JP5156190B2

JP5156190B2 - Ｎｍｒ用複合型円筒形コイル

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Publication number: JP5156190B2
Application number: JP2005367392A
Authority: JP
Inventors: 良二田中
Original assignee: Jeol Resonance Inc
Current assignee: Jeol Resonance Inc
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2007170936A

Description

この発明は、矩形状の導体シートを長軸方向に巻き上げて円筒形とし、この導体シートの短軸方向と直交する円筒形の円形断面が渦巻き状態をなし、かつこの円形断面の中央に被検体を裁置する中空領域を有するＮＭＲ用複合型円筒形コイルに関する。

近年、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を用いた分析機器は、分子の構造決定等に活用され、広く用いられている。この構造決定では、溶液中の被検体試料の化学シフトを検出する、いわゆる高分解能ＮＭＲの手法が用いられる。高分解能ＮＭＲでは、複数の鋭いスペクトル線が観測され、これらのスペクトル線を分離して観察できることが性能上重要となる。

このスペクトル観察能力は、ＮＭＲ装置を用いてスペクトル信号を観察する際のＳ／Ｎ比（ｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）に大きく依存する。そして、このＳ／Ｎ比は、特にＲＦ信号の送受信を行うＲＦコイルに影響される。

このＲＦコイルには、高いＳ／Ｎ比を実現するために、ＲＦ信号が送受信される領域での高いＲＦ磁場均一度、高いＱ値等が要求される。これらの条件を達成するために、例えば、円筒形の導電シートが多層に巻かれた渦巻きコイルが用いられる（例えば、非特許文献１参照）。

図１１は、この渦巻きコイル１０の一例を示す外観図である。渦巻きコイル１０は、矩形状の導電シート２、内側リード３および外側リード４を含む。導電シート２は、長軸方向に渦巻き状に巻かれており、全体として円筒形をなす。この円筒形の中央部分には、中空領域５が存在し、円柱状の試料管等の被検体が裁置される。なお、この中空領域５には、導電シート２に流れる電流により、短軸方向に均一なＲＦ磁場Ｂ₁が形成される。

また、導電シート２の長軸方向端部には、内側リード３および外側リード４が接続されている。内側リード３および外側リード４は、導電シート２とＲＦ信号の入出力を行う入出力端子である。ここで、内側リード３は、中空領域５に接する導電シート２の長軸方向端部に存在し、外側リード４は、円筒形をなす渦巻きコイル１０の外周部に位置する。

図１２は、渦巻きコイル１０の導電シート２を展開した展開図である。導電シート２の下端部に存在する内側リード３は、長軸方向に巻き込まれ、図１１に示すような渦巻き状の導電シート２を形成する。
グラント（Ｇｒａｎｔ）他著、「アナリシスオブマルチレイヤーラジオフレクエンシマイクロコイルフォーニュークリアマグネティックレゾナンススペクトロスコピー（ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｉｃｒｏｃｏｉｌｓｆｏｒＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」，アイトリプルイートランザクションオンマグネティックス（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ）、米国、２００１年７月、３７巻、ｐ．２９８９〜２９９８

しかしながら、上記背景技術によれば、中空領域５に形成されるＲＦ磁場の均一度が低下する。すなわち、内側リード３には、ＲＦ信号の入出力の際に、導電シート２に流れる電流と直交する方向に同等量の電流が流れる。この電流により形成される中空領域５のＲＦ磁場は、内側リード３が中空領域５に近接するためＢ₁と比較して無視できない大きさになると共に、ＲＦ磁場の向きが異なりＲＦ磁場の均一度を乱す要因となる。

さらに、内側リード３および外側リード４は、高周波特性を考慮すると、インダクタンスおよび抵抗の低い、幅の広い導体パターンを用いることが好ましい。しかしながら、内側リード３に幅の広い導体パターンを用いることは、この導体パターンに流れる電流分布が広がることを意味し、ひいてはこの電流分布により形成される中空領域５の不均一磁場領域が広がることにもつながる。

