JP3430473B2 - サンプルのｒｆシールディングを取り込んだｎｍｒプローブ - Google Patents
サンプルのｒｆシールディングを取り込んだｎｍｒプローブInfo
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- JP3430473B2 JP3430473B2 JP50369893A JP50369893A JP3430473B2 JP 3430473 B2 JP3430473 B2 JP 3430473B2 JP 50369893 A JP50369893 A JP 50369893A JP 50369893 A JP50369893 A JP 50369893A JP 3430473 B2 JP3430473 B2 JP 3430473B2
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
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- G01R33/422—Screening of the radio frequency field
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、核磁気共鳴装置の分野に関し、特にRFプロ
ーブ構造の改良に関するものである。
ーブ構造の改良に関するものである。
発明の背景
高分解能NMR現象の研究において、一つの制限的特性
として、信号対ノイズの比がある。ノイズは別種の起源
を有し、単純な確率的寄与以外にソースを含んでいる。
RFコイルの導線が、実験中サンプルに影響を及ぼす寄生
放射のソースとなり得ることは知られている。本発明
は、装置の高感度体積内で、装置のコイル導線に導かれ
るRF信号ピックアップを除去する効果を有する構造、ま
たはコイル自身の終端の不連続性（終端効果）からサン
プルをシールドする構造を組み込むことでRFプローブ動
作を改良することに基づくものである。
として、信号対ノイズの比がある。ノイズは別種の起源
を有し、単純な確率的寄与以外にソースを含んでいる。
RFコイルの導線が、実験中サンプルに影響を及ぼす寄生
放射のソースとなり得ることは知られている。本発明
は、装置の高感度体積内で、装置のコイル導線に導かれ
るRF信号ピックアップを除去する効果を有する構造、ま
たはコイル自身の終端の不連続性（終端効果）からサン
プルをシールドする構造を組み込むことでRFプローブ動
作を改良することに基づくものである。
NMR装置の分極場は、コイルが所望の照射の適用のた
めに設計されたRFコイルの中央領域において、実現可能
な最高の均一性を与えるように慎重にシム部材が挿入さ
れる。サンプルは、通常この高感度体積で不連続性を避
けるため、一つの軸線に沿って延びた形状をもつが、高
感度体積の中央領域からはずれたサンプル領域は、全く
異なる分極場を受け得るので、異なる周波数で共鳴し得
る。高感度体積の中央領域での溶剤励起を抑制するため
の段階は、サンプルの終端近くのコイル導線からの偽励
起に対して効果的でない。溶剤のピークからずれた幅広
い共鳴は、この領域で比較的弱いスペクトル強度の特徴
を覆う結果となる。
めに設計されたRFコイルの中央領域において、実現可能
な最高の均一性を与えるように慎重にシム部材が挿入さ
れる。サンプルは、通常この高感度体積で不連続性を避
けるため、一つの軸線に沿って延びた形状をもつが、高
感度体積の中央領域からはずれたサンプル領域は、全く
異なる分極場を受け得るので、異なる周波数で共鳴し得
る。高感度体積の中央領域での溶剤励起を抑制するため
の段階は、サンプルの終端近くのコイル導線からの偽励
起に対して効果的でない。溶剤のピークからずれた幅広
い共鳴は、この領域で比較的弱いスペクトル強度の特徴
を覆う結果となる。
従来技術において、コイル導線からの放射による寄生
的励起の可能性の評価については、米国特許第4,851,78
0号において議論された。そこで説明された構造は、コ
イルとそのすぐ側のコイル導線部の間に配置されたシー
ルドプレートに対して仮想接地を与えている、コイル組
立体のゼロ点を有する対称形の励起したコイル部から成
る。
的励起の可能性の評価については、米国特許第4,851,78
0号において議論された。そこで説明された構造は、コ
イルとそのすぐ側のコイル導線部の間に配置されたシー
ルドプレートに対して仮想接地を与えている、コイル組
立体のゼロ点を有する対称形の励起したコイル部から成
る。
コイル導線からの寄生的RF照射の効果は、溶剤共鳴付
近のスペクトル線を観測するために溶剤抑制が要求され
るような状況において特に重要である。例えば、低濃度
サンプルの場合、103の溶剤線は本質的に研究対象のス
ペクトル線強度の106倍である。溶剤共鳴の抑制のため
の方法は、そのような方法が（例えば、飽和）理想的に
実行されることを仮定する。サンプルが高感度体積を越
えて及びコイル導線付近の領域で物理的に拡張した部分
を有する場合、高感度体積の（終端部の）溶剤の非常に
弱い放射でさえ、不本意な信号への寄与を生成するには
十分である。
近のスペクトル線を観測するために溶剤抑制が要求され
るような状況において特に重要である。例えば、低濃度
サンプルの場合、103の溶剤線は本質的に研究対象のス
ペクトル線強度の106倍である。溶剤共鳴の抑制のため
の方法は、そのような方法が（例えば、飽和）理想的に
実行されることを仮定する。サンプルが高感度体積を越
