JP2015102474A - 固体ｎｍｒ装置の測定試料管用インサート及び測定試料管セット - Google Patents

Abstract

【課題】測定試料管内の測定試料を全量回収して保管することができ、更に固体試料の位置決め用スペーサーが不要な固体ＮＭＲ（核磁気共鳴）装置の測定試料管用インサート及び測定試料管セットを提供する。
【解決手段】固体ＮＭＲ装置の測定試料管用インサート１０は、一方の端部に開口部を備えると共に内部に試料収容部２２を備える有底中空の筒状本体２０と、前記開口部を封鎖する蓋体３０とからなり、測定試料管に対して前記筒状本体の底部側から挿入する。従来のように実験終了後に固体試料Ｓを試料収容部の外に取り出して回収・保管する必要がなく、固体試料が収容された状態のインサートごと回収・保管することになるので、測定試料回収時のロスを無くすことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体試料用の核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置に用いる測定試料管用インサート及び測定試料管セットに関する。

ＮＭＲ装置では試料が液体の場合にはブラウン運動により異方性相互作用が平均化されてシャープなＮＭＲスペクトルを得られる。一方、試料が固体の場合には化学シフトの異方性が打ち消されないためＮＭＲスペクトルの形状に大きな影響を与えるという問題や、双極子相互作用が打ち消されないためＮＭＲスペクトルの線幅が極端に広がるという問題が生じる。
そこで、固体試料のＮＭＲスペクトルを測定する際には試料管を静磁場の方向から54.7°傾けた状態で高速回転させて上記相互作用を打ち消すＭＡＳ（Magic
Angle Spinning）法が用いられる。
固体ＮＭＲ装置で用いる一般的な測定試料管は、両端又は一方の端部が開口していてその内部に固体試料を収容する筒状本体と当該開口を封鎖する蓋体から構成される。測定試料管は装置内においてラジアル気体軸受とスラスト気体軸受によって周囲に対して非接触状態で保持され、ブレード機能を併せ持つ上記蓋体にエアジェットを噴射することでその軸回りに高速回転する仕組みになっている。

特開平９−１７８８２９号公報

上記従来の測定試料管では測定試料は筒状本体の内面に接触した状態で収容されることから、測定終了後、測定試料を保管するべく筒状本体から取り出す際に内面に付着してしまい、全量回収が困難になる（測定試料のロスが生じる）という問題がある。特に測定試料が高価・希少な場合には大きな問題となる。
特許文献１に開示された測定試料管は、筒状本体の内部にインサートを挿入し、インサート内に測定試料を収容する構造になっているが、この場合も測定試料の一部が筒状本体の底面に接触する構造になっているため、測定試料を全量回収し、保管することができないという問題は依然として残る。
また、従来の測定試料管は、その底部にスペーサーを挿入して測定試料の位置（測定試料管内の長手方向の位置）を調節することで、測定試料を磁場印加用コイルにできるだけ近付けて感度を高める工夫を施しているが、スペーサーを挿入する手間が煩わしいという問題がある。

本発明は、このような問題を考慮して、測定試料管内の測定試料を全量回収して保管することができ、更に固体試料の位置決め用スペーサーが不要な固体ＮＭＲ装置の測定試料管用インサート及び測定試料管セットを提供することを目的とする。

本発明の固体ＮＭＲ装置の測定試料管用インサートは、一方の端部に開口部を備えると共に内部に試料収容部を備える有底中空の筒状本体と、前記開口部を封鎖する蓋体とからなり、測定試料管に対して前記筒状本体の底部側から挿入されることを特徴とする。
また、前記試料収容部を、筒状本体の長手方向のうち固体ＮＭＲ装置によって磁場が印加される範囲のみに設けることを特徴とする。
本発明の測定試料管セットは、上記測定試料管用インサートを内部に挿入して成ることを特徴とする。

本発明の測定試料管用インサート及び測定試料管セットによれば、測定終了後はインサートを測定試料管から取り出した状態で保管でき、他の実験を行うなどの必要が生じた際には、固体試料をインサートごと取り出し、固体ＮＭＲ装置に装着すればよい。
従来のように実験終了後に固体試料を試料収容部内から外部に取り出して回収・保管する必要がなく、固体試料を収容した状態のインサートごと回収・保管することになるので、測定試料のロスを無くすことができる。
また、試料収容部を固体ＮＭＲ装置によって磁場が印加される範囲のみに設けることにすれば、試料収容部の体積（収容可能量）を小さくすることができ、固体試料の使用量を最小限に抑えることができると共に固体試料の位置決め用スペーサーが不要になる。

蓋体の側面図（ａ）、上面図（ｂ）、底面図（ｃ）及び筒状本体の側面図（ｄ） 蓋体の縦断面図（ａ）及び筒状本体の縦断面図（ｂ） 固体試料を収容し、蓋体を筒状本体に螺合した状態の側面図（ａ）及び縦断面図（ｂ） 一般的な測定試料管の側面図（ａ）及び縦断面図（ｂ） 測定試料管セットの縦断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１〜図３に示すように本発明の測定試料管用インサート１０（以下、単に「インサート１０」と表記する場合もある。）は筒状本体２０と蓋体３０から概略構成される。
筒状本体２０はその一方の端部に開口部２１を備える有底の部材である。筒状本体２０の寸法（外径及び軸方向の長さ）は、インサート１０が挿入される測定試料管４０（図４参照）の内部寸法に合わせて設定すればよい。
筒状本体２０はその長手方向のほぼ中央部に固体試料Ｓを収容するための試料収容部２２を備えており、上記開口部２１から試料収容部２２までを空間的に繋げることで中空形状になっている。
固体試料Ｓとは例えば炭素１３核で安定同位体標識を施したアミノ酸やタンパク質などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

