JP2018121666A

JP2018121666A - 計測装置および計測方法

Info

Publication number: JP2018121666A
Application number: JP2015091572A
Authority: JP
Inventors: 英雄内海; Hideo Uchiumi; 秀則梶原; Hidenori Kajiwara; 雄二大久保; Yuji Okubo
Original assignee: Meiko Electronics Co Ltd; Kyushu University NUC; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Meiko Electronics Co Ltd; Kyushu University NUC; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2018-08-09
Also published as: WO2016174996A1

Abstract

【課題】回転型ＭＲＩ装置の磁石を回転させながらより安全に装置を作動させる計測装置を提供する。
【解決手段】回転軸を中心とする円周上の第１範囲に設けられた第１磁石１１２ａ、ｂと、回転軸を中心とする円周上の第１範囲とは異なる第２範囲に設けられた第２磁石１１４ａ、ｂと、第１磁石１１２ａ、ｂおよび第２磁石１１４ａ、ｂを回転軸を中心として回転させる駆動部１７０と、回転軸の回転に伴って第１磁石１１２ａ、ｂにより発生された第１磁場および第２磁石１１４ａ、ｂにより発生された第２磁場のそれぞれが与えられる設置位置に置かれた計測対象を計測するための計測部２００と、計測対象の計測中において、設置位置に対する第１磁石１１２ａ、ｂおよび第２磁石１１４ａ、ｂの位置に応じて回転軸の回転速度を変化させる制御部２３０とを備える計測装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気共鳴を利用した計測装置及び計測方法に関する。

生体中の核磁気共鳴（ＮＭＲ）を画像化する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、および、フリーラジカルの不対電子の電子スピン共鳴（ＥＳＲ）を画像化する電子スピン共鳴イメージング（ＥＳＲＩ）装置等が知られている。また、フリーラジカルの電子スピンを静磁場下で励起し、電子スピンから核スピンへとエネルギーを遷移させることによって核スピンの偏極を増強してＭＲＩ画像を生成するＤＮＰ（動的核偏極）−ＭＲＩ装置が知られている（例えば、特許文献１〜３）。

また、静止した被検体に対して、ＭＲＩ用の静磁場を形成する磁石およびＥＳＲ用の静磁場を形成する磁石を回転させ、被検体のＭＲＩ画像を生成する回転型ＭＲＩ装置が知られている（例えば、特許文献４）。
［特許文献１］特開２００６−２０４５５１号公報
［特許文献２］特表２０１１−５２７２２２号公報
［特許文献３］特開２００７−３１６００８号公報
［特許文献４］国際公開第２０１４／１９６５２５号

回転型ＭＲＩ装置において、被検体が静磁場に置かれる時間は磁石の回転方向の幅に依存する。従来の回転型ＭＲＩ装置によると、ＥＳＲおよびＮＭＲを生じさせる時間およびＥＳＲからＮＭＲへの遷移時間を変更するには、磁石の幅および配置等を変更する必要があった。また、回転型ＭＲＩ装置等に使用される磁石は大型で重量があり、磁石を回転させながらより安全に装置を作動させることが望まれていた。

本発明の第１の態様においては、回転軸を中心とする円周上の第１範囲に設けられた第１磁石と、前記回転軸を中心とする前記円周上の前記第１範囲とは異なる第２範囲に設けられた第２磁石と、前記第１磁石および前記第２磁石を前記回転軸を中心として回転させる駆動部と、前記第１磁石および前記第２磁石の回転に伴って前記第１磁石により発生された第１磁場および前記第２磁石により発生された第２磁場のそれぞれが与えられる設置位置に置かれた計測対象を計測するための計測部と、前記計測対象の計測中において、前記設置位置に対する前記第１磁石および前記第２磁石の位置に応じて前記第１磁石および前記第２磁石の回転速度を変化させる制御部と、を備える計測装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、回転軸に対して軸方向の異なる位置に設けられ、回転軸中心に回転する一対の回転ユニットと、前記一対の回転ユニットの間の空間に設けられ、計測対象を設置するための非回転ユニットと、を備え、前記一対の回転ユニットの少なくとも一方は、当該回転ユニットにおける、前記回転軸を中心とする円周上の第１範囲に収容され、前記一対の回転ユニットの間の空間に第１磁場を発生させる第１磁石と、当該回転ユニットにおける、前記回転軸を中心とする円周上の前記第１範囲とは異なる第２範囲に収容され、前記一対の回転ユニットの間の空間に第２磁場を発生させる第２磁石と、を有する計測装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態における計測装置１０の概略構成図を示す。上側から観察した図１の計測装置１０の概略図である。斜め上方から観察した計測装置１０の一例である。計測装置１０の回転モジュール１００の概略図である。ジャケット１０１ｂを含む回転ユニット１１０ｂの一例を示す。本実施形態におけるジャケット１０１ｂの一例を示す。本実施形態における計測装置１０の処理フローの一例を示す。計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。制御部２３０による回転速度の制御の一例を示す。本実施形態の変形例に係る計測装置３０を示す。コンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態における計測装置１０の概略構成図を示す。計測装置１０は、ＥＳＲ用の磁石およびＭＲＩ用の磁石を搭載し、回転軸ＡＸを軸として回転する回転ユニット１１０ａ〜ｂを備え、計測対象２０のＥＳＲ信号またはＮＭＲ信号等を計測する。計測装置１０は、回転モジュール１００と、回転軸部材１４０と、軸受部１４２ａと、軸受部１４２ｂと、筐体１４６と、支柱１５０と、基台１５２と、対象保護部１５６と、ローラ１５８、動力伝達部１６０と、駆動部１７０と、非回転ユニット１８０と、計測部２００と、異常検出部２１０と、入力部２２０と、制御部２３０と、表示部２４０とを備える。

回転モジュール１００は、計測装置１０における可動モジュールであり、一対の回転ユニット１１０ａ〜ｂ（以下、適宜「回転ユニット１１０」と総称する。）を有する。本実施形態においては、計測装置１０は回転軸（Ａｘｉｓ）ＡＸとなる剛体の回転軸部材（Ｓｈａｆｔ）１４０を備え、一対の回転ユニット１１０ａ〜ｂは、回転軸部材１４０に対して軸方向の異なる位置に固定して設けられ、回転軸ＡＸを中心に回転する。これに代えて、計測装置１０は、剛体の回転軸部材１４０を備えず、仮想的な回転軸ＡＸを中心に回転してもよい。

回転ユニット１１０ａおよび回転ユニット１１０ｂは、一対の回転ユニット１１０の間の空間に向かって、第１磁場を発生させる第１磁石１１２ａおよび第１磁石１１２ｂ（以下、適宜「第１磁石１１２」と総称する。）、並びに、第２磁場を発生させる第２磁石１１４ａおよび第２磁石１１４ｂ（以下、適宜「第２磁石１１４」と総称する。）を含む。例えば、図１に示すように、上側（＋Ｚ方向側）の回転ユニット１１０ａが第１磁石１１２ａおよび第２磁石１１４ａを含み、下側（−Ｚ方向側）の回転ユニット１１０ｂが第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを含む。ここで、十分な第１磁場および第２磁場が得られる場合には、第１磁石１１２および第２磁石１１４の少なくとも一方を、回転ユニット１１０ａ〜ｂの一方のみに設けてもよい。

回転ユニット１１０ａ〜ｂは、互いに回転軸ＡＸ上の異なる位置に設けられて回転軸ＡＸを中心として共に回転する。回転ユニット１１０ａ〜ｂは、第１磁石１１２ａ〜ｂと第２磁石１１４ａ〜ｂとの相対的な位置を維持するように回転する。これにより、回転モジュール１００は回転しつつ、略一定の第１磁場および第２磁場をそれぞれ発生じさせる。第１磁石１１２ａ〜ｂ、および第２磁石１１４ａ〜ｂのそれぞれは、相対した状態で磁極の向きが同一方向に揃うように配置される。例えば、第１磁石１１２ａ〜ｂは、共に上側がＮ極で下側がＳ極となるように相対して配置される。また例えば、第２磁石１１４ａおよび第２磁石１１４ｂは、共に上側がＮ極で下側がＳ極となるように相対して配置される。

例えば、第１磁石１１２ａ〜ｂは、計測対象２０の電子スピン共鳴を惹起するための第１磁場を提供するＥＳＲ用永久磁石であり、第２磁石１１４ａ〜ｂは計測対象２０の核磁気共鳴を惹起するための第２磁場を提供するＭＲＩ用永久磁石である。この場合、第１磁石１１２ａ〜ｂは、第２磁石１１４ａ〜ｂよりも磁力が弱く、例えば、第１磁石１１２ａ〜ｂによる第１磁場は５ｍＴであってよく、第２磁石１１４ａ〜ｂの第２磁場は０．３Ｔであってよい。ここで、第２磁場は、人体を測定対象とする計測装置１０においては例えば０．１Ｔ〜３Ｔの範囲内であってよく、人体以外を測定対象とするのであれば例えば〜７Ｔまたはそれ以上であってもよい。第１磁場は、例えば１ｍＴ〜０．１Ｔの範囲内であってよく、第２磁場の強度に応じて決定される。

回転ユニット１１０は、第１磁石１１２および第２磁石１１４を収容して固定するジャケットを有する。一対の回転ユニット１１０の構造の詳細は後述する。

回転軸部材１４０は、回転ユニット１１０の回転軸ＡＸを構成するように回転ユニット１１０に固定され、これにより回転ユニット１１０の回転の物理的な中心軸となる。本実施形態において回転軸部材１４０は、縦方向（すなわち、鉛直方向：図中のＺ方向）に設けられ、水平面（ＸＹ平面）に沿って回転する。本実施形態に係る計測装置１０においては、回転軸部材１４０は、第２磁石１１４ａ〜ｂを通過する磁路を通過させるバックヨークとしても機能するので、磁性体の材料を用いて形成される。これに代えて、バックヨークを別途設ける場合においては、回転軸部材１４０には、強度および耐腐食性に優れた非磁性材質を用いてよく、例えば非磁性のステンレス系材料、および、真鍮系材料等を用いたものを使用してよい。

