JP4420938B2 - 核磁気共鳴信号用プローブ - Google Patents

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Description

本発明は核磁気共鳴信号用ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルを搭載した核磁気共鳴信号用プローブに関する。
核磁気共鳴信号用プローブでは、特許文献１に示されるように、一般にＲＦコイルにソレノイド型コイルが用いられている。
特開２００５−１２１４５５号公報（要約）
特許文献１に記載のように、核磁気共鳴信号測定用ＲＦコイルにソレノイドコイルを用い、このソレノイドコイルの軸を静磁場方向に直交させた配置とすることは周知である。しかし、静磁場中に配置されたソレノイドコイルは静磁場均一度を低下させる要因となる。
本発明の目的は、核磁気共鳴信号測定に用いるＲＦコイルの感度領域において、静磁場の均一度が低下するのを抑制した核磁気共鳴信号用プローブを提供することにある。
本発明は、核磁気共鳴信号測定における高周波送信、受信または送受信に用いられるＲＦコイルが搭載された核磁気共鳴信号用プローブにおいて、前記ＲＦコイルを巻きつけるボビンを有し、前記ＲＦコイルのコイル巻き線間とコイル巻き線外側の前記ＲＦコイルが接していない前記ボビンの表面に前記ＲＦコイルと同極性の磁化率である補正物質が配置されており、ＲＦコイルと補正物質が円筒を構成しており、補正物質の厚さと補正物質の体積磁化率との積が、ＲＦコイルの厚さとＲＦコイルの体積磁化率との積に等しくなるように前記補正物質の量を調整していることを特徴とする
本発明により試料空間の静磁場均一度を高めることができる。これにより、試料全体の核磁気共鳴周波数が一定値あるいはほぼ一定値となり、核磁気共鳴信号のフーリエ変換で得られるスペクトルの裾野が細くなり、スペクトルピークが高くなるため、測定感度が向上する。
核磁気共鳴信号を送受信するＲＦコイルは或る磁化率を持つ線または箔で構成され、試料空間にできるだけ近接して配置される。一般的に非磁性体と呼ばれている物質で作製されたＲＦコイルでさえ、そのＲＦコイルの存在により試料空間の磁場均一度を低下させる。
本発明は、ＲＦコイルの形状や巻き数によらずに、ＲＦコイルに起因する静磁場均一度の低下を解消するようにしたものである。
ＲＦコイルに起因する静磁場均一度の低下を解消する、本発明の第一は、ＲＦコイルのコイル巻き線間とコイル巻き線外側に、ＲＦコイルと同極性の磁化率である物質を配置することである。この具体的手段として、ＲＦコイルが巻きつけられるボビンの前記ＲＦコイルが接触していない表面に、ＲＦコイルと同極性の磁化率である物質を配置することが好ましい。
本発明の第二は、ＲＦコイルとそれを巻きつけるボビンを有し、前記ボビンの表面にＲＦコイルを巻きつけるための溝を有するプローブにおいて、前記ボビンの溝の深さとボビンの体積磁化率との積が、ＲＦコイルの巻き線における巻き線厚さと体積磁化率との積に対して、５％以内の誤差で納まるように、前記ボビンと前記ＲＦコイルの巻き線の少なくとも一方を体積磁化率の調整された材料で作製することである。
ＲＦコイルと同極性の磁化率である物質およびボビンは絶縁体で構成するので、高周波電流を流す必要はない。これらは、所定の場所に配置され、ＲＦコイルとともに静磁場を印加されることで、静磁場均一度を高める役割を果たす。
以下、図面を引用して本発明の実施例を示すが、これらの例により本発明が限定されるものではない。
図１は、核磁気共鳴信号取得装置における静磁場方向３と試料管軸２０との方向関係を示した説明図である。図１（ａ）は静磁場方向３と試料２を入れる試料管１の軸が直交する場合を示し、図１（ｂ）は静磁場方向３と試料管軸２０が平行である場合を示している。
核磁気共鳴信号の取得には、サドル型ＲＦコイル、鳥かご型ＲＦコイル、ソレノイド型ＲＦコイルなど、様々な形状のＲＦコイルが用いられるが、いずれの場合も、静磁場方向とＲＦコイルが作るＲＦ磁場方向は互いに直交するように配置される。
本発明は図１に示した方向関係や前記のコイル形状によらず、適用可能である。
図２は、核磁気共鳴信号取得装置におけるプローブとソレノイド型ＲＦコイルの位置関係例を示した説明図である。超電導磁石等の静磁場発生装置により静磁場方向３の静磁場が作られる。本発明の対象としているＲＦコイル４はプローブ１１に搭載され、静磁場の中心付近にＲＦコイル軸２１が静磁場方向３に対して直交するように配置される。プローブ内に配置された共振回路１２により、ＲＦコイル４は所定の周波数で共振するように調整される。ＲＦコイル４とプローブ外の装置、例えば高周波送受信装置などとは、共振回路１２を経由し、同軸ケーブルなどを介して高周波信号をやり取りする。静磁場方向３の向きにより、プローブ長手方向は図２（ａ）に示した水平方向や図２（ｂ）に示した鉛直方向になりうる。
