JP2011203106A

JP2011203106A - フロースルー型ｎｍｒ分析装置

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Publication number: JP2011203106A
Application number: JP2010070567A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miki; 孝史三木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP5508081B2; US9372246B2; EP2551694B1; US20130009645A1; EP2551694A4; EP2551694A1; WO2011118229A1

Abstract

【課題】ＮＭＲ信号の検出感度が高く、コンパクトなフロースルー型のＮＭＲ分析装置を提供すること。
【解決手段】送液ポンプ６から供給された試料を流すための送液管１８と、送液管１８の軸線方向に沿った静磁場を生じさせるように、送液管１８の側壁に囲まれる試料の収容空間を送液管１８の軸線回りに取り囲む超伝導磁石７と、超伝導磁石７を冷却した状態で収容するとともに収容空間を送液管１８の軸線回りに取り囲む真空容器１２と、収容空間内の試料に対して高周波電磁波を与えるとともに当該試料からのＮＭＲ信号を検出するためＲＦコイル２２とを備え、ＲＦコイル２２は、送液管１８のうち超伝導磁石７及び磁場補正コイル４ｃにより取り囲まれた領域内で、送液管１８の側壁に対して一体に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance：核磁気共鳴）分析装置に関するものである。

従来から、内側に強力な静磁場を生じさせるための超伝導磁石と、この超伝導磁石の内側に設けられたＲＦコイルとを備え、このＲＦコイルの内側に挿入された試料についてのＮＭＲ信号を検出するように構成されたＮＭＲ分析装置が知られている（例えば、特許文献１）。

以下、従来のＮＭＲ分析装置の具体的構成について図１１を参照して説明する。

ＮＭＲ分析装置は、装置本体１００と、この装置本体１００の孔１００ａ内に挿入されたプローブと、このプローブ内に挿入された試験管１０５とを備えている。装置本体１００は、前記孔１００ａ内に静磁場を生じさせるための超伝導磁石１０１と、この超伝導磁石１０１を液体ヘリウム等の冷媒とともに収容するための断熱容器１０２とを備えている。前記プローブは、磁場補正コイル１０３ａを有する磁場補正部材１０３と、前記磁場補正コイル１０３ａの内側に固定されたＲＦコイル１０４ａを有するコイル支持管１０４とを備えている。そして、試験管１０５内の試料がＲＦコイル１０４ａ内に配置された状態で、当該試料についてＮＭＲ信号が検出される。なお、試験管１０５に設けられた複数のフィン１０５ａは、図外の吹出口から吹き出す風によって試験管１０５をその軸線周りに回転させるためのものであり、このような回転運動によって試料に与えられる静磁場が回転方向に平均化される結果、検出精度を高めることができる。

特開２００４−２１９２８１号公報（特に段落［０００４］）

図１１に示す従来のＮＭＲ分析装置では、複数の試料を分析するために、各試料をそれぞれ異なる試験管１０５に入れて、これらの試験管１０５を順次入れ替えて装置本体１００に装着する必要があるため、各試験管１０５について共通に使用するためにＲＦコイル１０４ａが装置本体１００に固定されている。

そのため、従来のＮＭＲ分析装置では、試験管１０５の太さを基準としてＲＦコイル１０４の太さが決まり、これに伴い、ＲＦコイル１０４の周囲を取り囲む磁場補正部材１０３や超伝導磁石１０１（断熱容器１０２）の太さが決まるため、ＮＭＲ分析装置全体を小型化することができなかった。具体的に、従来のＮＭＲ分析装置では、想定される最大の太さの試験管１０５を基準としてＲＦコイル１０４の太さを設定しているため、このＲＦコイル１０４の太さによって当該ＲＦコイル１０４を取り囲む磁場補正部材１０４や超伝導磁石１０１の小型化が制限される結果、ＮＭＲ分析装置全体を小型化するのに限界があった。