これらのことから、中空領域に形成されるＲＦ磁場の均一度が、入出力端子に流れるＲＦ電流に影響されないＮＭＲ用複合型円筒形コイルをいかに実現するかが重要となる。
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、中空領域に形成されるＲＦ磁場の均一度が、入出力端子に流れるＲＦ電流に影響されないＮＭＲ用複合型円筒形コイルを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、矩形状の第１の導体シートを、前記第１の導体シートの第１の長軸方向に巻き上げを行い円筒形とし、前記第１の導体シートの第１の短軸方向と直交する前記円筒形の円形断面が渦巻き状態をなし、かつ前記円形断面の中央部分に被検体を裁置する第１の中空領域を有する第１の円筒形コイルと、矩形状の第２の導体シートを、前記第１の長軸方向と１８０度異なる前記第２の導体シートの第２の長軸方向に巻き上げを行い円筒形とし、前記第２の導体シートの短軸方向を前記第１の短軸方向と一致させ、前記第２の導体シートの短軸方向と直交する前記円筒形の円形断面が渦巻き状態をなし、かつ前記円形断面の中央部分に被検体を裁置する前記第１の中空領域と前記短軸方向に連続する第２の中空領域を有する第２の円筒形コイルと、前記第１の中空領域に存在する前記第１の導体シートの長軸方向端部および前記第２の中空領域に存在する前記第２の導体シートの長軸方向端部を電気的に接続する、前記第１および第２の導体シートの短軸方向に延びる幅広の導体シートで形成されたコイル接続部と、前記第１の円筒形コイルの外周部に存在する前記第１の導体シートの長軸方向端部および前記第２の円筒形コイルの外周部に存在する前記第２の導体シートの長軸方向端部に、電気信号の入出力を行う入出力端子とを備える。

この請求項１に記載の発明では、入出力端子を、第１の円筒形コイルおよび第２の円筒形コイルの外周部に位置させる。
また、請求項２に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項１に記載の発明において、前記第１の導体シート、前記第２の導体シート、前記コイル接続部および前記入出力端子が、一枚の導体パターンで形成されることを特徴とする。

この請求項２に記載の発明では、ＮＭＲ用複合型円筒形コイルを、安価で、製造の容易なものとする。
また、請求項３に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項２に記載の発明において、前記導体パターンが、前記コイル接続部に長軸方向端部を有し、かつ前記コイル接続部を中央とする対称方向に短軸および長軸が位置する矩形状の第１および第２の導体シートを備えることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明では、導体パターンを、第１および第２の導体シートが容易に巻き上げられる形状とする。
また、請求項４に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項３に記載の発明において、前記入出力端子は、前記第１および第２の導体シートの前記コイル接続部が存在しない側の長軸方向端部に、前記第１の導体シートの短軸方向の長さと前記第２の導体シートの短軸方向の長さと前記コイル接続部の上記短軸方向の長さとの和の長さを有する金属板を備えることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明では、２つの入出力端子の金属板を、第１の円筒形コイルおよび第２の円筒形コイルを形成する際に、重ね合わすことができる構造にする。
また、請求項５に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項４に記載の発明において、前記入出力端子が、前記第１および第２の導体シートの金属板の板面を、平行配置することを特徴とする。

この請求項５に記載の発明では、金属板を、キャパシタとして機能させる。
また、請求項６に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の発明において、前記第１の導体シートおよび前記第２の導体シートが、前記第１の円筒形コイルおよび前記第２の円筒形コイルが対向する側の辺縁部に、前記コイル接続部からの距離に比例して前記短軸方向の前記第１および第２の導体シートの長さを短くする傾きを備えることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明では、前記第１の円筒形コイルおよび前記第２の円筒形コイルが対向する側の導体シートの辺縁部が、円筒形コイルの外周に近づく程、離れる。
また、請求項７に記載の発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイルは、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の発明において、前記第１および第２の導体シートが、前記第１の長軸方向および前記第２の長軸方向に、前記円形断面の外円周長さの２倍を越える長さを備えることを特徴とする。