図３は、本発明を適用しない場合のソレノイド型ＲＦコイルの概略図である。試料空間７、ボビン５、ソレノイド型のＲＦコイル６の位置関係を断面図で示すと、この図３のようになる。これらの形状はおよそ回転対称であり、図３中のｙ軸が回転対称軸である。
図４は、図３で示した試料空間７における静磁場強度のｙ軸上分布を示した図である。横軸は静磁場強度の絶対値を表し、縦軸はコイル軸方向長さを表す。図４のように、コイル線の磁化により、コイル線材付近とコイル線間では静磁場強度が異なる。この不均一により、核磁気共鳴信号の測定感度が低下する。
図５は、本発明を適用したソレノイド型ＲＦコイルの概略図である。コイルが接していないボビン表面に、コイルの磁化率と同極性の磁化率である物質（以下、補正物質８という）を配置している。
図６は、図５で示した試料空間７における静磁場強度のｙ軸上分布を示した図であり、横軸と縦軸は図４と同様である。図５に示した補正物質８の厚さ８８と補正物質の体積磁化率との積が、ＲＦコイル６の厚さ６６とＲＦコイルの体積磁化率との積に等しくなった場合に、試料空間７の磁場強度が均一になることを示している。これは均一な磁化率からなる円筒を静磁場中に配置した際に、その円筒の中心付近の磁場強度が均一になるという知見に基づいている。
以下に、補正物質８の作製例を示す。
図６に示した静磁場均一度を実現するためには、補正物質８の量を調整する必要がある。まず、試料空間の静磁場強度分布の測定方法を示す。簡便な方法は傾斜磁場を利用することであるが、傾斜磁場が使えない核磁気共鳴システムの場合には、キャピラリーチューブなどに封入した１マイクロリットル程度の軽水を試料とし、この試料を、静磁場強度分布を測定したい空間に配置して、共鳴周波数を測定するとよい。
補正物質８の磁化率の極性はコイルの磁化率極性により決まるため、コイル材料の磁化率を知る必要がある。これはスクイド（ＳＱＵＩＤ）などで測定するか、或いは前述の静磁場強度分布から読み取ることもできる。負の磁化率を持つ補正物質としては、例えばポリイミドワニスなどが挙げられ、逆に正の磁化率を持つ補正物質としては、ポリイミドワニスに正の磁化率を持つ材料、例えば窒化アルミニウムなどの粉末を混ぜたものなどが挙げられる。塗布量は静磁場補正の効果を見ながら調整すればよい。
図７は、ＲＦコイル６を巻きつけるための溝を形成した溝付きボビン９とＲＦコイル６とを、円筒状に組み合わせた場合を示している。ボビン材料の体積磁化率とボビンに設けた溝の深さ即ちボビン溝深さ９９の積と、ＲＦコイル６の体積磁化率とＲＦコイル６の厚さ６６との積が数％の誤差で等しくなればよいので、図７に示すようにボビン溝深さ９９とＲＦコイルの厚さ６６は必ずしも一致しなくてよい。
本実施例において、ＲＦコイルの体積磁化率を調整する場合には、コイルを銅とコンスタンタンなど、磁化率極性の異なる物質を組み合わせた材料で作製することが好ましい。また、本実施例での調整誤差から生じた静磁場強度の不均一は、実施例１のように補正物質８を設けることにより補正することができる。
静磁場方向と試料管軸の方向関係を示した図。 プローブとＲＦコイルの位置関係を示した図。 本発明を適用しない場合のコイル断面図。 本発明を適用しない場合の静磁場強度分布図。 本発明の第一の実施例におけるコイル断面図。 第一の実施例における静磁場強度分布図。 第二の実施例におけるコイル断面図。
符号の説明
１…試料管、２…試料、３…静磁場方向、４…ＲＦコイル、５…ボビン、６…ＲＦコイル、７…試料空間、８…補正物質、９…溝付きボビン、１１…プローブ、１２…共振回路、２０…試験管軸、２１…ＲＦコイル軸、６６…ＲＦコイルの厚さ、８８…補正物質の厚さ、９９…ボビン溝深さ。

Claims (2)

  1. 核磁気共鳴信号測定における高周波送信、受信または送受信に用いられるＲＦコイルが搭載された核磁気共鳴信号用プローブにおいて、前記ＲＦコイルを巻きつけるボビンを有し、前記ＲＦコイルのコイル巻き線間とコイル巻き線外側の前記ＲＦコイルが接していない前記ボビンの表面に前記ＲＦコイルと同極性の磁化率である補正物質が配置されており、ＲＦコイルと補正物質が円筒を構成しており、補正物質の厚さと補正物質の体積磁化率との積が、ＲＦコイルの厚さとＲＦコイルの体積磁化率との積に等しくなるように前記補正物質の量を調整していることを特徴とする核磁気共鳴信号用プローブ。
  2. 前記補正物質が絶縁体で作製されていることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴信号用プローブ。
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