また、試料の単位体積当たりの検出感度という観点で見た場合、従来のＮＭＲ分析装置では、想定される最大の太さの試験管１０５を基準としてＲＦコイル１０４ａの太さが設定されているため、この想定された最大の太さよりも細い試験管を使用した場合に、ＮＭＲ信号の検出感度を向上させるのが難しかった。その理由を図１２を用いて説明する。

図１２は、一般的に用いられている鞍型ＲＦコイルを示す斜視図である。図１２の鞍型コイルの上辺部及び下辺部は、試験管の周方向に沿った円弧を描いており、前記上辺部と下辺部とを繋ぐ辺は、試験管の長手方向に沿って配置されている。この鞍型コイルにおいて、試験管の長手方向に沿った高さをｈとし、上辺部及び下辺部が描く円弧の直径をＤととする。この種の鞍型コイルの最適形状は、例えば、参考文献（”Optimum Gepmetry of Saddle Shaped Coils for Generating a Uniform Magnetic Field” The Review of Scientific Instruments , Vol.41 , Number 1, pp.122）に報告されている。具体的に、前記参考文献には、図１２の鞍型コイルの最適形状として、φ＝１２０°、ｈ＝２Ｄであることが報告されている。ここで、φは、鞍型コイルの上辺部及び下辺部が描く円弧の中心角である。そして、鞍型コイルが最適形状の場合、試料の単位体積当たりのＮＭＲ信号の検出感度は、ＲＦコイルを流れる単位電流Ｉ当たりのＲＦ磁場Ｂ１であるＢ１／Ｉに比例することが知られており、このＢ１／Ｉを示す以下の数式１によれば、鞍型コイルの検出感度は、前記直径寸法Ｄに反比例することになる。

したがって、ＲＦコイル１０４ａと試験管１０５との間の距離が大きいと、本来得られる程度までＮＭＲ信号の検出感度を向上することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＮＭＲ信号の検出感度が高く、コンパクトなＮＭＲ分析装置を提供することを目的としている。

本願発明者らは、複数の試料を分析するに当たり、従来の試験管に代えて、複数の試料を交互に流すことができる送液管を採用することとすれば、この送液管を装置側に固定したまま複数の試料についてＮＭＲ信号を得ることができる点に着目して、装置側ではなく送液管に検出コイルを形成して検出コイルを複数の試料について共通して使用する以下の発明に想到した。

つまり、上記課題を解決するために、本発明は、送液ポンプから供給される試料についてＮＭＲ信号を検出するためのフロースルー型ＮＭＲ分析装置であって、前記送液ポンプから供給された試料を流すための送液管と、前記送液管の軸線方向に沿った静磁場を生じさせるように、前記送液管の側壁に囲まれる試料の収容空間を前記送液管の軸線回りに取り囲む超伝導磁石と、前記超伝導磁石を冷却した状態で収容するとともに前記収容空間を前記送液管の軸線回りに取り囲む収容容器と、前記収容容器と前記送液管との間で前記収容空間を送液管の軸線回りに取り囲むとともに前記収容空間内における磁場の均一度を補正する磁場補正コイルと、前記収容空間内の試料に対して高周波電磁波を与えるとともに当該試料からのＮＭＲ信号を検出するための検出コイルとを備え、前記検出コイルは、前記送液管のうち前記超伝導磁石及び前記磁場補正コイルにより取り囲まれた領域内で、前記送液管の側壁に対して一体に形成されていることを特徴とするフロースルー型ＮＭＲ分析装置を提供する。

本発明によれば、複数の試料について共通に使用される送液管の側壁に対して一体に検出コイルが形成されているため、複数の試料を分析するために使用される複数の試験管のうち想定される最大の太さの試験管を基準として検出コイルの直径を設定していた従来の構成と異なり、実際に使用される送液管の直径寸法に見合った検出コイルの直径寸法を設定することができる結果、検出コイルの直径寸法を格段に小さくすることができる。したがって、本発明によれば、検出コイルの直径寸法を小さくすることができることにより、この検出コイルを取り囲む超伝導磁石、収容容器及び磁場補正コイルの直径寸法も小さくすることができるため、ＮＭＲ分析装置全体の小型化を図ることができる。