この請求項７に記載の発明では、第１および第２の円筒形コイルの渦巻き状態をなす導体シートを、２層以上の多層構造とする。

以上説明したように、本発明によれば、ＮＭＲ用複合型円筒形コイルの入出力端子を、円筒形コイルの外周部に設けることとしているので、入出力端子に流れる電流により形成される磁場が、被検体が裁置されるＮＭＲ用複合型円筒形コイルの中空領域に及ぼす影響を軽減し、中空領域の磁場均一度を高め、ひいては取得されるＮＭＲ信号のＳ／Ｎを高いものとする。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＮＭＲ用複合型円筒形コイル（以下、複合型円筒形コイルと称する）を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかるＮＭＲ装置１００についての概略の構成を図１に示す。図１は、ＮＭＲ装置１００の概略の構成を示す図である。ＮＭＲ装置１００は、静磁場発生装置９９、複合型円筒形コイル２０、試料管１およびＲＦ送受信部９８等を含む。静磁場発生装置９９は、超電導あるいは常電導等のマグネットで、複合型円筒形コイル２０および試料管１が存在する空間に均一な静磁場Ｂ０を発生する。

試料管１は、内部に液体状の検査試料を含む密封されたキャピラリである。複合型円筒形コイル２０は、中心部に試料管１を配置した状態で、試料管１に均一なＲＦ磁場Ｂ１を照射し、また、試料管１に検査試料が発生するＲＦ磁場を検出する。なお、このＲＦ磁場Ｂ１は、静磁場Ｂ０と直行する水平方向をなすｘ軸方向に形成される。

ＲＦ送受信部９８は、複合型円筒形コイル２０にＲＦ磁場Ｂ１を発生するためのＲＦ電流を供給し、また、複合型円筒形コイル２０が受信したＲＦ電流を受信する。なお、ＲＦ送受信部９８の後段には、図示しないＲＦ送受信の制御部、受信したＲＦ電流の記録部等が存在する。なお、図中に示されるｘｙｚ軸は、すべての図面で共通する方向を指し示す座標軸をなし、図面間の相対的な位置関係を示す。

図２は、複合型円筒形コイル２０の全体構成を示す外観図である。複合型円筒形コイル２０は、入出力端子２４、第１の円筒形コイル２１、コイル接続部２３、第２の円筒形コイル２２および入出力端子２５を含む。ここで、入出力端子２４、第１の円筒形コイル２１、コイル接続部２３、第２の円筒形コイル２２および入出力端子２５は、一枚の導体シート３０から構成されている。

図３は、この導体シート３０を、ｘｙ平面上に展開した展開図である。導体シート３０は、銅等の電気導体からなり、入出力シート３４、第１の導体シート３１、導体接続シート３３、第２の導体シート３２および入出力シート３５を含む。ここで、導体シート３０は、導体接続シート３３を対称中心として、入出力シート３４および第１の導体シート３１と、導体接続シート３３および第２の導体シート３２とが点対称の構造を有する。

第１の導体シート３１は、ｙ軸方向に長軸を有する矩形状の導体シートであり、第２の導体シート３２もまた同様である。これら第１および第２の導体シート３１および３２は、長軸方向端部において、導体接続シート３３により電気接続される。

一方、導体接続シート３３が存在しない第１の導体シート３１の長軸方向端部には、長軸方向に伸びた入出力シート３４が存在する。同様に、第２の導体シート３２の導体接続シート３３が存在しない長軸方向端部にも、長軸方向に伸びた入出力シート３５が存在する。

ここで、第１の導体シート３１は、第１の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた図１に示す様な多層の第１の円筒形コイル２１を形成する。また、同様に、第２の導体シート３２は、第２の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた多層の第２の円筒形コイル２２を形成する。

図２に戻り、第１の円筒形コイル２１は、中央部分に第１の中空領域２６を有する。また、同様に、第２の円筒形コイル２２は、図２の第２の円筒形コイル２２に隠された中央部分に第２の中空領域２７を有する。

ここで、第１の中空領域２６および第１の中空領域２７は、ｘ軸方向に共通の中心軸を有する円筒空間を形成する。そして、この円筒空間には、被検体である試料管１が配設される。また、この円筒空間には、導体接続シート３３からなるコイル接続部２３が存在する。コイル接続部２３は、第１の円筒形コイル２１および第２の円筒形コイル２２を、円筒空間内の最短距離で電気接続し、第１の円筒形コイル２１に流れる電流が、第２の円筒形コイル２２に流れる様にする。

また、入出力シート３４および３５は、入出力端子２４および２５を形成する。入出力端子２４および２５は、ＲＦ送受信部９８に接続されＲＦ電流信号の入出力を行う。ここで、入出力端子２４および２５は、共に第１の円筒形コイル２１および第２の円筒形コイル２２の中央に形成される中空領域とは反対の外側に位置する。

