)
図7は、本実施形態に係る測定装置1の概略構成を示す図である。測定装置1の各構成要素は、CPU、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム等を中心に、ハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
図7の一部、さらには、図9〜図11、図14、17、18、22〜27では、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
なお、すべての図面において、同様な構成要素には、同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of the measuring apparatus 1 according to the present embodiment. Each component of the measuring apparatus 1 is realized by an arbitrary combination of hardware and software, centering on a CPU, a memory, a program that implements the components shown in FIG. It will be understood by those skilled in the art that there are various modifications to the implementation method and apparatus.
A part of FIG. 7 and FIGS. 9 to 11, 14, 17, 18, 22 to 27 show functional unit blocks instead of hardware unit configurations.
In all the drawings, similar constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

図7に示す測定装置1の概要について説明する。
測定装置1は、核磁気共鳴法を用いて試料115中のプロトン性溶媒(水分子)の挙動の分布(ここでは、プロトン性溶媒の挙動(水分量、易動性、さらには、移動量)の空間的な分布)を測定する装置である。
An outline of the measuring apparatus 1 shown in FIG. 7 will be described.
The measuring apparatus 1 uses the nuclear magnetic resonance method to distribute the behavior of the protic solvent (water molecule) in the sample 115 (here, the behavior of the protic solvent (water content, mobility, and movement amount)). (Spatial distribution).

測定装置1は、主として、以下の構成を具備する。
・試料115に対して静磁場を印加する静磁場印加部(磁石113)
・試料115に対して励起用振動磁場を印加するとともに、試料115中で発生した核磁気共鳴信号を取得する、試料115よりも小さい複数の小型RFコイル114
・小型RFコイル114で取得した核磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動を算出する演算部130
・演算部130で算出したプロトン性溶媒(水分子)の挙動を出力する出力部135
・各小型RFコイル114に励起用振動磁場を発生させるRFパルスを生成するRFパルス生成部
The measuring apparatus 1 mainly has the following configuration.
A static magnetic field application unit (magnet 113) that applies a static magnetic field to the sample 115
A plurality of small RF coils 114 smaller than the sample 115 that apply an oscillating magnetic field for excitation to the sample 115 and acquire a nuclear magnetic resonance signal generated in the sample 115.
A calculation unit 130 that calculates the behavior of the protic solvent based on the nuclear magnetic resonance signal acquired by the small RF coil 114
An output unit 135 that outputs the behavior of the protic solvent (water molecule) calculated by the calculation unit 130
An RF pulse generator that generates an RF pulse that generates an oscillating magnetic field for excitation in each small RF coil 114

ここで、RFパルス生成部は、
・所定の周波数の信号を発振する発振機102
・発振機102の周波数を設定する設定部200
・発振機102が発振した信号を変調し、RFパルスを生成する変調器104(図9参照)を有する。
設定部200は、発振機102の周波数が、試料115に対し静磁場印加部113により静磁場を印加した際の各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数(磁気共鳴周波数)に同調するように、発振機102の周波数を設定する。
変調器104は、設定部200によって周波数が設定された発振機102から発振された信号を変調し、設定部200により設定された周波数のRFパルスを生成する。
Here, the RF pulse generator is
An oscillator 102 that oscillates a signal of a predetermined frequency
A setting unit 200 that sets the frequency of the oscillator 102
-It has the modulator 104 (refer FIG. 9) which modulates the signal which the oscillator 102 oscillated, and produces | generates RF pulse.
In the setting unit 200, the frequency of the oscillator 102 is tuned to the resonance frequency (magnetic resonance frequency) of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 when a static magnetic field is applied to the sample 115 by the static magnetic field applying unit 113. Thus, the frequency of the oscillator 102 is set.
The modulator 104 modulates the signal oscillated from the oscillator 102 whose frequency is set by the setting unit 200 and generates an RF pulse having the frequency set by the setting unit 200.

以下に、測定装置1の構成について詳細に説明する。
まず、はじめに、試料115及び試料115周辺の装置構成について説明する。
測定装置1は、前述した小型RFコイル114、磁石113、発振機102、設定部200に加えて、Gコイル(勾配磁場印加部)151、センサ制御部103、A/D変換器118、モード切替制御部169、電流駆動用電源159等を有する。
Below, the structure of the measuring apparatus 1 is demonstrated in detail.
First, the sample 115 and the device configuration around the sample 115 will be described.
In addition to the above-described small RF coil 114, magnet 113, oscillator 102, and setting unit 200, the measuring apparatus 1 includes a G coil (gradient magnetic field applying unit) 151, a sensor control unit 103, an A / D converter 118, and mode switching. A control unit 169, a current driving power source 159, and the like are included.

試料115は、測定対象となる試料中にプロトン性溶媒(本実施形態では水)が保持された構成を有する。試料115を構成する試料は、膜、塊状物質等の固体、液体、寒天ゲル等のゼリー状物質等のゲル等、種々の形態のものとすることができる。膜状物質の場合、局所的なプロトン性溶媒の易動性の測定結果、プロトン性溶媒量の測定結果が安定的に得られる。特に、固体電解質膜等のように、膜中に水分を保持する性質の膜を試料とした場合、測定結果が一層、安定的に得られる。   The sample 115 has a configuration in which a protic solvent (water in this embodiment) is held in a sample to be measured. The sample constituting the sample 115 can be in various forms such as a film, a solid such as a massive substance, a liquid, a gel such as a jelly-like substance such as an agar gel. In the case of a film-like substance, the measurement result of the mobility of the local protic solvent and the measurement result of the amount of the protic solvent can be stably obtained. In particular, when a film having a property of retaining moisture in the film, such as a solid electrolyte film, is used as a sample, the measurement result can be obtained more stably.

磁石113は、試料115全体に対して静磁場を印加する永久磁石である。この静磁場が印加された状態で励起用振動磁場が試料115に印加され、水分量の測定がなされる。
また、試料115に対し、静磁場が印加された状態で励起用振動磁場および勾配磁場パルスが試料115に印加され、自己拡散係数の測定がなされる。
The magnet 113 is a permanent magnet that applies a static magnetic field to the entire sample 115. The excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115 in a state where the static magnetic field is applied, and the moisture content is measured.
Further, an excitation oscillating magnetic field and a gradient magnetic field pulse are applied to the sample 115 in a state where a static magnetic field is applied to the sample 115, and the self-diffusion coefficient is measured.

小型RFコイル114は、試料115の特定箇所に対し、励起用振動磁場を印加する。
また、励起用振動磁場に対応するNMR信号、勾配磁場に対応するNMR信号を取得する。
本実施形態では、小型RFコイル114は、複数設けられており、図8に示すように、試料115の表面に沿って、所定の間隔をあけて配置されている。
小型RFコイル114は、試料全体の大きさの1/2以下とすることが好ましく、1/10以下とすることがより好ましい。このようなサイズとすることにより、試料115中の水分子の局所的易動性、水分量を短時間で正確に測定することが可能となる。なお、試料の大きさとは、たとえば、試料を載置したときの投影面積とすることができ、小型RFコイル114の専有面積を、上記投影面積の好ましくは1/2以下、より好ましくは、1/10以下とすることで、短時間で正確な測定が可能となる。小型RFコイル114の大きさは、たとえば、直径10mm以下とすることが好ましい。
The small RF coil 114 applies an excitation oscillating magnetic field to a specific portion of the sample 115.
Further, an NMR signal corresponding to the excitation oscillating magnetic field and an NMR signal corresponding to the gradient magnetic field are acquired.
In the present embodiment, a plurality of small RF coils 114 are provided, and are arranged at predetermined intervals along the surface of the sample 115 as shown in FIG.
The small RF coil 114 is preferably ½ or less of the size of the entire sample, and more preferably 1/10 or less. By setting it as such a size, it becomes possible to measure the local mobility of the water molecule in the sample 115 and the water content accurately in a short time. The size of the sample can be, for example, a projected area when the sample is placed, and the exclusive area of the small RF coil 114 is preferably ½ or less of the projected area, more preferably 1 By setting it to / 10 or less, accurate measurement can be performed in a short time. The size of the small RF coil 114 is preferably, for example, 10 mm or less in diameter.

小型RFコイル114としては、たとえば、平面型の渦巻きコイルを用いることができ、このような平面型コイルを使用することで、計測領域を限定することができる。渦巻き型のコイル(小型RFコイル)の計測領域は幅がコイルの直径程度、深さがコイル半径程度である。   As the small RF coil 114, for example, a planar spiral coil can be used, and the measurement region can be limited by using such a planar coil. The measurement area of the spiral coil (small RF coil) has a width about the diameter of the coil and a depth about the coil radius.

小型RFコイル114により印加される振動磁場(励起用振動磁場)は、設定部200、発振機102、パルス制御部108(図18参照)、センサ制御部103、小型RFコイル114の連携により生成される。
このような連携により生成され、小型RFコイル114により印加された励起用振動磁場に対して、NMR信号が放出され、この放出されたNMR信号を小型RFコイル114が検出する。このNMR信号は、センサ制御部103を介して、A/D変換器118へ送出される。A/D変換器118はNMR信号をA/D変換した後、演算部130へ送出する。
The oscillating magnetic field (exciting oscillating magnetic field) applied by the small RF coil 114 is generated by the cooperation of the setting unit 200, the oscillator 102, the pulse control unit 108 (see FIG. 18), the sensor control unit 103, and the small RF coil 114. The
An NMR signal is emitted with respect to the oscillating magnetic field generated by such cooperation and applied by the small RF coil 114, and the small RF coil 114 detects the emitted NMR signal. This NMR signal is sent to the A / D converter 118 via the sensor control unit 103. The A / D converter 118 A / D-converts the NMR signal and sends it to the calculation unit 130.

センサ制御部103は、各小型RFコイル114に対応して複数設けられており、図9に示すように、各センサ制御部103は、変調器104、RF増幅器106、スイッチ部161、プリアンプ112、位相検波器110を有する。
本実施形態において、小型RFコイル114に励起用振動磁場を発生させるRFパルスを生成するRFパルス生成部は、設定部200、発振機102、変調器104、RF増幅器106を含んで構成される。
一方、小型RFコイル114で取得したNMR信号を検出し、このNMR信号を演算部130に送出するNMR信号検出部は、プリアンプ112、位相検波器110およびA/D変換器118、発振機102を含んで構成される。
位相検波器110は、発振機102の周波数をもとに、核磁気共鳴信号を検波する。
A plurality of sensor control units 103 are provided corresponding to each small RF coil 114. As shown in FIG. 9, each sensor control unit 103 includes a modulator 104, an RF amplifier 106, a switch unit 161, a preamplifier 112, A phase detector 110 is included.
In the present embodiment, an RF pulse generation unit that generates an RF pulse that generates an excitation oscillating magnetic field in the small RF coil 114 includes a setting unit 200, an oscillator 102, a modulator 104, and an RF amplifier 106.
On the other hand, the NMR signal detection unit that detects the NMR signal acquired by the small RF coil 114 and sends the NMR signal to the calculation unit 130 includes the preamplifier 112, the phase detector 110, the A / D converter 118, and the oscillator 102. Consists of including.
The phase detector 110 detects a nuclear magnetic resonance signal based on the frequency of the oscillator 102.

RF励起パルス生成部は、前述したように、所定の周波数の信号を発振する発振機102と、発振機102の周波数を設定する設定部200と、発振機102からの信号を変調してRFパルスを生成する変調器104と、RF増幅器106とを有し、小型RFコイル114に励起用振動磁場を発生させるRF励起パルスを生成する。
発振機102からは、設定部200により設定された周波数の信号が発振される。そして、この信号は、変調器104にて変調され、パルス形状となる。生成されたRFパルスはRF増幅器106により増幅された後、小型RFコイル114へ送出される。小型RFコイル114は、このRFパルスを試料載置台116上に載置される試料115の特定箇所に印加する。
As described above, the RF excitation pulse generation unit modulates the signal from the oscillator 102 that oscillates a signal having a predetermined frequency, the setting unit 200 that sets the frequency of the oscillator 102, and the RF signal by modulating the signal from the oscillator 102. The RF excitation pulse is generated to generate an oscillating magnetic field for excitation in the small RF coil 114.
A signal having a frequency set by the setting unit 200 is oscillated from the oscillator 102. Then, this signal is modulated by the modulator 104 and becomes a pulse shape. The generated RF pulse is amplified by the RF amplifier 106 and then transmitted to the small RF coil 114. The small RF coil 114 applies this RF pulse to a specific location of the sample 115 placed on the sample placement table 116.

ここで、設定部200の構成について説明する。
設定部200は、図10に示すように、記憶部(第一の記憶部)201と、演算部202とを有する。
記憶部201は、経時変化算出部204で算出された経時変化等を記憶するものである。
演算部202は、図11に示すように、周波数算出部203と、経時変化算出部204と、推測部205と、仮周波数設定部209とを備える。
周波数算出部203は、静磁場が印加された試料115の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出する。
発振機102から所定の周波数(仮の周波数)の信号を発振し、小型RFコイル114から、試料115に対して励起用振動磁場を印加すると、小型RFコイル114は、核磁気共鳴信号を取得する。
周波数算出部203は、小型RFコイル114で取得された核磁気共鳴信号を、位相検波器110を介して取得する。
発振機102の周波数と、一の小型RFコイル114の設置位置での静磁場強度で決まる磁気共鳴周波数(一の小型RFコイル114の設置位置での核磁化の共鳴周波数)とに差がある場合には、取得される磁気共鳴信号にその周波数差が見られる。この周波数差は虚部と実部の成分を表す波形が時間軸である横軸と交差して、回転または振動しているような様子として見られる。
従って、検波後に観測される磁気共鳴信号の虚部と実部を表す波形が時間軸と交差する様子(磁気共鳴信号の虚部あるいは実部の周波数)から、発振機102が発振している周波数と、一の小型RFコイル114の設置位置での核磁化の共鳴周波数との差を算出することができる。
これにより、試料115の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数(真の共鳴周波数)を算出することができる。
Here, the configuration of the setting unit 200 will be described.
As illustrated in FIG. 10, the setting unit 200 includes a storage unit (first storage unit) 201 and a calculation unit 202.
The storage unit 201 stores the temporal change calculated by the temporal change calculation unit 204 and the like.
As shown in FIG. 11, the calculation unit 202 includes a frequency calculation unit 203, a temporal change calculation unit 204, an estimation unit 205, and a temporary frequency setting unit 209.
The frequency calculation unit 203 calculates the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied.
When a signal having a predetermined frequency (temporary frequency) is oscillated from the oscillator 102 and an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115 from the small RF coil 114, the small RF coil 114 acquires a nuclear magnetic resonance signal. .
The frequency calculation unit 203 acquires the nuclear magnetic resonance signal acquired by the small RF coil 114 via the phase detector 110.
When there is a difference between the frequency of the oscillator 102 and the magnetic resonance frequency (resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114) determined by the static magnetic field intensity at the installation position of one small RF coil 114 Shows a frequency difference in the acquired magnetic resonance signal. This frequency difference is seen as if the waveform representing the components of the imaginary part and the real part crosses the horizontal axis that is the time axis and rotates or vibrates.
Therefore, the frequency at which the oscillator 102 oscillates from the state in which the waveform representing the imaginary part and real part of the magnetic resonance signal observed after detection intersects the time axis (the frequency of the imaginary part or real part of the magnetic resonance signal). And the difference between the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 can be calculated.
Thereby, the resonance frequency (true resonance frequency) of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 of the sample 115 can be calculated.

以下に、より詳細に説明する。まず図12に示すように、取得した核磁気共鳴信号を虚部、実部の本来の位相に揃える。つまり、実部は原点に対して偶関数、虚部は原点に対して奇関数になるように、位相角度を修正する。位相角度はあらかじめ受信ハードウェアによってほぼ正確に調整されているが、より正確性をあげるためにソフトウェアによって微調整する。図12には、ソフトウェアによって位相角度が対称に調整された3つの波形が図示されている。図12の一番上の波形は核磁気共鳴信号の実部の波形であり、図12の中央の波形は核磁気共鳴信号の虚部の波形であり、図12の一番下の波形は核磁気共鳴信号の絶対値の信号波形である。
図12において、横軸は時間であり、縦軸は核磁気共鳴信号の強度である。核磁気共
鳴信号の波形のピーク位置での虚部の波形の傾きθを算出する。
具体的には、実部のVreつまりVabsと、虚部のΔtと、ΔVから、tanθを算出し、
その逆関数を用いて角度θを求める。
tanθ=虚部/実部=sinθ/cosθ= (ΔV/Δt)/ΔVbas
逆関数;θ=tanー1((ΔV/Δt)/ΔVbas)
θ=ω×t=2πf×t (tは時間、ω=2πf)
であるので、
f=θ/(2π×t)
とすれば、角度θの値から、sin波(核磁気共鳴信号の虚部)が一定時間(1秒間)に時間軸と交差する回数f(すなわち、虚部の周波数f)を検出することができる。虚部の周波数は、発振機102で設定された周波数(仮の周波数)と、核磁化の共鳴周波数(真の共鳴周波数)との差に該当する。この差に基づいて、核磁化の共鳴周波数(真の共周波数)を算出することができる。
図13に示すように、周波数算出部203で算出された核磁化の共鳴周波数(真の
共鳴周波数)は、小型RFコイル114の番号と関連付けられ、核磁化の共鳴周波
数を算出した時刻とともに、記憶部201に記憶される。
This will be described in more detail below. First, as shown in FIG. 12, the acquired nuclear magnetic resonance signals are aligned with the original phases of the imaginary part and the real part. That is, the phase angle is corrected so that the real part is an even function with respect to the origin and the imaginary part is an odd function with respect to the origin. The phase angle is adjusted almost accurately by the receiving hardware in advance, but is fine-tuned by software for higher accuracy. FIG. 12 shows three waveforms whose phase angles are adjusted symmetrically by software. The top waveform in FIG. 12 is the real part waveform of the nuclear magnetic resonance signal, the central waveform in FIG. 12 is the imaginary part waveform of the nuclear magnetic resonance signal, and the bottom waveform in FIG. It is a signal waveform of the absolute value of a magnetic resonance signal.
In FIG. 12, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the intensity of the nuclear magnetic resonance signal. The slope θ of the waveform of the imaginary part at the peak position of the waveform of the nuclear magnetic resonance signal is calculated.
Specifically, tan θ is calculated from Vre of the real part, that is, Vabs, Δt of the imaginary part, and ΔV,
The angle θ is obtained using the inverse function.
tanθ = imaginary part / real part = sinθ / cosθ = (ΔV / Δt) / ΔVbas
Inverse function: θ = tan -1 ((ΔV / Δt) / ΔVbas)
θ = ω × t = 2πf × t (t is time, ω = 2πf)
So
f = θ / (2π × t)
Then, from the value of the angle θ, it is possible to detect the frequency f (that is, the frequency f of the imaginary part) that the sin wave (imaginary part of the nuclear magnetic resonance signal) intersects the time axis for a certain time (1 second). it can. The frequency of the imaginary part corresponds to the difference between the frequency (temporary frequency) set by the oscillator 102 and the resonance frequency (true resonance frequency) of nuclear magnetization. Based on this difference, the resonance frequency (true co-frequency) of nuclear magnetization can be calculated.
As shown in FIG. 13, the resonance frequency (true resonance frequency) of the nuclear magnetization calculated by the frequency calculation unit 203 is associated with the number of the small RF coil 114 and stored together with the time when the resonance frequency of the nuclear magnetization is calculated. Stored in the unit 201.

経時変化算出部204は、図14に示すように、周波数変化速度算出部207と、温度差算出部208とを備える。
周波数変化速度算出部207は、周波数算出部203により算出された、異なる時刻における核磁化の共鳴周波数を取得し、一定時間(t2‐t1)の間に、たとえば、1秒間に、核磁化の共鳴周波数がどのくらい変化するか(経時変化)を算出する。
算出された周波数変化速度は、記憶部201に記憶される(図13参照)。
ここで、複数ある小型RFコイル114の各設置位置における核磁化の共鳴周波数の変化の速度が略同じであるとみなせるような場合には、周波数変化速度算出部207は、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の変化のみを算出すればよい。
また、各小型RFコイル114の各設置位置において、核磁化の共鳴周波数の変化の速度が大きく異なる場合には、各小型RFコイル114の各設置位置において、核磁化の共鳴周波数の経時変化を算出すればよい。
本実施形態では、複数ある小型RFコイル114の各設置位置における核磁化の共鳴周波数の変化の速度は、略同じであるとみなせるため、周波数変化速度算出部207は、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の変化のみを算出する。
As shown in FIG. 14, the temporal change calculation unit 204 includes a frequency change rate calculation unit 207 and a temperature difference calculation unit 208.
The frequency change rate calculation unit 207 acquires the resonance frequency of the nuclear magnetization at different times calculated by the frequency calculation unit 203, and, for example, in one second, the resonance of the nuclear magnetization during a certain time (t2-t1). Calculate how much the frequency changes (change over time).
The calculated frequency change speed is stored in the storage unit 201 (see FIG. 13).
Here, when the speed of change in the resonance frequency of the nuclear magnetization at each installation position of the plurality of small RF coils 114 can be regarded as substantially the same, the frequency change rate calculation unit 207 determines that the single small RF coil 114 has the same speed. It is only necessary to calculate the change in the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of.
In addition, when the change speed of the resonance frequency of nuclear magnetization differs greatly at each installation position of each small RF coil 114, the temporal change of the resonance frequency of nuclear magnetization is calculated at each installation position of each small RF coil 114. do it.
In this embodiment, since the speed of change in the resonance frequency of nuclear magnetization at each installation position of a plurality of small RF coils 114 can be considered to be substantially the same, the frequency change rate calculation unit 207 is configured to Only the change in the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position is calculated.