えて及びコイル導線付近の領域で物理的に拡張した部分
を有する場合、高感度体積の（終端部の）溶剤の非常に
弱い放射でさえ、不本意な信号への寄与を生成するには
十分である。
この問題は、ある合成されたプローブ構造において悪
化する。二つのコイルが共通の軸線に沿って毛管現象を
起こしているサンプルとともに、同軸上に配置されるこ
とはまれである。そのような構造の一例は、直角コイル
の使用である。もう一つの共通の配置において、内部コ
イルは13C照射のため備えられ、外部コイルは陽子照射
のために備えられ得る。そのようなプローブが陽子共鳴
測定のためだけに使用され、内部コイルが名ばかりに付
いているような場合でさえ、サンプル付近の（たとえ高
感度体積の中央から離れていても）内部コイル導線の存
在は、遠方のサンプル部で陽子照射の再放射のための手
段を与えることになる。
化する。二つのコイルが共通の軸線に沿って毛管現象を
起こしているサンプルとともに、同軸上に配置されるこ
とはまれである。そのような構造の一例は、直角コイル
の使用である。もう一つの共通の配置において、内部コ
イルは13C照射のため備えられ、外部コイルは陽子照射
のために備えられ得る。そのようなプローブが陽子共鳴
測定のためだけに使用され、内部コイルが名ばかりに付
いているような場合でさえ、サンプル付近の（たとえ高
感度体積の中央から離れていても）内部コイル導線の存
在は、遠方のサンプル部で陽子照射の再放射のための手
段を与えることになる。
本発明において、コイル導線からのサンプルのシール
ドは、浮動伝導ガードシリンダー及び又は終端カバーま
たはディスクから成るシールドにより達成される。細い
長い穴の付いた共鳴器の内側に、同軸上に配置された浮
動ガードリングの使用は、米国特許出願第07/681,218号
に説明されている。この構造は、細長い穴によって分割
された共鳴部間の容量を結合させるため、または単純に
外部リング構造に対し幾何学的及び電気的な対称関係に
おいて、仮想接地を提供するためであると理解されてい
た。
ドは、浮動伝導ガードシリンダー及び又は終端カバーま
たはディスクから成るシールドにより達成される。細い
長い穴の付いた共鳴器の内側に、同軸上に配置された浮
動ガードリングの使用は、米国特許出願第07/681,218号
に説明されている。この構造は、細長い穴によって分割
された共鳴部間の容量を結合させるため、または単純に
外部リング構造に対し幾何学的及び電気的な対称関係に
おいて、仮想接地を提供するためであると理解されてい
た。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の情況を図示している。
図2Aは、本発明の１つの実施例を図示している。
図2Bは、制御された温度の計測の１つの変化を示す。
図3Aは、図２の全利点を除いて得られたスペクトルの例
を示す。
を示す。
図3Bは、図２の実施例を付して得られた同一例のスペク
トルを示す。
トルを示す。
図４は、本発明の他の実施例を図示している。
図5Aは、従来技術の２チャンネルプローブを付して得ら
れたスペクトルを示す。
れたスペクトルを示す。
図5Bは、本発明の改良を有する２チャンネルの従来技術
のプローブを付して得られたスペクトルを示す。
のプローブを付して得られたスペクトルを示す。
本発明の詳細な説明
典型的NMRデータ捕捉装置の一部分が、図式的に図１
に図示される。捕捉及び制御プロセッサ10が、アナログ
対デジタルコンバータ（ADC）18及び継続デジタルプロ
セッサ20を包含して、RF送信機12、モジュレータ14及び
受信機16に接続している。変調されたRFパワーは、プロ
ーブ組立体22を介して磁気場21内で対象物23を照射し及
びその対象物の応答は、受信機16に接続しているプロー
ブ22により受信される。その応答は、典型的に、過渡的
時間領域波形又は自由誘導崩壊の形状がとられる。この
過渡的波形は、規則的な間隔でサンプル抽出され及びサ
ンプルは、ADC18内でデジタル化される。このデジタル
化された時間領域波形は、その後、プロセッサ20内の継
続処理部へ送られることになっている。このような処理
には、いくつかの類似するこのような波形を平均化する
ことが包含され得るし、そして、周期領域へのこの平均
時間領域の波形の変換は、出力デバイス24へと送られる
スペクトル分布関数を与える。ほかに、この処理は、い
くつかある他のパラメータの変化を付して繰り返され得
るし、そして、データセットからの変換は、表示又は更
なる解析のために多数の同一性を採用し得る。
に図示される。捕捉及び制御プロセッサ10が、アナログ
対デジタルコンバータ（ADC）18及び継続デジタルプロ
セッサ20を包含して、RF送信機12、モジュレータ14及び
受信機16に接続している。変調されたRFパワーは、プロ
ーブ組立体22を介して磁気場21内で対象物23を照射し及
びその対象物の応答は、受信機16に接続しているプロー
ブ22により受信される。その応答は、典型的に、過渡的
時間領域波形又は自由誘導崩壊の形状がとられる。この
過渡的波形は、規則的な間隔でサンプル抽出され及びサ
ンプルは、ADC18内でデジタル化される。このデジタル
化された時間領域波形は、その後、プロセッサ20内の継
続処理部へ送られることになっている。このような処理
には、いくつかの類似するこのような波形を平均化する
ことが包含され得るし、そして、周期領域へのこの平均
時間領域の波形の変換は、出力デバイス24へと送られる
