JP2824765B2 - Nuclear magnetic resonance equipment - Google Patents

Nuclear magnetic resonance equipment

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JP2824765B2
JP2824765B2 JP9242651A JP24265197A JP2824765B2 JP 2824765 B2 JP2824765 B2 JP 2824765B2 JP 9242651 A JP9242651 A JP 9242651A JP 24265197 A JP24265197 A JP 24265197A JP 2824765 B2 JP2824765 B2 JP 2824765B2
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笹渕  仁
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴装置に
関する。 【0002】 【従来の技術】この核磁気共鳴装置において、磁場を均
一化するため、たとえば、特公昭62−9856号公報
に示すようなものが知られている。 【0003】定常的に共鳴状態におかれた核磁気共鳴信
号をモニタ信号として、磁場均一度を自動補正するもの
であるが、核磁気共鳴を定常的に維持するため磁場ロッ
ク手段を要し、また被測定核とは別の核種、典型的には
重水素核がモニタ信号として利用されているものであ
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置
は、磁場ロック手段を備えるものであることから、装置
自体も複雑になり、かつその操作も煩雑となるものであ
った。 【0005】また、モニタ信号として利用される重水素
核は、天然中には極めて微量にしか存在せず(天然存在
比0.015%)、そのままでは、核磁気共鳴信号を観
察することは困難で、特に重水素濃縮材料の添加を要
し、被測定試料の汚染を妨たげ得なかった。 【0006】それ故、本発明の目的は、このような事情
に基づいてなされたものであり、磁場ロック手段を備え
ることなく、簡素かつ操作性のよい磁場均一度自動補正
機構を有した核磁気共鳴装置を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直流磁場強度の空間分布の均一度を補正
するコイルを備えてなり、このコイルに流れる電流値を
制御する核磁気共鳴装置において、非定常的な核磁気共
鳴信号の1つであるウィグルビート信号をモニタし、こ
のウィグルビート信号の包絡線内の面積あるいはこの面
積に相当する値を最大にするように前記電流値を制御す
る制御手段を設けたものである。 【0008】すなわち、ウィグルビート信号の減衰包絡
線下の面積は、減衰時定数に比例する。また、この減衰
時定数は、スペクトルの分解能と逆比例の関係にある。
したがって、前記面積を最大とする条件はスペクトルが
分解能力を最大とする条件に一致する。 【0009】このため、前記面積あるいはこの面積に対
応する値を最大にするように磁場補正コイルに流す電流
値を設定すれば、磁場の均一化を図ることができるよう
になる。 【0010】なお、ウィグルビート信号は周波数が直流
からスタートし磁場の掃引につれて周波数が次第に高く
なる信号であり、狭い帯域の成分(単一周波数成分)を
逐次励起することによって求めることができる。そし
て、このウィグルビート信号を観測すると、スペクトル
に多くのピークがでるような試料に対しても、単一のピ
ークを選んで分解能調整できる利点がある。 【0011】 【発明の実施の形態】第1図は本発明が適用される核磁
気共鳴装置の一実施形態を示すブロック図である。 【0012】同図において、1は静磁場発生用の磁石、
2は磁場円を均一に補正する磁場補正コイル、3は高周
波送信器、4は核磁気共鳴検出器、5は核磁気共鳴受信
回路、6はA/D変換器、7はディジタルシングルプロ
セッサ、8は磁場補正電流制御器、9は中央制御装置で
ある。 【0013】前記核磁気共鳴検査器4は、磁石1間の磁
場中に配置され、内部に被測定試料を保持している。前
記高周波送信器3からは高周波パルスを、前記中央制御
装置9の指示に従い、前記核磁気共鳴検出器4に送出す
るようになっている。これにより、核磁気共鳴検出器4
内の前記被測定試料に核磁気共鳴が誘起されるようにな
っている。前記核磁気共鳴によって得られる核磁気共鳴
信号は核磁気共鳴受信回路5を介し、A/D変換器6に
よってディジタル化されるようになっている。そして、
ディジタル化された信号は、ディジタルシングルプロセ
ッサ7に送られるようになっている。 【0014】ここで、上述の過程で検出される核磁気共
鳴信号は、自由誘導減衰信号(FID)と称され、除々
に減衰する非定常信号である。前記自由誘導減衰信号の
波形の例を第2図(a)に、またそのフーリエ変換を受
けた波形を第2図(b)に示す。前記自由誘導減衰信号
は、一般に指数関数的に減衰し、そのフーリエ変換はロ
ーレンツ型を示している。この場合、自由誘導減衰信号
の減衰時定数をT、フーリエ変換スペクトルの半値幅を
(Δf)とすると、次の関係式(1)が成立する。 【0015】 【数1】 【0016】この式(1)から明らかなように、Tが大
きくなるにつれて、(Δf)が減少すようになる。すな
わちスペクトル分解が向上し、磁場均一度が改善される
ことを示す。 【0017】また、自由誘導減衰信号の包絡線g(t)
はTの関数として次の関係式(2)が成立する。 【0018】 【数2】 【0019】ここでAは比例定数である。さらにg
(t)の囲む面積s(t)は次の関係式(3)で示され
る。 【0020】 【数3】 【0021】すなわち、自由誘導減衰信号の包絡線の下
の面積は、時定数Tに比例し、Tが増すにつれて、S
(T)も増大する。逆にS(T)が増大すると、Tも増
大することがわかる。 【0022】このことから、前記S(T)をモニタし、
このS(T)を増大させるように、補正コイルの電流値
を制御することにより、磁場の均一を図ることができ
る。 【0023】再び第1図において、ディジタルシングル
プロセッサ7は、前記A/D変換器6から出力される一
連の時系列データにより、前記S(T)を求めるように
なっている。このようにして得られたS(T)の値は、
中央制御装置9へ送られ、この中央制御装置9は、補正
電流制御器8を介して補正コイル電流値を逐次変えなが
ら、自由誘導減衰信号の測定を繰り返し、補正コイル電
流値Iの関数としてのS(T)つまりST(I)を得る
ようになっている。第2図(c)は、ST(I)の測定
曲線の例を示すものであり、ST(I)が増大となると
きのIの値I0がもっとも磁場均一の高い電流値(補正
シム電流値)である。 【0024】第3図は上述の処理手順を示す図である。
同図において、ステップ101でパラメータを定めるイ
ニシャルセットを行なう。次にステップ102にて磁場
補正コイルに流す電流I1を順次増大させ、ステップ1