さらに、本発明では、上述のように送液管の側壁に対して一体に検出コイルを形成することにより、従来のＮＭＲ分析装置と比較して検出コイルの直径寸法を格段に小さくすることができるので、送液管内の試料と検出コイルとの距離を大きく縮めることができ、ＮＭＲ信号の検出感度を向上することができる。

前記フロースルー型ＮＭＲ分析装置において、前記送液管は、円筒状に形成され、前記検出コイルは、前記送液管の側壁に沿って設けられていることが好ましい。

この構成によれば、送液管が円筒状に形成されていることにより、円筒状以外の送液管を用いる場合と比較して、磁場の均一度に与える影響を少なくすることができるので、当該試料についてのＮＭＲ信号の検出感度をより向上することができる。

さらに、前記構成のように、断面円形の流路を取り囲む円筒の側壁に沿って検出コイルを形成することにより、検出コイルを平坦面に形成する場合と比較して、ＮＭＲ信号の検出の感度を向上することができる。具体的に、ＮＭＲ信号の感度は、検出コイルにより囲まれる容積における試料の容積の比率が大きい程向上するため、前記構成のように断面円形の流路を取り囲む側壁に沿って検出コイルを形成することにより、平坦面に検出コイルを形成する場合よりも前記比率を大きくすることができ、これによりＮＭＲ信号の感度を向上することができる。

前記フロースルー型ＮＭＲ分析装置において、前記検出コイルは、前記送液管の側壁の外側面に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、検出コイルの形成された送液管として、例えば、ガラス管の外側面に検出コイルを構成するための金属が蒸着されたものを採用することができる。

前記フロースルー型ＮＭＲ分析装置において、前記検出コイルは、前記送液管の側壁に埋め込まれていることが好ましい。

この構成によれば、送液管の側壁に検出コイルが埋め込まれているため、送液管の外側面に検出コイルを形成する場合と比較して、検出コイルと試料との間の距離を縮めることができ、ＮＭＲ信号の検出感度をより向上することができる。さらに、前記構成では、送液管の側壁で検出コイルの外側を覆うことができるので、送液管自体で検出コイルを保護することができる。

前記フロースルー型ＮＭＲ分析装置において、前記検出コイルに電気的に接続され、当該検出コイルに高周波電磁波を生じさせる共振回路と、前記送液管を挿通可能な管状に形成され、前記送液管及び前記共振回路を内部に収容した状態で当該送液管及び共振回路を保持するとともに、前記磁場補正コイルの内側に挿入された状態で前記収容容器に取り付けられる取付部材とをさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、検出コイルを含む共振回路が共通の取付部材の内部に保持されているため、この取付部材を収容容器に取り付けることにより、外部からの衝撃に弱い検出コイルやこれに接続される回路を保護しつつ送液管を収容容器に組み付けることができる。

前記フロースルー型ＮＭＲ分析装置において、前記送液管は、前記送液ポンプからの試料を導くための供給配管及び前記送液管から排出された試料を導くための排出配管に対してそれぞれ着脱可能な接続部を両端にそれぞれ有し、前記取付部材は、前記収容容器に対して着脱可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、供給配管及び排出配管に対して送液管が着脱可能で、かつ、取付部材が収容容器に対して着脱可能とされているため、この取付部材を交換することにより、送液管、検出コイルを含む共振回路をまとめて交換することができる。