スペクトル分布関数を与える。ほかに、この処理は、い
くつかある他のパラメータの変化を付して繰り返され得
るし、そして、データセットからの変換は、表示又は更
なる解析のために多数の同一性を採用し得る。
サンプルを偏向し及びそのラーモア周波数を形成する
磁場21は、図示はしていないが、適切な手段により確立
される。サドルコイル19は、所望の空間及び時間に依存
する磁場を形成するために用いられる。
磁場21は、図示はしていないが、適切な手段により確立
される。サドルコイル19は、所望の空間及び時間に依存
する磁場を形成するために用いられる。
図2Aを参照すると、本発明に組み込まれている単一巻
サドルコイルが示されている。特定のコイル構造は、リ
ング30及びリング32と、後者の（リング32）部分を区分
するギャップ38及び38′とから成る。リング30及び32
は、近軸の伝導体34及び36により連結される。導線40及
び40′は、RFソース、例えば送信機12、モジュレータ14
からの供給をなす。この構造には、導線40及び40′に極
めて近い位置にある封口ディスク44により封口された浮
動内部リング42がある。従って、そのコイルの軸線上に
配置されるサンプルは、導線40及び40′からの寄生放射
とそのコイルのリング32の端部46のエッジ効果からシー
ルドされる。
サドルコイルが示されている。特定のコイル構造は、リ
ング30及びリング32と、後者の（リング32）部分を区分
するギャップ38及び38′とから成る。リング30及び32
は、近軸の伝導体34及び36により連結される。導線40及
び40′は、RFソース、例えば送信機12、モジュレータ14
からの供給をなす。この構造には、導線40及び40′に極
めて近い位置にある封口ディスク44により封口された浮
動内部リング42がある。従って、そのコイルの軸線上に
配置されるサンプルは、導線40及び40′からの寄生放射
とそのコイルのリング32の端部46のエッジ効果からシー
ルドされる。
多数の計測で、サンプルの温度制御は、サンプルの周
囲に制御された温度のガス流を流すことで達成される。
ディスク44を有する浮動リング42の完全な封口は、この
浮動リング42に近傍したサンプルの一部分内でこのガス
流の通路を妨害するか又は減少させるであろう。それゆ
え、ディスク44は、貫通孔を有してもよく又はその封口
部に網目の材料を用いてもよい。ディスク44のRF遮蔽特
性の多少の低下という不利点もあるが、サンプル全体の
温度制御が保たれるという利点がある。変形例として、
筒体45が、図2Bのように、封口ディスク44′を通じてガ
ス流を与えるために採用され得る。その筒体45は、RF導
線からの要求されるシールドをサンプルに与えるために
使用される。他の変形例として、リング42の軸方向の延
長部が、許容可能なシールドを確実にするために十分な
量だけリング32の終点を越えて延びてもよい。
囲に制御された温度のガス流を流すことで達成される。
ディスク44を有する浮動リング42の完全な封口は、この
浮動リング42に近傍したサンプルの一部分内でこのガス
流の通路を妨害するか又は減少させるであろう。それゆ
え、ディスク44は、貫通孔を有してもよく又はその封口
部に網目の材料を用いてもよい。ディスク44のRF遮蔽特
性の多少の低下という不利点もあるが、サンプル全体の
温度制御が保たれるという利点がある。変形例として、
筒体45が、図2Bのように、封口ディスク44′を通じてガ
ス流を与えるために採用され得る。その筒体45は、RF導
線からの要求されるシールドをサンプルに与えるために
使用される。他の変形例として、リング42の軸方向の延
長部が、許容可能なシールドを確実にするために十分な
量だけリング32の終点を越えて延びてもよい。
ディスク44を有する浮動リング42の封口部の効果は、
90％のH2O及び10％のD2Oのαフェニルアミノプロピオン
酸のサンプルにおいて、図3A（封口ディスク44を有しな
い場合）及び図3B（封口ディスク44を有する場合）に図
示される。温度制御のための貫通孔を有する封口ディス
ク44は、上記に述べた通りである。溶剤ピーク及び特定
の1700から2700mHzに近い領域内での装置のスペクトル
応答は、特にシールド効果の例証となる。
90％のH2O及び10％のD2Oのαフェニルアミノプロピオン
酸のサンプルにおいて、図3A（封口ディスク44を有しな
い場合）及び図3B（封口ディスク44を有する場合）に図
示される。温度制御のための貫通孔を有する封口ディス
ク44は、上記に述べた通りである。溶剤ピーク及び特定
の1700から2700mHzに近い領域内での装置のスペクトル
応答は、特にシールド効果の例証となる。
寄生放射からのサンプルのシールドは、他の関係にお
いてもおこり得る。直角位相コイル又は同軸コイルから
成る典型的な合成コイル構造を考える。図４に示される
１つの共通（同軸）装置で、内部コイル50は、13C励起
のために用いられ、そして、外部コイル52は、1H励起の
ために用いられる。プローブは、例えば、内部コイル50
が完全にアイドルである一方で、外部コイル52が活動状
態にあるような型式でもよい。それでも、内部コイル50
（特にその導線）51−51′の存在により、内部コイル導
線51−51′の近傍に軸線上に配列されたサンプルの部分
に再放射（陽子放射）をするための媒介物が与えられ
る。この例で、（相対的に）長い浮動遮蔽物54は、内部
コイル50の外側上で直接的に機械的に支持される。図5A