軸受部１４２ａおよび軸受部１４２ｂ（以下、適宜「軸受部１４２」と総称する。）は、回転軸部材１４０を、一対の回転ユニット１１０の外側の両側で支える。軸受部１４２ａは、回転ユニット１１０ａの上側で回転軸部材１４０を回転可能な状態で支持し、軸受部１４２ｂは、回転ユニット１１０ｂの下側で回転軸部材１４０を回転可能な状態で支持する。これにより、軸受部１４２は、回転ユニット１１０を安全に計測装置１０内に保持することができる。軸受部１４２は、各種のベアリングまたは流体等を用いた摺動機構を含んでもよい。

筐体１４６は、計測装置１０を外部から保護し、計測装置１０の少なくとも一部を収容し、計測装置１０を支持する。例えば、筐体１４６は、一対の回転ユニット１１０と、軸受部１４２と、非回転ユニット１８０とを覆って収納する。

筐体１４６は、フレームおよびプレートを有してよく、例えば、フレームで骨格を形成し、骨格の外側をプレートで覆った構造を有してよい。一例として、筐体１４６は、箱形状であってよく、主にフレームによって回転する回転モジュール１００の荷重を支え、プレートが計測装置１０の内部を外部から隠ぺいし保護する。フレームおよびプレートは、鋼およびアルミニウム等の金属、または、樹脂等の強度がある材質を用いて形成されてよい。なお、筐体１４６は、軸受部１４２、および非回転ユニット１８０等を支持する骨格の外側に外装用のプレートを取り付けるためのフレームを設けた多重構造を採ってもよい。

支柱１５０は、筐体１４６の下部に配置され、基台１５２と共に回転モジュール１００および筐体１４６等の荷重を支持する。基台１５２は、地面または床上に配置され、支柱１５０を固定して計測装置１０全体を支持する基盤となる。支柱１５０および基台１５２は、筐体１４６の一部であってよく、または、筐体１４６とは別個に設けられてもよい。

対象保護部１５６は、筐体１４６のフレームから一対の回転ユニット１１０の間の空間へと延伸し、上側の回転ユニット１１０ａまたは下側の回転ユニット１１０ｂの少なくとも一方が万が一回転軸部材１４０から外れてしまった場合においても、回転ユニット１１０ａおよび回転ユニット１１０ｂの間に挟まってこれらの間のすき間を確保することにより計測対象２０を保護する。これにより、例えば、上側の回転ユニット１１０ａが回転軸部材１４０から脱落してしまった場合においても、回転ユニット１１０ａの落下を防止することができる。例えば、対象保護部１５６は、筐体１４６の２箇所以上に設けられてもよい。対象保護部１５６は、第１回転ユニット１１０ａおよび第２回転ユニット１１０ｂの間隔と略同じ高さ（例えば、間隔の７０〜９５％の高さ）を有してよく、これにより、更に回転ユニット１１０ａおよび回転ユニット１１０ｂの間隔を十分に確保すると共に、回転ユニット１１０ａが回転軸部材１４０から脱落して落下した場合においてもその衝撃を低減する。また、対象保護部１５６には、上面および／または下面に回転ユニット１１０ａおよび／または回転ユニット１１０ｂの回転を円滑化するためのローラが設けられてもよい。

なお、対象保護部１５６は必須ではなく、回転ユニット１１０ａおよび回転ユニット１１０ｂと回転軸部材１４０との固定の態様に応じて、また後述する非回転ユニット１８０の強度に応じて省略することもできる。

ローラ１５８は、筐体１４６に１または複数個取り付けられて、一対の回転ユニット１１０を回転可能な状態で支持する。これにより、ローラ１５８は、一対の回転ユニット１１０の回転を安定化し、計測装置１０の安全性を向上させる。ローラ１５８には回転センサおよび／または振動センサ等が設けられてよく、これにより計測装置１０は回転ユニット１１０の回転状態を監視してよい。本実施形態においては、ローラ１５８は、回転ユニット１１０ａ〜ｂのジャケット（後述）部分に接する。これに代えて、またはこれと共に、ローラ１５８は、一対の回転ユニット１１０の上下に接するように設けられてもよい。例えば、回転ユニット１１０ａと筐体１４６の天井部分の間、および／または、回転ユニット１１０ｂおよび筐体１４６の底面の間にローラを設けて、これにより回転ユニット１１０の回転を安定化させてもよい。なお、回転モジュール１００の回転の安定性が十分に確保できるのであれば、ローラ１５８を省くこともできる。

動力伝達部１６０は、回転軸部材１４０に駆動部１７０からの動力を伝えて回転軸部材１４０を回転させる。例えば、動力伝達部１６０は、減速機または変速機を含んでよく、駆動部１７０から入力軸に沿って入力された回転を減速して入力軸と同一または異なる方向の回転軸部材１４０に伝えてよい。

駆動部１７０は、モータ等により動力を発生し、動力伝達部１６０を介して回転軸部材１４０に動力を与えて回転軸部材１４０を回転させ、これにより第１磁石１１２ａ〜ｂおよび第２磁石１１４ａ〜ｂを回転軸ＡＸを中心として回転させる。駆動部１７０は、例えば、サーボ機構により回転数が制御可能なサーボモータまたはインバータに接続されたモータを含んでよい。これにより、駆動部１７０は、動力伝達部１６０へ入力する回転数を調整することで、回転軸部材１４０の回転数を調節することができる。また、駆動部１７０は、回転数を連続的または非連続的に可変してもよい。さらに、駆動部１７０は、停止と回転を繰り返す動作としてもよい。駆動部１７０は、モータ回転軸に回転角度を検出する回転角度センサを備え、モータ回転軸の回転角度を制御部２３０に供給してよい。例えば、回転角度を検出するセンサは、エンコーダやレゾルバ等を含んでよい。制御部２３０は、モータ回転軸の回転角度と動力伝達部１６０の減速比から回転軸部材１４０の回転角度を算出してよい。また、回転角度を検出するセンサは、回転軸部材１４０または動力伝達部１６０の出力軸に備え、回転軸部材１４０の回転角度を制御部２３０に供給してよい。

非回転ユニット１８０は、一対の回転ユニット１１０の間の空間に設けられ、回転ユニット１１０に対して固定される固定モジュールであり、計測対象２０が設置される。非回転ユニット１８０は、コイル部１８４、傾斜磁場発生部１８８、および、静磁場調整部１９０を有する。

コイル部１８４は、ＥＳＲ用コイル部（不図示）と、ＮＭＲ用送受信コイル部（不図示）とを含む。ＥＳＲ用コイル部は、計測対象２０に対して第１磁場を与えている状態において、計測対象２０に電子スピン共鳴を惹起させるための電磁波を発生する。ＮＭＲ用送受信コイル部は、ＲＦコイルを含み、計測対象２０に対して第２磁場を与えている状態において、所定の周波数の電磁波を生成して計測対象２０に対して送信（照射）して核磁気共鳴を惹起させ、計測対象２０が生成するＮＭＲ信号を受信する。

傾斜磁場発生部１８８は、計測対象２０に対して傾斜磁場を与える。例えば、傾斜磁場発生部１８８は、ＸＹＺの３方向の傾斜磁場コイルを有し、当該３方向のそれぞれにおいて傾斜磁場を生成する。これにより、傾斜磁場発生部１８８は、コイル部１８４が３次元空間の任意の平面でＮＭＲ信号を受信し、計測装置１０が３次元空間上のＭＲＩ情報を生成することを可能にする。

静磁場調整部１９０は、計測対象２０の設置位置に対して予め定められた位置（本図においては計測対象２０の上下）に設けられ、第１磁石１１２ａ〜ｂ、および第２磁石１１４〜ｂが計測対象２０に対して与える第１磁場および第２磁場の少なくとも一方の静磁場の強度を変える。本実施形態に係る静磁場調整部１９０は、制御部２３０の制御に応じて第１磁場の強度を可変とするための静磁場調整用コイルを有し、第１磁場による静磁場の強さを加減する。静磁場調整用コイルは、計測対象２０および計測対象２０において計測する組成物により異なる静磁場を生成する。例えば、静磁場調整部１９０は、計測対象２０に与える静磁場の強度を変えてＥＳＲを惹起することにより生じた動的核偏極をＮＭＲ測定をすることで、計測対象２０に含まれる特定のラジカル種を計測する。更に静磁場調整部１９０は、計測対象２０に含まれる複数種類のラジカル種のそれぞれに応じて最適な静磁場に調整してＥＳＲを惹起しＮＭＲ測定をすることで、計測装置１０が複数のラジカル種を画像化することを可能にする。

計測部２００は、第１磁石および第２磁石の回転に伴って第１磁石により発生された第１磁場および第２磁石により発生された第２磁場のそれぞれが与えられる、非回転ユニット１８０の設置位置に置かれた計測対象２０のＮＭＲ信号を所定のタイミングで計測する。例えば、計測部２００は、コイル部１８４のＲＦコイルから所定の周波数の電磁波を生じさせたことに応じて、ＲＦコイルが受信した計測対象２０からのＮＭＲ信号を計測する。

一例として、計測部２００は、第１磁場により計測対象２０に電子スピン共鳴が惹起された後、第２磁場により計測対象２０に核磁気共鳴が惹起された状態で計測対象２０を計測する。これにより、計測部２００は、電子スピン共鳴を惹起することにより生じた動的核偏極で増幅されたＮＭＲ信号を受信することができる。計測部２００は、受信したＮＭＲ信号を制御部２３０に供給する。

異常検出部２１０は、計測装置１０に取り付けられ、当該計測装置１０の異常を検出する。例えば、異常検出部２１０は、振動センサ部を有し、筐体１４６に取り付けられて、筐体１４６の水平方向の振動、および、垂直方向の振動を検出する。異常検出部２１０は、検出した振動情報を制御部２３０に供給する。なお、計測装置１０は、異常検出部２１０として、振動センサ以外にも計測装置１０の異常を検出するための種々のセンサを備えてよい。例えば、計測装置１０は、磁気センサ、温度センサ、音センサ、変位センサ、および／または、湿度センサ等を備えてよい。

入力部２２０は、ユーザからの計測装置１０への指示等を入力する。例えば、入力部２２０は、マウス、キーボード、および／または、タッチパネル等の入力機器に接続され、これらの入力機器から入力されるユーザの指示を制御部２３０に供給する。

