JP2007132852A - オートチューニングプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】狭い空間の中に装着可能で、可変容量コンデンサの初期値を容易に自動検出できるオートチューニングプローブを提供する。
【解決手段】試料に高周波を照射すると共に、照射直後に試料から出るＮＭＲ信号を検出するためのプローブであって、プローブ側にチューニングを可変する機構を備えると共に、別個に設けられた駆動部から伝達手段を介して該チューニング可変機構を駆動して同調を取るようにしたオートチューニングプローブにおいて、前記チューニング可変機構の途中にドライブ位置情報を出力する情報出力手段を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＮＭＲ装置で用いられるオートチューニングプローブに関する。

ＮＭＲ装置は、静磁場中に置かれた被測定試料に高周波を照射し、その後、被測定試料から出る微小な高周波信号（ＮＭＲ信号）を検出し、そのなかに含まれている分子構造の情報を抽出し、被測定試料の分子構造を解析する装置である。

ＮＭＲ法では、核スピンを有するさまざまな核種が測定の対象となるため、被測定試料に照射する高周波の周波数も実にさまざまである。従って、測定条件設定の手間を省くために、高周波の周波数を測定対象の核種に応じて自動的に設定すると共に、プローブの同調周波数を自動的に調節できるオートチューニングプローブが実用化されている（特許文献１）。

図１は、オートチューニングプローブを備えたＮＭＲ装置の従来例の構成図である。オートチューニングプローブの駆動部１は、オートチューニングプローブ５のチューニングダイヤル６を駆動する駆動回路２を備えている。駆動回路２とチューニングダイヤル６は、フレキシブルシャフト４で接続されている。駆動回路２は、コンピュータ３によって制御されている。コンピュータ３からの指示によって、駆動回路２がチューニングダイヤル６を駆動することにより、可変容量コンデンサ７の容量を変化させ、同調が取られる構造になっている（特許文献２）。

このようなオートチューニングプローブでは、可変容量コンデンサ７の容量が可変範囲の端に来ている場合は、それ以上容量を可変させることができない。もし、何らかの理由でそれ以上可変容量コンデンサ７を可変させようとすれば、機械的に破損する恐れがある。このような破損の防止対策として、図２に示すような、オートチューニングユニット１と可変容量コンデンサ７とを結ぶフレキシブルシャフトの途中に、チューニング可変機構のドライブ範囲を規制するためのメカニカルストッパ９をジョイント８で接続したオートチューニングプローブが提案されている（特許文献３）。

図３は、そのメカニカルストッパ９の部分を拡大表示したものである。メカニカルストッパ９は、超伝導磁石の強磁場下で用いられるため、その材質には、例えば真鍮、プラスチック、セラミック等の非磁性材料が採用されている。

メカニカルストッパ８内のシャフト１０には、ネジが切ってある。そして、シャフト１０のネジ部には、ナットスライダ１１が取り付けられている。ナットスライダ１１は、サポート１２に取り付けられた四角形の筒体から成るガイド１３によって、回転が規制されているため、ネジシャフト１０が回転すると、ナットスライダ１１は、ガイド１３内を上下方向にスライドする。

ナットスライダ１１の上面および下面の、ネジシャフト１０から離れた位置には、突起１４が設けられている。また、ガイド１３の内側の、上端付近および下端付近には、ネジシャフト１０の軸方向と直交する向きに、突起状のストッパ１５が設けられ、ネジシャフト１０に固定されている。ネジシャフト１０が時計回り方向に回転すると、ナットスライダ１１は、ガイド１３の中を上方向にスライドする（図４）。ナットスライダ１１がガイド１３の上端付近まで移動すると、ネジシャフト１０に固定されたストッパ１５がナットスライダ１１の突起１４にぶつかって、ネジシャフト１０の回転は強制的に止められる（図５）。同様に、ネジシャフト１０が反時計回り方向に回転すると、ナットスライダ１１は、ガイド１３の中を下方向にスライドする（図示せず）。ナットスライダ１１がガイド１３の下端付近まで移動すると、ネジシャフト１０に固定されたストッパ１５がナットスライダ１１の突起１４にぶつかって、ネジシャフト１０の回転は強制的に止められる（図示せず）。