03にて前記第2図(a)に示す信号の測定を行なう。
そして、ステップ104にて前記信号の包絡線内の面積
を計算し、次のステップ105にて、前記電流I1に対
する前記面積値を登録する。上記工程は電流値I1の増
大過程において逐次行ない、ステップ106にて全測定
を終了した後、ステップ107にて、面積最大時の前記
電流値I1すなわち補正ジム電流値IMをステップ108
にて定めるようにする。 【0025】以上説明した構成によれば、減衰振動波形
の包絡線の面積をモニタすることにより、非定常信号を
利用して容易に自動的に、磁場の均一化を図ることがで
きるようになる。 【0026】上述した実施例では自由誘導減衰信号の包
絡線下の面積を利用したものであるが、これに限らず、
前記面積と1対1に対応するパラメータであれば、同様
に利用することができる。たとえば、第2図(d)に示
す減衰振動波形の斜線部分の面積を利用しても同様の効
果を得ることができるようになる。 【0027】また、非定常信号として、自由誘導減衰信
号以外でも、たとえば磁場掃引法におけるウィグルビー
トなどであってもよい。そして、ウィグルビート信号
は、狭い帯域の成分を逐次励起することにより求められ
るため、スペクトルに多くのピークがでるような試料に
対しても、その中から単一のピークを選んで分解能調整
を容易に行なうことができる。 【0028】 【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による核磁気共鳴装置によれば、磁場ロック手段
を備えることなく、簡素かつ操作性のよい磁場均一度自
動補正機構をを備えることができる。 【0029】また、重水素化濃縮試料等を添加すること
なく被測定試料の汚染防止を図ることができる。 【0030】さらに、本発明ではウィグルビート信号を
利用しているので、スペクトルに多くのピークができる
ような試料であっても、単一のピークを選んで分解能調
整を容易にできるという効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear magnetic resonance apparatus. 2. Description of the Related Art In this nuclear magnetic resonance apparatus, for example, one disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-9856 is known in order to homogenize a magnetic field. The magnetic field homogeneity is automatically corrected by using a nuclear magnetic resonance signal which is constantly in a resonance state as a monitor signal. However, a magnetic field locking means is required to constantly maintain nuclear magnetic resonance. A nuclide other than the measured nucleus, typically a deuterium nucleus, is used as a monitor signal. [0004] However, since the conventional device is provided with the magnetic field locking means, the device itself becomes complicated and its operation becomes complicated. [0005] Further, the deuterium nucleus used as a monitor signal is present in a very small amount in nature (natural abundance ratio 0.015%), and it is difficult to observe a nuclear magnetic resonance signal as it is. In particular, addition of a deuterium-enriched material was required, and contamination of the sample to be measured could not be prevented. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention has been made in view of such circumstances, and has been provided with a simple and operable magnetic field uniformity automatic correction mechanism without a magnetic field locking means. It is to provide a resonance device. [0007] In order to achieve the above object, the present invention comprises a coil for correcting the uniformity of the spatial distribution of the DC magnetic field intensity, and controls a current value flowing through the coil. In such a nuclear magnetic resonance apparatus, a wiggle beat signal, which is one of the non-stationary nuclear magnetic resonance signals, is monitored, and the area within the envelope of the wiggle beat signal or a value corresponding to this area is maximized. A control means for controlling the current value is provided. That is, the area under the attenuation envelope of the wiggle beat signal is proportional to the attenuation time constant. The decay time constant is inversely proportional to the resolution of the spectrum.