及び図5Bは、二重（同軸）コイル構造で、浮動リングの
無い場合（図5A）と浮動リングの装着された場合（図5
B）の同一のサンプルのスペクトルを比較する。
いてもおこり得る。直角位相コイル又は同軸コイルから
成る典型的な合成コイル構造を考える。図４に示される
１つの共通（同軸）装置で、内部コイル50は、13C励起
のために用いられ、そして、外部コイル52は、1H励起の
ために用いられる。プローブは、例えば、内部コイル50
が完全にアイドルである一方で、外部コイル52が活動状
態にあるような型式でもよい。それでも、内部コイル50
（特にその導線）51−51′の存在により、内部コイル導
線51−51′の近傍に軸線上に配列されたサンプルの部分
に再放射（陽子放射）をするための媒介物が与えられ
る。この例で、（相対的に）長い浮動遮蔽物54は、内部
コイル50の外側上で直接的に機械的に支持される。図5A
及び図5Bは、二重（同軸）コイル構造で、浮動リングの
無い場合（図5A）と浮動リングの装着された場合（図5
B）の同一のサンプルのスペクトルを比較する。
多数の変更が、本発明の範囲から逸脱することなく特
に説明された実施例でなされ、本発明が、特に説明され
た実施例によって制約されることなく特許請求の範囲か
ら決定されることが理解されるべきである。
に説明された実施例でなされ、本発明が、特に説明され
た実施例によって制約されることなく特許請求の範囲か
ら決定されることが理解されるべきである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 カミングス、マイケル・ディー
アメリカ合衆国カリフォルニア州94087、
サニーヴェール、ラファイエット・ドラ
イブ1854
(56)参考文献 特開 昭60−133361（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−26995（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−104880（ＪＰ，Ｕ)
米国特許4851780（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 24/00 - 24/14
G01R 33/20 - 33/64
A61B 5/055
Claims (3)
- 【請求項１】RFコイル構造内に配置されたサンプルにRF
磁場を適用するためのRFコイルであって、 （ａ）RFサドルコイル手段と、 （ｂ）RFソースと前記RFサドルコイル手段とを連結する
ための導線手段と、 （ｃ）前記導線手段から、そのすぐ側の前記サンプルの
一部をシールドするために、前記サンプルと前記RFサド
ルコイル手段の間に配置された浮動シールド手段であっ
て、中空の円筒シェル及び前記シェルの蓋を形成する封
口ディスクから成り、前記円筒シェル及び封口ディスク
はサンプルと無関係に支持されるところの浮動シールド
手段と、 から成るRFコイル。 - 【請求項２】前記サンプルは軸線に対称であり、前記サ
ンプル、前記RFコイル手段及び前記浮動シールド手段は
同軸上に配置されている、 ところの請求の範囲１項のRFコイル。 - 【請求項３】前記封口ディスクは、適正温度のガス流が
前記封口ディスク付近の前記サンプルの一部に当たるよ
うに空けられた、少なくとも一つの開口を含む、 ところの請求の範囲１項のRFコイル。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US74172191A | 1991-08-07 | 1991-08-07 | |
| US741,720 | 1991-08-07 | ||
| US741,721 | 1991-08-07 | ||
| PCT/US1992/006275 WO1993003390A1 (en) | 1991-08-07 | 1992-07-29 | Nmr probe incorporation rf shielding of sample |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003104340A Division JP2003279633A (ja) | 1991-08-07 | 2003-04-08 | サンプルのｒｆシールディングを取り込んだｎｍｒプローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06504128A JPH06504128A (ja) | 1994-05-12 |
| JP3430473B2 true JP3430473B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=24981892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50369893A Expired - Lifetime JP3430473B2 (ja) | 1991-08-07 | 1992-07-29 | サンプルのｒｆシールディングを取り込んだｎｍｒプローブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0856744B1 (ja) |
| JP (1) | JP3430473B2 (ja) |
| DE (2) | DE69233219T2 (ja) |