温度差算出部208は、温度センサに接続されており、磁石113の表面温度と、測定装置1が設置された部屋の室温との差を検出し、記憶部201に記憶する。   The temperature difference calculation unit 208 is connected to the temperature sensor, detects the difference between the surface temperature of the magnet 113 and the room temperature of the room in which the measuring apparatus 1 is installed, and stores the difference in the storage unit 201.

推測部205は、記憶部201に記憶された周波数変化速度と、磁石113の温度および室温の温度差と、周波数算出部203で算出された所定の時刻における各小型RFコイル114の位置の核磁化の共鳴周波数とから、水分量等の測定時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数を推測する。そして、発振機102の周波数を、推測部205で推測した共鳴周波数とし、測定時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、発振機102の周波数とを同調させる。   The estimation unit 205 includes the frequency change rate stored in the storage unit 201, the temperature difference between the temperature of the magnet 113 and the room temperature, and the nuclear magnetization of the position of each small RF coil 114 at a predetermined time calculated by the frequency calculation unit 203. The resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 at the time of measurement of the moisture content or the like is estimated from the resonance frequency of. Then, the frequency of the oscillator 102 is set to the resonance frequency estimated by the estimation unit 205, and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 at the measurement time and the frequency of the oscillator 102 are tuned.

例えば、磁石113温度が高く、室温が低く、さらにその温度差が大きい場合には、共鳴周波数の変動速度は大きく、その変動の方向は共鳴周波数が「上がる」(高周波側)方向となる。
また、磁石113温度が低く、室温が高く、さらにその温度差が大きい場合には、共鳴周波数の変動速度は大きく、その変動の方向は共鳴周波数が「下がる」(低周波)方向に動いていく。
For example, when the temperature of the magnet 113 is high, the room temperature is low, and the temperature difference is large, the fluctuation speed of the resonance frequency is large, and the direction of the fluctuation is the direction in which the resonance frequency is “increased” (high frequency side).
In addition, when the temperature of the magnet 113 is low, the room temperature is high, and the temperature difference is large, the fluctuation speed of the resonance frequency is large, and the direction of the fluctuation moves in a direction in which the resonance frequency “lowers” (low frequency). .

このように、共鳴周波数の変化速度は、磁石113と、室温との温度差に大きく依存する。そのため、推測部205では、記憶部201に記憶された周波数変化速度、磁石113温度と室温との関係を考慮し、測定時刻における小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数を推測するのである。
なお、推測部205において、周波数変化速度、磁石113温度と室温との関係に加えて、磁石113周囲の気流の状態や、熱伝達率等を考慮して、測定時刻における小型RFコイル114の位置の核磁化の共鳴周波数を推測してもよい。
Thus, the change rate of the resonance frequency greatly depends on the temperature difference between the magnet 113 and room temperature. Therefore, the estimation unit 205 estimates the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 at the measurement time in consideration of the frequency change rate stored in the storage unit 201 and the relationship between the temperature of the magnet 113 and room temperature. is there.
In addition, in the estimation unit 205, the position of the small RF coil 114 at the measurement time in consideration of the frequency change rate, the relationship between the magnet 113 temperature and the room temperature, the state of the airflow around the magnet 113, the heat transfer coefficient, and the like. The resonance frequency of the nuclear magnetization may be estimated.

以上において、励起用振動磁場の印加およびNMR信号の取得を説明したが、このような励起用振動磁場の印加およびNMR信号の取得は、小型RFコイルを含むLC回路により実現することができる。図15は、このようなLC回路の一例を示す図である。共振回路のコイル部(インダクタンス部)は、直径2.0mmの小型RFコイルとしている。核磁気共鳴(NMR)法においては、磁場中に置かれた原子核のスピン共鳴現象により核磁化の運動をNMR信号として検出することで原子数密度とスピン緩和時定数を計測することができる。1Teslaの磁場中でのスピン共鳴周波数は約43MHzであり、その周波数帯を高感度に選択的に検出するために、図15に示すようなLC共振回路が用いられる。   The application of the excitation oscillating magnetic field and the acquisition of the NMR signal have been described above. However, the application of the excitation oscillating magnetic field and the acquisition of the NMR signal can be realized by an LC circuit including a small RF coil. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of such an LC circuit. The coil portion (inductance portion) of the resonance circuit is a small RF coil having a diameter of 2.0 mm. In the nuclear magnetic resonance (NMR) method, the atomic number density and the spin relaxation time constant can be measured by detecting the movement of nuclear magnetization as an NMR signal by the spin resonance phenomenon of a nucleus placed in a magnetic field. The spin resonance frequency in a magnetic field of 1 Tesla is about 43 MHz, and an LC resonance circuit as shown in FIG. 15 is used to selectively detect the frequency band with high sensitivity.

ここで、小型RFコイル114が試料115に印加する励起用振動磁場は、たとえば、
(a)90°パルス、および、
(b)(a)のパルスの時間τ経過後に印加される180°パルス
からなるパルスシーケンスとすることができる。
Here, the excitation oscillating magnetic field applied to the sample 115 by the small RF coil 114 is, for example,
(A) a 90 ° pulse, and
(B) A pulse sequence composed of 180 ° pulses applied after the time τ of the pulse in (a) has elapsed.

ここで、90°パルスが第1位相にあり、180°パルスが、第1位相と90°ずれた第2位相にあるパルスシーケンスとしても、スピン−スピンに基づくNMR信号のピーク強度と試料115中の水の自己拡散係数との相関関係、T緩和時定数と試料115中の水分量との相関関係を取得することもできる。 Here, even in a pulse sequence in which the 90 ° pulse is in the first phase and the 180 ° pulse is in the second phase shifted by 90 ° from the first phase, the peak intensity of the NMR signal based on the spin-spin and the sample 115 The correlation between the self-diffusion coefficient of water and the correlation between the T 2 relaxation time constant and the amount of water in the sample 115 can also be acquired.

なお、小型RFコイル114を用いる場合、上記(a)および(b)の励起パルス強度の調整が困難となる場合がある。たとえば、測定対象の領域、つまり小型RFコイル114で囲まれた領域のうち、中央部と周縁部とで励起のされかたに差異が生じてしまい、全体を均一の励起角度となるように、つまり(a)および(b)における励起用振動磁場の強度比が一定となるように励起することが困難となる場合がある。(a)および(b)における励起角度比がばらつくと、正確な水分量、自己拡散係数の計測が困難となる。   In the case where the small RF coil 114 is used, it may be difficult to adjust the excitation pulse intensity of the above (a) and (b). For example, in the region to be measured, that is, the region surrounded by the small RF coil 114, a difference occurs in the excitation method between the central portion and the peripheral portion, so that the entire excitation angle is uniform. That is, it may be difficult to excite so that the intensity ratio of the oscillating magnetic field for excitation in (a) and (b) is constant. If the excitation angle ratio in (a) and (b) varies, it becomes difficult to accurately measure the moisture content and the self-diffusion coefficient.

そこで、このような場合には、パルス制御部108が、上記パルスシーケンスにくわえ、90°パルス(a)より時間τだけ前の時刻に、180°パルスを印加するステップを加えた別のシーケンスを実行するようにする。そして、これら2つのシーケンスで得られるNMR信号(エコー信号)の挙動(位相検波器で得られる位相波形の位相の反転、信号強度が同程度であるか等)を比較することで、90°パルス(a)および180°パルス(b)の励起パルス強度が正確であるか否かを判別できる。この結果、装置の異常等により励起パルス強度がずれた場合でも、測定を行う前の段階で異常を検知でき、測定値をより正確なものとすることができる。   Therefore, in such a case, in addition to the above pulse sequence, the pulse control unit 108 adds another sequence in which a step of applying a 180 ° pulse is added at a time τ before the 90 ° pulse (a). Make it run. Then, by comparing the behavior of the NMR signal (echo signal) obtained by these two sequences (inversion of the phase waveform obtained by the phase detector, whether the signal intensity is comparable, etc.), a 90 ° pulse It can be determined whether the excitation pulse intensities of (a) and 180 ° pulse (b) are accurate. As a result, even when the excitation pulse intensity is deviated due to an abnormality of the apparatus, the abnormality can be detected at a stage before the measurement is performed, and the measurement value can be made more accurate.

次に、スイッチ部161の構成について説明する。
前述したように、スイッチ部161は、小型RFコイル114、RF励起パルス生成部およびNMR信号検出部を接続する分岐部に設けられている。
Next, the configuration of the switch unit 161 will be described.
As described above, the switch unit 161 is provided in the branching unit that connects the small RF coil 114, the RF excitation pulse generation unit, and the NMR signal detection unit.

スイッチ部161は、
小型RFコイル114とRF励起パルス生成部(RF増幅器106)とが接続された第1状態、および、
小型RFコイル114とNMR信号検出部(位相検波器110)とが接続された第2状態
を切り替える機能を有する。
The switch unit 161 is
A first state in which the small RF coil 114 and the RF excitation pulse generator (RF amplifier 106) are connected; and
It has a function of switching the second state in which the small RF coil 114 and the NMR signal detector (phase detector 110) are connected.

スイッチ部161は、このような「送受信切り替えスイッチ」の役目を果たす。この役目は、RF power−ampで増幅された励起パルスを小型RFコイル114に伝送する際には、受信系のプリアンプ112を切り離して大電圧から保護し、励起後にNMR信号を受信する際には、RF増幅器106から漏れてくる増幅用大型トランジスタが発するノイズを受信系のプリアンプ112に伝送しないように遮断することである。小型RFコイル114を用いて計測する場合には、微弱な信号を取り扱うため、以下の理由でスイッチ部161が必要となる。一方、小型RFコイル114を用いない大型計測システムでは、「クロスダイオード」を用いれば充分に対処ができる。なお、クロスダイオードは、所定値以上の電圧が印加された際にオン状態となり、所定値未満の場合にはオフ状態となるダイオードである。   The switch unit 161 serves as such a “transmission / reception switching switch”. The role is to transmit the excitation pulse amplified by RF power-amp to the small RF coil 114 to separate the preamplifier 112 of the receiving system and protect it from a large voltage, and to receive the NMR signal after excitation. In other words, the noise generated by the large amplification transistor leaking from the RF amplifier 106 is blocked from being transmitted to the preamplifier 112 of the receiving system. When measurement is performed using the small RF coil 114, a weak signal is handled, so the switch unit 161 is necessary for the following reason. On the other hand, in a large measurement system that does not use the small RF coil 114, the use of a “cross diode” can sufficiently cope. The cross diode is a diode that is turned on when a voltage equal to or higher than a predetermined value is applied and is turned off when the voltage is lower than the predetermined value.

スイッチ部161は、種々の構成を採用することができる。図16はスイッチ部161の構成の一例を示す回路図である。   The switch unit 161 can employ various configurations. FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the switch unit 161.

Gコイル151は、図8に示すように、試料115に勾配磁場を印加できるように配置される。Gコイル151は、一つの小型RFコイル114に対して、2つ配置され、小型RFコイル114を挟んで対向配置している。
Gコイル151の形状は、種々のものを採用し得るが、本実施形態では平板状コイルを用いる。Gコイル151は、本実施形態では、半月状である。
Gコイル151は、試料115の表面に対し平行に配置される。
また、Gコイル151は、小型RFコイル114よりも上方に配置されている。これにより、小型RFコイル114の中心軸上に、y軸方向に磁場の勾配を持つ勾配磁場を形成することができる。
小型RFコイル114と一方のGコイル151との間、小型RFコイル114と他方のGコイル151との間には、図示しない遮蔽シールドが設けられている。この遮蔽シールドにより、Gコイル151からのノイズが、小型RFコイル114に影響するのを防止している。遮蔽シールドは、ノイズの通過を防止し、かつ、磁場が通過できるような厚さとなっている。
なお、水分量、自己拡散係数を計測する際には、小型RFコイル114のみを試料115に接触させる。
As shown in FIG. 8, the G coil 151 is disposed so that a gradient magnetic field can be applied to the sample 115. Two G coils 151 are arranged with respect to one small RF coil 114, and are opposed to each other with the small RF coil 114 interposed therebetween.
Various shapes can be adopted for the G coil 151, but a flat coil is used in this embodiment. In this embodiment, the G coil 151 has a half-moon shape.
The G coil 151 is arranged in parallel to the surface of the sample 115.
The G coil 151 is disposed above the small RF coil 114. Thereby, a gradient magnetic field having a magnetic field gradient in the y-axis direction can be formed on the central axis of the small RF coil 114.
A shielding shield (not shown) is provided between the small RF coil 114 and one G coil 151 and between the small RF coil 114 and the other G coil 151. This shielding shield prevents noise from the G coil 151 from affecting the small RF coil 114. The shielding shield has a thickness that prevents the passage of noise and allows a magnetic field to pass.
Note that only the small RF coil 114 is brought into contact with the sample 115 when measuring the moisture content and the self-diffusion coefficient.

設定部200による発振機102の周波数の設定、小型RFコイル114への高周波パルスの印加ならびに電流駆動用電源159を介したGコイル151へのパルス電流の供給は、図7に示すモード切替制御部169により制御される。モード切替制御部169は、図17に示すように、モード選択部169Aと、制御部169Bとを含む。
モード選択部169Aは、作業者が入力した要求を受信し、複数あるモードのなかから、受信した要求に応じたモードを選択する。
本実施形態では、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を取得する共鳴周波数取得モード、NMR信号を受信せずに、励起用振動磁場の印加のみを行なうダミーモード、試料115中の特定箇所の水分量を測定する第一の測定モード、試料115中の特定箇所の水分子の易動性(自己拡散係数)を測定する第二の測定モードのうちから、いずれかを選択する。
The setting of the frequency of the oscillator 102 by the setting unit 200, the application of a high frequency pulse to the small RF coil 114, and the supply of the pulse current to the G coil 151 via the current driving power source 159 include the mode switching control unit shown in FIG. 169. As shown in FIG. 17, mode switching control unit 169 includes a mode selection unit 169A and a control unit 169B.
The mode selection unit 169A receives a request input by the worker, and selects a mode corresponding to the received request from a plurality of modes.
In this embodiment, a resonance frequency acquisition mode for acquiring the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114, a dummy mode for receiving only an excitation oscillating magnetic field without receiving an NMR signal, and in the sample 115 One of the first measurement mode for measuring the moisture content at a specific location of the sample and the second measurement mode for measuring the mobility (self-diffusion coefficient) of water molecules at the specific location in the sample 115 is selected. .

図18は、制御部169Bの構成例を示す図である。制御部169Bは、小型RFコイル114、後述するGコイル151の動作を制御するものであり、水分量を測定するモードにあるときには、試料115に対し、小型RFコイル114により励起用振動磁場を印加するとともに、励起用振動磁場に対応した核磁気共鳴信号を小型RFコイル114により取得するように制御を行なう。
また、自己拡散係数を測定するモードにあるときには、試料115に対し、小型RFコイルにより励起用振動磁場を印加するとともに、Gコイル151により勾配磁場を印加し、これらの磁場に対応して発生する核磁気共鳴信号を小型RFコイル114により取得するように制御を行なう。
制御部169Bは、具体的には、変調器104の動作を制御するパルス制御部108および電流駆動用電源159の動作を制御する勾配磁場制御部171を備えている。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 169B. The control unit 169B controls the operation of the small RF coil 114 and a G coil 151 to be described later. When in the mode for measuring the moisture content, the excitation RF magnetic field is applied to the sample 115 by the small RF coil 114. At the same time, control is performed so that the nuclear magnetic resonance signal corresponding to the excitation oscillating magnetic field is acquired by the small RF coil 114.
When in the mode for measuring the self-diffusion coefficient, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115 by a small RF coil, and a gradient magnetic field is applied by the G coil 151 to be generated corresponding to these magnetic fields. Control is performed so that the nuclear magnetic resonance signal is acquired by the small RF coil 114.
Specifically, the control unit 169B includes a pulse control unit 108 that controls the operation of the modulator 104 and a gradient magnetic field control unit 171 that controls the operation of the current driving power source 159.

制御部169Bには、シーケンステーブル127が接続されており、このシーケンステーブル127には、水分量を測定する際の高周波パルスのシーケンスデータと、自己拡散係数を測定する際の高周波パルスおよび勾配磁場を発生させるパルス電流のシーケンスを決定するシーケンスデータと、後述するダミー励起を行なう際の高周波パルスのシーケンスデータとが記憶されている。すなわち、水分量を測定する場合における高周波パルスを発生させる時刻と、その間隔とが設定された第一タイミングダイアグラム、及び、自己拡散係数を測定する場合における、高周波パルス及び勾配磁場用のパルス電流を発生させる時刻と、その間隔とが設定された第二タイミングダイアグラム、ダミー励起を行なう際の高周波パルスを発生させる時刻と、その間隔とが設定された第三タイミングダイアグラム
が記憶されている。
なお、シーケンステーブル127には、第一タイミングダイアグラムに基づいて印加する高周波パルスの強度が記憶されている。また、第二タイミングダイアグラムに基づいて印加する高周波パルス及び勾配磁場用のパルス電流の強度もシーケンステーブル127に記憶されている。さらに、第三タイミングダイアグラムに基づいて印加する高周波パルスの強度もシーケンステーブル127に記憶されている。
また、制御部169Bには、計時部128が接続されている。
A sequence table 127 is connected to the control unit 169B. In this sequence table 127, the sequence data of the radio frequency pulse when measuring the moisture content, the radio frequency pulse and the gradient magnetic field when measuring the self-diffusion coefficient are stored. Sequence data for determining a sequence of pulse currents to be generated and high-frequency pulse sequence data for dummy excitation described later are stored. That is, the first timing diagram in which the time at which a high frequency pulse is generated when measuring the amount of water and the interval between them, and the pulse current for the high frequency pulse and gradient magnetic field when measuring the self-diffusion coefficient are shown. A second timing diagram in which the generation time and the interval are set is stored, and a third timing diagram in which the time at which the high-frequency pulse is generated during dummy excitation and the interval is set is stored.
The sequence table 127 stores the intensity of the high frequency pulse applied based on the first timing diagram. The sequence table 127 also stores the high-frequency pulse applied based on the second timing diagram and the intensity of the pulse current for the gradient magnetic field. Further, the intensity of the high frequency pulse applied based on the third timing diagram is also stored in the sequence table 127.
In addition, a timer unit 128 is connected to the control unit 169B.

このような制御部169Bは、シーケンステーブル127から取得した上記シーケンスデータと、計時部128での計測時間とに基づいて、高周波パルス及び勾配磁場用のパルス電流を発生させる。   Such a control unit 169B generates a high-frequency pulse and a pulse current for a gradient magnetic field based on the sequence data acquired from the sequence table 127 and the measurement time in the time measuring unit 128.

ここで、モード切替制御部169による測定モードの切替作業について説明する。
本実施形態では、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を取得した後、NMR信号を受信せずに、励起用振動磁場の印加のみを行なうダミー励起を行なう。その後、設定部200により、発振機102の周波数を、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に同調させて設定し、水分量、自己拡散係数の測定を行なう。
Here, the switching operation of the measurement mode by the mode switching control unit 169 will be described.
In the present embodiment, after obtaining the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114, dummy excitation is performed in which only the excitation oscillating magnetic field is applied without receiving an NMR signal. Thereafter, the setting unit 200 sets the frequency of the oscillator 102 in synchronization with the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114, and measures the moisture content and the self-diffusion coefficient.