制御部２３０は、計測装置１０の動作全体を制御する。例えば、制御部２３０は、駆動部１７０を制御して回転軸部材１４０を回転させながら、計測部２００を制御して計測対象２０へのＥＳＲ惹起および／またはＮＭＲの計測を行う。一例として、制御部２３０は、回転軸部材１４０に接続された駆動部１７０のモータの回転数を制御することで、第１磁石１１２ａ〜ｂおよび第２磁石１１４ａ〜ｂの回転速度を制御し、回転ユニット１１０を回転させながら計測を行う。

制御部２３０は、例えば、回転ユニット１１０を回転させつつ、計測対象２０に第１磁石１１２による第１磁場が照射されるタイミングで、傾斜磁場発生部１８８に所定の傾斜磁場を発生させ、コイル部１８４内のＥＳＲ用コイル部から計測対象２０に対して所定の周波数の電磁波を照射してＥＳＲを生じさせる。そして、制御部２３０は、回転ユニット１１０の回転を維持させたまま、計測対象２０に第２磁石１１４による第２磁場が照射されるタイミングで、傾斜磁場発生部１８８に所定の傾斜磁場を発生させ、計測対象２０にＲＦコイルから所定の周波数の電磁波を照射してＮＭＲを生じさせ、計測部２００にＮＭＲ信号を受信させる。ここで、制御部２３０は、計測対象２０に第１磁場および第２磁場のいずれが与えられているかに応じてコイル部１８４内の静磁場調整用コイルが発生する磁場の強度を変更してよい。一例として、制御部２３０は、計測対象２０に第１磁場が与えられている場合に、計測すべき組成物に応じた強度の磁場を静磁場調整用コイルから発生させる。

制御部２３０は、計測部２００から受け取ったＮＭＲ信号を画像化する。例えば、制御部２３０は、ＮＭＲ信号を演算し、画像処理することにより、ＭＲＩ画像を生成する。制御部２３０は、３次元の傾斜磁場下で得られたＮＭＲ信号から計測対象２０の３次元情報（例えば、計測対象２０の水分子またはフリーラジカルの３次元分布等）を取得し、３次元情報に基づくＭＲＩ画像を生成してよい。制御部２３０は、計測対象２０にＥＳＲを生じさせるので、通常のＭＲＩ画像に加えて、計測対象のＥＳＲおよびＤＮＰを利用したＭＲＩ画像（ＤＮＰ−ＭＲＩ画像）を生成することができる。

制御部２３０は、計測対象２０の計測中において、計測対象２０の設置位置に対する第１磁石１１２および第２磁石１１４の位置に応じて回転軸部材１４０の回転速度を変化させてよい。これにより、制御部２３０は、第１磁石１１２による第１磁場と第２磁石１１４による第２磁場が計測対象２０に与えられる時間を制御し、計測対象２０のＥＳＲおよびＮＭＲを制御することができる。制御部２３０による具体的な回転速度の制御の例は後述する。

また、制御部２３０は、異常検出部２１０が各種センサにより計測装置１０の異常、例えば回転モジュール１００等の部品の基準以上の異常変位、または基準値以上の振動等を検出したことに応じて、一対の回転ユニット１１０の回転を停止し、または、一対の回転ユニット１１０の回転速度を低下させて安全性を確保する。

表示部２４０は、動作中および動作前後の計測装置１０に関する情報を表示する。例えば、表示部２４０は、制御部２３０が生成したＭＲＩ画像および／またはＥＳＲスペクトル等を表示してよい。また、表示部２４０は、回転ユニット１１０の回転位置および／または回転速度等を表示してよい。

このように、本実施形態の計測装置１０によると、ＥＳＲ用の第１磁石１１２およびＮＭＲ用の第２磁石１１４を覆って一対の回転ユニットに格納し、これを回転軸ＡＸを中心にして非回転ユニット１８０に対して回転させる。従って、本実施形態の計測装置１０によると、特許文献３等に示される磁石自体を回転させる従来の方法に比べて計測対象２０のＥＳＲ惹起およびＮＭＲ計測をより安全に実行することができる。また、計測装置１０によると、回転ユニット１１０の回転速度を回転中に制御することにより、計測対象２０にＥＳＲおよびＮＭＲを生じさせる時間を制御することができる。なお、計測装置１０は、説明した要素のいずれかを含まない構成を採りうる。例えば、計測装置１０は、ローラ１５８および／または異常検出部２１０を含まなくてもよい。

図２は、上側から観察した図１の計測装置１０の概略図である。図示するように筐体１４６は、格子状構造を形成する複数の上部フレーム１４８を有する。軸受部１４２ａは、上部フレーム１４８の格子状構造に搭載されて固定され、回転軸部材１４０を上側から支持する。これにより、筐体１４６は、上側から回転ユニット１１０を保持し、計測装置１０全体の安定性を向上させる。対象保護部１５６は、筐体１４６の四隅のうち非回転ユニット１８０が設けられていない側の支柱となるフレーム部分に固定され、当該支柱から中央部に延びるように設けられる。本実施形態に係る計測装置１０においては、非回転ユニット１８０は計測対象２０を保護することができる強度を有しているので、非回転ユニット１８０が設けられている側の支柱には対象保護部１５６を別途設けていない。

また、図２の点線で囲った領域は非回転ユニット１８０が位置する領域の一例を示す。非回転ユニットは、筐体１４６の少なくとも一つの側面側に設けられ、計測対象２０が配置できるように一定の大きさを有する。一例として、非回転ユニット１８０は、筐体１４６に固定されたガイドと、計測装置１０本体に対して着脱可能であって当該ガイドに嵌合してスライドされることによって計測装置１０本体に取り付けられる非回転ユニット１８０本体とを含む。

図３は、斜め上方から観察した計測装置１０の一例である。図示するように、筐体１４６は、外部カバー１４７に覆われてもよい。計測装置１０の正面側における外部カバー１４７の一部には、計測対象２０を非回転ユニット１８０へと導くための開口１８３が設けられる。例えば、計測対象２０が人体の場合、計測装置１０は、開口１８３から体の一部を非回転ユニット１８０に対して挿入させて当該体の一部を計測してよい。または、計測装置１０は、人体等を開口１８３から筐体１４６に侵入させ非回転ユニット１８０の設置面に横臥させることで体全体を計測してよい。また、非回転ユニット１８０は、筐体１４６に対してスライドし、開口１８３を通して着脱可能とすることができる。

図４は、計測装置１０の回転モジュール１００の概略図である。一対の回転ユニット１１０のそれぞれは、相対する面を有する回転盤状である。例えば、図示するように一対の回転ユニット１１０のそれぞれは、略円盤状である。図４において、ＸＹ平面と平行な平面ＰＬより上の領域が回転ユニット１１０ａに対応し、平面ＰＬより下の領域が回転ユニット１１０ｂに対応する。

回転ユニット１１０ａは、ジャケット１０１ａ、第１バックヨーク１０２ａおよび第１磁石ヨーク部１０３ａ、第２バックヨーク１０４ａおよび第２磁石ヨーク部１０５ａ、第１ポールピース１１５ａ、第２ポールピース１１６ａ、支持プレート１１７ａ、並びに、支柱１１８ａを更に含む。

ジャケット１０１ａは、回転ユニット１１０ａの第１磁石１１２ａおよび第２磁石１１４ａを固定した状態で収納する。ジャケット１０１ａの具体的な構造は後述する。

第１バックヨーク１０２ａおよび第１磁石ヨーク部１０３ａは、第１磁石１１２ａに隣接して設けられ、第１磁石１１２ａの磁束を通過させる。本実施形態に係る第１バックヨーク１０２ａおよび第１磁石ヨーク部１０３ａは、磁路を形成すべく接しており、第１磁石ヨーク部１０３ａが第１磁石１１２ａの上側から第１バックヨーク１０２ａに至るまでの間に位置して第１磁石１１２ａの磁束を第１バックヨーク１０２ａへと導く。そして、第１バックヨーク１０２ａが回転軸ＡＸに沿って形成されて、第１磁石１１２ａからの磁束を回転ユニット１１０ｂ側の第１バックヨーク１０２ｂへと導く。

第２バックヨーク１０４ａおよび第２磁石ヨーク部１０５ａは、第２磁石１１４ａに隣接して設けられ、第２磁石１１４ａの磁束を通過させる。本実施形態に係る第２バックヨーク１０４ａおよび第２磁石ヨーク部１０５ａは磁路を形成すべく一体に形成される。第２磁石ヨーク部１０５ａは、ジャケット１０１ａの上側から回転軸部材１４０に至る部分に形成されて第２磁石１１４ａの磁束を第２バックヨーク１０４ａへと導く。回転軸ＡＸと重なる第２バックヨーク１０４ａは、第２磁石１１４ａの磁束を回転ユニット１１０ｂ側の第２バックヨーク１０４ｂへと導く。このように、本実施形態においては、第２バックヨーク１０４ａは、回転ユニット１１０ａの回転軸ＡＸと重なる支柱を含み、第１バックヨーク１０２ａは当該支柱の外側に沿って円周の一部をなすように設けられる。

第１ポールピース１１５ａは、ジャケット１０１ａの開口からジャケット１０１ａの下側へと露出する第１磁石１１２ａにおける露出部分の縁部に設けられ、第１磁石１１２ａの磁界が回転ユニット１１０ａの外側へと広がるのを防ぐ。同様に、第２ポールピース１１６ａは、ジャケット１０１ａの開口からジャケット１０１ａの下側へと露出する第２磁石１１４ａにおける露出部分の縁部に設けられ、第２磁石１１４ａの磁界が回転ユニット１１０ａの外側へと広がるのを防ぐ。

支持プレート１１７ａは、回転軸部材１４０の軸部材に対して固定され、支柱１１８ａ並びに第２磁石ヨーク部１０５ａを介してジャケット１０１ａを回転軸部材１４０に対して固定する。例えば、支持プレート１１７ａは、ステンレスおよびアルミニウム等の剛性が高い非磁性金属材料、または十分な強度がある樹脂等の非磁性材料で形成されてよく、円盤又は多角形等の回転盤状形状を有する。１または複数の支柱１１８ａは、ジャケット１０１ａを支持プレート１１７ａに対して固定するために設けられ、これによりジャケット１０１ａを含む回転ユニット１１０ａ全体の剛性を高める。支柱１１８ａは、支持プレート１１７ａ等と同様の材質で形成されてよく、例えば、断面がＨ字となるＨ形鋼であってよい。