本発明によれば、ＮＭＲ信号の検出感度が高く、コンパクトなフロースルー型のＮＭＲ分析装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るフロースルー型ＮＭＲ分析装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。図１のＮＭＲ分析装置の一部を拡大して示す正面断面図である。図２のプローブを省略して示す正面断面図である。図２のプローブを拡大して示す正面断面図である。図２のＲＦコイルを拡大して示す斜視図である。側壁の内部にＲＦコイルが埋め込まれた送液管の製造方法を示す断面図であり、金属パイプＭを準備する工程を示すものである。側壁の内部にＲＦコイルが埋め込まれた送液管の製造方法を示す断面図であり、第一Ｓｉ層Ｌ１を形成する工程を示すものである。側壁の内部にＲＦコイルが埋め込まれた送液管の製造方法を示す断面図であり、Ｃｕ層Ｌ２を形成する工程を示すものである。側壁の内部にＲＦコイルが埋め込まれた送液管の製造方法を示す断面図であり、第二Ｓｉ層Ｌ３を形成する工程を示すものである。側壁の内部にＲＦコイルが埋め込まれた送液管の製造方法を示す断面図であり、金属パイプＭを融解する工程を示すものである。従来のＮＭＲ分析装置を概略的に示す正面断面図である。一般的に用いられている鞍型ＲＦコイルを示す斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るフロースルー型ＮＭＲ分析装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。

図１を参照して、フロースルー型ＮＭＲ分析装置（以下、ＮＭＲ分析装置と称す）１は、送液ポンプ６から供給される試料についてＮＭＲ信号を検出するためのものである。具体的に、ＮＭＲ分析装置１は、第一貫通孔２ａ内に静磁場を生じさせる磁場発生部２と、この磁場発生部２に設けられ当該磁場発生部２において気化した冷媒を再凝縮するための再凝縮部３と、前記第一貫通孔２ａ内の磁場の均一度を補正するための磁場補正部４と、この磁場補正部４内に設けられ、前記第一貫通孔２ａ内で試料を保持するためのプローブ５と、このプローブ５に対して試料を供給するための送液ポンプ６とを備えている。本実施形態において、磁場発生部２の第一貫通孔２ａの直径Ｄ１は、２０ｍｍである。

磁場発生部２は、管状の超伝導磁石７と、この超伝導磁石７及び超伝導磁石７を冷却するための冷媒（例えば、液体ヘリウム）８を収容するヘリウム容器９と、内部に真空室を形成するとともにこの真空室内に前記ヘリウム容器９を収容する真空容器１２と、ヘリウム容器９と真空容器１２との間でヘリウム容器９を包囲することにより真空容器１２からの熱輻射を抑制する熱シールド１０及び熱シールド１１とを備えている。ヘリウム容器９は、上方に延びる２本のネックチューブ９ａ、９ｂを有している。本実施形態では、真空容器１２が収容容器に該当する。ネックチューブ９ａ、９ｂの途中部には、それぞれ熱シールド１０、１１が熱的に接続されている。また、ネックチューブ９ａ、９ｂの上端部は、それぞれ真空容器１２を貫通して上に開口している。ネックチューブ９ａには、再凝縮部３が取り付けられている。一方、本実施形態において、ネックチューブ９ｂには、図外の蓋体が取り付けられ、当該ネックチューブ９ｂの上部の開口は閉じられている。なお、ネックチューブ９ｂにも再凝縮器３を設けることにより、液体ヘリウムの再凝縮の効率化を図ることもできる。