すなわち、図19に示すように、本実施形態の測定方法は、
・試料115に対し、静磁場印加部(磁石113)から静磁場を印加する工程(ステップ30)
・設定部200により、発振機102の周波数を、静磁場が印加された試料115の各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に同調させて、発振機102の周波数を設定する工程(ステップ31)
・ステップ30において設定された周波数の信号を発振機102から発振し、発振機102からの信号を変調器104により変調してRFパルスを生成し、各小型RFコイル114に対し、各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数に対応した周波数のRFパルスを送出する工程(ステップ32)
・各小型RFコイル114から、試料115に対して、励起用振動磁場を印加する工程(ステップ33)
・各小型RFコイル114を介して、試料115中で発生した核磁気共鳴信号を取得する工程(ステップ34)
・取得した前記核磁気共鳴信号に基づいて、演算部130により、試料115中のプロトン性溶媒の挙動(水分量、自己拡散係数)を算出する工程(ステップ35)
・各小型RFコイル114において、水分量、自己拡散係数の双方を算出したか否かを判定する工程(ステップ36)
・すべての小型RFコイルにおける計測が終了しているか否かを判断する工程(ステップ37)
を含む。
That is, as shown in FIG. 19, the measurement method of this embodiment is
A step of applying a static magnetic field to the sample 115 from the static magnetic field application unit (magnet 113) (step 30).
A step of setting the frequency of the oscillator 102 by tuning the frequency of the oscillator 102 by the setting unit 200 to the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied. (Step 31)
The signal having the frequency set in step 30 is oscillated from the oscillator 102, the signal from the oscillator 102 is modulated by the modulator 104 to generate an RF pulse, and for each small RF coil 114, each small RF coil A step of transmitting an RF pulse having a frequency corresponding to the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position 114 (step 32)
A step of applying an oscillating magnetic field for excitation from each small RF coil 114 to the sample 115 (step 33)
A step of acquiring a nuclear magnetic resonance signal generated in the sample 115 via each small RF coil 114 (step 34).
A step of calculating the behavior (moisture content, self-diffusion coefficient) of the protic solvent in the sample 115 by the calculation unit 130 based on the acquired nuclear magnetic resonance signal (step 35).
A step of determining whether or not both the moisture content and the self-diffusion coefficient have been calculated in each small RF coil 114 (step 36)
A step of determining whether or not measurement has been completed for all small RF coils (step 37).
including.

そして、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に同調させて、発振機102の周波数を設定する工程(ステップ31)は、図20に示すように、
・静磁場が印加された試料115の一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の経時変化を取得する工程(ステップ311)
・所定の時刻において、静磁場が印加された試料115の各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出する工程(ステップ312)
・NMR信号を受信せずに、励起用振動磁場の印加のみを行なうダミー励起を行なう工程(ステップ313)
・核磁化の共鳴周波数の経時変化と、所定の時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数とから、プロトン性溶媒の挙動(水分量、自己拡散係数)の測定時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数を推測する工程(ステップ314)
を含んで構成される。
Then, the step (step 31) of setting the frequency of the oscillator 102 in synchronization with the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 is as shown in FIG.
A step of acquiring a time-dependent change in the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied (step 311).
A step of calculating the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied at a predetermined time (step 312)
A step of performing dummy excitation in which only an excitation oscillating magnetic field is applied without receiving an NMR signal (step 313)
Each time at the measurement time of the behavior of the protic solvent (water content, self-diffusion coefficient) from the time-dependent change in the resonance frequency of the nuclear magnetization and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 at a predetermined time Step of estimating the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 (step 314)
It is comprised including.

まず、作業者が、核磁化の共鳴周波数を取得する共鳴周波数取得モードを選択するという要求を測定装置1に入力する。操作信号受付部129は、この要求を受け付ける。
操作信号受付部129が要求を受け付けると、磁石113による試料115に対する静磁場の印加が開始される(ステップ30)。
操作信号受付部129は、受け付けた要求をモード切替制御部169に送出する。
この要求は、モード切替制御部169のモード選択部169Aに送出される。モード選択部169Aでは、複数あるモードのなかから、前記要求の内容に応じたモードを選択する。
ここでは、前記要求は、共鳴周波数取得モードを選択するという要求であるため、モード選択部169Aでは、共鳴周波数取得モードを選択して、この共鳴周波数取得モードを特定する特定情報を生成する。そして、この特定情報を設定部200に送出する。
設定部200は、受け付けた前記特定情報の内容を判断する。そして、設定部200で、前記特定情報が共鳴周波数取得モードを特定するものであると判別した場合には、仮周波数設定部209により、発振機102の周波数を適当に設定し、発振機102から仮の周波数の信号を発振させる。
なお、仮周波数設定部209により設定された仮の周波数は、この仮の周波数の励起用振動磁場を印加する一の小型RFコイル114の番号(小型RFコイル114の設置位置)に関連付けられ、仮の周波数を設定した時刻とともに、記憶部201に記憶される(図13参照)。
First, the operator inputs a request for selecting a resonance frequency acquisition mode for acquiring the resonance frequency of nuclear magnetization to the measurement apparatus 1. The operation signal receiving unit 129 receives this request.
When the operation signal receiving unit 129 receives the request, application of a static magnetic field to the sample 115 by the magnet 113 is started (step 30).
The operation signal receiving unit 129 sends the received request to the mode switching control unit 169.
This request is sent to the mode selection unit 169A of the mode switching control unit 169. The mode selection unit 169A selects a mode according to the content of the request from a plurality of modes.
Here, since the request is a request to select the resonance frequency acquisition mode, the mode selection unit 169A selects the resonance frequency acquisition mode and generates specific information for specifying the resonance frequency acquisition mode. Then, this specific information is sent to the setting unit 200.
The setting unit 200 determines the content of the received specific information. When the setting unit 200 determines that the specific information specifies the resonance frequency acquisition mode, the provisional frequency setting unit 209 sets the frequency of the oscillator 102 appropriately, A signal with a temporary frequency is oscillated.
The temporary frequency set by the temporary frequency setting unit 209 is associated with the number of one small RF coil 114 (installation position of the small RF coil 114) to which the excitation oscillating magnetic field having the temporary frequency is applied. Is stored in the storage unit 201 together with the time at which the frequency is set (see FIG. 13).

発振機102から仮の周波数の信号を発振することにより、複数ある小型RFコイル114のうち、一の小型RFコイル114(例えば、複数ある小型RFコイル114のうち中央に配置されたコイル)から、試料115に対して励起用振動磁場を印加する。そして、一の小型RFコイル114により、核磁気共鳴信号を取得する。一の小型RFコイル114により取得された核磁気共鳴信号は、位相検波器110に送出され、その後、周波数算出部203が、位相検波器110を介して、仮の周波数を基にして検波された核磁気共鳴信号を取得する。   By oscillating a signal of a temporary frequency from the oscillator 102, from one small RF coil 114 (for example, a coil disposed at the center of the plurality of small RF coils 114) among the plurality of small RF coils 114, An excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115. Then, a nuclear magnetic resonance signal is acquired by one small RF coil 114. The nuclear magnetic resonance signal acquired by one small RF coil 114 is sent to the phase detector 110, and then the frequency calculation unit 203 is detected based on the temporary frequency via the phase detector 110. Acquire nuclear magnetic resonance signals.

周波数算出部203は、仮周波数設定部209により設定した仮の周波数を記憶部201から読み出す。そして、周波数算出部203は、仮の周波数を基にして検波された核磁気共鳴信号と、仮周波数設定部209により設定した仮の周波数と、に基づいて、試料115の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数(真の共鳴周波数)を算出する。
周波数算出部203により算出された真の共鳴周波数は、一の小型RFコイル114の番号(小型RFコイル114の設置位置)に関連付けられ、真の共鳴周波数を算出した時刻とともに、記憶部201に記憶される(図13参照)。
The frequency calculation unit 203 reads the temporary frequency set by the temporary frequency setting unit 209 from the storage unit 201. Then, the frequency calculation unit 203 installs the small RF coil 114 of the sample 115 based on the nuclear magnetic resonance signal detected based on the temporary frequency and the temporary frequency set by the temporary frequency setting unit 209. The resonance frequency (true resonance frequency) of the nuclear magnetization at the position is calculated.
The true resonance frequency calculated by the frequency calculation unit 203 is associated with the number of one small RF coil 114 (installation position of the small RF coil 114) and stored in the storage unit 201 together with the time when the true resonance frequency was calculated. (See FIG. 13).

次に、所定時間経過した後、再度、仮周波数設定部209により、発振機102の周波数を適当に設定し、発振機102から仮の周波数の信号を発振させる。そして、前述した方法と同様の方法で、周波数算出部203により、所定時間経過した後の、真の共鳴周波数を算出する。算出された真の共鳴周波数は、小型RFコイル114の番号に関連付けられ、真の共鳴周波数を算出した時刻とともに、記憶部201に記憶される(図13参照)。
ここで、周波数算出部203により真の共鳴周波数の算出を行なっている間に、温度差算出部208により、磁石113の表面温度と、測定装置1が設置された部屋の室温との差を検出する。検出された温度は、記憶部201に記憶される。
Next, after a predetermined time has elapsed, the temporary frequency setting unit 209 again sets the frequency of the oscillator 102 appropriately, and the signal of the temporary frequency is oscillated from the oscillator 102. Then, the true resonance frequency after a predetermined time has elapsed is calculated by the frequency calculation unit 203 by the same method as described above. The calculated true resonance frequency is associated with the number of the small RF coil 114 and is stored in the storage unit 201 together with the time when the true resonance frequency is calculated (see FIG. 13).
Here, while the true resonance frequency is calculated by the frequency calculation unit 203, the difference between the surface temperature of the magnet 113 and the room temperature of the room in which the measuring apparatus 1 is installed is detected by the temperature difference calculation unit 208. To do. The detected temperature is stored in the storage unit 201.

記憶部201に異なる時刻(t1、t2)における真の共鳴周波数の値が記憶されると、周波数変化速度算出部207は、異なる時刻における、一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の真の共鳴周波数を記憶部201から読み出し、一定時間(t2‐t1)の間に、たとえば、1秒間に、核磁化の共鳴周波数がどのくらい変化するか(経時変化)を算出する(ステップ311)。
算出された周波数変化速度は、記憶部201に記憶される(図13参照)。
When the true resonance frequency values at different times (t 1, t 2) are stored in the storage unit 201, the frequency change rate calculation unit 207 displays the true value of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 at different times. Is calculated from the storage unit 201, and how much the resonance frequency of nuclear magnetization changes (time-dependent change) in one second, for example, during a certain time (t2-t1) (step 311).
The calculated frequency change speed is stored in the storage unit 201 (see FIG. 13).

記憶部201に周波数変化速度が記憶されると、設定部200の仮周波数設定部209が発振機102の周波数を仮の周波数に設定し、発振機102から仮の周波数の信号を発振させる。なお、仮周波数設定部209により設定された仮の周波数は、この仮の周波数の励起用振動磁場を印加する他の小型RFコイル114の番号(小型RFコイル114の設置位置)に関連付けられ、仮の周波数を設定した時刻とともに、記憶部201に記憶される。
そして、一の小型RFコイル114とは異なる他の小型RFコイル114から、試料115に対して励起用振動磁場を印加し、他の小型RFコイル114により、核磁気共鳴信号を取得する。その後、周波数算出部203が、位相検波器110により仮の周波数を基にして検波された前記核磁気共鳴信号を取得する。
周波数算出部203は、取得した核磁気共鳴信号と、記憶部201に記憶された仮の周波数とに基づいて、試料115の他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数(真の共鳴周波数)を算出する。周波数算出部203により算出された真の共鳴周波数は、他の小型RFコイル114の番号(小型RFコイル114の位置)に関連付けられ、真の共鳴周波数を算出した時刻とともに、記憶部201に記憶される(図21参照)。
このような操作を繰り返し、すべての小型RFコイル114の設置位置における核磁化の真の共鳴周波数および真の共鳴周波数を算出した時刻を記憶部201に記憶する(図21参照)(ステップ312)。
When the frequency change speed is stored in the storage unit 201, the temporary frequency setting unit 209 of the setting unit 200 sets the frequency of the oscillator 102 to a temporary frequency, and the signal of the temporary frequency is oscillated from the oscillator 102. The temporary frequency set by the temporary frequency setting unit 209 is associated with the number of another small RF coil 114 (installation position of the small RF coil 114) to which the excitation oscillating magnetic field having the temporary frequency is applied. Is stored in the storage unit 201 together with the time when the frequency is set.
Then, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115 from another small RF coil 114 different from the one small RF coil 114, and a nuclear magnetic resonance signal is acquired by the other small RF coil 114. Thereafter, the frequency calculation unit 203 acquires the nuclear magnetic resonance signal detected by the phase detector 110 based on the temporary frequency.
Based on the acquired nuclear magnetic resonance signal and the provisional frequency stored in the storage unit 201, the frequency calculation unit 203 calculates the resonance frequency (true true) of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114 of the sample 115. Resonance frequency) is calculated. The true resonance frequency calculated by the frequency calculation unit 203 is associated with the number of the other small RF coil 114 (position of the small RF coil 114), and is stored in the storage unit 201 together with the time when the true resonance frequency is calculated. (See FIG. 21).
Such an operation is repeated, and the true resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation positions of all the small RF coils 114 and the time when the true resonance frequency is calculated are stored in the storage unit 201 (see FIG. 21) (step 312).

次に、作業者が、NMR信号を受信せずに、励起用振動磁場の印加のみを行なうダミーモードを選択するという要求を測定装置1に入力する。操作信号受付部129は、この要求を受け付ける。
操作信号受付部129で受け付けた要求をモード切替制御部169に送出する。
この要求は、モード切替制御部169のモード選択部169Aに送出される。モード選択部169Aでは、複数あるモードのなかから、前記要求の内容に応じたモード(ダミーモード)を選択する。そして、モード選択部169Aは、ダミーモードを特定する情報を設定部200、制御部169Bに送出する。
設定部200は、受け付けた前記特定情報の内容を判断し、前記特定情報がダミーモードを特定するものであると判断した場合には、発振機102の周波数を適当に設定する。そして、発振機102から信号を発振させる。
一方、制御部169Bは、シーケンステーブル127からシーケンスデータを読みだす。そして、制御部169Bのパルス制御部108が、変調器104の動作を制御し、試料115に対して所定のパルスシーケンスで励起用振動磁場を印加する(ステップ313)。
Next, the operator inputs a request to the measuring apparatus 1 to select a dummy mode in which only the excitation oscillating magnetic field is applied without receiving the NMR signal. The operation signal receiving unit 129 receives this request.
The request received by the operation signal receiving unit 129 is sent to the mode switching control unit 169.
This request is sent to the mode selection unit 169A of the mode switching control unit 169. The mode selection unit 169A selects a mode (dummy mode) according to the content of the request from among a plurality of modes. Then, mode selection unit 169A sends information specifying the dummy mode to setting unit 200 and control unit 169B.
The setting unit 200 determines the content of the received specific information, and when it is determined that the specific information specifies a dummy mode, sets the frequency of the oscillator 102 appropriately. Then, a signal is oscillated from the oscillator 102.
On the other hand, the control unit 169B reads sequence data from the sequence table 127. Then, the pulse control unit 108 of the control unit 169B controls the operation of the modulator 104, and applies an excitation oscillating magnetic field to the sample 115 in a predetermined pulse sequence (step 313).

このようなダミー励起を行なうことで、計測の再現性と、信頼性とを向上させることができる。
熱平衡状態にある核磁化を90°励起パルスによって励起すると、その核磁化は励起さ
れ、T1緩和時定数と呼ばれる時定数T1(s)を持って時間t(s)と共に熱平衡状態に
戻っていく。核磁化の静磁場方向成分をMzで表し、熱平衡状態にある核磁化の大きさ
をM0で表せば、核磁化の緩和の様子は以下の式となる。
Mz/M0=1-exp(-t/T1)…式(B)
ここで、T1緩和時定数のT1の値は試料によって異なるが、純水で2〜3秒、固体高
分子電解質膜では100ms〜1秒程度である。
この式(B)では、90°励起された後に核磁化の静磁場方向成分MzがほぼM0に回復するためには、励起後からT1の5倍の時間が必要となる。5×T1よりも短い時間tsで90°励起パルスを照射すると、核磁化の静磁場方向成分はM0よりも小さいMz(ts)となり、熱平衡状態のM0で励起される場合よりも核磁化は励起されず、これによって放出される核磁気共鳴信号も小さくなる。この後、再度短い時間tsで励起すれば、さらに放出される核磁気共鳴信号は小さくなる。
複数回励起すると核磁気共鳴信号がゼロになってしまうように思えるが、実際には、回復しきらない核磁化(熱平衡に戻る途中の核磁化)は90°励起パルスでは励起されないために、回復は進み、複数回の励起の後には核磁化の静磁場方向成分は一定になる。これを飽和と呼ぶ。このような状態に達すれば、磁気共鳴信号の強度はほぼ一定となり、再現性の高い、信頼性のある計測が可能となる。
このように、T1緩和時定数の5倍よりも短い時間間隔で90°励起パルスを照射する場合には、磁気共鳴信号を一定にするために、水分量等の計測を行う前に複数回の励起パルス(これをダミーパルスと呼ぶ)を照射している。照射回数は試料によって変えることが多く、通常の計測では2回から8回程度である。
By performing such dummy excitation, measurement reproducibility and reliability can be improved.
When nuclear magnetization in a thermal equilibrium state is excited by a 90 ° excitation pulse, the nuclear magnetization is excited and returns to a thermal equilibrium state with time t (s) with a time constant T1 (s) called T1 relaxation time constant. If the static magnetic field direction component of the nuclear magnetization is represented by Mz and the magnitude of the nuclear magnetization in a thermal equilibrium state is represented by M0, the state of relaxation of the nuclear magnetization is expressed by the following equation.
Mz / M0 = 1-exp (-t / T1) ... Formula (B)
Here, although the value of T1 of the T1 relaxation time constant varies depending on the sample, it is about 2 to 3 seconds for pure water and about 100 ms to 1 second for the solid polymer electrolyte membrane.
In this formula (B), in order for the static magnetic field direction component Mz of the nuclear magnetization to recover almost to M0 after being excited by 90 °, it takes five times T1 after the excitation. When a 90 ° excitation pulse is irradiated for a time ts shorter than 5 × T1, the static magnetic field direction component of the nuclear magnetization becomes Mz (ts) smaller than M0, and the nuclear magnetization is excited more than when excited by M0 in the thermal equilibrium state. This also reduces the nuclear magnetic resonance signal emitted. After that, if the excitation is again performed in a short time ts, the emitted nuclear magnetic resonance signal becomes smaller.
It seems that the nuclear magnetic resonance signal becomes zero after multiple excitations, but in reality, the nuclear magnetization that cannot be recovered (nuclear magnetization on the way to return to thermal equilibrium) is not excited by the 90 ° excitation pulse, so it recovers. The static magnetic field direction component of the nuclear magnetization becomes constant after a plurality of excitations. This is called saturation. When such a state is reached, the intensity of the magnetic resonance signal becomes substantially constant, and a highly reproducible and reliable measurement is possible.
Thus, in the case of irradiating the 90 ° excitation pulse at a time interval shorter than 5 times the T1 relaxation time constant, in order to make the magnetic resonance signal constant, a plurality of times are measured before the measurement of the moisture content or the like. An excitation pulse (this is called a dummy pulse) is irradiated. The number of times of irradiation often varies depending on the sample, and it is about 2 to 8 times in normal measurement.

次に、作業者が、水分量の測定及び自己拡散係数の測定の双方を行うという要求を入力すると、モード切替制御部169に接続された操作信号受付部129が、前記要求を受け付ける。そして、操作信号受付部129がこの要求をモード切替制御部169に送出する。
モード選択部169Aは、複数あるモードのなかから、水分量を測定する測定モードを選択し、選択した測定モードを特定する情報を制御部169B、データ受付部131、設定部200に送出する。
データ受付部131は、測定モードを特定する特定情報を演算部130に送出する。演算部130は、この測定モード特定情報に基づいて、対応する演算処理を行う。測定モード特定情報が水分量を測定する第一の測定モードを示していれば測定データは水分量算出部132に送出され、測定モード特定情報が自己拡散係数を測定する第二の測定モードを示していれば測定データは易動性算出部133に送出され、各算出部において所定の処理が実行される。
Next, when the operator inputs a request to perform both moisture measurement and self-diffusion coefficient measurement, the operation signal accepting unit 129 connected to the mode switching control unit 169 accepts the request. Then, the operation signal receiving unit 129 sends this request to the mode switching control unit 169.
The mode selection unit 169A selects a measurement mode for measuring the moisture content from among a plurality of modes, and sends information for specifying the selected measurement mode to the control unit 169B, the data reception unit 131, and the setting unit 200.
The data receiving unit 131 sends specific information for specifying the measurement mode to the calculation unit 130. The calculation unit 130 performs a corresponding calculation process based on the measurement mode specifying information. If the measurement mode identification information indicates the first measurement mode for measuring the moisture content, the measurement data is sent to the moisture content calculator 132, and the measurement mode identification information indicates the second measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient. If so, the measurement data is sent to the mobility calculation unit 133, and a predetermined process is executed in each calculation unit.