なお、ジャケット１０１ａに十分な厚みを持たせることによって剛性を十分に保つことができる場合には、回転ユニット１１０ａに支持プレート１１７ａおよび支柱１１８ａを設ける必要はなく、回転軸部材１４０に対して直接ジャケット１０１ａを固定してもよい。

回転ユニット１１０ｂは、ジャケット１０１ｂ、第１バックヨーク１０２ｂおよび第１磁石ヨーク部１０３ｂ、第２バックヨーク１０４ｂおよび第２磁石ヨーク部１０５ｂ、第１ポールピース１１５ｂ、第２ポールピース１１６ｂ、支持プレート１１７ｂ、並びに、支柱１１８ｂを更に含む。回転ユニット１１０ｂは、回転ユニット１１０ａをＸＹ平面に対して反転した形状であってよい。

ジャケット１０１ｂは、回転ユニット１１０ｂの第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを固定した状態で収納する。ジャケット１０１ｂはジャケット１０１ａと同様の形態を有してよい。

第１バックヨーク１０２ｂおよび第１磁石ヨーク部１０３ｂは、第１磁石１１２ｂに隣接して設けられ、第１磁石１１２ｂの磁束を通過させる。第２バックヨーク１０４ｂおよび第２磁石ヨーク部１０５ｂは、第２磁石１１４ｂに隣接して設けられ、第２磁石１１４ｂの磁束を通過させる。ここで、第１バックヨーク１０２ｂ、第１磁石ヨーク部１０３ｂ、第２バックヨーク１０４ｂ、および第２磁石ヨーク部１０５ｂは、第１バックヨーク１０２ａ、第１磁石ヨーク部１０３ａ、第２バックヨーク１０４ａ、および第２磁石ヨーク部１０５ａと同様の機能および構造を有するので、以下必要な場合を除いて説明を省略する。

第１バックヨーク１０２ｂは、回転ユニット１１０ａの第１バックヨーク１０２ａと接続されて固定されてよく、または、第１バックヨーク１０２ａと一体化されて単一の部材を構成してよい。第２バックヨーク１０４ｂは、回転ユニット１１０ａの第２バックヨーク１０４ａと接続されて固定されてよく、または、第２バックヨーク１０４ａと一体化されて単一の部材を構成してよい。これにより、回転ユニット１１０ａおよび回転ユニット１１０ｂは、一体として回転することができる。

第１ポールピース１１５ｂは、ジャケット１０１ｂの開口からジャケット１０１ｂの上側へと露出する第１磁石１１２ｂにおける露出部分の縁部に設けられる。第２ポールピース１１６ｂは、ジャケット１０１ｂの開口からジャケット１０１ｂの上側へと露出する第２磁石１１４ｂにおける露出部分の縁部に設けられる。回転ユニット１１０ｂの第１ポールピース１１５ｂおよび第２ポールピース１１６ｂ、支持プレート１１７ｂ、並びに、支柱１１８ｂは、回転ユニット１１０ａの第１ポールピース１１５ａおよび第２ポールピース１１６ａ、支持プレート１１７ａ、並びに、支柱１１８ａと同様に形成されてよい。

図５は、ジャケット１０１ｂを含む回転ユニット１１０ｂの一例を示す。図示するように、支持プレート１１７ｂは、支柱１１８ｂ、および、第２磁石ヨーク部１０５ｂを介して、ジャケット１０１ｂの片面を支える。ジャケット１０１ｂは、第１磁石１１２ｂを収容する第１範囲１１１ｂおよび第２磁石１１４ｂを収容する第２範囲１１３ｂを有する。第１範囲１１１ｂは、回転軸ＡＸに対して固定され、回転軸ＡＸを中心とする円周上の領域に位置する。第２範囲１１３ｂは、回転軸ＡＸに対して固定され、回転軸ＡＸを中心とする円周上の第１範囲１１１ｂとは異なる領域に位置する。

回転ユニット１１０ａにおいても、回転ユニット１１０ｂと同様に第１磁石１１２ａに対応して第１範囲１１１ａ（不図示）が設けられ、第２磁石１１４ａに対応して第２範囲１１３ａ（不図示）が設けられる。回転ユニット１１０ｂの第１範囲１１１ｂおよび第２範囲１１３ｂは、回転ユニット１１０ａの第１範囲１１１ａおよび第２範囲１１３ａと相対する位置に設けられる。すなわち、回転ユニット１１０ｂは、回転ユニット１１０ａを上下反転し、回転ユニット１１０ａに対して第１磁石１１２および第２磁石１１４が向かい合うように相対させたものであってよい。

図６は、本実施形態におけるジャケット１０１ｂの一例を、図４における下方斜めから見た図を示す。ジャケット１０１ａは、ジャケット１０１ｂと略同様の構造を採るため、必要な場合を除き以下説明を省略する。図示するようにジャケット１０１ｂは、第１開口１０７ｂ、第２開口１０８ｂ、および、第３開口１０９ｂが設けられた円盤であってよい。例えば、ジャケット１０１ｂは、ステンレス、アルミニウム等の剛性が高い非磁性金属、または、十分な強度のある樹脂等の非磁性材料により形成されてよい。また、ジャケット１０１ｂは、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを収納する厚みを有しており、例えば、１〜２００ｍｍの厚みであってよい。また、支持プレート１１７ｂおよび支柱１１８ｂを用いない場合には、ジャケット１０１ｂをさらに厚くしてもよい。

ジャケット１０１ｂは、計測対象２０に相対する面とは反対側の面（すなわちジャケット１０１ｂにおいては図４における下側から第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂの少なくとも一部を第１開口１０７ｂおよび第２開口１０８ｂ内へと収容する。第１開口１０７ｂは、第１磁石１１２ｂと略同寸法または第１磁石１１２ｂよりも大きい寸法を有し、第２開口１０８ｂは、第２磁石１１４ｂと略同寸法または第２磁石１１４ｂよりも大きい寸法を有する。例えば、第１開口１０７ｂは、第１磁石１１２ｂと略同形状であり、第１範囲１１１ｂに対応してよい。また、例えば、第２開口１０８ｂは、第２磁石１１４ｂと略同形状であり、第２範囲１１３ｂに対応してよい。

本実施形態に係るジャケット１０１ｂは、第１開口１０７ｂおよび第２開口１０８ｂ内に、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを係止して第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂが計測対象２０側へと抜け出るのを防止する係止部１０６を有する。一例として、この係止部１０６は、計測対象２０に相対する底部側に第１開口１０７ｂおよび第２開口１０８ｂの周縁に沿って設けられた突起または段差等であり、ジャケット１０１ｂの本体部分と一体に形成される。これにより、ジャケット１０１ｂは、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂの収容時の脱落を防止することができる。これに代えて、ジャケット１０１ｂは、ボルトまたは締め具等の公知の固定具により第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを固定してもよい。

このように、ジャケット１０１ｂは、第１開口１０７ｂで第１磁石１１２ｂを安全に収容して固定し、回転ユニット１１０ｂの回転時に第１磁石１１２ｂが脱落等することを防ぐ。また、ジャケット１０１ｂは、第２開口１０８ｂで第２磁石１１４ｂを安全に収容して固定し、回転ユニット１１０ｂの回転時に第２磁石１１４ｂが脱落等することを防ぐ。すなわち、ジャケット１０１ｂは、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを内部に含む円盤を形成することにより、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂを安全に固定する。第３開口１０９ｂは、第１バックヨーク１０２ｂおよび第２バックヨーク１０４ｂを通すことができる大きさおよび形状を有し、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂの磁束を通す。

第１磁石１１２ｂは、回転軸ＡＸに対して固定され、回転軸ＡＸを中心とする円周上の第１範囲１１１ｂに収容される。例えば、第１範囲１１１ｂは、回転軸ＡＸを中心とする半径ｒ_１の円周上を移動した円（半径ｒ_２：ｒ_２＜ｒ_１）により形成される円弧形状（例えば、Ｃの字形状）であってよく、第１磁石１１２ｂは第１範囲１１１ｂの外縁の内側の全体または少なくとも一部の範囲に設けられた磁石であってよい。これにより、第１磁石１１２ｂは、回転ユニット１１０ｂの回転中、第１範囲１１１に対応する円弧部分が計測対象２０に重なる比較的長い時間の間、静磁場を計測対象２０に与えることができる。また、ジャケット１０１ｂ上には、ジャケット１０１ｂ全体の重さおよび／またはバランスを調節するためのスペーサ部材が配置されてもよい。

第２磁石１１４ｂは、回転軸ＡＸに対して固定され、回転軸ＡＸを中心とする円周上の第１範囲１１１ｂとは異なる第２範囲１１３ｂに収容される。第１範囲１１１ｂは第２範囲１１３ｂと比較して円周上の範囲が広くてよい。例えば、第２範囲１１３ｂは、半径ｒ_３（ｒ_３＜ｒ_１）の円形状であってよく、第２磁石１１４ｂは第２範囲１１３ｂの外縁に沿った枠形状の磁石であってよい。これにより、第２磁石１１４ｂは、回転ユニット１１０ｂの回転中、円が計測対象２０に重なる比較的短い時間の間、静磁場を計測対象２０に与えることができる。また、ジャケット１０１ｂ上には、ジャケット１０１ｂ全体の重さおよび／またはバランスを調節するためのスペーサ部材が配置されてもよい。

なお、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂは図６とは異なる形状であってよい。例えば、第１磁石１１２ｂが円形状で第２磁石１１４ｂが円弧形状、両方とも円形状、または、両方とも円弧形状であってもよい。

また、回転ユニット１１０ｂは、第１磁石１１２ｂおよび第２磁石１１４ｂにおける計測対象２０側に、補正用の１または複数個の磁性体または磁石を適切な位置に張り付けた構成を採りうる。これにより、回転ユニット１１０ｂは、計測対象２０に対してより均一な静磁場を提供することができる。

なお、回転ユニット１１０ａ〜ｂは、ジャケット１０１ａ〜ｂにおける計測対象２０側に相対する面側を、例えばアクリル板等の非磁性材料であって好ましくは非導電性のカバーにより覆う構成を採用してもよい。