再凝縮部３は、前記ヘリウム容器９で気化してネックチューブ９ａ内で上昇するヘリウムを再凝縮するとともに、各熱シールド１０、１１を冷却するためのものである。具体的に、再凝縮部３は、３０Ｋ〜５０Ｋの温度とされた第１段と３Ｋ〜４．５Ｋの温度とされた第２段とを有する２段式の冷凍機と、この冷凍機の第１段に熱的に接続された第１スリーブ１４と、この第１スリーブ１４の内側に設けられ前記冷凍機の第２段に熱的に接続された第２スリーブ１５とを備えている。第１スリーブ１４は、ヘリウム容器９のネックチューブ９ａ内に挿入されているとともに、熱シールド１０、１１との接触位置においてネックチューブ９ａの内側面に熱的に接続されている。第２スリーブ１５は、第１スリーブ１４よりも下に延びて、その先端部が液体ヘリウム８の液面付近に配置されている。そして、再凝縮部３は、第１スリーブ１４によってネックチューブ９ａを介して熱シールド１０、１１を冷却するとともに、第２スリーブ１５によって気化したヘリウムを再凝縮してヘリウム容器９内に戻す。

図２は、図１のＮＭＲ分析装置１の一部を拡大して示す正面断面図である。図３は、図２のプローブ５を省略して示す正面断面図である。

図２及び図３を参照して、磁場補正部４は、磁場発生部２の第一貫通孔２ａ内に挿入される筒状部４ａと、この筒状部４ａの下端部から外側に突出するフランジ部４ｂと、前記筒状部４ａ内に埋め込まれた磁場補正コイル４ｃとを備えている。フランジ部４ｂの上面が真空容器１２の下面に当接するまで筒状部４ａを第一貫通孔２ａ内に挿入することにより、磁場補正コイル４ｃが超伝導磁石７の内側位置に配置される。筒状部４ａは、前記超伝導磁石７に取り囲まれた部分がＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）からなるとともに、超伝導磁石７よりも下の部分がアルミニウムからなる。また、フランジ部４ｂは、アルミニウムからなる。そして、前記筒状部４ａ及びフランジ部４ｂが本実施形態の保持部に該当する。本実施形態において、筒状部４ａの外側の直径Ｄ２は１９．８ｍｍであり、筒状部４ａの内側の直径Ｄ３は１０ｍｍである。また、磁場補正コイル４ｃの上下長さは４０ｍｍである。磁場補正コイル４ｃは、銅からなり、後述する送液管１８に対してＲＦコイル２２を埋め込むのと同様の方法（図６〜図１０参照）で、筒状部４ａ内に埋め込まれている。なお、磁場補正コイル４ｃは、筒状部４ａの外側に巻回された導線により構成することもできる。

図４は、図２のプローブ５を拡大して示す正面断面図である。

図２及び図４を参照して、プローブ５は、前記磁場補正部４の筒状部４ａ内の孔に挿入された状態で磁場補正部４に取り付けられた取付部材１６と、この取付部材１６の内側に形成された上下一対の固定板１７ａ、１７ｂと、これら固定板１７ａ、１７ｂにより保持された送液管１８と、この送液管１８のうち超伝導磁石７及び磁場補正コイル４ｃにより取り囲まれた領域内で送液管１８の側壁に対して一体に形成されたＲＦコイル（検出コイル）２２と、このＲＦコイル２２に電気的に接続された回路部１９と、この回路部１９に電気的に接続された同軸ケーブルＷと、前記送液管１８の両端に設けられた接続部２０ａ、２０ｂとを備えている。

取付部材１６は、前記磁場補正部４の筒状部４ａ内に挿入される筒体１６ａと、この筒体１６ａの下端部から外側に突出するフランジ部１６ｂとを一体に有するアルミニウムからなる部材である。この取付部材１６は、フランジ部１６ｂの上面が磁場補正部４のフランジ部４ｂの下面に当接した状態で、当該両フランジ部４ｂ、１６ｂに形成された図外の雌ねじ部にボルトＢを螺合することにより磁場補正部４に固定され、ボルトＢを外すことにより磁場補正部４から取り外し可能となる。本実施形態において筒体１６ａの外側の直径寸法Ｄ４は９．８ｍｍである。