Therefore, the condition for maximizing the area corresponds to the condition for maximizing the resolution of the spectrum. Therefore, if the value of the current flowing through the magnetic field correction coil is set so as to maximize the area or the value corresponding to this area, the magnetic field can be made uniform. The wiggle beat signal is a signal whose frequency starts from direct current and gradually increases in frequency as the magnetic field is swept, and can be obtained by sequentially exciting a narrow band component (single frequency component). Observing the wiggle beat signal has the advantage that the resolution can be adjusted by selecting a single peak even for a sample having many peaks in the spectrum. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a nuclear magnetic resonance apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a magnet for generating a static magnetic field,
2 is a magnetic field correction coil for uniformly correcting the magnetic field circle, 3 is a high frequency transmitter, 4 is a nuclear magnetic resonance detector, 5 is a nuclear magnetic resonance receiving circuit, 6 is an A / D converter, 7 is a digital single processor, 8 Is a magnetic field correction current controller, and 9 is a central controller. The nuclear magnetic resonance inspection apparatus 4 is arranged in a magnetic field between the magnets 1 and holds a sample to be measured therein. The high-frequency transmitter 3 sends a high-frequency pulse to the nuclear magnetic resonance detector 4 in accordance with an instruction from the central control unit 9. Thereby, the nuclear magnetic resonance detector 4
Nuclear magnetic resonance is induced in the sample to be measured. A nuclear magnetic resonance signal obtained by the nuclear magnetic resonance is digitized by an A / D converter 6 via a nuclear magnetic resonance receiving circuit 5. And
The digitized signal is sent to the digital single processor 7. Here, the nuclear magnetic resonance signal detected in the above process is called a free induction decay signal (FID), and is a non-stationary signal that gradually attenuates. FIG. 2 (a) shows an example of the waveform of the free induction decay signal, and FIG. 2 (b) shows the waveform subjected to the Fourier transform. The free induction decay signal generally decays exponentially, and its Fourier transform shows a Lorentzian shape. In this case, if the decay time constant of the free induction decay signal is T and the half width of the Fourier transform spectrum is (Δf), the following relational expression (1) is established. ## EQU1 ## As is apparent from the equation (1), as T increases, (Δf) decreases. That is, it indicates that the spectral resolution is improved and the magnetic field uniformity is improved. Also, the envelope g (t) of the free induction attenuation signal
Satisfies the following relational expression (2) as a function of T. [Equation 2] Here, A is a proportional constant. And g
The area s (t) surrounded by (t) is expressed by the following relational expression (3). [Equation 3] That is, the area under the envelope of the free induction decay signal is proportional to the time constant T, and as T increases, S
(T) also increases. Conversely, when S (T) increases, T also increases. From this, S (T) is monitored,
The magnetic field can be made uniform by controlling the current value of the correction coil so as to increase S (T). Referring again to FIG. 1, the digital single processor 7 obtains the S (T) from a series of time-series data output from the A / D converter 6. The value of S (T) obtained in this way is
The central control unit 9 repeats the measurement of the free induction decay signal while sequentially changing the correction coil current value via the correction current controller 8, and the measurement is performed as a function of the correction coil current value I. S (T), that is, S T (I) is obtained. Figure 2 (c) are those showing an example of a measurement curve of S T (I), S T (I) is the value I 0 is the most uniform magnetic field of high current value I when the increase (corrected Shim current value). FIG. 3 is a diagram showing the above processing procedure.