図４（Ａ）は、複合型円筒形コイル２０を、ｚ軸方向から見た外観図である。左側に第１の円筒形コイル２１、右側に第２の円筒形コイル２２が存在し、その間に両円筒形コイルを電気接続するコイル接続部２３が存在する。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した複合型円筒形コイル２０の中空領域に試料管１を配置した図である。試料管１は、第１の円筒形コイル２１および第２の円筒形コイル２２に共通する中空領域を抜く様に配置される。

図５は、複合型円筒形コイル２０によるＲＦ磁場形成の動作を、模式的に示した図である。ここで、図５では、わかりやすくするためＲＦ電流が入出力端子２４から入力し、入出力端子２５から出力する場合のみの電流が流れる向きを矢印で示した。なお、実際には、ＲＦ電流であるので、これら電流の向きおよび大きさは、みな共通の時間的変化をする。

まず、ＲＦ送受信部９８から、入出力端子２４を介して入力した入出力電流５０は、第１の円筒形コイル２１内で第１の電流５２で示した方向に流れる。第１の電流５２は、渦巻き状に巻かれた第１の円筒形コイル２１内を第１の中空領域２６に向かって渦巻き状に進み、コイル接続部２３に達する。コイル接続部２３に達した第１の電流５２は、接続部電流５１となって、進行方向を変えることなくｘ軸方向に所定量だけ移動した後に、第２の円筒形コイル２２に入力する。

その後、第２の円筒形コイル２２に入力した接続部電流５１は、第２の中空領域２７から、逆の渦巻き状に巻かれた第２の円筒形コイル２２内を入出力端子２５に向かって、第２の電流５３で示す方向に流れる。そして、第２の電流５３は、入出力端子２５に達し入出力電流５４としてＲＦ送受信部９８に出力される。

そして、同一の向きに流れる第１の電流５２および第２の電流５３は、第１の円筒形コイル２１および第２の円筒形コイル２２が有する第１の中空領域２６および第２の中空領域２７に、ｘ軸方向を向く均一な磁場Ｂ１を形成する。また、接続部電流５１は、ｘ軸方向に所定量だけ移動したことによる擾乱磁場を、第１の中空領域２６および第２の中空領域２７に発生させる。また、入出力電流５０および５４は、入出力端子２４および２５の周囲に入出力磁場Ｂ_ioを発生させる。

ここで、入出力電流５０および５４は、第１の電流５２および第２の電流５３と等しい大きさの電流であり、概ね磁場Ｂ１に匹敵する大きさの異なる向きの入出力磁場Ｂ_ioを発生させる。しかし、入出力端子２４および２５は、共に第１の円筒形コイル２１および第２の円筒形コイル２２の外側に位置し、第１の中空領域２６および第２の中空領域２７とは、若干の距離があり、入出力磁場Ｂ_ioの影響が限定される。ちなみに、図１１に示した渦巻きコイル１０では、内側リード３が中空領域５から引き出されるために、内側リード３により形成される磁場の影響は、中空領域５に強く及ぶ。

また、接続部電流５１は、ｘ軸方向に所定量だけ電流の流れる位置が移動したことによる擾乱磁場を発生させる。しかし、移動距離が隣接する円筒形コイル間の短い距離であり、また、この擾乱磁場の向きが磁場Ｂ１と直交する面内にあるため、第１の中空領域２６および第２の中空領域２７Ｂ１に発生される擾乱磁場の影響は、限定されたものとなる。

上述してきたように、本実施の形態１では、渦巻き状に巻かれた第１および第２の円筒形コイルを、コイルの中空領域にあるコイル接続部２３で、互いに逆向きの渦巻きを形成するように接続し、入出力端子２４および２５を共に第１および第２の円筒形コイルの外周部に位置させることとしているので、入出力端子２４および２５に流れる電流により形成される入出力磁場Ｂ_ioの第１の中空領域２６および第２の中空領域２７に対する影響を小さなものとし、ひいては第１の中空領域２６および第２の中空領域２７に形成されるＲＦ磁場を均一度の高いものにすることができる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、複合型円筒形コイル２０の入出力端子２４および２５は、入出力シート３４および３５からなり、ＲＦ送受信部９８からの電流信号を入出力することとしたが、この部分に平面の金属板を付加し、この金属板を平行配置することにより、キャパシタとして機能させることもできる。そこで、本実施の形態２では、入出力端子に金属板を設け、キャパシタとして機能させる場合を示すことにする。