固定板１７ａ、１７ｂは、前記磁場補正コイル４ｃの長さに対応する間隔、すなわち、４０ｍｍの間隔を空けて筒体１６ａの内側面に固定されている。これら固定板１７ａ、１７ｂには、送液管１８を挿通するために上下に貫通する挿通孔１７ｃ、１７ｄがそれぞれ形成されている。また、各固定板１７ａ、１７ｂに挿通孔１７ｃ、１７ｄとは別に上下に貫通する孔を形成すれば、図外の送風装置を利用してプローブ５内に空気を送り込むことが可能となり、送液管１８の温度制御を行うことが可能となる。

送液管１８は、その途中部が前記超伝導磁石７、真空容器１２及び磁場補正コイル４ｃによって送液管１８の軸線回りに取り囲まれている。そのため、送液管１８内の試料に対しては、前記超伝導磁石７によって送液管１８の軸線方向に沿った静磁場が与えられる。また、送液管１８は、挿通孔１７ｃ、１７ｄに挿通した状態で各固定板１７ａ、１７ｂに固定された円筒状のガラス管であり、円筒状の側壁に囲まれた試料の収容空間を内部に有する。また、送液管１８は、各固定板１７ａ、１７ｂに固定される途中部よりも両端部が細くされた形状を有し、途中部の外側の直径寸法Ｄ５は３ｍｍとされている。この送液管１８の各固定板１７ａ、１７ｂの間の位置には、ＲＦコイル２２が設けられている。

図５は、図２のＲＦコイル２２を拡大して示す斜視図である。

図４及び図５を参照して、ＲＦコイル２２は、送液管１８内の試料に高周波電磁波を与えるとともに試料からのＮＭＲ信号を検出するためのものである。具体的に、ＲＦコイル２２は、送液管１８の軸線回りの１８０°間隔ごとに設けられた２つのコイル２２ａ、２２ｂを備えている。これらコイル２２ａ、２２ｂは、それぞれの上部が略長方形とされ、各長方形の下に向く辺が途中で分断されてそれぞれ下に延びる一対のリード部とされた、いわゆる鞍型形状とされている。各コイル２２ａ、２２ｂのリード部は、それぞれ回路部１９に電気的に接続されている。そして、本実施形態では、送液管１８の外側面に対して銅を前記鞍型形状にパターニング（蒸着）することにより、送液管１８の外側面にＲＦコイル２２が形成されている。このＲＦコイル２２の厚みは、観測時の周波数における表面侵入深さの３倍以上であることが好ましく、例えば、ＲＦコイル２２の材質が銅であり、観測時の周波数が４００ＭＨｚの場合で１０〜２０μｍとすることが好ましい。

図４を参照して、回路部１９は、図略のコンデンサ及びコイルを有し、前記ＲＦコイル２２と接続されることにより共振回路を構成する。ＲＦコイル２２と回路部１９とで構成される共振回路は、単一周波数に共振するものでもよいが、複数の周波数（例えば、超伝導磁石７が発生する静磁場の中心が９．３９Ｔの場合、^１Ｈの共鳴周波数が３９９．９５２ＭＨｚであり、^２Ｈの共鳴周波数が６１．３９５ＭＨｚであるため、これらの周波数）に共鳴するものであることが好ましい。この回路部１９には同軸電線Ｗを介して電力が供給されるとともに、試料から得られたＮＭＲ信号が同軸電線Ｗを介して図外の増幅器に送信される。