ここで、回転ユニット１１０ａ〜ｂの少なくとも一方は、第１範囲１１１の回転方向における先頭おける末尾および第２範囲１１３の回転方向における先頭および末尾において、位置検出用のセンサまたは計測装置１０本体側に設けられたセンサによって検出されるべき被検出ユニットを有してもよい。これにより、制御部２３０は、回転ユニット１１０における第１範囲の先頭／末尾および第２範囲の先頭／末尾が基準位置（例えば、非回転ユニット１８０上の所定位置）に達したタイミングでトリガ信号を受け取って、当該トリガ信号を用いて回転速度を変更することができる。

図７は、本実施形態における計測装置１０の処理フローの一例を示す。計測装置１０は、Ｓ７００〜Ｓ７７０の処理を実行することにより、計測対象２０を計測する。本実施形態において、計測装置１０は、ＤＮＰ−ＭＲＩ画像を生成するＤＮＰ−ＭＲＩモードおよび電子スピン共鳴の惹起を伴わないＭＲＩ画像を生成するＭＲＩモードの２種類の動作モードを有する。

ＤＮＰ−ＭＲＩモードにおいては、回転モジュール１００を回転させながら計測対象２０に第１磁場を与えて電子スピン共鳴の惹起した後に第２磁場を与えて核磁気共鳴を計測する動作を繰り返す（Ｓ７１５〜Ｓ７５５）。ＤＮＰ−ＭＲＩモードにおいては、制御部２３０は、計測対象２０の計測中において、計測対象２０の設置位置に対する第１磁石１１２および第２磁石１１４の位置に応じて回転軸部材１４０の回転速度を変化させる。

ＭＲＩモードにおいては、回転モジュール１００を停止させて計測対象２０に第２磁場を与えて核磁気共鳴を計測する（Ｓ７６５〜Ｓ７７０）。

まず、Ｓ７００において、計測装置１０は、初期化処理を行う。例えば、計測装置１０は、電源投入処理、制御部２３０の起動処理、計測に必要となる規定パラメータの読み込み、異常が発生していないことのチェック、回転モジュール１００の初期位置の検出または初期位置への移動、並びに、回転速度および各種コイルの磁場のキャリブレーション等を行う。本実施形態に係る計測装置１０の制御部２３０は、規定パラメータの一部として、回転モジュール１００において第１磁石１１２が設けられた第１範囲における開始角度から終了角度までの第１角度範囲、第２磁石１１４が設けられた第２範囲における開始角度から終了角度までの第２角度範囲、第１範囲の終了角度から第２範囲の開始角度までの第１遷移期間の第１遷移角度範囲、第２範囲の終了角度から第１範囲の開始角度までの第２遷移期間の第２遷移角度範囲を規定パラメータとして読み込む。

Ｓ７０５において、制御部２３０は、入力部２２０を介して計測装置１０のユーザまたはオペレータから、今回の計測に用いる計測パラメータを入力して動作設定を行う。これに代えて、計測装置１０は、外部のコンピュータ等に予め格納された計測パラメータをネットワークを介して受け取って動作設定を行ってもよい。

本実施形態に係る制御部２３０は、計測パラメータの一例として、ＤＮＰ−ＭＲＩモードおよびＭＲＩモードのいずれで計測をするかのモード設定を取得する。また、ＤＮＰ−ＭＲＩモードにおいては、制御部２３０は、計測対象２０に第１磁場を与える期間（以下「ＥＳＲ期間」と示す。）における回転モジュール１００の回転速度を定めるためのＥＳＲ期間設定と、計測対象２０に第２磁場を与える期間（以下「ＮＭＲ期間」と示す。）における回転モジュール１００の回転速度を定めるためのＮＭＲ期間設定と、ＥＳＲ期間およびＮＭＲ期間の間の遷移期間における回転モジュール１００の回転速度を定めるための遷移期間設定とを取得する。

制御部２３０は、ＥＳＲ期間、ＮＭＲ期間、および遷移期間を決定するための計測パラメータを様々な形式で受け取ってよい。例えば、制御部２３０は、ＥＳＲ期間の第１回転速度（例えば角速度）、ＥＳＲ期間からＮＭＲ期間へと遷移する第１遷移期間の第２回転速度、ＮＭＲ期間の第３回転速度、ＮＭＲ期間からＥＳＲ期間へと遷移する第２遷移期間の第４回転速度を直接受け取ることができる。

これに代えて、制御部２３０は、計測すべき組成物の種類を計測パラメータとして受け取ることもできる。例えば、制御部２３０は、計測すべき組成物の種類と、その組成物の場合に必要となるＥＳＲ期間、ＮＭＲ期間、第１遷移期間、および第２遷移期間との対応関係を予めテーブルとして格納しておき、指定された組成物の種類に応じて当該テーブルを参照してＥＳＲ期間、ＮＭＲ期間、および遷移期間の長さを定めることができる。そして、制御部２３０は、ＥＳＲ期間の間に第１角度範囲分を回転させる回転速度を算出してＥＳＲ期間の第１回転速度とし、第１遷移期間の間に第１遷移角度範囲分を回転させる回転速度を算出して第１遷移期間の第２回転速度とし、ＮＭＲ期間の間に第２角度範囲分を回転させる回転速度を算出してＮＭＲ期間の第３回転速度とし、第２遷移期間の間に第２遷移角度範囲分を回転させる回転速度を算出して第２遷移期間の第４回転速度とする。なお、ＮＭＲ期間の終了後ＥＳＲ期間を開始するまでの第２遷移期間については、組成物の種類に応じて決定する必要性は低いので、組成物の種類によらず一定としてもよい。

更に、制御部２３０は、計測すべき組成物の種類に応じてＥＳＲ期間中に静磁場調整部１９０内の静磁場調整用コイルから発生すべき磁界の大きさを示す計測パラメータを受け取る。ここで制御部２３０は、計測すべき組成物の種類に応じて静磁場調整用コイルから発生すべき磁界の大きさも、上記のテーブルに予め保持しておき、このテーブルから取得することもできる。

なお、計測すべき組成物の種類が複数である場合、制御部２３０は、複数種類の組成物のそれぞれに応じたＥＳＲ期間設定、ＮＭＲ期間設定、遷移期間設定、および静磁場調整用コイルが発生すべき磁界の大きさを取得する。

またＳ７０５において、計測対象２０が非回転ユニット１８０に設置される。計測装置１０が計測対象２０のＤＮＰ−ＭＲＩ画像を生成する場合、計測対象２０に予め標識試料を導入してもよい。例えば、計測対象２０に対し、検出に用いるためのラジカルを導入する。これにより、計測装置１０は、生体等を計測対象２０とした場合に生体内の酸化還元代謝をリアルタイムで計測し、画像解析をすることができる。

Ｓ７１０において、制御部２３０は、ＤＮＰ−ＭＲＩモードおよびＭＲＩモードのいずれが指定されたかを判断する。ＤＮＰ−ＭＲＩモードが指定されていた場合、制御部２３０は、回転軸部材１４０を回転させて、回転ユニット１１０をＤＮＰ−ＭＲＩモード用の初期位置（計測スタート位置）に配置する。例えば、計測装置１０は、ＥＳＲ用の第１磁石１１２ａが配置される第１範囲が、回転方向において非回転ユニット１８０の直前となる位置に配置する。

図８は、Ｓ７１０においてＤＮＰ−ＭＲＩモードの動作開始前における計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。本図においては、回転ユニット１１０ａ（および回転ユニット１１０ｂ）が一例として時計回りに回転し、計測対象２０を設置した非回転ユニット１８０が回転ユニット１１０の図面上側に配置される。この場合、制御部２３０は、計測対象２０の左側に第１範囲１１１ａの右端部が配されるように回転ユニット１１０の位置を制御する。制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより回転ユニットの位置が正しくセットされたことを検出した後、回転ユニット１１０を一旦停止してよく、これに代えて回転を続けて連続的に次の処理（Ｓ７１５の処理）を行ってもよい。

これに対し、ＭＲＩモードの場合、制御部２３０は、処理をＳ７６５へと進める。

次に、Ｓ７１５において、制御部２３０は、回転軸部材１４０および回転ユニット１１０の回転速度を、第１磁石１１２により発生された第１磁場が計測対象２０に与えられている間の第１回転速度に変更する。これにより、制御部２３０は、ＥＳＲ用に設定された第１回転速度で回転ユニット１１０を回転させる。制御部２３０は、計測対象２０が第１範囲１１１に重なる間、回転ユニット１１０を第１回転速度で等速回転させてよい。

図９は、Ｓ７１５における計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第１範囲１１１に重なる状態において駆動部１７０の回転速度を制御して回転ユニット１１０を第１回転速度で時計回りに回転させる。第１回転速度については後述する。

Ｓ７１５と同時またはＳ７１５と前後して、Ｓ７２０において、制御部２３０は、静磁場調整部１９０を制御して、静磁場調整用コイルからＳ７０５において定められた磁界を発生させることにより、ＥＳＲ期間における第１磁場の強度を変更する。これにより、制御部２３０は、計測すべき組成物（例えばラジカル種）に応じて静磁場の強度を変化させて、そのラジカル種に応じた共鳴点を設定し、その結果として計測対象２０に含まれるラジカル種を特定可能とすることができる。

複数種類の組成物を計測する場合において、制御部２３０は、今回のＮＭＲ計測（Ｓ７４５）において計測すべき組成物に応じて静磁場調整用コイルから発生させる磁場の強度を変える。これにより、制御部２３０は、Ｓ７１５〜Ｓ７５５までの繰り返しに伴って、静磁場調整用コイルから発生させる磁場の強度を変えながら、第１磁場を複数回計測対象２０に与えることができる。

Ｓ７１５およびＳ７２０に伴って、Ｓ７２５において、計測装置１０は、計測対象２０の電子スピン共鳴（ＥＳＲ）を生じさせる。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第１範囲１１１に重なっているＥＳＲ期間において、コイル部１８４のＥＳＲ用コイル部から計測対象２０に所定の電磁波を照射し、計測対象２０に動的核偏極（ＤＮＰ）を惹起させる。一例として、第１磁石１１２等の第１磁場が０．００５Ｔである場合、制御部２３０は、ＥＳＲ用コイル部から組成物の種類に応じて１３０〜１５０ＭＨｚの電磁波を照射する。ここで、制御部２３０は、計測対象２０が第１磁場を通過する間の期間の一部でコイル部１８４の発振を中止して、Ｓ２５におけるＥＳＲ惹起の時間を調整してもよい。