一方、測定モード特定情報を受信した設定部200では、受け付けた前記特定情報の内容を判断する。そして、設定部200で、前記特定情報が水分量を測定する測定モードを特定するものであると判別した場合には、最初に励起用振動磁場を印加する小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の推測を行なう(ステップ314)。
具体的には、推測部205により、記憶部201に記憶された周波数変化速度、磁石113の表面温度と測定装置1が設置された部屋の室温との差、所定の時刻における一の小型RFコイル114の設置位置の共鳴周波数(真の共鳴周波数)、を読み出し、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の推測を行なう。
推測部205で推測した共鳴周波数は、一の小型RFコイル114の番号と関連づけられて記憶部201に記憶される。
その後、推測部205で推測した共鳴周波数を発振機102に送出し、発振機102の周波数を、推測された共鳴周波数の値に設定する。
発振機102からは、推測された共鳴周波数の信号が発振され、変調器104に送出される。
一方、制御部169Bは、シーケンステーブル127から水分量測定用のシーケンスデータを読みだす。そして、制御部169Bのパルス制御部108が、変調器104の動作を制御し、一の小型RFコイル114から、試料115に対して所定のパルスシーケンスで励起用振動磁場を印加する(ステップ32,33)。
励起用振動磁場に対応した核磁気共鳴信号は、一の小型RFコイル114を介して取得され、水分量算出部132にて水分量が算出される(ステップ34,35)。
この水分量の値は、一の小型RFコイル114の設置位置に関連付けられて、測定結果を記憶する記憶部(図示略)に記憶されるとともに、出力部135に出力される。
On the other hand, the setting unit 200 that has received the measurement mode specifying information determines the content of the received specifying information. When the setting unit 200 determines that the specific information specifies a measurement mode for measuring the moisture content, the nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 to which the excitation oscillating magnetic field is first applied is determined. Is estimated (step 314).
Specifically, the frequency change rate stored in the storage unit 201 by the estimation unit 205, the difference between the surface temperature of the magnet 113 and the room temperature of the room in which the measuring device 1 is installed, one small RF coil at a predetermined time The resonance frequency (true resonance frequency) of the installation position of 114 is read out, and the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 is estimated.
The resonance frequency estimated by the estimation unit 205 is associated with the number of one small RF coil 114 and stored in the storage unit 201.
Thereafter, the resonance frequency estimated by the estimation unit 205 is transmitted to the oscillator 102, and the frequency of the oscillator 102 is set to the estimated resonance frequency value.
A signal having an estimated resonance frequency is oscillated from the oscillator 102 and sent to the modulator 104.
On the other hand, the control unit 169 </ b> B reads the moisture content measurement sequence data from the sequence table 127. Then, the pulse control unit 108 of the control unit 169B controls the operation of the modulator 104, and applies an excitation oscillating magnetic field to the sample 115 from one small RF coil 114 in a predetermined pulse sequence (step 32, 33).
A nuclear magnetic resonance signal corresponding to the excitation oscillating magnetic field is acquired through one small RF coil 114, and the moisture content is calculated by the moisture content calculator 132 (steps 34 and 35).
The moisture amount value is associated with the installation position of one small RF coil 114, stored in a storage unit (not shown) that stores measurement results, and output to the output unit 135.

水分量の測定が終了すると、モード選択部169Aは、測定結果を記憶する記憶部(図示略)を参照し、一の小型RFコイル114について水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたか否かについて判断する。(ステップ36)。
自己拡散係数の計測が行われていないと判定した場合には、モード選択部169Aは複数あるモードのなかから、自己拡散係数を測定する測定モードを選択し、選択した測定モードを特定する情報を制御部169B、データ受付部131、設定部200に送出する。データ受付部131は、モード選択部169Aで選択した測定モードを示す特定情報を演算部130に送出する。
測定モード特定情報を受信した設定部200では、受け付けた前記特定情報の内容を判断する。そして、設定部200で、前記特定情報が自己拡散係数を測定する測定モードを特定するものであると判別した場合には、設定部200の推測部205における共鳴周波数の推測は行なわない。
すなわち、設定部200の推測部205では、既に、水分量の測定の際に、共鳴周波数の推測を行っているため、自己拡散係数を測定する際には、推測を行わないのである。
なお、静磁場強度の変動が非常に大きいような場合には、推測部205により、再度、共鳴周波数の推測を行なってもよい。
推測部205は、水分量の測定の際に推測した一の小型RFコイル114に対応する共鳴周波数を記憶部201から読み出し、発振機102に送出する。そして、発振機102の周波数を、推測された共鳴周波数の値に設定する。発振機102からは、水分量の測定の際に推測部205で推測した共鳴周波数の信号が再度、発振され、変調器104に送出される。
制御部169Bは、シーケンステーブル127から自己拡散係数測定用のシーケンスデータを読みだす。制御部169Bのパルス制御部108が、変調器104の動作を制御するとともに、勾配磁場制御部171が、電流駆動用電源159の動作を制御する。
試料115に対する励起用振動磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行し、さらに、励起用振動磁場および勾配磁場の印加を所定のパルスシーケンスにしたがって実行する(ステップ32,33)。
励起用振動磁場に対応した核磁気共鳴信号は、一の小型RFコイル114を介して取得され、易動性算出部133にて自己拡散係数が算出される(ステップ34,35)。
この自己拡散係数の値は、一の小型RFコイル114の設置位置に関連付けられて、測定結果を記憶する記憶部(図示略)に記憶されるとともに、出力部135に出力される。
When the measurement of the moisture content is completed, the mode selection unit 169A refers to a storage unit (not shown) that stores the measurement result, and whether both the moisture content and the self-diffusion coefficient are measured for one small RF coil 114. Judge whether or not. (Step 36).
When it is determined that the self-diffusion coefficient is not measured, the mode selection unit 169A selects a measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient from a plurality of modes, and specifies information for specifying the selected measurement mode. The data is sent to the control unit 169B, the data receiving unit 131, and the setting unit 200. The data reception unit 131 sends specific information indicating the measurement mode selected by the mode selection unit 169A to the calculation unit 130.
The setting unit 200 that has received the measurement mode specifying information determines the content of the received specific information. When the setting unit 200 determines that the specific information specifies a measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient, the estimation of the resonance frequency in the estimation unit 205 of the setting unit 200 is not performed.
That is, since the estimation unit 205 of the setting unit 200 has already estimated the resonance frequency when measuring the moisture content, the estimation is not performed when measuring the self-diffusion coefficient.
When the fluctuation of the static magnetic field intensity is very large, the estimation unit 205 may estimate the resonance frequency again.
The estimation unit 205 reads the resonance frequency corresponding to one small RF coil 114 estimated at the time of measuring the moisture content from the storage unit 201 and sends the resonance frequency to the oscillator 102. Then, the frequency of the oscillator 102 is set to the estimated resonance frequency value. From the oscillator 102, the resonance frequency signal estimated by the estimation unit 205 when measuring the moisture content is again oscillated and transmitted to the modulator 104.
The control unit 169B reads the sequence data for measuring the self diffusion coefficient from the sequence table 127. The pulse control unit 108 of the control unit 169B controls the operation of the modulator 104, and the gradient magnetic field control unit 171 controls the operation of the current driving power source 159.
The excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115 according to a predetermined pulse sequence, and the excitation oscillating magnetic field and the gradient magnetic field are applied according to a predetermined pulse sequence (steps 32 and 33).
A nuclear magnetic resonance signal corresponding to the excitation oscillating magnetic field is acquired via one small RF coil 114, and the self-diffusion coefficient is calculated by the mobility calculator 133 (steps 34 and 35).
The value of this self-diffusion coefficient is associated with the installation position of one small RF coil 114, stored in a storage unit (not shown) that stores measurement results, and output to the output unit 135.

自己拡散係数の測定が終了すると、モード選択部169Aは、測定結果を記憶する記憶部(図示略)を参照し、一の小型RFコイル114について、水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたかどうかを判定する。一の小型RFコイル114について、水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたと判断した場合には、他の小型RFコイル114について、水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたかどうかを判定する(ステップ37)。
計測を行なっていない小型RFコイル114があると判断した場合には、前述した方法と、同様の方法で、モード選択部169Aにより、水分量を測定する測定モードを選択し、推測部205により、小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の推測を行ない(ステップ314)、水分量の測定を行なう(ステップ32〜ステップ37)。
その後、前述した方法と同様の方法で自己拡散係数の計測を行なう。
このような作業をすべての小型RFコイル114での計測が終了するまで繰り返す。
そして、水分量、自己拡散係数、さらには、水分量、自己拡散係数に基づいて算出される移動量の分布が出力部135に出力される。
When the measurement of the self-diffusion coefficient is completed, the mode selection unit 169A refers to a storage unit (not shown) that stores the measurement result, and measures both the moisture content and the self-diffusion coefficient for one small RF coil 114. Determine whether it has been. If it is determined that both the moisture content and the self-diffusion coefficient have been measured for one small RF coil 114, have both the moisture content and the self-diffusion coefficient been measured for the other small RF coil 114? It is determined whether or not (step 37).
When it is determined that there is a small RF coil 114 that has not been measured, the mode selection unit 169A selects a measurement mode for measuring the amount of water by the same method as described above, and the estimation unit 205 The resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 is estimated (step 314), and the moisture content is measured (steps 32 to 37).
Thereafter, the self-diffusion coefficient is measured by the same method as described above.
Such an operation is repeated until the measurement with all the small RF coils 114 is completed.
Then, the moisture amount, the self-diffusion coefficient, and the distribution of the movement amount calculated based on the moisture amount and the self-diffusion coefficient are output to the output unit 135.

なお、水分量の測定、自己拡散係数の測定の順番は特に限定されるものではなく、自己拡散係数の測定を水分量の測定の前段で行ってもよい。
また、作業者が水分量の測定のみ、或いは、自己拡散係数の測定のみを行うという要求を入力した場合には、この要求に基づいて、モード切替制御部169のモード選択部169Aは、水分量を測定する第一の測定モード或いは自己拡散係数の測定をする第二の測定モードを選択することができる。
Note that the order of measurement of the moisture content and the measurement of the self-diffusion coefficient is not particularly limited, and the measurement of the self-diffusion coefficient may be performed before the measurement of the moisture content.
In addition, when the operator inputs a request to perform only moisture measurement or only self-diffusion coefficient measurement, based on this request, the mode selection unit 169A of the mode switching control unit 169 The first measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient or the second measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient can be selected.

図7に示す電流駆動用電源159は、Gコイル151への電流の供給に使用するものであり、電流駆動用電源159としては、スイッチング電源を使用せず、トランス等を使用している。
また、電流駆動用電源159が駆動していない状態では、ノイズによりトランジスタが微少発振しないように制御されている。
さらに、電流駆動用電源159が駆動していない状態において、Gコイル151に接続された導線を遮断する構造を採用することもできる。
このような構成の電流駆動用電源159を使用することにより、NMR信号への電流駆動用電源159からのノイズの影響を防止することができる。
A current driving power source 159 shown in FIG. 7 is used to supply a current to the G coil 151. The current driving power source 159 does not use a switching power source but uses a transformer or the like.
Further, when the current driving power source 159 is not driven, the transistor is controlled so as not to oscillate minutely due to noise.
Furthermore, it is also possible to employ a structure in which the conducting wire connected to the G coil 151 is cut off when the current driving power source 159 is not driven.
By using the current driving power source 159 having such a configuration, the influence of noise from the current driving power source 159 on the NMR signal can be prevented.

以上、試料115周辺の装置構成について説明した。つづいて、NMR信号の処理ブロックについて説明する。   The apparatus configuration around the sample 115 has been described above. Next, an NMR signal processing block will be described.

図7に示すように、演算部130は、第一の算出部である水分量算出部132と、第二の算出部である易動性算出部133と、第三の算出部である移動量算出部134とを備える。
まず、図22を参照して、水分量算出部132について説明する。
水分量算出部132は、試料115に対し、励起振動磁場を印加することにより得られるNMR信号の強度から、試料115の特定箇所における水分量を算出する。
水分量算出部132は、データ選別部132Aと、水分量計算部132Bと、データ選別用のパラメータテーブル132Cとを備える。
データ選別部132Aでは、データ選別用のパラメータテーブル132Cを参照しながら、T緩和時定数の算出に使用するNMR信号を選別する。
まず、データ受付部131で受け付けたNMR信号を、所定の強度以上のNMR信号と、所定の強度未満のNMR信号とに選別する。そして、所定の強度以上のNMR信号のみを選択し、このNMR信号の強度の対数を取り、最小二乗法で直線近似する。その後、近似直線と、所定の強度以上のNMR信号の強度の対数との差が所定値以下であるかどうか判別する。
近似直線と、所定の強度以上のNMR信号の強度の対数との差が所定値以下である場合には、この所定の強度以上のNMR信号を水分量計算部132Bに送信し、T緩和時定数及び水分量を算出する。
なお、NMR信号の強度の対数は指数関数的に減少するため、一定の時間が経過したあとに取得されたNMR信号の強度の対数は、略一定となる。データ選別部132Aでは、対数が一定となったNMR信号を選択せずに、対数が一定となる前のNMR信号のみを選択し、水分量計算部132Bに送信し、T緩和時定数及び水分量を算出する。
As illustrated in FIG. 7, the calculation unit 130 includes a moisture amount calculation unit 132 that is a first calculation unit, a mobility calculation unit 133 that is a second calculation unit, and a movement amount that is a third calculation unit. And a calculation unit 134.
First, the water content calculation unit 132 will be described with reference to FIG.
The water content calculation unit 132 calculates the water content at a specific location of the sample 115 from the intensity of the NMR signal obtained by applying an excitation oscillating magnetic field to the sample 115.
The moisture amount calculation unit 132 includes a data selection unit 132A, a moisture amount calculation unit 132B, and a data selection parameter table 132C.
The data sorting unit 132A sorts NMR signals used for calculating the T 2 relaxation time constant while referring to the data sorting parameter table 132C.
First, the NMR signal received by the data receiving unit 131 is sorted into an NMR signal having a predetermined intensity or higher and an NMR signal having a predetermined intensity or lower. Then, only an NMR signal having a predetermined intensity or higher is selected, the logarithm of the intensity of the NMR signal is taken, and linear approximation is performed by the least square method. Thereafter, it is determined whether or not the difference between the approximate line and the logarithm of the intensity of the NMR signal equal to or greater than a predetermined intensity is equal to or less than a predetermined value.
An approximate straight line, when the difference between the logarithm of the intensity of a predetermined intensity or more NMR signals is less than the predetermined value, transmits the above NMR signals the predetermined strength to the water quantity calculation unit 132B, T 2 relaxation time Calculate constants and moisture content.
In addition, since the logarithm of the intensity of the NMR signal decreases exponentially, the logarithm of the intensity of the NMR signal acquired after a lapse of a certain time becomes substantially constant. The data selecting unit 132A, without selecting the NMR signal logarithm becomes constant, logarithm selects only NMR signal before the constant, transmitted to the water content calculation unit 132B, T 2 relaxation time constant and moisture Calculate the amount.

図23に示すように、水分量計算部132Bは、T緩和時定数を算出する緩和時定数計算部132Dと、T緩和時定数から、水分量を算出する水分量見積部132Eと、補正部132Fと、検量線テーブル132G、補正パラメータ記憶部132Hとを備える。
緩和時定数計算部132DでT緩和時定数が算出されると、そのデータは、水分量見積部132Eに送出される。水分量見積部132Eは、検量線テーブル132Gにアクセスし、試料115に対応する検量線データを取得する。検量線テーブル132Gには、試料115の種類毎に、試料中の水分量とT緩和時定数との相関関係を示す検量線データが格納されている。
As shown in FIG. 23, the water content calculation unit 132B includes a relaxation time constant calculating unit 132D for calculating the the T 2 relaxation time constant, from the T 2 relaxation time constant, and the water content estimation unit 132E for calculating the water content, the correction 132F, a calibration curve table 132G, and a correction parameter storage unit 132H.
When the relaxation time constant calculation unit 132D calculates the T 2 relaxation time constant, the data is sent to the moisture amount estimation unit 132E. The moisture amount estimation unit 132E accesses the calibration curve table 132G and acquires calibration curve data corresponding to the sample 115. The calibration curve table 132G stores calibration curve data indicating the correlation between the amount of moisture in the sample and the T 2 relaxation time constant for each type of sample 115.

水分量見積部132Eは、取得された検量線データと、上記のようにして算出されたT緩和時定数とを用い、試料115中の水分量の見積値を算出する。 The water content estimation unit 132E calculates the estimated value of the water content in the sample 115 using the obtained calibration curve data and the T 2 relaxation time constant calculated as described above.

水分量見積部132Eで計算された水分量の見積値は、補正部132Fに送出される。補正部132Fでは、小型RFコイル114の大きさに応じて水分量の見積値を補正し、水分量を算出する。   The estimated value of the moisture amount calculated by the moisture amount estimation unit 132E is sent to the correction unit 132F. The correction unit 132F corrects the estimated amount of moisture according to the size of the small RF coil 114, and calculates the moisture content.

緩和時定数計算部132Dにおいては、小型RFコイル114で検出されたNMR信号からT緩和時定数が算出されるが、本実施形態においては、励起用振動磁場を印加する小型RFコイル114が小型であるため、大型のソレノイドコイル等を用いた測定の場合と測定値がずれる場合がある。 In the relaxation time constant calculation unit 132D, the T 2 relaxation time constant is calculated from the NMR signal detected by the small RF coil 114. In this embodiment, the small RF coil 114 that applies the excitation oscillating magnetic field is small. Therefore, the measurement value may be different from the measurement using a large solenoid coil.

このような場合には、補正部132Fにおいて、必要に応じて水分量の値を補正することができる。補正パラメータ記憶部132Hには、小型RFコイル114の大きさに応じた補正パラメータおよび補正方法が記憶されており、補正部132Fは、補正パラメータ記憶部132Hからこれらの情報を取得して補正を行う。   In such a case, the correction unit 132F can correct the moisture content as necessary. The correction parameter storage unit 132H stores a correction parameter and a correction method corresponding to the size of the small RF coil 114, and the correction unit 132F acquires the information from the correction parameter storage unit 132H and performs correction. .

小型RFコイル114を用いた場合、基本的には、試料よりも大きいRFコイルを用いたときと同等の測定値が得られるが、RFコイルを小型化した場合、試料の励起のされ方に差異が生じやすいため、一般的に、磁場の不均一性やSN比の低下等、測定値の誤差をもたらす要因が発生する。これに対し、小型RFコイル114の配置やスイッチ部を設ける構成の採用等により、上記要因を排除し、RFコイル114のサイズが測定値に与える影響を低減することが可能である。   When the small RF coil 114 is used, basically, a measurement value equivalent to that when an RF coil larger than the sample is used can be obtained. However, when the RF coil is downsized, there is a difference in how the sample is excited. Therefore, in general, factors that cause errors in measurement values such as magnetic field inhomogeneity and SN ratio decrease occur. On the other hand, the influence of the size of the RF coil 114 on the measurement value can be reduced by eliminating the above factors by adopting the arrangement of the small RF coil 114 or the configuration in which the switch unit is provided.

しかしながら、小型RFコイル114を極小化した場合には、RFコイルのサイズが測定値に与える影響が現れる場合がある。この影響について本発明者らが検討した結果、小型RFコイル114で得られた測定値に所定の定数を用いて換算することで、正確な値が得られることが明らかになった。換算は、所定の定数を乗算する、あるいは所定の定数を加算するという態様があり、試料115の性質等に応じて選択される。測定対象となる試料を用いた予備実験により、上記定数をあらかじめ求めておくことで、サイズの影響のない正確な測定値を得ることができる。   However, when the small RF coil 114 is minimized, the influence of the RF coil size on the measurement value may appear. As a result of studies by the present inventors on this influence, it has been clarified that an accurate value can be obtained by converting a measured value obtained by the small RF coil 114 using a predetermined constant. Conversion has a mode of multiplying a predetermined constant or adding a predetermined constant, and is selected according to the property of the sample 115 and the like. By obtaining the above constants in advance by a preliminary experiment using a sample to be measured, it is possible to obtain an accurate measurement value that is not affected by the size.