送液管１８の両端に設けられた接続部２０ａ、２０ｂは、それぞれ送液チューブ（排出配管）２１ａ及び送液チューブ（供給配管）２１ｂと送液管１８とを接続するためのものである。具体的に、接続部２０ｂは、送液ポンプ６に接続された送液チューブ２１ｂと送液管１８の下端部とを接続する。また、接続部２０ａは、図外の試料回収部に接続された送液チューブ２１ａと送液管１８の上端部とを接続する。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の試料について共通に使用される送液管１８の側壁に対して一体にＲＦコイル２２が形成されているため、複数の試料を分析するために使用される複数の試験管のうち想定される最大の太さの試験管を基準としてＲＦコイルの直径を設定していた従来の構成と異なり、実際に使用される送液管１８の直径寸法に見合ったＲＦコイル２２の直径寸法を設定することができる結果、ＲＦコイル２２の直径寸法を格段に小さくすることができる。したがって、本実施形態によれば、ＲＦコイル２２の直径寸法を小さくすることができることにより、このＲＦコイル２２を取り囲む超伝導磁石７、真空容器１２、ヘリウム容器９、熱シールド１０、１１及び磁場補正コイル４ｃの直径寸法も小さくすることができるため、ＮＭＲ分析装置全体の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、上述のように送液管１８の側壁に対して一体にＲＦコイル２２を形成することにより、従来のＮＭＲ分析装置と比較してＲＦコイル２２の直径寸法を格段に小さくすることができるので、送液管１８内の試料とＲＦコイル２２との距離を大きく縮めることができ、ＮＭＲ信号の検出感度を向上することができる。

前記実施形態のように、送液管１８を円筒状に形成するとともにＲＦコイル２２を送液管１８の側壁に沿って設けた構成によれば、送液管１８に断面円形の流路が形成されていることにより、円形以外の流路が形成されている場合と比較して、送液管１８内の試料が磁場発生部２から受ける磁場の均一度を高めることができるので、当該試料についてのＮＭＲ信号の検出感度をより向上することができる。

さらに、前記実施形態のように、断面円形の流路を取り囲む円筒の側壁に沿ってＲＦコイル２２を形成することにより、ＲＦコイル２２を平坦面に形成する場合と比較して、ＮＭＲ信号の検出の感度を向上することができる。具体的に、ＮＭＲ信号の感度は、ＲＦコイル２２により囲まれる容積における試料の容積の比率が大きい程向上するため、前記実施形態のように、断面円形の流路を取り囲む側壁に沿ってＲＦコイル２２を形成することにより、平坦面にＲＦコイル２２を形成する場合よりも前記比率を大きくすることができ、これによりＮＭＲ信号の感度を向上することができる。

前記実施形態のように、送液管１８の外側面にＲＦコイル２２を有する構成によれば、ＲＦコイル２２を有する送液管１８として、例えば、ガラス管の外側面にＲＦコイル２２を形成するための金属（例えば、Ｃｕ）が蒸着されたものを採用することができる。

前記実施形態のように、送液管１８及び共振回路（ＲＦコイル２２及び回路部１９）を収容する取付部材１６を有する構成によれば、ＲＦコイル２２及びこれに接続される共振回路が共通の取付部材１６の内部に保持されているため、この取付部材１６を磁場補正部４に取り付けることにより、外部からの衝撃に弱い共振回路を保護しつつ送液管１８を真空容器１２に組み付けることができる。

前記実施形態のように、送液管１８と送液チューブ２１ａ、２１ｂとを着脱するための接続部２０ａ、２０ｂを有するとともに、取付部材１６が磁場補正部４（真空容器１２）に対して着脱可能とされている構成によれば、取付部材１６を交換することにより、送液管１８、共振回路（ＲＦコイル２２及び回路部１９）をまとめて交換することができる。

なお、前記実施形態では、送液管１８の外側面にＲＦコイル２２を形成した例について説明したが、送液管１８の側壁の内部にＲＦコイル２２を埋め込むこともできる。以下、図６〜図１０を参照して、側壁の内部にＲＦコイル２２が埋め込まれた送液管１８の製造方法について説明する。