図６、複合型円筒形コイル６０の全体構成を示す外観図である。ここで、複合型円筒形コイル６０は、図１に示した複合型円筒形コイル２０に対応するもので、その他の構成は図１に示したＮＭＲ装置１００と全く同様であるので説明を省略する。

複合型円筒形コイル６０は、入出力端子６４、第１の円筒形コイル６１、コイル接続部６３、第２の円筒形コイル６２および入出力端子６５を含む。ここで、入出力端子６４、第１の円筒形コイル６１、コイル接続部６３、第２の円筒形コイル６２および入出力端子６５は、一枚の導体シート７０から構成されている。

図７は、この導体シート７０を、ｘｙ平面上に展開した展開図である。導体シート７０は、銅等の電気導体からなり、金属板７６、入出力シート７４、第１の導体シート７１、導体接続シート７３、第２の導体シート７２、入出力シート７５および金属板７７を含む。ここで、導体シート７０は、導体接続シート７３を対称中心として、点対称の構造を有する。

第１の導体シート７１は、ｙ軸方向に長軸を有する矩形状の導体シートであり、第２の導体シート７２もまた同様である。これら第１および第２の導体シート７１および７２は、長軸方向端部において、導体接続シート７３により電気接続される。

一方、導体接続シート７３が存在しない第１の導体シート７１の長軸方向端部には、長軸方向に伸びた入出力シート７４および金属板７６が存在する。同様に、第２の導体シート７２の導体接続シート７３が存在しない長軸方向端部にも、長軸方向に伸びた入出力シート７５および金属板７７が存在する。

ここで、第１の導体シート７１は、第１の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた図６に示す様な多層の第１の円筒形コイル６１を形成する。また、同様に、第２の導体シート７２は、第２の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた多層の第２の円筒形コイル６２を形成する。

図６に戻り、第１の円筒形コイル６１および第２の円筒形コイル６２は、中央部分に試料管１を配置する中空の円筒空間が存在する。そして、この円筒空間には、導体接続シート７３からなるコイル接続部６３が存在する。コイル接続部６３は、第１の円筒形コイル６１および第２の円筒形コイル６２を、円筒空間内の最短距離で電気接続し、第１の円筒形コイル６１に流れる電流が、第２の円筒形コイル６２に流れる様にする。

また、入出力シート７４および金属板７６、並びに、入出力シート７５および金属板７７は、入出力端子６４および６５を形成する。入出力端子６４および６５は、ＲＦ送受信部９８に接続されＲＦ電流信号の入出力を行う。ここで、金属板７６および７７は、ｘ軸方向に重なり合う長さを有し、所定の距離を置いて平行平面板をなすように配置される。

図８は、複合型円筒形コイル６０を、ｚ軸方向から見た外観図である。複合型円筒形コイル６０の中空領域には、試料管１が配置されている。また、入出力端子６４および６５は、金属板７６および７７部分が、重なり合っている。

ここで、所定の距離を置いてｚ軸方向に重なり合う金属板７６および７７は、キャパシタとして機能する。そして、このキャパシタは、第１の円筒形コイル６１および第２の円筒形コイル６２の有するインダクタンスと共に、核磁気共鳴の共振系を構成する。この共振系は、無駄な配線がなくＱ値の高いものとなる。なお、金属板７６および７７の面積および距離は、核磁気共鳴の共振周波数および円筒形コイルのインダクタンスから決定される。

上述してきたように、本実施の形態２では、入出力端子６４および６５に、金属板７６および７７を設け、所定の距離を持って平行に配置することとしているので、入出力端子６４および６５をキャパシタとして機能させ、簡易な構成でＱ値の高い共振系を構成することができる。
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１では、複合型円筒形コイル２０の第１の導体シート３１および第２の導体シート３２は矩形状の形をしており、第１の円筒形コイル６１および第２の円筒形コイル６２の導体シート間の距離は一定であるとしたが、第１の導体シートおよび第２の導体シートの形状を先細り状とし、第１の円筒形コイルおよび第２の円筒形コイルの導体シート間の距離が、渦巻きの外側に行くほど大きくなるようにし、導体シート間の耐電圧を高くすることもできる。そこで、本実施の形態３では、第１の導体シートおよび第２の導体シートの形状を先細り状とし、耐電圧を高める場合を示すことにする。