このときのネジシャフト１０の回転可能範囲を、ブローブ内のチューニング用可変容量コンデンサ７の回転許容範囲に予め合わせて設定しておけば、チューニング可変機構のドライブ範囲がおのずと規制され、チューニング用可変容量コンデンサ７のオーバードライブを未然に防止することができる。

特許第３０３４２９９号公報。

特許第３５９７０３５号公報。

特開２００３−１８５７２５号公報。

ところで、可変容量コンデンサは、軸を何回転させたかによってその容量が決まる。したがって、オートチューニングユニットが目的の容量を設定しようとすれば、可変容量コンデンサの軸が現在何回転したところにあるかが分かっていなければならない。そこで、オートチューニングユニットを起動したら、回転数の初期値を人間が読み取り、オートチューニングユニットに入力している。

人間が読み取る代わりに、回転数を電気的または機械的なデバイスで検出して自動化する案は当然考えられるところであるが、ＮＭＲ測定に用いられるプローブは強磁場下に置かれること、および、プローブは超伝導磁石の狭い縦穴に挿入されるため、空間的な制約が大きいこと、などの理由で、回転数の読み取り機構をプローブに組み込むのは困難とされてきた。

例えば、回転数を検出する代表的デバイスであるロータリーエンコーダを用いようとすれば、次のような制約がある。
（１）現在何回転した位置にあるかを知るためには、ロータリーエンコーダは絶対値型であること。相対値型では初期値を与えなければならない。
（２）可変容量コンデンサは多回転型であるため、ロータリーエンコーダも多回転型であること。
（３）強磁場下に置かれるので、磁気式でなく光学式であること。

このような条件に合うものは、その形状が大きくなってしまい、超伝導磁石の狭い縦穴に装着されるプローブに実装するにはそぐわない。

本発明の目的は、上述した点に鑑み、狭い空間の中に装着可能で、可変容量コンデンサの初期値を容易に自動検出できるオートチューニングプローブを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明のオートチューニングプローブは、
試料に高周波を照射すると共に、照射直後に試料から出るＮＭＲ信号を検出するためのプローブであって、プローブ側にチューニングを可変する機構を備えると共に、別個に設けられた駆動部から伝達手段を介して該チューニング可変機構を駆動して同調を取るようにしたオートチューニングプローブにおいて、
前記チューニング可変機構の途中にドライブ位置情報を出力する情報出力手段を設けたことを特徴としている。

また、前記情報出力手段は、ポテンショメータであることを特徴としている。

また、前記情報出力手段は、前記チューニング可変機構のドライブ範囲を規制する規制手段として利用されることを特徴としている。

本発明のオートチューニングプローブによれば、
試料に高周波を照射すると共に、照射直後に試料から出るＮＭＲ信号を検出するためのプローブであって、プローブ側にチューニングを可変する機構を備えると共に、別個に設けられた駆動部から伝達手段を介して該チューニング可変機構を駆動して同調を取るようにしたオートチューニングプローブにおいて、
前記チューニング可変機構の途中にドライブ位置情報を出力する情報出力手段を設けたので、
狭い空間の中に装着可能で、可変容量コンデンサの初期値を容易に自動検出できるオートチューニングプローブを提供することが可能になった。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図４は、本発明にかかるオートチューニングプローブの一実施例の要部を示したものである。本実施例では、オートチューニングユニットとオートチューニングプローブとの間にメカニカルストッパ９を設け、そのメカニカルストッパ９の軸方向に直線運動型ポテンショメータの長軸を合わせる形で、直線運動型ポテンショメータをメカニカルストッパ９内部に組み込んだ。この直線運動型ポテンショメータとは、音響機器のボリュームなどに用いられるもので、小型のものが安価で市販されている。