図６に示すように、まず、所定長に切断された金属パイプＭを準備する。次いで、図７に示すように、金属パイプＭの外側面に対してＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）やスパッタリング等の手法によって酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を蒸着して第一Ｓｉ層Ｌ１を形成する。次に、図８に示すように、第一Ｓｉ層Ｌ１の表面にＲＦコイル２２の鞍型形状に対応して銅を蒸着（パターニング）してＣｕ層Ｌ２を形成する。次に、図９に示すように、第一Ｓｉ層Ｌ１及びＣｕ層Ｌ２の表面に対してＣＶＤやスパッタリング等の手法によって酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を蒸着して第二Ｓｉ層Ｌ３を形成する。そして、金属パイプＭ内に当該金属パイプＭを融解するための溶剤を注入して、図１０に示すように、金属パイプＭを除去する。これにより、酸化ケイ素内に埋め込まれたＲＦコイルを製造することができる。

このように、送液管１８の側壁にＲＦコイル２２が埋め込まれた構成によれば、送液管１８の外側面にＲＦコイル２２を形成する場合と比較して、ＲＦコイル２２と試料との間の距離を縮めることができ、ＮＭＲ信号の検出感度をより向上することができる。さらに、この構成では、送液管１８の側壁でＲＦコイル２２の外側を覆うことができるので、送液管１８自体でＲＦコイル２２を保護することが可能となる。

本実施形態では、熱シールド１０、１１を有する構成について説明しているが、熱シールドは１つでもよく、ヘリウム８の蒸発量を低減する観点からは多いほうが好ましい。

Ｄ１〜Ｄ５直径寸法
１フロースルー型ＮＭＲ分析装置
４ｃ磁場補正コイル
５プローブ
６送液ポンプ
７超伝導磁石
１２真空容器（収容容器）
１６取付部材
１８送液管
１９回路部
２０ａ、２０ｂ接続部
２１ａ送液チューブ（供給配管）
２１ｂ送液チューブ（排出配管）
２２ＲＦコイル

Claims

送液ポンプから供給される試料についてＮＭＲ信号を検出するためのフロースルー型ＮＭＲ分析装置であって、
前記送液ポンプから供給された試料を流すための送液管と、
前記送液管の軸線方向に沿った静磁場を生じさせるように、前記送液管の側壁に囲まれる試料の収容空間を前記送液管の軸線回りに取り囲む超伝導磁石と、
前記超伝導磁石を冷却した状態で収容するとともに前記収容空間を前記送液管の軸線回りに取り囲む収容容器と、
前記収容容器と前記送液管との間で前記収容空間を送液管の軸線回りに取り囲むとともに前記収容空間内における磁場の均一度を補正する磁場補正コイルと、
前記収容空間内の試料に対して高周波電磁波を与えるとともに当該試料からのＮＭＲ信号を検出するための検出コイルとを備え、
前記検出コイルは、前記送液管のうち前記超伝導磁石及び前記磁場補正コイルにより取り囲まれた領域内で、前記送液管の側壁に対して一体に形成されていることを特徴とするフロースルー型ＮＭＲ分析装置。
前記送液管は、円筒状に形成され、
前記検出コイルは、前記送液管の側壁に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフロースルー型ＮＭＲ分析装置。
前記検出コイルは、前記送液管の側壁の外側面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のフロースルー型ＮＭＲ分析装置。
前記検出コイルは、前記送液管の側壁に埋め込まれていることを特徴とする請求項２に記載のフロースルー型ＮＭＲ分析装置。
前記検出コイルに電気的に接続され、当該検出コイルに高周波電磁波を生じさせる共振回路と、
前記送液管を挿通可能な管状に形成され、前記送液管及び前記共振回路を内部に収容した状態で当該送液管及び共振回路を保持するとともに、前記磁場補正コイルの内側に挿入された状態で前記収容容器に取り付けられる取付部材とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフロースルー型ＮＭＲ分析装置。
前記送液管は、前記送液ポンプからの試料を導くための供給配管及び前記送液管から排出された試料を導くための排出配管に対してそれぞれ着脱可能な接続部を両端にそれぞれ有し、
前記取付部材は、前記収容容器に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載のフロースルー型ＮＭＲ分析装置。