| WO (1) | WO1993003390A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002085373A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-26 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | コイル間電磁結合抑制方法、直交コイル、ｍｒｉ装置および直交コイルの製造方法 |
| US6593743B2 (en) | 2001-10-26 | 2003-07-15 | Varian, Inc. | Rounded-conductor NMR RF resonators |
| US7102350B2 (en) | 2004-06-30 | 2006-09-05 | General Electric Company | Shielding apparatus for magnetic resonance imaging |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2140744A5 (ja) * | 1971-06-07 | 1973-01-19 | Thomson Csf | |
| DE3175414D1 (en) * | 1980-08-29 | 1986-11-06 | Technicare Corp | Distributed phase rf coil |
| US4613820A (en) * | 1984-04-06 | 1986-09-23 | General Electric Company | RF shielded room for NMR imaging system |
| JPS61126456A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波磁場発生検出器 |
| JPS62334A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-06 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメ−ジング装置 |
| NL8600730A (nl) * | 1986-03-21 | 1987-10-16 | Philips Nv | Magnetisch resonantie apparaat met storingsvrije rf spoel. |
| DE3725718A1 (de) * | 1987-08-04 | 1989-02-16 | Bruker Analytische Messtechnik | Probenkopf fuer nmr-spektrometer |
| US4871969A (en) * | 1988-12-22 | 1989-10-03 | General Electric Company | RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device |
| US4879515A (en) * | 1988-12-22 | 1989-11-07 | General Electric Company | Double-sided RF shield for RF coil contained within gradient coils of NMR imaging device |
| JPH03147305A (ja) * | 1989-11-01 | 1991-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気シールド付電磁石 |
| US5017872A (en) * | 1990-01-19 | 1991-05-21 | General Electric Company | NMR radio frequency coil with dielectric loading for improved field homogeneity |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP50369893A patent/JP3430473B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-29 WO PCT/US1992/006275 patent/WO1993003390A1/en active IP Right Grant
- 1992-07-29 DE DE1992633219 patent/DE69233219T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-29 EP EP98105087A patent/EP0856744B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-29 DE DE69227096T patent/DE69227096T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-29 EP EP92916864A patent/EP0551488B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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