次に、図24及び図25を参照して、易動性算出部133について説明する。
易動性とは、前述したように、試料中におけるプロトン性溶媒の移動のしやすさを表す物性値であり、例えば、自己拡散係数、移動度等があるが、本実施形態では、易動性として自己拡散係数を算出する。
易動性算出部133は、試料115に対し、励起用振動磁場の印加を行うことにより得られたNMR信号及び異なる勾配磁場の印加を行うことにより得られたNMR信号に基づいて、試料115の特定箇所における水分子の自己拡散係数を算出する。
易動性算出部133は、データ選別部133Aと、自己拡散係数計算部133Bと、データ選別用のパラメータテーブル133Cとを備える。
データ選別部133Aでは、データ選別用のパラメータテーブル133Cを参照しながら、NMR信号を選別する。ここでの、NMR信号の選別方法は、水分量算出部132のデータ選別部132Aでの選別方法と同じである。
自己拡散係数計算部133Bは、図25に示すように、自己拡散係数を算出する自己拡散係数見積部133Dと、補正部133Fと、補正パラメータ記憶部133Hとを備える。
自己拡散係数見積部133Dは、取得したNMR信号から、上述した式(II)を用いて、自己拡散係数の見積値を算出する。
補正部133Fでは、自己拡散係数見積部133Dで算出した自己拡散係数の見積値を、小型RFコイル114の大きさに応じて補正する。補正パラメータ記憶部133Hには、補正部133Fにおける補正に関する補正パラメータまたは補正式が記憶されている。
Next, the mobility calculation unit 133 will be described with reference to FIGS.
As described above, the mobility is a physical property value indicating the ease of movement of the protic solvent in the sample, and includes, for example, a self-diffusion coefficient, mobility, and the like. The self-diffusion coefficient is calculated as a property.
Based on the NMR signal obtained by applying the excitation oscillating magnetic field to the sample 115 and the NMR signal obtained by applying a different gradient magnetic field to the sample 115, the mobility calculation unit 133 Calculate the self-diffusion coefficient of water molecules at a specific location.
The mobility calculation unit 133 includes a data selection unit 133A, a self-diffusion coefficient calculation unit 133B, and a parameter table 133C for data selection.
The data sorting unit 133A sorts the NMR signals while referring to the data sorting parameter table 133C. The NMR signal selection method here is the same as the selection method in the data selection unit 132A of the moisture amount calculation unit 132.
As shown in FIG. 25, the self-diffusion coefficient calculation unit 133B includes a self-diffusion coefficient estimation unit 133D that calculates a self-diffusion coefficient, a correction unit 133F, and a correction parameter storage unit 133H.
The self-diffusion coefficient estimation unit 133D calculates an estimated value of the self-diffusion coefficient from the acquired NMR signal using the above-described formula (II).
In the correction unit 133F, the estimated value of the self diffusion coefficient calculated by the self diffusion coefficient estimation unit 133D is corrected according to the size of the small RF coil 114. In the correction parameter storage unit 133H, correction parameters or correction formulas related to correction in the correction unit 133F are stored.

自己拡散係数見積部133Dにおいては、小型RFコイル114で検出されたNMR信号から水の自己拡散係数の見積値が算出されるが、励起用振動磁場を印加する小型RFコイル114が小型であるため、自己拡散係数の算出においても、大型のソレノイドコイル等を用いた測定の場合と測定値がずれる場合がある。   In the self-diffusion coefficient estimation unit 133D, the estimated value of the self-diffusion coefficient of water is calculated from the NMR signal detected by the small RF coil 114, but the small RF coil 114 that applies the oscillating magnetic field for excitation is small. In the calculation of the self-diffusion coefficient, the measurement value may deviate from the measurement using a large solenoid coil or the like.

このような場合には、補正部133Fにおいて、必要に応じて自己拡散係数の値を補正することができる。補正パラメータ記憶部133Hには、小型RFコイル114の大きさに応じた補正パラメータおよび補正方法が記憶されており、補正部133Fは、補正パラメータ記憶部133Hからこれらの情報を取得して補正を行う。   In such a case, the correction unit 133F can correct the value of the self-diffusion coefficient as necessary. The correction parameter storage unit 133H stores a correction parameter and a correction method according to the size of the small RF coil 114, and the correction unit 133F acquires the information from the correction parameter storage unit 133H and performs correction. .

次に、図26を参照して移動量算出部134について説明する。移動量算出部134は、水分量算出部132にて算出した水分量、易動性算出部133にて算出した自己拡散係数に基づいて、水分子の移動量を算出する。
移動量算出部134は、水分子の移動量を算出するためのパラメータが記憶されたパラメータ記憶部134Bと、このパラメータ記憶部134Bに記憶された算出式を読み出して、水分子の移動量を算出する移動量計算部134Aとを備える。
パラメータ記憶部134Bには、各試料115の種類ごとに、自己拡散係数と、水分量とから水分子の移動量を算出するための算出式が記憶されている。
この算出式に基づいて、移動量計算部134Aにて、移動量を算出することができる。
Next, the movement amount calculation unit 134 will be described with reference to FIG. The movement amount calculation unit 134 calculates the movement amount of water molecules based on the water amount calculated by the water amount calculation unit 132 and the self-diffusion coefficient calculated by the mobility calculation unit 133.
The movement amount calculation unit 134 reads the parameter storage unit 134B in which parameters for calculating the movement amount of water molecules are stored, and the calculation formula stored in the parameter storage unit 134B, and calculates the movement amount of water molecules. A moving amount calculating unit 134A.
The parameter storage unit 134B stores a calculation formula for calculating the amount of movement of water molecules from the self-diffusion coefficient and the amount of water for each sample 115 type.
Based on this calculation formula, the movement amount calculation unit 134A can calculate the movement amount.

以上のようにして、算出された水分量、自己拡散係数、移動量は、出力部135によりユーザに提示される。
出力部135は、図27に示すように、水分量算出部132で算出した、複数の小型RFコイル114の測定領域毎の水分量、易動性算出部133にて算出した複数の小型RFコイル114の測定領域毎の自己拡散係数、あるいは、移動量算出部134で算出した複数の小型RFコイル114の測定領域毎の移動量を取得する測定データ取得部135Aと、取得した測定値を同一画面の区画された領域に表示する表示部135Bとを有する。
表示部135Bでは、図28に示すように、小型RFコイル114の配置位置に応じて、画面が複数の領域に区画されている。各領域は、各小型RFコイル114の測定領域の水分量、自己拡散係数の値、移動量に応じて、所定の色が表示される。
このように、表示部135Bの各領域に各小型RFコイル114の測定領域の水分量、自己拡散係数の値、移動量に応じた色を表示することで、各小型RFコイル114での計測位置と、水分量等との関係を直感的に把握することができる。
これにより、使用者にとって使い勝手のよい測定装置とすることができる。
As described above, the calculated moisture amount, self-diffusion coefficient, and movement amount are presented to the user by the output unit 135.
As shown in FIG. 27, the output unit 135 includes a plurality of small RF coils calculated by the moisture amount calculation unit 132 and calculated by the moisture calculation unit 133 for each measurement region of the plurality of small RF coils 114. The measurement data acquisition unit 135A that acquires the self-diffusion coefficient for each measurement region 114 or the movement amounts for each measurement region of the plurality of small RF coils 114 calculated by the movement amount calculation unit 134, and the acquired measurement values on the same screen Display section 135B for displaying in the partitioned area.
In the display unit 135B, as shown in FIG. 28, the screen is divided into a plurality of regions according to the arrangement position of the small RF coil 114. In each area, a predetermined color is displayed according to the amount of water, the value of the self-diffusion coefficient, and the amount of movement in the measurement area of each small RF coil 114.
In this manner, the measurement position of each small RF coil 114 is displayed by displaying the water content, the value of the self-diffusion coefficient, and the amount of movement of each small RF coil 114 in each region of the display unit 135B. And the amount of moisture etc. can be grasped intuitively.
Thereby, it can be set as the measuring apparatus convenient for a user.

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
測定装置1は、試料115に静磁場を印加した際の各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に基づいて、発振機102の周波数を設定する設定部200を備えているため、各小型RFコイル114から、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを照射することができる。
これにより、各小型RFコイル114を介して、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に応じた核磁気共鳴信号を取得することができ、水分量、自己拡散係数の分布を正確に把握することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
Since the measuring apparatus 1 includes the setting unit 200 that sets the frequency of the oscillator 102 based on the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 when a static magnetic field is applied to the sample 115, Each small RF coil 114 can irradiate an RF pulse having a frequency corresponding to the resonance frequency of nuclear magnetization at the position where each small RF coil 114 is installed.
As a result, a nuclear magnetic resonance signal corresponding to the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 can be acquired via each small RF coil 114, and the distribution of moisture content and self-diffusion coefficient can be accurately determined. Can grasp.

また、静磁場が印加された試料115の各小型RFコイル114の位置における核磁化の共鳴周波数に基づいて、手動で、発振機102の周波数を設定することもできるが、各小型RFコイル114に対し、手動で発振機102の周波数を調整し、設定していたのでは、手間を要する。
これに対し、本実施形態では、静磁場が印加された試料115の各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に基づいて、発振機102の周波数を設定する設定部200を備えているため、周波数の設定に手間を要しない。
Further, the frequency of the oscillator 102 can be manually set based on the resonance frequency of nuclear magnetization at the position of each small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied. On the other hand, if the frequency of the oscillator 102 is manually adjusted and set, it takes time.
In contrast, the present embodiment includes a setting unit 200 that sets the frequency of the oscillator 102 based on the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 of the sample 115 to which a static magnetic field is applied. Therefore, no effort is required to set the frequency.

永久磁石113により、静磁場を印加するような場合には、時間の経過に伴う永久磁石113の温度変化により、静磁場強度が増減し、核磁化の共鳴周波数が変動する。
静磁場強度の変動が大きいような場合には、すべての小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を把握した後、水分量等の測定を行おうとすると、小型RFコイルの設置位置の核磁化の共鳴周波数を把握した時点における核磁化の共鳴周波数と、測定時における核磁化の共鳴周波数とが大きく異なってしまう。そのため、正確な測定を行なうことができない。
これに加えて、本実施形態のように、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を把握した後、ダミー励起を行い、その後、水分量、自己拡散係数の測定を行なう場合には、小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数を把握した時点における核磁化の共鳴周波数と、測定時における核磁化の共鳴周波数とが大きく異なってしまう。
When a static magnetic field is applied by the permanent magnet 113, the static magnetic field strength increases or decreases due to the temperature change of the permanent magnet 113 with the passage of time, and the resonance frequency of nuclear magnetization changes.
When the fluctuation of the static magnetic field strength is large, after grasping the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation positions of all the small RF coils, when trying to measure the water content etc., the nuclear magnets at the installation positions of the small RF coils. The resonance frequency of nuclear magnetization at the time of grasping the resonance frequency of crystallization is greatly different from the resonance frequency of nuclear magnetization at the time of measurement. Therefore, accurate measurement cannot be performed.
In addition to this, when the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 is grasped, dummy excitation is performed, and then the moisture content and the self-diffusion coefficient are measured as in this embodiment. Therefore, the resonance frequency of nuclear magnetization at the time of grasping the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 is greatly different from the resonance frequency of nuclear magnetization at the time of measurement.

これに対し、本実施形態の測定装置1は、記憶部201に記憶された核磁化の共鳴周波数の経時変化と、周波数算出部203で算出した所定の時刻における小型RFコイル114の位置の核磁化の共鳴周波数とから、水分量等の測定時刻における小型RFコイル114の位置の核磁化の共鳴周波数を推測する推測部205を備えているので、水分量等の測定時刻における核磁化の共鳴周波数を正確に把握することができる。これにより、測定時刻における小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数に応じた周波数のRFパルスを、試料115に対し、照射することができるので、より正確な水分量等の分布の測定を行なうことができる。   On the other hand, the measuring apparatus 1 of the present embodiment changes with time in the resonance frequency of the nuclear magnetization stored in the storage unit 201 and the nuclear magnetization at the position of the small RF coil 114 at a predetermined time calculated by the frequency calculation unit 203. Is provided with an estimation unit 205 that estimates the resonance frequency of the nuclear magnetization at the position of the small RF coil 114 at the time of measurement of the moisture content and the like. Accurately grasp. As a result, the sample 115 can be irradiated with an RF pulse having a frequency corresponding to the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 at the measurement time. Can be performed.

さらに、本実施形態では、周波数算出部203で各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出し、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を取得することができる。そして、推測部205により、水分量、自己拡散係数の測定時刻における核磁化の共鳴周波数を推測することができる。
従って、例えば、静磁場強度が不均一で、静磁場強度に大きなむらがあるような磁石を使用した場合であっても、発振機102の周波数を、水分量、自己拡散係数の測定時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数に同調させることができるので、信頼性の高い水分量、自己拡散係数の分布を算出することができる。
Furthermore, in this embodiment, the frequency calculation unit 203 can calculate the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114, and can acquire the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114. . Then, the estimation unit 205 can estimate the resonance frequency of nuclear magnetization at the time of measuring the moisture content and the self-diffusion coefficient.
Therefore, for example, even when a magnet having a non-uniform static magnetic field strength and a large unevenness in the static magnetic field strength is used, the frequency of the oscillator 102 is changed to each of the measurement times of the moisture content and the self-diffusion coefficient. Since it can be tuned to the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114, it is possible to calculate a highly reliable moisture content and self-diffusion coefficient distribution.

さらに、本実施形態では、水分量を測定する測定モードでは、試料115よりも小さい小型RFコイル114を用いて、水分量の分布を測定している。また、自己拡散係数を測定する測定モードにおいても、Gコイル151及び小型RFコイル114を使用して、自己拡散係数の分布を測定している。
このように、試料115の特定箇所における水分量と、自己拡散係数とを把握することで、試料115におけるイオン伝導性の変動の要因が水分量に起因するものであるか、自己拡散係数に起因するものであるか、自己拡散係数、水分量の双方に起因するものであるかを正確に把握することができる。
そのため、試料115の水分量及び自己拡散係数を監視して、試料115のイオン伝導性を常に高い状態に保つことが可能となる。
また、同じ小型RFコイル114を使用して、水分量と、自己拡散係数の測定を行なっており、水分量と、自己拡散係数とを試料115の同じ位置で計測することができるので、水分量と自己拡散係数とに基づいて、試料115の水分子の移動量の分布を正確に把握することができる。
Furthermore, in the present embodiment, in the measurement mode for measuring the moisture content, the moisture content distribution is measured using the small RF coil 114 smaller than the sample 115. Also in the measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient, the distribution of the self-diffusion coefficient is measured using the G coil 151 and the small RF coil 114.
In this way, by grasping the moisture content and the self-diffusion coefficient at a specific location of the sample 115, whether the ionic conductivity fluctuation factor in the sample 115 is caused by the moisture content or caused by the self-diffusion coefficient. It is possible to accurately grasp whether it is caused by both the self-diffusion coefficient and the moisture content.
Therefore, the moisture content and self-diffusion coefficient of the sample 115 can be monitored to keep the ion conductivity of the sample 115 always high.
In addition, the moisture amount and the self-diffusion coefficient are measured using the same small RF coil 114, and the moisture amount and the self-diffusion coefficient can be measured at the same position of the sample 115. And the distribution of the amount of movement of water molecules in the sample 115 can be accurately grasped based on the self-diffusion coefficient.

また、本実施形態では、複数の小型RFコイル114にRFパルスを送出するための発振機102を一つとしているため、各小型RFコイル114に応じた数の発振機102を設置する場合に比べ、測定装置1の小型化を図ることができる。
さらに、水分量等の測定時において、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測し、発振機102の周波数を設定した後、励起用振動磁場を試料115に印加し、その後、次の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測し、発振機102の周波数を設定した後、励起用振動磁場を試料115に印加している。
このように、励起用振動磁場を試料115に印加する直前に、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測し、発振機102の周波数を設定することで、発振機102がひとつしかなく、一度に励起用振動磁場を試料115に印加できないような場合であっても、正確な水分量、自己拡散係数の分布を得ることができる。
In the present embodiment, since one oscillator 102 for sending RF pulses to a plurality of small RF coils 114 is provided as one, compared to the case where the number of oscillators 102 corresponding to each small RF coil 114 is installed. The size of the measuring device 1 can be reduced.
Furthermore, at the time of measuring the amount of moisture and the like, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 is estimated, and after setting the frequency of the oscillator 102, an oscillating magnetic field for excitation is applied to the sample 115, Thereafter, the resonance frequency of nuclear magnetization at the position where the next small RF coil 114 is installed is estimated, the frequency of the oscillator 102 is set, and then the excitation oscillating magnetic field is applied to the sample 115.
Thus, immediately before applying the excitation oscillating magnetic field to the sample 115, the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 is estimated and the frequency of the oscillator 102 is set. Even when there is only one, and an oscillating magnetic field for excitation cannot be applied to the sample 115 at a time, an accurate moisture content and self-diffusion coefficient distribution can be obtained.

(第二実施形態)
図29〜31を参照して、本実施形態の測定装置3について説明する。
前記実施形態では、周波数算出部203ですべての小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出した。その後、水分量等の測定を行なう直前において、周波数算出部203で算出された核磁化の共鳴周波数、共鳴周波数の経時変化を考慮して、測定時刻における各小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数を推測した。
(Second embodiment)
With reference to FIGS. 29-31, the measuring apparatus 3 of this embodiment is demonstrated.
In the embodiment, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation positions of all the small RF coils 114 is calculated by the frequency calculation unit 203. Thereafter, immediately before the measurement of the moisture content or the like, the nuclear magnetization resonance frequency calculated by the frequency calculation unit 203 and the temporal change of the resonance frequency are taken into account, and the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 at the measurement time. The resonance frequency was estimated.

これに対し、本実施形態では、周波数算出部203で一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数のみ算出する。そして、前記実施形態と同様の方法で、水分量等の測定を行なう直前において、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測するとともに、他の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を、前記一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の推測値および、共鳴周波数分布に基づいて予測する。   On the other hand, in the present embodiment, the frequency calculation unit 203 calculates only the resonance frequency of nuclear magnetization at the position where one small RF coil 114 is installed. Then, immediately before the measurement of the moisture content or the like by the same method as in the above embodiment, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 is estimated, and at the installation position of another small RF coil. The resonance frequency of the nuclear magnetization is predicted based on the estimated value of the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the one small RF coil 114 and the resonance frequency distribution.

本実施形態の測定装置3の設定部300は、記憶部301と、演算部302とを有する。
測定装置3において、設定部300以外の構成は、前記実施形態の測定装置1と同じである。
The setting unit 300 of the measurement apparatus 3 according to the present embodiment includes a storage unit 301 and a calculation unit 302.
The configuration of the measuring device 3 other than the setting unit 300 is the same as that of the measuring device 1 of the above embodiment.

記憶部301は、前記実施形態の記憶部201と同じく、経時変化算出部204で算出された経時変化等を記憶するのに加え、図31(C)に示すような磁石113の静磁場強度分布や、図31(B)に示すような共鳴周波数分布を記憶する。なお、図31(A)は、試料115に対する小型RFコイル114、Gコイル151の配置を示す図である。
記憶部301は、本発明にかかる第一の記憶部および相関関係記憶部の双方に該当するものである。すなわち、記憶部301は、経時変化算出部204で算出された経時変化等を記憶する第一の記憶部301Bと、静磁場強度分布や、共鳴周波数分布(換言すると、一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、他の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数との相関関係)を記憶する相関関係記憶部301Aとを有するものである。
演算部302は、図30に示すように、前記実施形態と同様の周波数算出部203と、経時変化算出部204と、推測部205と、予測部303と、共鳴周波数分布算出部304とを備える。
共鳴周波数分布算出部304は、記憶部301に記憶された磁石113の静磁場強度分布に基づいて、核磁化の共鳴周波数分布を算出し、核磁化の共鳴周波数分布を記憶部301の相関関係記憶部301Aに記憶させる。
ここで、磁場強度H0 [Tesla]は水素原子核1Hの磁気共鳴周波数ωf [Hz]と以下の関係にある。
ωf=γH…式(C)
ここで、γは核磁気回転比であり、水素原子核1HのNMRの場合には42.6 MHz/Teslaである。従って、静磁場強度分布がわかれば、核磁化の共鳴周波数分布を算出することができる。
この核磁化の共鳴周波数分布は、静磁場を印加した際の、一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、他の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数との相関関係(ここでは、一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、他の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数との差Δω)を示すものである。
Similar to the storage unit 201 of the above embodiment, the storage unit 301 stores the temporal change calculated by the temporal change calculation unit 204 and the like, and in addition, the static magnetic field strength distribution of the magnet 113 as shown in FIG. Or, a resonance frequency distribution as shown in FIG. FIG. 31A is a diagram showing the arrangement of the small RF coil 114 and the G coil 151 with respect to the sample 115.
The storage unit 301 corresponds to both the first storage unit and the correlation storage unit according to the present invention. That is, the storage unit 301 includes the first storage unit 301B that stores the temporal change calculated by the temporal change calculation unit 204, the static magnetic field strength distribution, the resonance frequency distribution (in other words, one small RF coil 114). The correlation storage unit 301A stores the correlation between the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114.
As shown in FIG. 30, the calculation unit 302 includes a frequency calculation unit 203, a temporal change calculation unit 204, an estimation unit 205, a prediction unit 303, and a resonance frequency distribution calculation unit 304 that are the same as those in the above embodiment. .
The resonance frequency distribution calculation unit 304 calculates the nuclear magnetization resonance frequency distribution based on the static magnetic field strength distribution of the magnet 113 stored in the storage unit 301, and stores the nuclear magnetization resonance frequency distribution in the correlation storage of the storage unit 301. Stored in the unit 301A.
Here, the magnetic field strength H 0 [Tesla] has the following relationship with the magnetic resonance frequency ω f [Hz] of the hydrogen nucleus 1 H.
ω f = γH 0 Formula (C)
Here, γ is the nuclear gyromagnetic ratio, which is 42.6 MHz / Tesla in the case of NMR of the hydrogen nucleus 1 H. Therefore, if the static magnetic field strength distribution is known, the resonance frequency distribution of nuclear magnetization can be calculated.
The nuclear magnetization resonance frequency distribution is such that when a static magnetic field is applied, the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114. (Here, the difference Δω between the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of another small RF coil 114).