図４は、そのメカニカルストッパ９の部分を拡大表示したものである。メカニカルストッパ８内のシャフト１０には、ネジが切ってある。そして、シャフト１０のネジ部には、ナットスライダ１１が取り付けられている。ナットスライダ１１は、サポート１２に取り付けられた四角形の筒体から成るガイド１３によって、回転が規制されているため、ネジシャフト１０が回転すると、ナットスライダ１１は、ガイド１３内を上下方向にスライドする。

ナットスライダ１１は、直線運動型ポテンショメータ１６のノブに接続されている。したがって、ナットスライダ１１がシャフト６の回転に伴って上下方向にスライドすると、直線運動型ポテンショメータ１６のノブも上下方向にスライドし、その位置に依存した抵抗値がリード線Ａに現れる。ナットスライダ１１の位置は、ネジシャフト１０の回転、すなわち、可変容量コンデンサ７の回転量が変換されたものである。よって、直線運動型ポテンショメータ１６の抵抗値とネジシャフト１０の回転数との対応関係を予め調べておけば、直線運動型ポテンショメータ１６の抵抗値によってネジシャフト１０の回転数を知ることができる。

直線運動型ポテンショメータ１６の抵抗値は、図５に示すような回路でデジタルデータに変換され、オートチューニングユニット１に送られる。オートチューニングユニット１は、搭載しているマイクロプロセッサによってデジタルデータを判定し、予め調べられた直線運動型ポテンショメータ１６の抵抗値とネジシャフト１０の回転数との対応関係に基づいて、可変容量コンデンサ７の回転数を読み取ることができる。

尚、本発明では、可変容量コンデンサ７の回転数を読み取ることができるため、オートチューニングユニット１に予め回転数の上限と下限を記憶させておき、その値を超えないように制御させれば、可変容量コンデンサ７の回し過ぎによる破損を回避することができる。その場合は、メカニカルストッパ９のストッパと停止用の突起は無くすことができる。

実施例１では、メカニカルストッパがプローブ内部にジョイントを介して内蔵されている。本発明にかかる可変容量コンデンサの回転数検出機構は小型なので、もともとオートチューニングでないプローブのチューニング用ダイヤルに、ジョイントを介してメカニカルストッパを外付けすることも可能である。それをオートチューニングユニットで駆動させれば、もともとはオートチューニングでないプローブでも、オートチューニングプローブとして使用することができる。

ＮＭＲ装置に広く利用できる。

従来の実施例を示す図である。 従来の実施例を示す図である。 従来の実施例を示す図である。 本発明の一実施例を示す図である。 本発明の一実施例を示す図である。

符号の説明

１：オートチューニングプローブの駆動部（オートチューニングユニット）、２：駆動回路、３：コンピュータ、４：フレキシブルシャフト、５：オートチューニングプローブ、６：チューニングダイヤル、７：可変容量コンデンサ、８：ジョイント、９：メカニカルストッパ、１０：ネジシャフト、１１：ナットスライダ、１２：サポート、１３：ガイド、１４：突起、１５：ストッパ、１６：直線運動型ポテンショメータ

Claims (3)

1. 試料に高周波を照射すると共に、照射直後に試料から出るＮＭＲ信号を検出するためのプローブであって、プローブ側にチューニングを可変する機構を備えると共に、別個に設けられた駆動部から伝達手段を介して該チューニング可変機構を駆動して同調を取るようにしたオートチューニングプローブにおいて、
   前記チューニング可変機構の途中にドライブ位置情報を出力する情報出力手段を設けたことを特徴とするオートチューニングプローブ。
2. 前記情報出力手段は、ポテンショメータであることを特徴とする請求項１記載のオートチューニングプローブ。
3. 前記情報出力手段は、前記チューニング可変機構のドライブ範囲を規制する規制手段として利用されることを特徴とする請求項１記載のオートチューニングプローブ。
   

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