図８，図９は複合型円筒形コイル８０の全体構成を、ｚ軸方向からみた外観図である。ここで、複合型円筒形コイル８０は、図１に示した複合型円筒形コイル２０に対応するもので、その他の構成は図１に示したＮＭＲ装置１００と全く同様であるので説明を省略する。

複合型円筒形コイル８０は、入出力端子８４、第１の円筒形コイル８１、コイル接続部８３、第２の円筒形コイル８２および入出力端子８５を含む。ここで、入出力端子８４、第１の円筒形コイル８１、コイル接続部８３、第２の円筒形コイル８２および入出力端子８５は、一枚の導体シート９０から構成されている。

図１０は、この導体シート９０を、ｘｙ平面上に展開した展開図である。導体シート９０は、銅等の電気導体からなり、入出力シート９４、第１の導体シート９１、導体接続シート９３、第２の導体シート９２および入出力シート９５を含む。ここで、導体シート９０は、導体接続シート９３を対称中心として、点対称の構造を有する。

第１の導体シート９１は、ｙ軸方向にあたる長軸方向に第１の傾き９６を有する先細り状の導体シートであり、第２の導体シート９２もまた同様である。これら第１および第２の導体シート９１および９２は、長軸方向端部において、導体接続シート９３により電気接続される。

一方、導体接続シート９３が存在しない第１の導体シート９１の長軸方向端部に向かって、第１の傾き９６が存在する。第１の傾き９６は、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２の導体シートが向き合う側に設けられ、入出力シート９４に近づくにつれて短軸であるｘ軸方向の導体幅が短くなる。また、第２の導体シート９２も同様の第２の傾き９７を有する。

ここで、第１の導体シート９１は、第１の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた図２に示す様な多層の第１の円筒形コイル８１を形成する。また、同様に、第２の導体シート９２は、第２の長軸方向に巻き込まれ、導体シートが渦巻き状に巻き込まれた多層の第２の円筒形コイル８２を形成する。なお、この際、渦巻き状に巻かれた多層の導体シートは、円筒形コイルの外周に近づく程、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２間の距離が大きくなる。

図９に戻り、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２は、中央部分に試料管１を配置する中空の円筒空間が存在する。そして、この円筒空間には、導体接続シート９３からなるコイル接続部８３が存在する。コイル接続部８３は、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２を、円筒空間内の最短距離で電気接続し、第１の円筒形コイル８１に流れる電流が、第２の円筒形コイル８２に流れる様にする。

また、入出力シート９４および９５は、入出力端子８４および８５を形成する。入出力端子８４および８５は、ＲＦ送受信部９８に接続されＲＦ電流信号の入出力を行う。
ここで、入出力端子８４および８５間に入力されるＲＦ電流は、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２内で電圧降下を発生させる。この電圧降下により生じる第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２間の電圧は、入出力端子８４および８５に近い程大きく、コイル接続部８３に近い程小さくなる。

一方、複合型円筒形コイル８０では、第１の傾き９６および第２の傾き９７により、入出力端子８４および８５に近い程、隣接する円筒形コイル間の導体シート間隔が大きくなり、耐電圧が大きくなる。従って、第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２間の耐電圧は、全体として高いものとなり、絶縁破壊等による放電を軽減することができる。

上述してきたように本実施の形態３では、第１の導体シート９１および第２の導体シート９２は、第１の傾き９６および第２の傾き９７を有するので、複合型円筒形コイル８０の第１の円筒形コイル８１および第２の円筒形コイル８２間の耐電圧を大きなものとし、絶縁破壊等による放電を軽減することができる。