予測部303は、記憶部301に記憶された核磁化の共鳴周波数分布と、周波数算出部203で算出した一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数(本実施形態では、周波数算出部203で算出され、さらに、推測部205で推測された核磁化の共鳴周波数)とに基づいて、他の小型RFコイル114の設置位置における共鳴周波数を予測するものである。
各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数は、磁石113の温度変化に伴ってばらばらに変化するのではなく、互いの周波数差Δωを略一定に保ったまま、磁石113の温度変化に伴って変動する。
すなわち、磁石113の温度変化に伴って、図31(B)に示す共鳴周波数分布のグラフの切片のみが変動することとなる。
従って、水分量、自己拡散係数の測定時における一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数がわかれば、核磁化の共鳴周波数分布から算出される一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、他の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数との差Δωから、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出することができる。
The prediction unit 303 calculates the resonance frequency distribution of nuclear magnetization stored in the storage unit 301 and the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 calculated by the frequency calculation unit 203 (frequency calculation in this embodiment). The resonance frequency at the installation position of the other small RF coil 114 is predicted on the basis of the resonance frequency calculated by the unit 203 and further estimated by the estimation unit 205.
The resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 does not change with the temperature change of the magnet 113, but changes the temperature of the magnet 113 while keeping the mutual frequency difference Δω substantially constant. It fluctuates with.
That is, as the temperature of the magnet 113 changes, only the intercept of the resonance frequency distribution graph shown in FIG.
Therefore, if the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 at the time of measuring the moisture content and the self-diffusion coefficient is known, the installation position of the one small RF coil 114 calculated from the resonance frequency distribution of the nuclear magnetization. The resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114 can be calculated from the difference Δω between the resonance frequency of the nuclear magnetization of the other and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114. .

以下に、本実施形態における水分量、自己拡散係数の測定方法について説明する。
まず、作業者が、核磁化の共鳴周波数を取得する共鳴周波数取得モードを選択するという要求を測定装置3に入力すると、この要求を操作信号受付部129で受け付ける。そして、前記実施形態と同様、周波数算出部203、周波数変化速度算出部207、温度差算出部208により、一の小型RFコイル114の設置位置における、異なる時刻の真の共鳴周波数、周波数変化速度、磁石113の表面温度と測定装置3が設置された部屋の室温との差を取得し、記憶部301の第一の記憶部301Bに記憶する。
次に、作業者が、NMR信号を受信せずに、励起用振動磁場の印加のみを行なうダミーモードを選択するという要求を測定装置1に入力すると、この要求を操作信号受付部129で受け付け、ダミー励起を行なう。
その後、作業者が、水分量の測定及び自己拡散係数の測定の双方を行うという要求を入力すると、前記実施形態と同様、設定部300の推測部205では、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の推測を行なう。推測部205で推測した共鳴周波数は、一の小型RFコイル114の番号と関連づけられて記憶部301に記憶される。
次に、推測部205で推測した共鳴周波数を発振機102に送出し、発振機102の周波数を、推測された共鳴周波数の値に設定する。発振機102からは、推測された共鳴周波数の値の信号が発振され、変調器104に送出される。そして、一の小型RFコイル114からは、試料115に対し、所定の周波数のRFパルスが印加される。これにより、一の小型RFコイル114の設置位置における水分量の測定が行なわれる。
次に、前記実施形態と同様にして自己拡散係数の測定を行なう。
水分量、自己拡散係数は、一の小型RFコイル114の設置位置に関連付けられて、測定結果を記憶する記憶部(図示略)に記憶されるとともに、出力部135に出力される。
Below, the measuring method of the moisture content in this embodiment and a self-diffusion coefficient is demonstrated.
First, when the operator inputs a request to select a resonance frequency acquisition mode for acquiring the resonance frequency of nuclear magnetization to the measurement apparatus 3, the operation signal receiving unit 129 receives this request. As in the above embodiment, the frequency calculation unit 203, the frequency change rate calculation unit 207, and the temperature difference calculation unit 208 allow the true resonance frequency, the frequency change rate at different times at the installation position of one small RF coil 114, The difference between the surface temperature of the magnet 113 and the room temperature of the room in which the measuring device 3 is installed is acquired and stored in the first storage unit 301B of the storage unit 301.
Next, when the operator inputs a request to select a dummy mode in which only the excitation oscillating magnetic field is applied without receiving the NMR signal, the operation signal receiving unit 129 receives the request. Perform dummy excitation.
Thereafter, when the operator inputs a request to perform both the moisture content measurement and the self-diffusion coefficient measurement, the estimation unit 205 of the setting unit 300 installs the single small RF coil 114 in the same manner as in the embodiment. Estimate the resonance frequency of nuclear magnetization at. The resonance frequency estimated by the estimation unit 205 is associated with the number of one small RF coil 114 and stored in the storage unit 301.
Next, the resonance frequency estimated by the estimation unit 205 is transmitted to the oscillator 102, and the frequency of the oscillator 102 is set to a value of the estimated resonance frequency. From the oscillator 102, a signal having an estimated resonance frequency value is oscillated and transmitted to the modulator 104. An RF pulse having a predetermined frequency is applied to the sample 115 from one small RF coil 114. Thereby, the amount of moisture at the installation position of one small RF coil 114 is measured.
Next, the self-diffusion coefficient is measured in the same manner as in the above embodiment.
The moisture content and the self-diffusion coefficient are associated with the installation position of one small RF coil 114, stored in a storage unit (not shown) that stores the measurement results, and output to the output unit 135.

一の小型RFコイル114を用いた水分量、自己拡散係数の測定が終了すると、前記実施形態と同様、モード選択部169Aは、他の小型RFコイル114について、水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたかどうかを判定する。
そして、計測を行なっていない小型RFコイル114があると判断した場合には、モード選択部169Aで水分量を測定する測定モードを選択し、選択した測定モードを特定する特定情報を設定部300に送る。設定部300で、前記特定情報が水分量を測定する測定モードを特定するものであると判別した場合には、予測部303において、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の予測を行なう。
具体的には、記憶部301の相関関係記憶部201Aに記憶された共鳴周波数分布、推測部205で推測した一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に基づいて、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測する。予測部303で予測した共鳴周波数は、他の小型RFコイル114の番号(他の小型RFコイル114の設置位置)に関連付けられて記憶部301に記憶される。
次に、予測部303で予測した共鳴周波数を発振機102に送出し、発振機102の周波数を、予測した共鳴周波数の値に設定する。これにより、発振機102の周波数が、
水分量測定時における他の小型RFコイル114の設置位置における磁気共鳴周波数に同調されることとなる。
発振機102からは、予測した共鳴周波数の値の信号が発振され、変調器104に送出される。そして、他の小型RFコイル114からは、試料115に対し、所定の周波数のRFパルスが印加される。これにより、他の小型RFコイル114の設置位置における水分量の測定が行なわれる。水分量は、他の小型RFコイル114の設置位置に関連付けられて、測定結果を記憶する記憶部(図示略)に記憶される。
水分量の測定が終了すると、モード選択部169Aは、測定結果を記憶する記憶部(図示略)を参照し、他の小型RFコイル114について水分量、自己拡散係数の双方の計測が行なわれたか否かについて判断する。自己拡散係数の計測が行われていないと判定した場合には、前記実施形態と同様に、モード選択部169Aは複数あるモードのなかから、自己拡散係数を測定する測定モードを選択し、自己拡散係数を測定する。
このとき、設定部300の予測部303では、すでに、他の小型RFコイル114の設置位置における共鳴周波数を予測しているので、この予測した共鳴周波数に基づいて、発振機102の周波数を設定する。そして、自己拡散係数の測定が行なわれる。
以上のような予測部303での予測を各小型RFコイル114において行なうことで、水分量、自己拡散係数の分布を取得することができる。
水分量、自己拡散係数、さらには、水分量、自己拡散係数に基づいて算出される移動量の分布は、出力部135に出力される。
When the measurement of the moisture content and the self-diffusion coefficient using one small RF coil 114 is completed, the mode selection unit 169A performs both the moisture content and the self-diffusion coefficient for the other small RF coils 114 as in the above embodiment. Determine whether measurements have been made.
If it is determined that there is a small RF coil 114 that is not performing measurement, the mode selection unit 169A selects a measurement mode for measuring the amount of moisture, and sets specific information for specifying the selected measurement mode in the setting unit 300. send. When the setting unit 300 determines that the specific information specifies the measurement mode for measuring the moisture content, the prediction unit 303 determines the resonance frequency of the nuclear magnetization at the position where the other small RF coil 114 is installed. Make a prediction.
Specifically, based on the resonance frequency distribution stored in the correlation storage unit 201A of the storage unit 301 and the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 estimated by the estimation unit 205, other small size The resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the RF coil 114 is predicted. The resonance frequency predicted by the prediction unit 303 is stored in the storage unit 301 in association with the number of the other small RF coil 114 (installation position of the other small RF coil 114).
Next, the resonance frequency predicted by the prediction unit 303 is sent to the oscillator 102, and the frequency of the oscillator 102 is set to the value of the predicted resonance frequency. As a result, the frequency of the oscillator 102 is
It is tuned to the magnetic resonance frequency at the installation position of the other small RF coil 114 at the time of measuring the moisture content.
A signal having a predicted resonance frequency value is oscillated from the oscillator 102 and sent to the modulator 104. An RF pulse having a predetermined frequency is applied to the sample 115 from the other small RF coil 114. As a result, the moisture content at the installation position of the other small RF coil 114 is measured. The moisture amount is associated with the installation position of the other small RF coil 114 and stored in a storage unit (not shown) that stores the measurement result.
When the measurement of the moisture content is completed, the mode selection unit 169A refers to a storage unit (not shown) that stores the measurement result, and whether both the moisture content and the self-diffusion coefficient are measured for the other small RF coils 114. Judge whether or not. When it is determined that the self-diffusion coefficient is not measured, the mode selection unit 169A selects a measurement mode for measuring the self-diffusion coefficient from among a plurality of modes, and the self-diffusion is performed. Measure the coefficient.
At this time, since the prediction unit 303 of the setting unit 300 has already predicted the resonance frequency at the installation position of the other small RF coil 114, the frequency of the oscillator 102 is set based on the predicted resonance frequency. . Then, the self-diffusion coefficient is measured.
By performing the prediction by the prediction unit 303 as described above in each small RF coil 114, it is possible to acquire the moisture content and the self-diffusion coefficient distribution.
The moisture amount, self-diffusion coefficient, and further, the distribution of movement amount calculated based on the moisture amount and self-diffusion coefficient are output to the output unit 135.

以下、第二実施形態の効果について説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏する。
本実施形態では、記憶部301の相関関係記憶部301Aに、核磁化の共鳴周波数分布、すなわち、一の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数と、他の小型RFコイル114の設置位置の核磁化の共鳴周波数との相関関係が記憶されているため、推測部205で、水分量、自己拡散係数計測時の、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測すれば、予測部303において他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測することができる。
これにより、水分量、自己拡散係数計測時に、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を迅速に把握することができ、水分量、自己拡散係数分布を迅速に計測することができる。
Hereinafter, effects of the second embodiment will be described. In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the correlation storage unit 301A of the storage unit 301 stores the nuclear magnetization resonance frequency distribution, that is, the nuclear magnetization resonance frequency at the installation position of one small RF coil 114 and the other small RF coil 114. Since the correlation with the resonance frequency of the nuclear magnetization at the position is stored, the estimation unit 205 estimates the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 when measuring the moisture content and the self-diffusion coefficient. Then, the prediction unit 303 can predict the resonance frequency of the nuclear magnetization at the position where the other small RF coil 114 is installed.
Thereby, at the time of moisture content and self-diffusion coefficient measurement, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114 can be quickly grasped, and the moisture content and self-diffusion coefficient distribution can be measured quickly. it can.

本実施形態では、推測部205で、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を推測し、水分量、自己拡散係数の計測を行なった後、推測した一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数に基づいて、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測している。
一つの小型RFコイル114において、水分量の測定に要する時間は、1秒程度であり、自己拡散係数の測定に要する時間は5秒程度である。すなわち、一つの小型RFコイル114による水分量、自己拡散係数の計測時間は、非常に短い時間であるといえる。
そのため、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の予測の際に、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数が、推測値から、大幅に変動しているとは考えにくい。
従って、本実施形態では、他の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の予測を正確に行なうことができる。
In the present embodiment, the estimation unit 205 estimates the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114, measures the moisture content, and the self-diffusion coefficient, and then estimates the one small RF coil 114. The resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114 is predicted on the basis of the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position.
In one small RF coil 114, the time required for measuring the amount of water is about 1 second, and the time required for measuring the self-diffusion coefficient is about 5 seconds. That is, it can be said that the time for measuring the moisture content and the self-diffusion coefficient by one small RF coil 114 is very short.
Therefore, when the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of another small RF coil 114 is predicted, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 varies greatly from the estimated value. It is hard to think.
Therefore, in this embodiment, it is possible to accurately predict the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil 114.

さらに、磁石113の静磁場強度分布は、一般に、磁石113を作製する際に予め把握されている。予めわかっている静磁場強度分布から試料115の核磁化の共鳴周波数分布を容易に算出することができるので、試料115の核磁化の共鳴周波数分布を容易に把握することができる。   Further, the static magnetic field strength distribution of the magnet 113 is generally known in advance when the magnet 113 is manufactured. Since the resonance frequency distribution of the nuclear magnetization of the sample 115 can be easily calculated from the static magnetic field strength distribution known in advance, the resonance frequency distribution of the nuclear magnetization of the sample 115 can be easily grasped.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、試料115として、燃料電池に用いられる固体高分子電解質膜を例示したが、これに限らず、例えば、試料として、果物や、野菜等を使用してもよい。果物や、野菜の自己拡散係数、水分量から糖度を算出することも可能である。また、果物や、野菜の自己拡散係数、水分量に基づいて、果物や野菜等の成長過程を把握することも可能となる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the solid polymer electrolyte membrane used in the fuel cell is exemplified as the sample 115. However, the present invention is not limited to this, and for example, a fruit, vegetable, or the like may be used as the sample. It is also possible to calculate the sugar content from the self-diffusion coefficient and water content of fruits and vegetables. It is also possible to grasp the growth process of fruits and vegetables based on the self-diffusion coefficient and moisture content of fruits and vegetables.

さらに、前記各実施形態では、設定部200,300は、経時変化算出部204と、推測部205とを備えるものとしたが、これに限らず、経時変化算出部204、推測部205はなくてもよい。
例えば、静磁場強度分布の経時変化が大きくないような磁石(例えば、超伝導磁石等)を使用する場合には、経時変化算出部204、推測部205はなくてもよい。この場合、測定装置1では、周波数算出部203において、各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出し、各小型RFコイル114に関連付けて、記憶部201に記憶させておく。そして、測定時に、設定部200の記憶部201に記憶された共鳴周波数を読み出し、発振機102の周波数を設定すればよい。
また、測定装置3では、周波数算出部203において、一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出し、記憶部201に記憶させておく。測定時に、設定部200の記憶部201に記憶された一の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数と、共鳴周波数分布とに基づいて、予測部303で他の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測すればよい。
Furthermore, in each of the above embodiments, the setting units 200 and 300 include the temporal change calculation unit 204 and the estimation unit 205. However, the present invention is not limited thereto, and the temporal change calculation unit 204 and the estimation unit 205 are not provided. Also good.
For example, when using a magnet (for example, a superconducting magnet) whose static magnetic field strength distribution does not change with time, the time change calculation unit 204 and the estimation unit 205 may not be provided. In this case, in the measurement apparatus 1, the frequency calculation unit 203 calculates the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 and stores it in the storage unit 201 in association with each small RF coil 114. Then, at the time of measurement, the resonance frequency stored in the storage unit 201 of the setting unit 200 may be read to set the frequency of the oscillator 102.
In the measuring apparatus 3, the frequency calculation unit 203 calculates the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 and stores it in the storage unit 201. Based on the resonance frequency and resonance frequency distribution of nuclear magnetization at the installation position of one small RF coil 114 stored in the storage unit 201 of the setting unit 200 at the time of measurement, the prediction unit 303 installs another small RF coil. The resonance frequency of the nuclear magnetization at the position may be predicted.

また、前記各実施形態の測定装置1,3は、CPMG法を用いて、水分量の算出を行なうとともに、PGSE法を用いて、水分子の自己拡散係数の算出を行なったが、本発明は、これに限られるものではない。
例えば、試料に対し、小型RFコイルにより、励起用振動磁場を印加するとともに、試料中で発生した核磁気共鳴信号を取得する。そして、取得した核磁気共鳴信号を、フーリエ解析し、プロトン性溶媒を示す化学シフト値のスペクトルを取得し、スペクトルの強度に基づいて、プロトン性溶媒量を算出してもよい。
例えば、試料中に、プロトン性溶媒として、水とメタノールとが含まれている場合、小型RFコイルにより得られた核磁気共鳴信号をフーリエ解析し、C原子に結合している水素原子核に対応するスペクトルと、O原子に結合している水素原子核に対応するスペクトルとに分離する。
水素原子核は、化学結合している核種、構造の相違により共鳴周波数が異なる。
メタノールの場合には、C原子に結合している水素原子核と、O原子に結合している水素原子核とで共鳴周波数が異なる。また、水の水素原子核の共鳴周波数と、メタノールのO原子に結合している水素原子核の共鳴周波数とは略同じである。
C原子に結合している水素原子核の化学シフト値を有するスペクトルは、メタノールのみを示すスペクトルであるといえるため、C原子に結合している水素原子核の化学シフト値を有するスペクトルから、メタノール量の比率や、メタノール量(絶対量)さらには、水分量(絶対量)を把握することができる。
In addition, the measuring devices 1 and 3 of each of the above embodiments calculate the water content using the CPMG method and the self-diffusion coefficient of the water molecule using the PGSE method. However, it is not limited to this.
For example, an excitation oscillating magnetic field is applied to a sample by a small RF coil, and a nuclear magnetic resonance signal generated in the sample is acquired. Then, the acquired nuclear magnetic resonance signal may be subjected to Fourier analysis, a spectrum of a chemical shift value indicating the protic solvent may be acquired, and the amount of the protic solvent may be calculated based on the intensity of the spectrum.
For example, when the sample contains water and methanol as protic solvents, the nuclear magnetic resonance signal obtained by the small RF coil is Fourier-analyzed and corresponds to hydrogen nuclei bonded to C atoms. The spectrum is separated into a spectrum corresponding to a hydrogen nucleus bonded to an O atom.
Hydrogen nuclei have different resonance frequencies depending on the nuclide and structure of the chemical bond.
In the case of methanol, the resonance frequency differs between a hydrogen nucleus bonded to a C atom and a hydrogen nucleus bonded to an O atom. The resonance frequency of water hydrogen nuclei and the resonance frequency of hydrogen nuclei bonded to O atoms in methanol are substantially the same.
Since the spectrum having the chemical shift value of the hydrogen nucleus bonded to the C atom can be said to be a spectrum showing only methanol, from the spectrum having the chemical shift value of the hydrogen nucleus bonded to the C atom, the amount of methanol The ratio, the amount of methanol (absolute amount) and the amount of water (absolute amount) can be grasped.

また、前記各実施形態では、複数の小型RFコイル114を、試料115の表面側にのみ配置していたが、これに限らず、例えば、図32に示すように、試料115の裏面側にも小型RFコイル114を配置してもよい。
この場合、図32に示すように、小型RFコイル114の配置位置に応じて、表示部の画面を区画し、各小型RFコイル114の測定領域の水分量、自己拡散係数の値、移動量に応じて、所定の色を表示してもよい。
In each of the above embodiments, the plurality of small RF coils 114 are arranged only on the front surface side of the sample 115. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A small RF coil 114 may be disposed.
In this case, as shown in FIG. 32, the screen of the display unit is divided according to the arrangement position of the small RF coil 114, and the amount of water, the value of the self-diffusion coefficient, and the amount of movement of each small RF coil 114 are adjusted. In response, a predetermined color may be displayed.