制御部２３０は、第１遷移期間となり計測対象２０が第１範囲１１１と重ならなくなると処理をＳ７３０に進める。例えば、制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより計測対象２０が第１範囲１１１と重ならなくなったことを検出した後、処理をＳ７３０に進めてよい。

Ｓ７３０において、計測装置１０は、回転ユニット１１０の回転速度を、第１磁石１１２が計測対象２０と相対しなくなってから第２磁石１１４が計測対象２０と相対するまでの第１遷移期間（すなわち、計測対象２０に与える磁場が第１磁場から第２磁場に切り替わる間）に対して決定された第２回転速度に変更する。これにより、制御部２３０は、第１遷移期間用に設定された第２回転速度で回転ユニット１１０を回転させる。第２回転速度については後述する。

図１０は、Ｓ７３０における計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第１範囲１１１ａに重なる状態から抜けた後、第２範囲１１３ａに重なるまでの間、駆動部１７０等を制御して回転ユニット１１０を第２回転速度で時計回りに回転させる。例えば、制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより計測対象２０が第２範囲１１３ａと重なり始めたことを検出するまでの間、回転ユニット１１０を第２回転速度で回転させてよい。

Ｓ７３０と同時または前後して、Ｓ７３５において、制御部２３０は、傾斜磁場発生部１８８の静磁場調整用コイルからの磁場の発生を停止することによって、静磁場変更を停止する。

次に、Ｓ７４０において、計測装置１０は、回転ユニット１１０の回転速度を、第２磁石１１４により発生された第２磁場が計測対象２０に与えられているＮＭＲ期間の第３回転速度に変更する。これにより、制御部２３０は、ＮＭＲ用に設定された第３回転速度で回転ユニット１１０を回転させる。制御部２３０は、計測対象２０が第２範囲１１３に重なる間、回転ユニット１１０を第３回転速度で等速回転させてよい。第３回転速度については後述する。

図１１は、Ｓ７４０における計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第２範囲１１３ａに重なり始めるとき、駆動部１７０等を制御して回転ユニット１１０を第３回転速度で時計回りに回転させる。一例として、制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより計測対象２０が第２範囲１１３ａと重なり始めたことを検出した後、Ｓ７４０の処理を開始してよい。

Ｓ７４０に伴って、Ｓ７４５において、計測装置１０は、計測対象２０の核磁気共鳴を生じさせる。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第２範囲１１３に重なっている間に、傾斜磁場発生部１８８から所定の傾斜磁場を生成し、コイル部１８４のＲＦコイルから計測対象２０に所定の電磁波を照射し、計測対象２０にＮＭＲを生じさせる。一例として、第２磁石１１４等の第２磁場が０．３Ｔである場合、制御部２３０は、ＲＦコイルから約１３ＭＨｚの電磁波を照射してよい。

計測部２００は計測対象２０からのＮＭＲ信号をコイル部１８４のＲＦコイルにより受信し、制御部２３０に供給する。制御部２３０は、ＮＭＲ信号に基づいて計測対象２０のＭＲＩ画像を生成していく。これにより、制御部２３０は、計測対象２０に複数回第１磁場を与えるのに伴い、第１磁場を与えた後に毎回第２磁場を計測対象２０に与えて計測対象２０を計測することができる。ここで、計測対象２０の原子核スピンにはＳ７２５におけるＥＳＲの惹起により動的核偏極が惹起されている。この結果、制御部２３０は、動的核偏極が惹起された原子核スピンからの共鳴信号を含むＭＲＩ画像（ＤＮＰ−ＭＲＩ画像）を生成していくことができる。

ＤＮＰ−ＭＲＩ画像には、不対電子の電子スピンの分布情報が含まれる。従って、制御部２３０は、ＤＮＰ−ＭＲＩ画像において、計測対象２０の不対電子を含むフリーラジカルの分布を示すことができる。なお、制御部２３０は、Ｓ７２５におけるＥＳＲ用コイル部からの電磁波照射を省略することにより、ＥＳＲからのエネルギー遷移を伴わない、計測対象２０の水分子分布等を示すＤＮＰを伴わないＭＲＩ画像を生成することもできる。また、制御部２３０は、ＤＮＰ−ＭＲＩ画像からＤＮＰを伴わないＭＲＩ画像の差分をとった画像を生成することで計測対象２０の不対電子を含むフリーラジカルの分布をより強調した画像を生成してもよい。

計測対象２０が第２範囲１１３と重なる間、複数のスライスのＭＲＩ画像を生成してよい。例えば、制御部２３０は、第２範囲１１３において第２磁石１１４が計測対象２０と１回相対する間に、計測対象２０に与える電磁波の傾斜磁場を切り換えながら計測部２００に複数（例えば、２〜１０回）の計測を行わせ、計測結果に基づいて複数のＭＲＩ画像を生成してよい。制御部２３０は、複数のスライスのＭＲＩ画像を生成することにより、効率よく計測対象２０のＭＲＩ画像を生成していくことができる。

次に、Ｓ７５０において、計測装置１０は、回転ユニット１１０の回転速度を、第２磁石１１４が計測対象２０と相対しなくなってから第１磁石１１２が計測対象２０と相対するまでの第２遷移期間（すなわち、計測対象２０に与える磁場が第２磁場から第１磁場に切り替わる間）に対する第４回転速度に設定する。これにより、制御部２３０は、第２遷移期間用に設定された第４回転速度で回転ユニット１１０を回転させる。第４回転速度については後述する。

図１２は、Ｓ７５０における計測装置１０の回転ユニット１１０ａの位置を示す概略図である。例えば、制御部２３０は、計測対象２０が第２範囲１１３ａに重なる状態から外れた後、第１範囲１１１ａに重なるまでの間、駆動部１７０等を制御して回転ユニット１１０を第４回転速度で時計回りに回転させる。一例として、制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより計測対象２０が第１範囲１１１ａと重なることを検出するまでの間、回転ユニット１１０を第４回転速度で回転させてよい。

次に、Ｓ７５５において、制御部２３０は、計測対象２０の計測を終了するか判断する。例えば、制御部２３０は、計測すべき組成物の各種類について予め定められた枚数のＭＲＩ画像を生成したか、計測対象２０の予め定められた領域の計測が終了したか、計測を開始してから予め定められた時間が経過したか、等の予め設定された終了条件が成立したかどうかを判断する。

制御部２３０は、計測を終了しないと判断する場合は、処理をＳ７１５へと戻してＳ７１５〜Ｓ７５０の処理を繰り返す。制御部２３０は、計測対象２０が第１範囲１１１に再び重なる状態からＳ７１５の処理を開始する。ここで、計測すべき組成物が複数種類ある場合には、制御部２３０は、次の組成物を計測すべく当該組成物に対応づけられた第１〜４回転速度および静磁場の強度を用いてＳ７１５〜Ｓ７５０の処理を行う。また、制御部２３０は、計測対象２０の複数スライスのＭＲＩ画像を生成するために、Ｓ７４５で計測対象２０に与える傾斜磁場を変えてＳ７１５〜Ｓ７５０の処理を行う。

計測を終了する場合、制御部２３０は、回転ユニット１１０の回転を速やかに停止させる。ここで制御部２３０は、駆動部１７０を制御して、第２磁石１１４を予め設定された位置へと移動させてよい。例えば、制御部２３０は、回転ユニット１１０の第１磁石１１２および第２磁石１１４が、計測対象２０側から離れた位置となる状態で回転を停止してよい。特に計測対象２０または作業者から磁力の強い第２磁石１１４を最も離して回転を停止させることで、計測対象２０等の安全を確保することができる。

Ｓ７５５において計測を終了させると、制御部２３０は、Ｓ７６０において、計測の結果生成されたＭＲＩ画像を表示部２４０へと表示させる。制御部２３０は、入力部２２０を介してユーザまたはオペレータの操作を受け取り、操作に応じてＭＲＩ画像の拡大・縮小、コマ送り、スライス方向の変更、および、画像フィルタ処理等の各種の表示処理を行う。また、制御部２３０は、生成されたＭＲＩ画像を内部またはネットワークを介した記憶装置に格納する。

Ｓ７１０においてＭＲＩモードが指定されていたと判断した場合、制御部２３０は、処理をＳ７６５に進める。Ｓ７６５において、制御部２３０は、第２磁石１１４ａ〜ｂが計測対象２０に相対するように回転モジュール１００を回転させる。そして、制御部２３０は、計測対象２０に第２磁場を与えた状態で、回転モジュール１００の回転を停止させる。例えば、制御部２３０は、駆動部１７０の回転角度センサにより計測対象２０が第２範囲１１３ａに重なることを検出した状態で、回転モジュール１００の回転を停止してよい。

Ｓ７７０において、制御部２３０は、傾斜磁場を変えながら、計測対象２０の複数スライスについてのＮＭＲ信号を収集し、ＭＲＩ画像を生成していく。すなわち、制御部２３０は、計測箇所に応じた傾斜磁場を生成し、コイル部１８４から計測対象２０に所定の電磁波を照射して計測対象２０にＮＭＲを生じさせる。次に、制御部２３０は、コイル部１８４のＲＦコイルからのＮＭＲ信号を計測部２００を介して受け取り、ＮＭＲ信号に基づいて計測対象２０のＭＲＩ画像を生成していく。制御部２３０は、回転モジュール１００の回転を停止させて計測対象２０が第２磁場内にある状態でこの処理を繰り返して、ＭＲＩ画像を生成する。ＭＲＩ画像を生成し終えると、制御部２３０は、処理をＳ７６０へと進める。

ここで、以上に示した処理フロー中における、制御部２３０による回転軸部材１４０の回転速度の制御について説明を加える。以上に示したように、制御部２３０は、第１〜４回転速度の少なくとも１つを他と異なるように制御する。これにより、制御部２３０は、回転ユニット１１０が回転軸部材１４０を中心に１回転する間に、計測対象２０と回転ユニット１１０の位置関係に応じて回転速度（すなわち、角速度）を変化させることにより、計測すべき組成物の種類や測定時間の制約に合わせて、計測対象２０の最適な計測を実現することができる。

例えば、制御部２３０は、ＭＲＩ処理時の第３回転速度を、ＥＳＲ処理時の第１回転速度よりも低くしてよい。これにより、制御部２３０は、ＭＲＩ処理時の磁場変動によるノイズを低減し、かつ、計測対象２０が第２磁場にある時間を延長することでより多数のスライスの計測を安定的に行うことができる。