ＮＭＲ装置の構成を示す構成図である。実施の形態１にかかる複合型円筒形コイルの外観を示す外観図である。実施の形態１にかかる複合型円筒形コイルを構成する導体シートの展開図である。実施の形態１にかかる複合型円筒形コイルを側面から見た平面図である。実施の形態１にかかる複合型円筒形コイルの電流の流れを示す説明図である。実施の形態２にかかる複合型円筒形コイルの外観を示す外観図である。実施の形態２にかかる複合型円筒形コイルを構成する導体シートの展開図である。実施の形態２にかかる複合型円筒形コイルを側面から見た平面図である。実施の形態３にかかる複合型円筒形コイルを側面から見た平面図である。実施の形態３にかかる複合型円筒形コイルを構成する導体シートの展開図である。渦巻き型円筒形コイルの外観を示す外観図である。渦巻き型円筒形コイルを構成する導体シートの展開図である。

符号の説明

１試料管
２導電シート
３内側リード
４外側リード
５中空領域
１０渦巻きコイル
２０、６０，８０複合型円筒形コイル
２１、６１、８１第１の円筒形コイル
２２、６２，８２第２の円筒形コイル
２３、６３、８３コイル接続部
２４、２５、６４、６５、８４、８５入出力端子
２６第１の中空領域
２７第２の中空領域
３０、７０、９０導体シート
３１、７１、９１第１の導体シート
３２、７２，９２第２の導体シート
３３、７３、９３導体接続シート
３４、３５、７４，７５，９４，９５入出力シート
５０入出力電流
５１接続部電流
５２第１の電流
５３第２の電流
５４入出力電流
６０複合型円筒形コイル
７６、７７金属板
９６第１の傾き
９７第２の傾き
９８送受信部
９９静磁場発生装置
１００ＮＭＲ装置

Claims

矩形状の第１の導体シートを、前記第１の導体シートの第１の長軸方向に巻き上げを行い円筒形とし、前記第１の導体シートの第１の短軸方向と直交する前記円筒形の円形断面が渦巻き状態をなし、かつ前記円形断面の中央部分に被検体を裁置する第１の中空領域を有する第１の円筒形コイルと、
矩形状の第２の導体シートを、前記第１の長軸方向と１８０度異なる前記第２の導体シートの第２の長軸方向に巻き上げを行い円筒形とし、前記第２の導体シートの短軸方向を前記第１の短軸方向と一致させ、前記第２の導体シートの短軸方向と直交する前記円筒形の円形断面が渦巻き状態をなし、かつ前記円形断面の中央部分に被検体を裁置する前記第１の中空領域と前記短軸方向に連続する第２の中空領域を有する第２の円筒形コイルと、
前記第１の中空領域に存在する前記第１の導体シートの長軸方向端部および前記第２の中空領域に存在する前記第２の導体シートの長軸方向端部を電気的に接続する、前記第１および第２の導体シートの短軸方向に延びる幅広の導体シートで形成されたコイル接続部と、
前記第１の円筒形コイルの外周部に存在する前記第１の導体シートの長軸方向端部および前記第２の円筒形コイルの外周部に存在する前記第２の導体シートの長軸方向端部に、電気信号の入出力を行う入出力端子と、
を備えるＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記第１の導体シート、前記第２の導体シート、前記コイル接続部および前記入出力端子は、一枚の導体パターンで形成されることを特徴とする請求項１に記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記導体パターンは、前記コイル接続部に長軸方向端部を有し、かつ前記コイル接続部を中央とする対称方向に短軸および長軸が位置する矩形状の第１および第２の導体シートを備えることを特徴とする請求項２に記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記入出力端子は、前記第１および第２の導体シートの前記コイル接続部が存在しない側の長軸方向端部に、前記第１の導体シートの短軸方向の長さと前記第２の導体シートの短軸方向の長さと前記コイル接続部の上記短軸方向の長さとの和の長さを有する金属板を備えることを特徴とする請求項３に記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記入出力端子は、前記第１および第２の導体シートの金属板の板面を、平行配置することを特徴とする請求項４に記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記第１の導体シートおよび前記第２の導体シートは、前記第１の円筒形コイルおよび前記第２の円筒形コイルが対向する側の辺縁部に、前記コイル接続部からの距離に比例して前記短軸方向の前記第１および第２の導体シートの長さを短くする傾きを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。
前記第１および第２の導体シートは、前記第１の長軸方向および前記第２の長軸方向に、前記円形断面の外円周長さの２倍を越える長さを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のＮＭＲ用複合型円筒形コイル。