さらに、前記各実施形態では、測定装置1,3は、発振機102を一つしか有していなかったが、これに限らず、例えば、発振機102を複数有していてもよい。さらには、小型RFコイル114の数と同数の発振機102を有していてもよい。
このように、各小型RFコイル114に応じて発振機102を設けることで、各小型RFコイル114から略同時に試料に対し、励起用振動磁場を印加することが可能となる。
また、前記各実施形態の測定装置は、核磁気共鳴法(NMR)を用いた測定を行なうものであったが、これに限らず、電子スピン共鳴法(ESR)を用いた測定を行なうものとしてもよい。
さらに、前記各実施形態では、測定装置1,3の演算部130では、プロトン性溶媒の挙動の分布として、ある時刻におけるプロトン性溶媒の挙動の空間的な分布を算出したが、これに限らず、プロトン性溶媒の挙動の分布として、例えば、各小型RFコイル114の設置位置におけるプロトン性溶媒の挙動の時間変化を示す分布を算出してもよい。
すなわち、前記各実施形態で説明した方法を用い、異なる時刻におけるプロトン性溶媒の挙動の空間的な分布を算出する。そして、この異なる時刻におけるプロトン性溶媒の挙動の空間的な分布に基づいて、各小型RFコイルの設置位置におけるプロトン性溶媒の挙動の時間変化を示す分布を算出する。
Further, in each of the above embodiments, the measuring devices 1 and 3 have only one oscillator 102, but the present invention is not limited to this, and for example, a plurality of oscillators 102 may be included. Further, the same number of oscillators 102 as the number of small RF coils 114 may be provided.
In this manner, by providing the oscillator 102 in accordance with each small RF coil 114, it is possible to apply the excitation oscillating magnetic field to the sample from each small RF coil 114 almost simultaneously.
Moreover, although the measuring apparatus of each said embodiment performed the measurement using a nuclear magnetic resonance method (NMR), not only this but the thing which performs a measurement using an electron spin resonance method (ESR) Also good.
Further, in each of the above embodiments, the calculation unit 130 of the measuring devices 1 and 3 calculates the spatial distribution of the behavior of the protic solvent at a certain time as the distribution of the behavior of the protic solvent. As the distribution of the behavior of the protic solvent, for example, a distribution indicating a temporal change in the behavior of the protic solvent at the installation position of each small RF coil 114 may be calculated.
That is, the spatial distribution of the behavior of the protic solvent at different times is calculated using the method described in the above embodiments. Then, based on the spatial distribution of the behavior of the protic solvent at different times, a distribution indicating the temporal change in the behavior of the protic solvent at the installation position of each small RF coil is calculated.

さらに、第二実施形態では、記憶部301に磁石113の静磁場強度分布を記憶させ、この静磁場強度分布に基づいて、共鳴周波数分布を算出していたが、あらかじめ記憶部301に共鳴周波数分布が記憶されていてもよい。
また、第二実施形態の測定装置3の記憶部301は、ネットワークを介して、設定部300の演算部302と接続されていてもよい。
Further, in the second embodiment, the storage unit 301 stores the static magnetic field strength distribution of the magnet 113, and the resonance frequency distribution is calculated based on the static magnetic field strength distribution. However, the resonance frequency distribution is stored in the storage unit 301 in advance. May be stored.
In addition, the storage unit 301 of the measurement apparatus 3 of the second embodiment may be connected to the calculation unit 302 of the setting unit 300 via a network.

また、第二実施形態のように、小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測する方法としては、以下のような方法も例示できる。
(i)共鳴周波数分布を示す関数(共鳴周波数と、小型RFコイルの設置位置との関係を示す関数、例えば、図31(B)に示すようなカーブを描く関数)を記憶部に記憶する。
この関数の形状は、磁石113の温度変化により変形しないが、共鳴周波数の軸に対する関数のカーブの高さ位置(すなわち、図31(B)のカーブと共鳴周波数の軸とが交差する点(切片)、あるいは、図31(B)の凸状のカーブの頂点)が上下に変動する。
周波数算出部により、プロトン性溶媒の挙動測定時における一の小型RFコイルの設置位置の核磁化の共鳴周波数を算出する。そして、周波数算出部により算出された一の小型RFコイルの設置位置の核磁化の共鳴周波数と、この一の小型RFコイルの設置位置と、を前記関数に代入することで、共鳴周波数の軸に対する関数のカーブの高さ位置を決定することができ、関数を一意に決定することができる。
次に、他の小型RFコイルの設置位置を、決定された前記関数に代入することで、他の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出することができる。
Moreover, the following methods can also be illustrated as a method of predicting the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the small RF coil 114 as in the second embodiment.
(I) A function indicating the resonance frequency distribution (a function indicating the relationship between the resonance frequency and the installation position of the small RF coil, for example, a function for drawing a curve as shown in FIG. 31B) is stored in the storage unit.
The shape of this function is not deformed by the temperature change of the magnet 113, but the height position of the function curve with respect to the resonance frequency axis (that is, the point at which the curve in FIG. 31B intersects the resonance frequency axis (intercept). ) Or the apex of the convex curve in FIG.
The frequency calculation unit calculates the resonance frequency of nuclear magnetization at the position where one small RF coil is installed when measuring the behavior of the protic solvent. Then, by substituting the resonance frequency of the nuclear magnetization of the installation position of one small RF coil calculated by the frequency calculation unit and the installation position of this one small RF coil into the function, The height position of the curve of the function can be determined, and the function can be uniquely determined.
Next, by substituting the installation position of the other small RF coil into the determined function, the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the other small RF coil can be calculated.

(ii)共鳴周波数分布を示す関数(共鳴周波数と、小型RFコイルの設置位置との関係を示す関数、例えば、図31(B)に示すようなカーブを描く関数)を記憶部に記憶する。
次に、周波数算出部により、プロトン性溶媒の挙動測定時において、一部の複数の小型RFコイルの設置位置の核磁化の共鳴周波数を算出する。
測定装置の設定部に補正部を設け、この補正部により、周波数算出部により算出された複数の共鳴周波数が、記憶部に記憶した関数に対応した数値であるか否かを判断する。周波数算出部により算出された複数の共鳴周波数の値が、記憶部に記憶した関数から大きくずれる場合には、記憶部に記憶された前記関数を補正する。
測定装置の設定部に予測部を設け、この予測部により、共鳴周波数の算出が行なわれていない残りの小型RFコイルの設置位置と、補正された前記関数とから、残りの小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を算出し、予測する。
(Ii) A function indicating the resonance frequency distribution (a function indicating the relationship between the resonance frequency and the installation position of the small RF coil, for example, a function for drawing a curve as shown in FIG. 31B) is stored in the storage unit.
Next, at the time of measuring the behavior of the protic solvent, the frequency calculation unit calculates the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation positions of some of the small RF coils.
A correction unit is provided in the setting unit of the measurement apparatus, and this correction unit determines whether or not the plurality of resonance frequencies calculated by the frequency calculation unit are numerical values corresponding to the functions stored in the storage unit. When the values of the plurality of resonance frequencies calculated by the frequency calculation unit greatly deviate from the function stored in the storage unit, the function stored in the storage unit is corrected.
A prediction unit is provided in the setting unit of the measurement apparatus, and the prediction unit is used to install the remaining small RF coils from the positions of the remaining small RF coils for which the resonance frequency is not calculated and the corrected function. Calculate and predict the resonance frequency of the nuclear magnetization at the position.

(iii)測定装置の周波数算出部により、少なくとも、2以上の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数の算出を行なう。
測定装置の設定部に、周波数算出部で算出した少なくとも2以上の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数の値から、他の小型RFコイルの設置位置における共鳴周波数を予測する予測部を設け、他の小型RFコイルの設置位置における共鳴周波数を予測する。
具体的には、例えば、設定部を、一対の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の値に基づいて、一対の小型RFコイル114間の核磁化の共鳴周波数を補間する補間部(予測部)を有するものとする。
そして、一対の小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数の値に基づいて、前記補間部により、一対の小型RFコイル間の核磁化の共鳴周波数を補間する。
これにより、一対の小型RFコイル間に配置された他の小型RFコイルの設置位置における核磁化の共鳴周波数を予測することができる。
(Iii) The frequency calculation unit of the measuring apparatus calculates the resonance frequency of nuclear magnetization at least at the installation position of two or more small RF coils.
A prediction unit that predicts the resonance frequency at the installation position of other small RF coils from the value of the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation positions of at least two or more small RF coils calculated by the frequency calculation unit in the setting unit of the measurement apparatus The resonance frequency at the installation position of other small RF coils is predicted.
Specifically, for example, the setting unit interpolates the resonance frequency of the nuclear magnetization between the pair of small RF coils 114 based on the value of the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of the pair of small RF coils 114. (Prediction unit).
Then, based on the value of the resonance frequency of nuclear magnetization at the installation position of the pair of small RF coils 114, the interpolating unit interpolates the resonance frequency of nuclear magnetization between the pair of small RF coils.
Thereby, the resonance frequency of the nuclear magnetization in the installation position of the other small RF coil arrange | positioned between a pair of small RF coils can be estimated.

(参考例)
前記各実施形態において、「磁石により形成される静磁場強度は均一でなく、分布がある」と言及した。
また、第二実施形態においては、「各小型RFコイル114の設置位置における核磁化の共鳴周波数は、磁石113の温度変化に伴ってばらばらに変化するのではなく、互いの周波数差Δωを略一定に保ったまま、磁石113の温度変化に伴って変動する」と言及した。
そこで、この参考例では、磁石により形成される静磁場強度に分布があるかどうか、および、磁石内側の異なる位置に配置された2つの小型RFコイルにより、同一の試料を計測する場合、磁石の温度変化が、2つの小型RFコイルで受信される共鳴周波数にどのように影響するかを検討した。
(参考例1)
まず、磁石により形成される静磁場強度に分布があることを確認した。
第二実施形態でも言及したが、静磁場強度H0 (Tesla)は水素原子核1Hの磁気共鳴周波数ωf (Hz)とは、式(C)に示す関係にある。
磁気共鳴周波数ωf (Hz)を計測すれば、式(C)から静磁場強度を算出することができる。
[測定方法]
試料としては、純水を用い、試料容器内に封入した。直径2mmの小型RFコイル(小型表面コイル)を試料容器に貼り付けて、小型RFコイルが取得する核磁気共鳴信号を基に磁気共鳴周波数を計測した。
純水が封入された試料容器と小型RFコイルは電磁波シールド箱内に入れられている。磁石内側に挿入された電磁波シールド箱の位置を所定の間隔(2mm間隔)で動かし、各位置での磁気共鳴周波数を取得した。
磁石は1Tesla、45mm-AirGapの永久磁石を用いた。
(Reference example)
In each of the above embodiments, it was mentioned that “the strength of the static magnetic field formed by the magnet is not uniform and has a distribution”.
In the second embodiment, “the resonance frequency of the nuclear magnetization at the installation position of each small RF coil 114 does not vary with the temperature change of the magnet 113, but the frequency difference Δω between them is substantially constant. ”And fluctuates as the temperature of the magnet 113 changes”.
Therefore, in this reference example, when the same sample is measured by whether there is a distribution in the static magnetic field strength formed by the magnet and by two small RF coils arranged at different positions inside the magnet, We examined how temperature changes affect the resonant frequency received by two small RF coils.
(Reference Example 1)
First, it was confirmed that there was a distribution in the static magnetic field strength formed by the magnet.
As mentioned in the second embodiment, the static magnetic field strength H 0 (Tesla) has a relationship shown in the formula (C) with the magnetic resonance frequency ω f (Hz) of the hydrogen nucleus 1 H.
If the magnetic resonance frequency ω f (Hz) is measured, the static magnetic field strength can be calculated from the equation (C).
[Measuring method]
As a sample, pure water was used and sealed in a sample container. A small RF coil (small surface coil) having a diameter of 2 mm was attached to the sample container, and the magnetic resonance frequency was measured based on the nuclear magnetic resonance signal acquired by the small RF coil.
A sample container in which pure water is sealed and a small RF coil are placed in an electromagnetic shielding box. The position of the electromagnetic shielding box inserted inside the magnet was moved at a predetermined interval (2 mm interval), and the magnetic resonance frequency at each position was acquired.
As a magnet, a permanent magnet of 1 Tesla, 45 mm-AirGap was used.

[結果]
2mm間隔で計測した共鳴周波数分布を図33に示す。図33では磁石の中心位置(磁石の内側の空間の中心位置)を原点(ゼロ)として示した。また、磁石の中心位置(ゼロ)での共鳴周波数と、磁石の中心位置からずれた位置における共鳴周波数との差ω(Hz)をプロットした図を図34に示す。図34においては、磁石の中心位置(ゼロ)を基準(0Hz)としている。
図33、図34から磁石により形成される静磁場強度に分布があることがわかる。
[result]
FIG. 33 shows the resonance frequency distribution measured at intervals of 2 mm. In FIG. 33, the center position of the magnet (the center position of the space inside the magnet) is shown as the origin (zero). FIG. 34 shows a plot of the difference ω (Hz) between the resonance frequency at the center position (zero) of the magnet and the resonance frequency at a position shifted from the center position of the magnet. In FIG. 34, the center position (zero) of the magnet is the reference (0 Hz).
It can be seen from FIGS. 33 and 34 that there is a distribution in the static magnetic field strength formed by the magnet.

(参考例2)
参考例2では、磁石内側の異なる位置に配置された2つの小型RFコイルにより、同一の試料を計測する場合、磁石の温度変化が、2つの小型RFコイルで受信される共鳴周波数にどのように影響するかを検討した。
[測定方法]
試料としては、純水を用い、試料容器内に封入した。二つの小型RFコイル(小型表面コイル)(直径2mm)を試料容器に貼り付けた。二つの小型RFコイル間の距離は、8mmである。
二つの小型RFコイルが取得する核磁気共鳴信号を基に共鳴周波数を計測した。純水が封入された試料容器と二つのコイルは電磁波シールド箱内に入れられている。
電磁波シールド箱は磁石の内側に挿入され、一方の小型RFコイル(Coil A)を磁石の中心位置に置いた。これにより、他方の小型RFコイル(Coil B)は約8mmだけ磁石の中心から端にずれた場所にある。一方の小型RFコイルで、核磁気共鳴信号を受信した1分後に、他方の小型RFコイルで核磁気共鳴信号を受信するようにし、共鳴周波数を計測した。
使用した磁石は、参考例1と同じである。
磁石温度は21.6℃、室内温度は23.5℃であり、磁石は暖められる環境にあった。
(Reference Example 2)
In the reference example 2, when the same sample is measured by two small RF coils arranged at different positions inside the magnet, how the temperature change of the magnet is affected by the resonance frequency received by the two small RF coils. We examined whether it affected.
[Measuring method]
As a sample, pure water was used and sealed in a sample container. Two small RF coils (small surface coils) (diameter 2 mm) were attached to the sample container. The distance between the two small RF coils is 8 mm.
The resonance frequency was measured based on nuclear magnetic resonance signals acquired by two small RF coils. The sample container filled with pure water and the two coils are placed in an electromagnetic shielding box.
The electromagnetic shielding box was inserted inside the magnet, and one small RF coil (Coil A) was placed at the center of the magnet. Accordingly, the other small RF coil (Coil B) is located at a position shifted from the center of the magnet to the end by about 8 mm. One minute after receiving the nuclear magnetic resonance signal with one small RF coil, the other small RF coil was made to receive the nuclear magnetic resonance signal, and the resonance frequency was measured.
The magnet used was the same as in Reference Example 1.
The magnet temperature was 21.6 ° C., the room temperature was 23.5 ° C., and the magnet was in an environment where it could be warmed.

[結果]
1分間隔でCoil AとCoil Bを切り替えて計測した共鳴周波数の時間変化を図35に示す。Coil Aで計測された共鳴周波数とCoil Bで計測された共鳴周波数との差の時間変化を図36に示す。これらの図から、時間と共に磁石温度が上昇し、磁場強度が低下して、共鳴周波数が低下していく様子をみることができる。また、Coil Aで計測された共鳴周波数とCoil Bで計測された共鳴周波数との差は、略一定に保たれていることが分る。
[result]
FIG. 35 shows the temporal change in resonance frequency measured by switching between Coil A and Coil B at 1 minute intervals. FIG. 36 shows the time change of the difference between the resonance frequency measured with Coil A and the resonance frequency measured with Coil B. From these figures, it can be seen that the magnet temperature increases with time, the magnetic field strength decreases, and the resonance frequency decreases. It can also be seen that the difference between the resonance frequency measured with Coil A and the resonance frequency measured with Coil B is kept substantially constant.

(参考例3)
参考例2のCoil A、Coil Bを使用し、Coil A、Coil B間の中心位置が、磁石中心と一致するようにCoil AおよびCoil Bを配置し、二つの小型RFコイルで計測される共鳴周波数がほぼ等しい場合の共鳴周波数の時間変化を計測した。
その他の条件は、参考例2と同じである。
(Reference Example 3)
Resonance measured by two small RF coils using Coil A and Coil B of Reference Example 2, with Coil A and Coil B placed so that the center position between Coil A and Coil B coincides with the magnet center The time change of the resonance frequency when the frequencies were almost equal was measured.
Other conditions are the same as in Reference Example 2.

[結果]
図37には、二つの小型RFコイルの共鳴周波数の経時変化が示されており、図38には二つの小型RFコイルの共鳴周波数の差の経時変化を示した。
図37、図38から、磁石の温度変動に対して、二つの小型RFコイルで計測される共鳴周波数が一定の周波数差を保ちながら、周波数がシフトしていく様子を見ることができる。
[result]
FIG. 37 shows the change over time of the resonance frequency of the two small RF coils, and FIG. 38 shows the change over time of the difference between the resonance frequencies of the two small RF coils.
From FIG. 37 and FIG. 38, it can be seen that the frequency shifts while the resonance frequency measured by the two small RF coils maintains a constant frequency difference with respect to the temperature fluctuation of the magnet.

参考例2,3から、永久磁石内側での二点の磁場強度は、温度変動に対して一定の関係を保ちながら変動しており、ある一つの位置で試料の共鳴周波数を計測すれば、他の位置での共鳴周波数も十分に高い精度で予測することが可能であると言える。   From Reference Examples 2 and 3, the magnetic field strength at two points inside the permanent magnet fluctuates while maintaining a constant relationship with respect to temperature fluctuation, and if the resonance frequency of the sample is measured at one position, the other It can be said that the resonance frequency at the position can be predicted with sufficiently high accuracy.