試料収容部２２の寸法及び位置は特に限定されるものではなく、例えば試料収容部２２の内径は、筒状本体２０の強度に問題がない範囲において、試料の体積等に合わせて適宜調節すればよい。また、インサート１０を測定試料管４０内に挿入した状態で、試料収容部２２を、測定に必要な試料の量を考慮の上で、その長手方向のうち固体ＮＭＲ装置によって磁場が印加される範囲のみに設けることにすれば、微量の固体試料ＳでＮＭＲスペクトルを測定することができると共に固体試料Ｓの位置決め用スペーサーが不要になるため好ましい。
筒状本体２０の材料としては、固体試料Ｓとの接触によって化学変化を生じない程度の非反応性、ＭＡＳの回転による遠心力を受けても密封状態をある程度維持できる程度の密封性や非変形性を備えているものが好ましく、更に、大きな磁化率を持っていないことや、ＮＭＲ測定に悪影響を及ぼす可能性がある不純物等が含有されていないのが好ましい。このような材料として例えば、テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））等に代表される各種エンジニアリングプラスチックが挙げられる。

蓋体３０は上記開口部２１を封鎖するための部材であり、円形の本体３１とその中央からのびる挿入部３２から構成される。蓋体３０の寸法（本体３１の外径及び厚さ）は、本インサート１０が挿入される測定試料管４０の内部寸法に合わせて設定すればよい。
挿入部３２の表面にはネジ山３２ａが形成されており、開口部２１を介して固体試料Ｓを試料収容部２２内に収容した後、開口部２１の内面に形成したネジ溝２１ａに螺合させながら挿入部３２を開口部２１内に挿入することで蓋体３０が開口部２１を封鎖する構造になっている。なお、接着剤やヒーター等の周知の手段により蓋体３０を開口部２１に接着、融着することにしてもよい。
蓋体３０の材料としては上記筒状本体２０の同様のもの用いることができる。

図５は上記インサート１０を一般的な測定試料管４０に挿入して構成される本発明の測定試料管セット５０を示している。
測定試料管４０は上下両端が開口した筒状であり、その下部開口４１は蓋体３０としての機能も有するブレード４２によって封鎖されている。また、その上部開口４３は本来的には測定試料管４０に付属する蓋体３０で封鎖されることになるが、本発明では上記インサート１０を測定試料管４０内に挿入するため付属の蓋体３０は不要になる。
そして、試料収容部２２内に固体試料Ｓを収容し、蓋体３０を螺合した状態のインサート１０を、筒状本体２０の底部側から測定試料管４０の上部開口４３を介して内部に挿入することで固体試料Ｓを測定試料管４０内に定置した状態になる。

測定試料管４０はＮＭＲスペクトル測定時に高速回転することから、インサート１０が内部で空転しないように、筒状本体２０及び蓋体３０の外周面と測定試料管４０の内周面との密着度が高まるように筒状本体２０及び蓋体３０の外径寸法を設定する必要がある。あるいはインサート１０の空転を防ぐ目的で筒状本体２０の表面に、測定に悪影響を及ぼさない材料からなる粘着剤等を塗布してもよい。
そして、本発明の測定試料管４０を固体ＮＭＲ装置に装着することにより固体試料ＳのＮＭＲスペクトルを測定する。
測定終了後はインサート１０を測定試料管４０から取り出した状態で回収・保管しておき、他の実験を行うなどの必要が生じた際には、保管場所から固体試料Ｓをインサート１０ごと取り出し、測定試料管４０に挿入し、固体ＮＭＲ装置に装着すればよい。
このように、本発明の測定試料管用インサート１０及び測定試料管セット５０では、実験終了後に固体試料Ｓを試料収容部２２の外に取り出して回収・保管する必要がなく、固体試料Ｓが収容された状態のインサート１０ごと回収・保管することになるので、測定試料回収時のロスを無くすことができる。

本発明は、測定試料管内の測定試料を全量回収して保管することができ、更に固体試料の位置決め用スペーサーが不要な固体ＮＭＲ装置の測定試料管用インサート及び測定試料管セットに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

Ｓ 固体試料
１０ 測定試料管用インサート
２０ 筒状本体
２１ 開口部
２１ａ ネジ溝
２２ 試料収容部
３０ 蓋体
３１ 本体
３２ 挿入部
３２ａ ネジ山
４０ 測定試料管
４１ 下部開口
４２ ブレード
４３ 上部開口
５０ 測定試料管セット

Claims (3)

1. 一方の端部に開口部を備えると共に内部に試料収容部を備える有底中空の筒状本体と、前記開口部を封鎖する蓋体とからなり、測定試料管に対して前記筒状本体の底部側から挿入されることを特徴とする固体ＮＭＲ装置の測定試料管用インサート。
2. 前記試料収容部を、筒状本体の長手方向のうち固体ＮＭＲ装置によって磁場が印加される範囲のみに設けることを特徴とする請求項１に記載の測定試料管用インサート。
3. 請求項１又は２に記載の測定試料管用インサートを内部に挿入して成ることを特徴とする固体ＮＭＲ装置用の測定試料管セット。
   

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