また、例えば、制御部２３０は、遷移期間の少なくとも一部において、計測対象２０に第１磁石１１２が相対する期間または第２磁石１１４が相対する期間と比較して回転軸の回転速度を高めてよい。一例として、制御部２３０は、遷移期間の少なくとも一部において、第２回転速度および／または第４回転速度を第１回転速度および／または第３回転速度に対して高めてよい。制御部２３０は、遷移期間が０．３秒以下となるように第２回転速度および第４回転速度を制御してよい。

これにより制御部２３０は、回転モジュール１００の回転をＥＳＲ用の第１範囲１１１からＮＭＲ用の第２範囲１１３に素早く進め、および／または、回転モジュール１００の回転をＭＲＩ用の第２範囲１１３からＥＳＲ用の第１範囲１１１に素早く進めることができる。このため、計測装置１０は、例えば、ＥＳＲにより計測対象２０の電子スピン励起後、緩和時間が経過する前にＮＭＲの計測を開始することができる。

また、制御部２３０は、第１磁石１１２（または第２磁石１１４）が計測対象２０と相対しない状態から第２磁石１１４（または第１磁石１１２）が計測対象２０と相対するまでの予め定められた期間の範囲内における回転軸部材１４０の回転速度である第２回転速度および第４回転速度を、第１回転速度および第３回転速度によらず予め定められた上限値以下に制限してよい。

一例として、制御部２３０は、第３回転速度＜第１回転速度＜第２回転速度，第４回転速度、第１回転速度＜第３回転速度＜第２回転速度，第４回転速度、または、第１回転速度＝第３回転速度＜第２回転速度，第４回転速度となるように各回転速度を設定してよい。一例として、第１〜４回転速度は、ＥＳＲ惹起からＮＭＲ計測までの目標時間、およびＮＭＲの緩和時間等に合わせて０．５〜０．１２ＲＰＳ等に設定される。

制御部２３０は、計測すべき組成物の種類に応じて、ＥＳＲ用の第１回転速度および／またはＭＲＩ用の第３回転速度を設定してよい。すなわち、計測対象２０に含まれる組成物中のフリーラジカル種の種類により不対電子の電子スピン分布の性質が異なる。従って、制御部２３０は、計測対象２０の組成物の種類に応じて第１回転速度および／または第３回転速度を制御することで、適切な時間ＥＳＲおよび／またはＮＭＲを生じさせることができる。

また、制御部２３０は、計測対象２０の種類に応じて第１回転速度および／または第３回転速度を設定してよい。例えば、制御部２３０は、計測対象２０の大きさ、素材、生物の種別、および／または、臓器の種別等に応じて第１回転速度および／または第３回転速度を設定する。

また、制御部２３０は、処理の途中で回転ユニット１１０の回転を適宜停止させてよい。例えば、制御部２３０は、Ｓ２１０のＮＭＲ計測中に回転を一時的に中止してもよい。この場合、第３回転速度は０となる。これに加えて／代えて、制御部２３０は、処理の途中で回転ユニット１１０の回転を適宜回転と停止を適宜繰り返してもよい。例えば、制御部２３０は、Ｓ２１０のＮＭＲ計測中に回転の停止（第３ａ回転速度＝０）と回転の再開（第３ｂ回転速度＞０）を繰り返すことにより、少しずつ回転位置を変えながら複数のスライスのＮＭＲ計測を行ってよい。

このように計測装置１０によると、制御部２３０が駆動部１７０を制御することにより、回転ユニット１１０の回転速度を制御する。これにより、計測装置１０によると、計測対象２０にＥＳＲおよびＮＭＲをそれぞれ生じさせる時間、ＥＳＲ惹起からＮＭＲ計測への遷移時間、および、ＮＭＲ計測から再びＥＳＲ惹起に遷移する時間を制御することができる。これにより、例えば、計測装置１０によるとＤＮＰによるＮＭＲ惹起の減殺を抑えてＮＭＲ計測をすることができ、ＮＭＲ計測において所望の数のスライスの計測をすることができる。従って、計測装置１０によると、計測装置１０の計測精度及計測効率を向上させることができる。

図１３は、図７の処理フロー実行時の制御部２３０による回転速度の制御の一例を示す。例えば、制御部２３０は、まず１回転目で回転ユニット１１０を静止状態（回転速度０）から第１回転速度で回転させ、Ｓ７２５でＥＳＲを実行する。次に、制御部２３０は、回転速度を第１回転速度よりも高速な第２回転速度に上げ、計測対象２０がＥＳＲ用の第１範囲１１１からＮＭＲ用の第２範囲１１３へと位置するように遷移させる（Ｓ７３０）。次に、制御部２３０は、第１回転速度よりも低速な第３回転速度に減速させ、Ｓ７４５でＮＭＲ計測を実行する。次に、制御部２３０は、回転速度を第１回転速度および第３回転速度よりも高速な第４回転速度に上げ、計測対象２０がＭＲＩ用の第２範囲１１３からＥＳＲ用の第１範囲１１１へと位置するように遷移させる（Ｓ７５０）。

また、図１３では、制御部２３０が回転ユニット１１０を予め定められた範囲において等速回転および等角加速度回転させる例を示した。すなわち、本例では、回転ユニット１１０は、離散的に角加速度を変化させて第１〜第４回転速度を実現したが、制御部２３０は回転ユニット１１０に連続的な角加速度を与えて、第１〜第４回転速度を各期間内で変化させてよい。これにより、計測装置１０は、より滑らかな回転速度の変化を回転ユニット１１０に与え、急な回転速度変化による磁場の歪みを低減することができる。また、回転モジュール１００における第１遷移角度範囲および第２遷移角度範囲が小さい場合には、本図のように遷移期間中の第２、４回転速度をＥＳＲ期間およびＮＭＲ期間中の第１、３回転速度よりも高くするのではなく、第１回転速度および第３回転速度の間で線形的またはなめらかに回転速度を変化させてもよい。

このように、計測装置１０は、制御部２３０により、回転ユニット１１０が搭載する磁石の特性、および、計測対象２０の種類（例えば、計測対象２０に含まれるラジカルの種類および／または組成物に応じた緩和時間等）に応じて、回転速度を適宜調整することができる。

図１４は、本実施形態の変形例に係る計測装置３０を示す。本変形例において回転軸部材３４０は、略水平方向に設けられてよい。回転モジュール３００は、回転軸ＡＸを構成する回転軸部材３４０と共に回転する一対の回転ユニット３１０ａおよび回転ユニット３１０ｂ（以下、適宜「回転ユニット３１０」と総称する。）を有する。回転ユニット３１０は、回転ユニット１１０と同様にＥＳＲ用の第１磁石が内部に配置される第１範囲３１２、および、ＮＭＲ用の第２磁石が内部に配置される第２範囲３１４を有する。

本変形例において、非回転ユニット３８０は、回転軸ＡＸよりも上側に設けられてよい。例えば、図示するように非回転ユニット３８０を、回転軸ＡＸの上側に、主面が回転軸ＡＸと平行になるように配置し、この上に計測対象２０を配置してよい。これに代えて、非回転ユニット３８０は、回転軸ＡＸの横側に設けられてもよい。例えば、非回転ユニット３８０は、回転軸ＡＸの手前側に、主面が回転軸ＡＸと平行になるように置かれてよい。

非回転ユニット３８０における計測対象２０の設置面は、例えば、測定が行われる建物／部屋の床と一体となるように設けられてよい。これにより、計測装置３０は、回転軸部材３４０を含む駆動部分を床下に収納し、計測対象２０を床の上または床の上の検査台等に設置して測定することができる。

本変形例に係る計測装置３０は、非回転ユニット３８０の設置面下に一対の回転ユニット３１０に回転可能に接続されたローラ３５０を備えてよい。ローラ３５０は、回転軸部材１４０の回転に代えて／加えて回転ユニット３１０に回転力を付与することができる。計測装置３０は、回転ユニット３１０のそれぞれに対して、２以上のローラを設けてもよい。

本変形例によると、計測対象２０の上部に回転する回転ユニット１１０ａが配置されることがないので、計測対象２０の計測時の圧迫感を軽減し、計測装置３０の安全性を更に向上させることができる。

本実施形態の計測装置１０および変形例の計測装置３０（以下、「計測装置１０等」と総称する。）は、更にヒーターを備えてよい。例えば、制御部２３０はヒーターを制御して回転ユニット１１０および回転ユニット３１０（以下、「回転ユニット１１０等」と総称する。）の内部の各磁石の温度を制御する。これにより、計測装置１０等は、各磁石による静磁場の強さを微調整することができる。

また、計測装置１０等は、複数の非回転ユニット１８０を有してもよい。例えば、計測装置１０等は、複数セットのコイル部１８４、および、傾斜磁場発生部１８８等を有し、これらを回転軸ＡＸ等に対して異なる位置に配置してよい。これにより、計測装置１０等は、複数の計測対象２０を同時に計測することができ、計測の効率を向上させることができる。

また、これに加えて／これに代えて、計測装置１０等は、回転ユニット１１０等において各種類の磁石を複数有してもよい。例えば、回転ユニット１１０等は、１対のＥＳＲ用の磁石およびＭＲＩ用の磁石のセットを複数有し、または、ＥＳＲ用の磁石およびＭＲＩ用の磁石の一方を複数有してもよい。これにより、計測装置１０等は、回転速度を低減してよりノイズの少ない計測を実現することができる。

より具体的には、回転ユニット１１０等は、回転軸ＡＸ等を中心とする円周上に複数の第１磁石１１２および複数の第２磁石１１４が交互に設けられた構造を採ることができる。この場合、制御部２３０は、１回転中に複数回のＥＳＲ惹起およびＮＭＲ計測を行うことができる。また、複数種類の組成物を計測する場合においては、制御部２３０は、回転ユニット１１０等が１回転する間に、複数の第１磁石１１２の少なくとも２つが計測対象２０に相対する間に静磁場調整用コイルから互いに異なる強度の磁場を発生させ、少なくとも２つの第１磁石１１２に後続する少なくとも２つの第２磁石１１４が計測対象２０に相対する間に計測対象２０を計測する。これにより、計測装置１０は、回転ユニット１１０の１回転中に２以上の組成物のそれぞれについて計測を行うことができる。