局所的水分量測定方法の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the local moisture content measuring method. CPMG法の補償機能について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the compensation function of a CPMG method. スピンエコー法によりT緩和時定数を測定する原理を説明するための図である。It is a diagram for explaining the principle of measuring the the T 2 relaxation time constant by the spin echo method. 自己拡散係数計測のパルスシーケンスの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pulse sequence of a self-diffusion coefficient measurement. 局所的易動性測定方法の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the local mobility measuring method. 自己拡散係数Dの測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement of the self-diffusion coefficient D. 本発明の第一実施形態の測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the measuring apparatus of 1st embodiment of this invention. 測定装置の小型RFコイルおよびGコイルの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the small RF coil and G coil of a measuring apparatus. センサ制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a sensor control part. 設定部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a setting part. 設定部の演算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the calculating part of a setting part. 核磁気共鳴信号、核磁気共鳴信号の実部、虚部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the real part of a nuclear magnetic resonance signal and a nuclear magnetic resonance signal, and an imaginary part. 設定部の記憶部に記憶されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table memorize | stored in the memory | storage part of a setting part. 設定部の経時変化算出部を示すブロック図である、It is a block diagram showing a temporal change calculation unit of the setting unit, LC回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of LC circuit. スイッチ部の構成の一例を示す回路図Circuit diagram showing an example of the configuration of the switch section モード切替制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a mode switching control part. 制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a control part. 第一実施形態にかかる測定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the measuring method concerning a first embodiment. 発振機の周波数を設定する工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of setting the frequency of an oscillator. 設定部の記憶部に記憶されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table memorize | stored in the memory | storage part of a setting part. 水分量算出部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a moisture content calculation part. 水分量計算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a moisture content calculation part. 易動性算出部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a mobility calculation part. 自己拡散係数計算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a self-diffusion coefficient calculation part. 移動量算出部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a movement amount calculation part. 出力部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an output part. 表示部の水分量等の表示状態を示す図である。It is a figure which shows the display states, such as a moisture content of a display part. 第二実施形態にかかる設定部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the setting part concerning 2nd embodiment. 設定部の演算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the calculating part of a setting part. (A)は、小型RFコイル、Gコイルの配置を示す図である。 (B)は、共鳴周波数分布を示す図である。 (C)は、静磁場強度分布を示す図である。(A) is a figure which shows arrangement | positioning of a small RF coil and a G coil. (B) is a figure which shows resonance frequency distribution. (C) is a figure which shows static magnetic field strength distribution. 小型RFコイル、Gコイルの配置および表示部を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning and a display part of a small RF coil and G coil. 参考例1における共鳴周波数分布を示す図である。It is a figure which shows the resonant frequency distribution in the reference example 1. FIG. 磁石の中心位置(ゼロ)での共鳴周波数と、磁石の中心位置からずれた位置における共鳴周波数との差をプロットした図である。It is the figure which plotted the difference of the resonance frequency in the center position (zero) of a magnet, and the resonance frequency in the position which shifted | deviated from the center position of the magnet. 参考例2において、Coil AとCoil Bを切り替えて計測した共鳴周波数の時間変化を示す図である。In the reference example 2, it is a figure which shows the time change of the resonance frequency measured by switching Coil A and Coil B. Coil Aで計測された共鳴周波数とCoil Bで計測された共鳴周波数との差の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the difference of the resonant frequency measured by Coil A, and the resonant frequency measured by Coil B. 参考例3におけるCoil AとCoil Bの共鳴周波数の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the resonance frequency of Coil A and Coil B in Reference Example 3. Coil Aで計測された共鳴周波数とCoil Bで計測された共鳴周波数との差の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the difference of the resonant frequency measured by Coil A, and the resonant frequency measured by Coil B.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定装置
3 測定装置
102 発振機
103 センサ制御部
104 変調器
106 RF増幅器
108 パルス制御部
110 位相検波器
112 プリアンプ
113 永久磁石(静磁場印加部)
114 小型RFコイル
115 試料
116 試料載置台
118 A/D変換器
127 シーケンステーブル
128 計時部
129 操作信号受付部
130 演算部
131 データ受付部
132 水分量算出部
132A データ選別部
132B 水分量計算部
132C パラメータテーブル
132D 緩和時定数計算部
132E 水分量見積部
132F 補正部
132G 検量線テーブル
132H 補正パラメータ記憶部
133 易動性算出部
133A データ選別部
133B 自己拡散係数計算部
133C パラメータテーブル
133D 自己拡散係数見積部
133H 補正パラメータ記憶部
133F 補正部
134 移動量算出部
134A 移動量計算部
134B パラメータ記憶部
135 出力部
135A 測定データ取得部
135B 表示部
151 Gコイル(勾配磁場印加部)
159 電流駆動用電源
161 スイッチ部
169 モード切替制御部
169A モード選択部
169B 制御部
171 勾配磁場制御部
200 設定部
201 記憶部
202 演算部
203 周波数算出部
204 経時変化算出部
205 推測部
207 周波数変化速度算出部
208 温度差算出部
209 仮周波数設定部
300 設定部
301 記憶部
301A 相関関係記憶部
301B 第一の記憶部
302 演算部
303 予測部
304 共鳴周波数分布算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus 3 Measuring apparatus 102 Oscillator 103 Sensor control part 104 Modulator 106 RF amplifier 108 Pulse control part 110 Phase detector 112 Preamplifier 113 Permanent magnet (static magnetic field application part)
114 Small RF coil 115 Sample 116 Sample mounting table 118 A / D converter 127 Sequence table 128 Timing unit 129 Operation signal receiving unit 130 Operation unit 131 Data receiving unit 132 Water content calculating unit 132A Data selecting unit 132B Water content calculating unit 132C Parameters Table 132D Relaxation time constant calculation unit 132E Water content estimation unit 132F Correction unit 132G Calibration curve table 132H Correction parameter storage unit 133 Mobility calculation unit 133A Data selection unit 133B Self diffusion coefficient calculation unit 133C Parameter table 133D Self diffusion coefficient estimation unit 133H Correction parameter storage unit 133F Correction unit 134 Movement amount calculation unit 134A Movement amount calculation unit 134B Parameter storage unit 135 Output unit 135A Measurement data acquisition unit 135B Display unit 151 G coil (gradient magnetic field application unit)
159 Current drive power supply 161 Switch unit 169 Mode switching control unit 169A Mode selection unit 169B Control unit 171 Gradient magnetic field control unit 200 Setting unit 201 Storage unit 202 Calculation unit 203 Frequency calculation unit 204 Time change calculation unit 205 Estimation unit 207 Frequency change rate Calculation unit 208 Temperature difference calculation unit 209 Temporary frequency setting unit 300 Setting unit 301 Storage unit 301A Correlation storage unit 301B First storage unit 302 Calculation unit 303 Prediction unit 304 Resonance frequency distribution calculation unit

Claims (11)

磁気共鳴法を用いて試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定する装置であって、
前記試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、
前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、
前記各小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動の分布を算出する演算部と、
前記演算部で算出したプロトン性溶媒の挙動の分布を出力する出力部と、
前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を有し、
前記RFパルス生成部は、
所定の周波数の信号を発振する発振機と、
前記発振機の周波数を設定する設定部と、
前記発振機が発振した信号を変調し、RFパルスを生成する変調器と、を備え、
前記設定部は、前記試料に対し前記静磁場印加部により前記静磁場を印加した際の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に、前記発振機の周波数を、同調させて、前記発振機の周波数を設定し、
前記変調器は、前記設定部によって周波数が設定された前記発振機から発振された信号を変調し、前記設定部により設定された前記周波数のRFパルスを生成することを特徴とする測定装置。
An apparatus for measuring the distribution of the behavior of a protic solvent in a sample using a magnetic resonance method,
A static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to the sample;
A plurality of small RF coils smaller than the sample for applying an oscillating magnetic field for excitation to the sample and acquiring a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample;
Based on the magnetic resonance signal acquired by each of the small RF coils, a calculation unit that calculates the distribution of the behavior of the protic solvent,
An output unit for outputting the distribution of the behavior of the protic solvent calculated by the calculation unit;
An RF pulse generator for generating an RF pulse for generating the excitation oscillating magnetic field in each of the small RF coils, and
The RF pulse generator is
An oscillator that oscillates a signal of a predetermined frequency;
A setting unit for setting the frequency of the oscillator;
A modulator that modulates a signal oscillated by the oscillator and generates an RF pulse;
The setting unit tunes the frequency of the oscillator to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample by the static magnetic field application unit, and the oscillator Set the frequency of
The measuring apparatus, wherein the modulator modulates a signal oscillated from the oscillator whose frequency is set by the setting unit, and generates an RF pulse having the frequency set by the setting unit.
請求項1に記載の測定装置において、
前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した状態における、少なくとも一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数の経時変化を記憶する第一の記憶部と、
前記試料に対し前記静磁場を印加した際の、少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部と、
前記第一の記憶部に記憶された磁気共鳴周波数の経時変化と、前記周波数算出部で算出した所定の時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数とから、プロトン性溶媒の挙動の測定時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を推測する推測部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 1,
The setting unit stores a time-dependent change in magnetic resonance frequency of the installation position of at least one small RF coil in a state where the static magnetic field is applied to the sample;
A frequency calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample;
From the change over time of the magnetic resonance frequency stored in the first storage unit and the magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil at the predetermined time calculated by the frequency calculation unit, the protic solvent An estimator for estimating a magnetic resonance frequency of at least the one small RF coil installation position at the measurement time of the behavior;
A measuring apparatus comprising:
請求項1または2に記載の測定装置において、
前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との相関関係を記憶する相関関係記憶部と、
前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の、前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部と、
前記周波数算出部で算出した前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数と、前記相関関係記憶部に記憶された前記相関関係とに基づいて、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を予測する予測部と、を備えることを特徴とする測定装置。
The measuring apparatus according to claim 1 or 2,
The setting unit correlates a magnetic resonance frequency at an installation position of one small RF coil with a magnetic resonance frequency at an installation position of another small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample. A correlation storage unit for storing;
A frequency calculating unit that calculates a magnetic resonance frequency at an installation position of the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample;
Based on the magnetic resonance frequency at the installation position of the one small RF coil calculated by the frequency calculation unit and the correlation stored in the correlation storage unit, the magnetic resonance at the installation position of another small RF coil And a prediction unit that predicts a frequency.
請求項3に記載の測定装置において、
前記相関関係記憶部には、あらかじめ、前記試料に対して静磁場を印加した際の静磁場強度分布が記憶されており、
前記相関関係記憶部に記憶された前記静磁場強度分布に基づいて、前記試料の磁気共鳴周波数分布を算出する共鳴周波数分布算出部を有し、
前記共鳴周波数分布算出部で算出された前記試料の磁気共鳴周波数分布を、前記相関関係として、前記相関関係記憶部に記憶することを特徴とする測定装置。
The measuring device according to claim 3,
The correlation storage unit stores in advance a static magnetic field strength distribution when a static magnetic field is applied to the sample,
Based on the static magnetic field strength distribution stored in the correlation storage unit, a resonance frequency distribution calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency distribution of the sample,
The measurement apparatus, wherein the magnetic resonance frequency distribution of the sample calculated by the resonance frequency distribution calculation unit is stored in the correlation storage unit as the correlation.
請求項1乃至4のいずれかに記載の測定装置において、
前記設定部は、前記試料に対し、前記静磁場を印加した際の少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する周波数算出部を有し、
前記発振機から所定の周波数の信号を発振し、前記一の小型RFコイルから前記試料に対して励起用振動磁場を印加した際に、
前記周波数算出部は、前記一の小型RFコイルを介して磁気共鳴信号を取得し、
取得した前記磁気共鳴信号の虚部あるいは実部の周波数を算出し、
虚部あるいは実部の周波数と、前記発振機から発振された前記信号の周波数とに基づいて、少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出することを特徴とする測定装置。
In the measuring apparatus in any one of Claims 1 thru | or 4,
The setting unit includes a frequency calculation unit that calculates a magnetic resonance frequency at an installation position of at least the one small RF coil when the static magnetic field is applied to the sample.
When oscillating a signal of a predetermined frequency from the oscillator and applying an excitation oscillating magnetic field to the sample from the one small RF coil,
The frequency calculation unit obtains a magnetic resonance signal through the one small RF coil,
Calculate the frequency of the imaginary part or real part of the acquired magnetic resonance signal,
An apparatus for calculating a magnetic resonance frequency at an installation position of at least one small RF coil based on an imaginary part or real part frequency and a frequency of the signal oscillated from the oscillator.
請求項1乃至5のいずれかに記載の測定装置において、
前記プロトン性溶媒の挙動は、プロトン性溶媒量、プロトン性溶媒の易動性、プロトン性溶媒の移動量のうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする測定装置。
In the measuring apparatus in any one of Claims 1 thru | or 5,
The measuring apparatus characterized in that the behavior of the protic solvent is at least one of a protic solvent amount, a mobility of the protic solvent, and a movement amount of the protic solvent.
請求項1乃至6のいずれかに記載の測定装置において、
前記プロトン性溶媒の挙動は、プロトン性溶媒量およびプロトン性溶媒の易動性のうち、少なくともいずれか一方であり、
前記試料に対して、勾配磁場を印加する勾配磁場印加部と、
前記試料中のプロトン性溶媒量を測定する第一の測定モードと、前記試料中のプロトン性溶媒の易動性を測定する第二の測定モードとを含む複数の測定モードのうちいずれかを選択するモード選択部と、
前記モード選択部により選択された測定モードに応じて前記小型RFコイルおよび前記勾配磁場印加部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記演算部は、前記第一の測定モードにおいて取得された磁気共鳴信号に基づいて前記試料中のプロトン性溶媒量を算出する第一の算出部と、
前記第二の測定モードにおいて取得された磁気共鳴信号に基づいて前記試料中のプロトン性溶媒の易動性を算出する第二の算出部と、を有し、
前記制御部は、
前記第一の測定モードにあるとき、前記試料に対し、前記小型RFコイルにより励起用振動磁場を印加するとともに、前記励起用振動磁場に対応して前記特定箇所に発生する磁気共鳴信号を前記小型RFコイルにより取得し、
前記第二の測定モードにあるとき、前記試料に対し、前記小型RFコイルにより励起用振動磁場を印加するとともに前記勾配磁場印加部により勾配磁場を印加し、これらの磁場に対応して発生する磁気共鳴信号を前記小型RFコイルにより取得するように構成されたことを特徴とする測定装置。
In the measuring apparatus in any one of Claims 1 thru | or 6,
The behavior of the protic solvent is at least one of the amount of protic solvent and the mobility of the protic solvent,
A gradient magnetic field application unit for applying a gradient magnetic field to the sample;
Select one of a plurality of measurement modes including a first measurement mode for measuring the amount of the protic solvent in the sample and a second measurement mode for measuring the mobility of the protic solvent in the sample. A mode selection unit to
A control unit that controls the operation of the small RF coil and the gradient magnetic field application unit according to the measurement mode selected by the mode selection unit,
The calculation unit includes a first calculation unit that calculates the amount of protic solvent in the sample based on the magnetic resonance signal acquired in the first measurement mode;
A second calculator that calculates the mobility of the protic solvent in the sample based on the magnetic resonance signal acquired in the second measurement mode,
The controller is
When in the first measurement mode, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample by the small RF coil, and a magnetic resonance signal generated at the specific location corresponding to the excitation oscillating magnetic field is applied to the small sample. Acquired by RF coil,
When in the second measurement mode, an excitation oscillating magnetic field is applied to the sample by the small RF coil and a gradient magnetic field is applied by the gradient magnetic field application unit, and magnetism generated corresponding to these magnetic fields is generated. A measuring apparatus configured to acquire a resonance signal by the small RF coil.
試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、前記小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動を算出する演算部と、所定の周波数の信号を発振する発振機、前記発振機の周波数を設定する設定部および前記発振機からの信号を変調してRFパルスを生成する変調器を有し、前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるためのRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を備えた測定装置を使用して、試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定する測定方法であって、
前記試料に対し、前記静磁場印加部から静磁場を印加する工程と、
前記RFパルス生成部の設定部により、前記発振機の周波数を、前記静磁場が印加された前記試料の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に同調させて、前記発振機の周波数を設定する工程と、
発振機の周波数を設定する前記工程において設定された周波数の信号を前記発振機から発振し、前記発振機からの信号を前記変調器により変調してRFパルスを生成し、前記各小型RFコイルに対し、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に対応した周波数のRFパルスを送出する工程と、
前記各小型RFコイルから、前記試料に対して、励起用振動磁場を印加する工程と、
前記各小型RFコイルを介して、試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する工程と、
取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、演算部により、前記試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を算出する工程とを含むことを特徴とする測定方法。
A static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to the sample, and an excitation oscillating magnetic field to the sample, and obtains a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample, which is smaller than the sample. A plurality of small RF coils, a calculation unit that calculates the behavior of the protic solvent based on the magnetic resonance signal acquired by the small RF coil, an oscillator that oscillates a signal of a predetermined frequency, and the frequency of the oscillator An RF pulse for generating an RF pulse for generating the excitation oscillating magnetic field in each small RF coil, and a modulator for generating an RF pulse by modulating a signal from the oscillator A measurement method that measures the distribution of the behavior of the protic solvent in the sample using a measurement device comprising:
Applying a static magnetic field from the static magnetic field application unit to the sample;
The frequency of the oscillator is tuned to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied by the setting unit of the RF pulse generation unit, and the frequency of the oscillator is set. And a process of
A signal having the frequency set in the step of setting the frequency of the oscillator is oscillated from the oscillator, and a signal from the oscillator is modulated by the modulator to generate an RF pulse. On the other hand, a step of transmitting an RF pulse having a frequency corresponding to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil;
Applying an oscillating magnetic field for excitation from each of the small RF coils to the sample;
Obtaining a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample via each small RF coil;
And a step of calculating a distribution of the behavior of the protic solvent in the sample by the calculation unit based on the acquired magnetic resonance signal.
試料に対して静磁場を印加する静磁場印加部と、前記試料に対して励起用振動磁場を印加するとともに、前記試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する、前記試料よりも小さい複数の小型RFコイルと、前記小型RFコイルで取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、プロトン性溶媒の挙動を算出する演算部と、所定の周波数の信号を発振する発振機、前記発振機の周波数を設定する設定部および前記発振機からの信号を変調してRFパルスを生成する変調器を有し、前記各小型RFコイルに前記励起用振動磁場を発生させるためのRFパルスを生成するRFパルス生成部と、を備えた測定装置を制御して、試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を測定するプログラムであって、
前記試料に対し、前記静磁場印加部から静磁場を印加する工程と、
前記RFパルス生成部の設定部により、前記発振機の周波数を、前記静磁場が印加された前記試料の各小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数に同調させて、前記発振機の周波数を設定する工程と、
発振機の周波数を設定する前記工程において設定された周波数の信号を前記発振機から発振し、前記発振機からの信号を前記変調器により変調してRFパルスを生成し、前記各小型RFコイルに対し、各小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数に対応した周波数のRFパルスを送出する工程と、
前記各小型RFコイルから、前記試料に対して、励起用振動磁場を印加する工程と、
前記各小型RFコイルを介して、試料中の特定箇所で発生した磁気共鳴信号を取得する工程と、
取得した前記磁気共鳴信号に基づいて、演算部により、前記試料中のプロトン性溶媒の挙動の分布を算出する工程とを実行させることを特徴とするプログラム。
A static magnetic field application unit that applies a static magnetic field to the sample, and an excitation oscillating magnetic field to the sample, and obtains a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample, which is smaller than the sample. A plurality of small RF coils, a calculation unit that calculates the behavior of the protic solvent based on the magnetic resonance signal acquired by the small RF coil, an oscillator that oscillates a signal of a predetermined frequency, and the frequency of the oscillator An RF pulse for generating an RF pulse for generating the excitation oscillating magnetic field in each small RF coil, and a modulator for generating an RF pulse by modulating a signal from the oscillator A program that controls a measurement device including a generation unit and measures the distribution of the behavior of the protic solvent in the sample,
Applying a static magnetic field from the static magnetic field application unit to the sample;
The frequency of the oscillator is tuned to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied by the setting unit of the RF pulse generation unit, and the frequency of the oscillator is set. And a process of
A signal having the frequency set in the step of setting the frequency of the oscillator is oscillated from the oscillator, and a signal from the oscillator is modulated by the modulator to generate an RF pulse. On the other hand, a step of transmitting an RF pulse having a frequency corresponding to the magnetic resonance frequency at the installation position of each small RF coil;
Applying an oscillating magnetic field for excitation from each of the small RF coils to the sample;
Obtaining a magnetic resonance signal generated at a specific location in the sample via each small RF coil;
And a step of calculating a distribution of the behavior of the protic solvent in the sample by the arithmetic unit based on the acquired magnetic resonance signal.
請求項9に記載のプログラムにおいて、
発振機の周波数を設定する前記工程は、
前記静磁場が印加された前記試料の少なくとも一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数の経時変化を取得する工程と、
所定の時刻において、前記静磁場が印加された前記試料の少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する工程と、
磁気共鳴周波数の経時変化と、所定の時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数とから、プロトン性溶媒の挙動の測定時刻における少なくとも前記一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数を推測する工程とを含むことを特徴とするプログラム。
The program according to claim 9,
The step of setting the frequency of the oscillator includes:
Obtaining a time-dependent change in magnetic resonance frequency at an installation position of at least one small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied;
Calculating a magnetic resonance frequency at an installation position of at least the one small RF coil of the sample to which the static magnetic field is applied at a predetermined time;
From the change over time of the magnetic resonance frequency and the magnetic resonance frequency at the installation position of at least the one small RF coil at a predetermined time, the magnetism at the installation position of at least the one small RF coil at the measurement time of the behavior of the protic solvent. A program for estimating a resonance frequency.
請求項9または10に記載のプログラムにおいて、
前記測定装置の設定部は、前記静磁場を印加した際の、一の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数と、他の小型RFコイルの設置位置の磁気共鳴周波数との相関関係を記憶する記憶部を有し、
発振機の周波数を設定する前記工程は、
静磁場が印加された前記試料の前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を算出する工程と、
前記一の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数と、前記記憶部に記憶された前記相関関係とに基づいて、他の小型RFコイルの設置位置における磁気共鳴周波数を予測する工程とを含むことを特徴とするプログラム。

The program according to claim 9 or 10,
The setting unit of the measurement device stores a correlation between the magnetic resonance frequency at the installation position of one small RF coil and the magnetic resonance frequency at the installation position of another small RF coil when the static magnetic field is applied. Having a storage unit,
The step of setting the frequency of the oscillator includes:
Calculating a magnetic resonance frequency at an installation position of the one small RF coil of the sample to which a static magnetic field is applied;
Predicting the magnetic resonance frequency at the installation position of the other small RF coil based on the magnetic resonance frequency at the installation position of the one small RF coil and the correlation stored in the storage unit. A program characterized by

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