In the figure, an initial set for determining parameters is performed in step 101. Then successively increasing the current I 1 flowing in the step 102 to the magnetic field correction coil, Step 1
At 03, the signal shown in FIG. 2 (a) is measured.
Then, the area within the envelope of the signal calculated in step 104, at the next step 105, and registers the area value for said current I 1. The above process sequentially performed in increasing the course of the current values I 1, after completion of the entire measurement at step 106, at step 107, the current value I 1 That correction Jim current value I M of maximum area step 108
As specified in. According to the configuration described above, by monitoring the area of the envelope of the damped oscillation waveform, the magnetic field can be easily and automatically made uniform using the unsteady signal. . In the above-described embodiment, the area under the envelope of the free induction attenuation signal is used. However, the present invention is not limited to this.
Any parameter that corresponds to the area one-to-one can be used in the same manner. For example, the same effect can be obtained by using the area of the hatched portion of the damped vibration waveform shown in FIG. 2 (d). The non-stationary signal may be a signal other than the free induction decay signal, such as a wiggle beat in a magnetic field sweeping method. And since the wiggle beat signal is obtained by sequentially exciting narrow band components, even for a sample that has many peaks in the spectrum, it is easy to adjust the resolution by selecting a single peak from the peak. Can be performed. As is apparent from the above description,
According to the nuclear magnetic resonance apparatus of the present invention, it is possible to provide a simple and operable magnetic field uniformity automatic correction mechanism without a magnetic field locking means. Further, the contamination of the sample to be measured can be prevented without adding a deuterated concentrated sample or the like. Further, since the present invention uses a wiggle beat signal, even for a sample having many peaks in the spectrum, there is an effect that the resolution can be easily adjusted by selecting a single peak. .

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が適用される核磁気共鳴装置の一実施形
態を示すブロック図である。 【図2】(a)ないし(c)は、本発明の第2図動作を
示すための説明図、(d)は本発明の他の実施形態を示
すための説明図である。 【図3】本発明の一実施形態の処理手順を示す図であ
る。 【符号の説明】 1 磁石 2 磁場均一度補正コイル 3 高周波送信器 4 核磁気共鳴検出器 5 核磁気共鳴受信回路 6 A/D変換器 7 ディジタルシグナルプロセッサ 8 磁場均一度補正コイル用電流制御器 9 中央制御装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a nuclear magnetic resonance apparatus to which the present invention is applied. 2 (a) to 2 (c) are explanatory diagrams showing the operation of FIG. 2 of the present invention, and FIG. 2 (d) is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a processing procedure according to an embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Magnet 2 Magnetic field uniformity correction coil 3 High frequency transmitter 4 Nuclear magnetic resonance detector 5 Nuclear magnetic resonance receiving circuit 6 A / D converter 7 Digital signal processor 8 Current controller 9 for magnetic field uniformity correction coil Central control unit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 24/00 - 24/12Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 24/00-24/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.直流磁場強度の空間分布の均一度を補正するコイル
を備えてなり、このコイルに流れる電流値を制御する核
磁気共鳴装置において、 非定常的な核磁気共鳴信号の1つであるウィグルビート
信号をモニタし、このウィグルビート信号の包絡線内の
面積あるいはこの面積に相当する値を最大にするように
前記電流値を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る核磁気共鳴装置。2. 請求項1に記載の核磁気共鳴装置において、 前記この面積に相当する値とは、前記ウィグルビート信
号波形の面積であることを特徴とする核磁気共鳴装置。
(57) [Claims] A nuclear magnetic resonance apparatus that includes a coil that corrects the uniformity of the spatial distribution of the DC magnetic field intensity, and controls a current value flowing through the coil. In the nuclear magnetic resonance apparatus, a wiggle beat signal, which is one of non-stationary nuclear magnetic resonance signals, A nuclear magnetic resonance apparatus having a control means for monitoring and controlling the current value so as to maximize an area within an envelope of the wiggle beat signal or a value corresponding to the area. 2. 2. The nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 1, wherein the value corresponding to the area is the wiggle beat signal.
A nuclear magnetic resonance apparatus characterized by having an area of a signal waveform.
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