また、以上に示した実施形態においては、静磁場調整部１９０は、計測対象２０に第１磁場を与える際に静磁場の強度を変更するために用いられ、計測対象２０に第２磁場を与える際には磁場の発生を停止している。これに代えて、静磁場調整部１９０は、回転ユニット１１０等の回転に伴って第１磁場および第２磁場の少なくとも一方が変動してしまう場合に、この変動を抑えるべく、制御部２３０の制御を受けて、回転ユニット１１０等の回転角に応じた補正磁場を発生するためにも用いることも可能である。制御部２３０は、キャリブレーション動作等または人手による測定等により計測した回転ユニット１１０等の回転角毎の補正量を記憶しておき、この補正量に応じて静磁場調整部１９０を制御する。

また、計測装置１０は、第１磁石１１２をＥＳＲ惹起用に限らず、複数の磁石の磁場強度差による緩和時間の差を利用した緩和度イメージングに用いてよい。例えば、計測装置１０は、まず磁場強度が異なる第１磁石１１２による第１磁場を計測対象２０に与え、次に第２磁石１１４による第２磁場を計測対象２０に与えた状態でＭＲＩ計測を行い、生体内の組織の種類により緩和時間差が異なることを利用して、生体内の癌等の異常が他の正常な組織から区別可能な画像を生成する。

本実施形態及び変形例では、計測装置１０等が回転軸ＡＸと重なる回転軸部材１４０等を備え、回転軸部材１４０を介して回転ユニット１１０を一括して駆動する実施形態について説明した。ここで、計測装置１０等が回転軸ＡＸと重なる回転軸部材１４０等を備えない場合、計測装置１０等は、回転軸部材１４０等の代わりにローラ１５８等により一対の回転ユニット１１０ａ〜ｂを回転が同期するように個別に駆動してもよい。これにより、計測装置１０等は、一対の回転ユニット１１０ａ〜ｂの間により広い計測空間を確保することができる。

図１５は、計測装置１０等の少なくとも一部（主に制御部２３０）として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、および表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部を備える。

ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００およびグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０およびＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。

グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示部２４０を介して表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、有線または無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。

また、通信インターフェイスは、計測装置１０等における通信を行うハードウェアとして機能する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。

また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。

ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。

計測装置１０等用のプログラムは、計測モジュールと、入力モジュールと、制御モジュールと、表示モジュールとを備える。

これらのプログラムまたはモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、計測部２００と、入力部２２０と、制御部２３０と、表示部２４０の少なくとも一部としてそれぞれ機能させてよい。

これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である計測部２００と、入力部２２０と、制御部２３０と、表示部２４０の少なくとも一部として機能する。

そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の計測装置１０等が構築される。

一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。

通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、またはＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。

このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。

また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。

そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。

本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。

また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。

例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすか否かを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。

また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。

以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤまたはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０計測装置、２０計測対象、３０計測装置、１００回転モジュール、１０１ａ〜ｂジャケット、１０２ａ〜ｂ第１バックヨーク、１０３ａ〜ｂ第１磁石ヨーク部、１０４ａ〜ｂ第２バックヨーク、１０５ａ〜ｂ第２磁石ヨーク部、１０６係止部、１０７ｂ第１開口、１０８ｂ第２開口、１０９ｂ第３開口、１１０ａ〜ｂ回転ユニット、１１１ａ〜ｂ第１範囲、１１２ａ〜ｂ第１磁石、１１３ａ〜ｂ第２範囲、１１４ａ〜ｂ第２磁石、１１５ａ〜ｂ第１ポールピース、１１６ａ〜ｂ第２ポールピース、１１７ａ〜ｂ支持プレート、１１８ａ〜ｂ支柱、１４０回転軸部材、１４２ａ〜ｂ軸受部、１４６筐体、１４７外部カバー、１４８上部フレーム、１５０支柱、１５２基台、１５６対象保護部、１５８ローラ、１６０動力伝達部、１７０駆動部、１８０非回転ユニット、１８３開口、１８４コイル部、１８８傾斜磁場発生部、１９０静磁場調整部、２００計測部、２１０異常検出部、２２０入力部、２３０制御部、２４０表示部、３００回転モジュール、３１０ａ〜ｂ回転ユニット、３１２第１範囲、３１４第２範囲、３４０回転軸部材、３５０ローラ、３８０非回転ユニット、１９００コンピュータ、２０００ＣＰＵ、２０１０ＲＯＭ、２０２０ＲＡＭ、２０３０通信インターフェイス、２０４０ハードディスクドライブ、２０５０フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０入出力チップ、２０７５グラフィック・コントローラ、２０８０表示装置、２０８２ホスト・コントローラ、２０８４入出力コントローラ、２０９０フレキシブルディスク、２０９５ＣＤ−ＲＯＭ

Claims

回転軸を中心とする円周上の第１範囲に設けられた第１磁石と、
前記回転軸を中心とする前記円周上の前記第１範囲とは異なる第２範囲に設けられた第２磁石と、
前記第１磁石および前記第２磁石を前記回転軸を中心として回転させる駆動部と、
前記第１磁石および前記第２磁石の回転に伴って前記第１磁石により発生された第１磁場および前記第２磁石により発生された第２磁場のそれぞれが与えられる設置位置に置かれた計測対象を計測するための計測部と、
前記計測対象の計測中において、前記設置位置に対する前記第１磁石および前記第２磁石の位置に応じて前記第１磁石および前記第２磁石の回転速度を変化させる制御部と、
を備える計測装置。
前記制御部は、前記第１磁石により発生された前記第１磁場が前記計測対象に与えられている間の第１回転速度を、前記第２磁石により発生された前記第２磁場が前記計測対象に与えられている間の第２回転速度と異なる速度に設定する請求項１に記載の計測装置。
前記制御部は、計測すべき組成物の種類に応じて前記第１回転速度および前記第２回転速度の少なくとも一方を設定する請求項２に記載の計測装置。
前記第１磁石は前記第２磁石よりも弱く、
前記制御部は、前記第２回転速度を、前記第１回転速度よりも低くする
請求項２または３に記載の計測装置。
前記第１磁場は、前記計測対象の電子スピン共鳴を惹起するためのものであり、
前記第２磁場は、前記計測対象の核磁気共鳴を惹起するためのものであり、
前記計測部は、前記第１磁場により電子スピン共鳴が惹起され、前記第２磁場により核磁気共鳴が惹起された状態で前記計測対象を計測する請求項２から４のいずれか一項に記載の計測装置。
前記制御部は、計測すべき組成物の種類に応じて前記第１磁場を前記計測対象に与えてから前記第２磁場を前記計測対象に与えるまでの時間を設定する請求項１から５のいずれか１項に記載の計測装置。
前記制御部は、前記第１磁石が前記計測対象と相対しなくなってから前記第２磁石が前記計測対象と相対するまでの遷移期間の少なくとも一部において、前記計測対象に前記第１磁石または前記第２磁石が相対する期間と比較して前記回転速度を高める請求項１から６のいずれか一項に記載の計測装置。
前記制御部は、前記第１磁石が前記計測対象と相対しない状態から前記第２磁石が前記計測対象と相対するまでの予め定められた期間の範囲内における前記回転速度を、前記計測対象に前記第１磁場および前記第２磁場のそれぞれが与えられる期間における前記回転速度によらず予め定められた上限値以下に制限する請求項１から７のいずれか一項に記載の計測装置。
前記計測部は、前記第２磁石が前記計測対象と１回相対する間に、前記計測対象に与える電磁波の周波数および傾斜磁場の少なくとも一方を切り換えながら複数の計測を行う請求項１から８のいずれか一項に記載の計測装置。
前記設置位置に対して予め定められた位置に設けられ、前記第１磁石および前記第２磁石が前記計測対象に対して与える前記第１磁場および前記第２磁場の少なくとも一方の静磁場の強度を変えるための静磁場調整用コイルを更に備え、
前記制御部は、前記計測対象に前記第１磁場および前記第２磁場のいずれが与えられているかに応じて前記静磁場調整用コイルが発生する磁場の強度を変更する
請求項１から９のいずれか一項に記載の計測装置。
前記第１磁場は、前記計測対象の電子スピン共鳴を惹起するためのものであり、
前記第２磁場は、前記計測対象の核磁気共鳴を惹起するためのものであり、
前記制御部は、前記計測対象に前記第１磁場が与えられている場合に、計測すべき組成物に応じた強度の磁場を前記静磁場調整用コイルから発生させる
請求項１０に記載の計測装置。
複数種類の組成物を計測する場合において、前記制御部は、計測すべき組成物に応じて前記静磁場調整用コイルから発生させる磁場の強度を変えながら前記第１磁場を複数回前記計測対象に与え、前記第１磁場を与えた後に毎回前記第２磁場を前記計測対象に与えて前記計測対象を計測する請求項１１に記載の計測装置。
回転ユニットに、前記回転軸を中心とする円周上に複数の前記第１磁石および複数の前記第２磁石が交互に設けられており、
複数種類の組成物を計測する場合において、前記制御部は、
前記回転ユニットが１回転する間に、前記複数の第１磁石の少なくとも２つが前記計測対象に相対する間に前記静磁場調整用コイルから互いに異なる強度の磁場を発生させ、
少なくとも２つの前記第１磁石に後続する少なくとも２つの前記第２磁石が前記計測対象に相対する間に前記計測対象を計測する
請求項１１または１２に記載の計測装置。
回転軸を中心とする円周上の第１範囲に設けられた第１磁石と、
前記回転軸を中心とする前記円周上の前記第１範囲とは異なる第２範囲に設けられた第２磁石と、
前記第１磁石および前記第２磁石を前記回転軸を中心として回転させる駆動部と、
前記回転軸を中心とする前記円周上の前記第１範囲とは異なる第２範囲に設けられた第２磁石と、を備える計測装置による計測方法であって、
前記第１磁石および第２磁石の回転に伴って前記第１磁石により発生された第１磁場および前記第２磁石により発生された第２磁場のそれぞれが与えられる設置位置に置かれた計測対象を計測する計測段階と、
前記計測対象の計測中において、前記設置位置に対する前記第１磁石および前記第２磁石の位置に応じて前記第１磁石および第２磁石の回転速度を変化させる制御段階と、
を備える計測方法。