JP6503499B2 - Nmrプローブヘッドのrf共振回路用の調整装置 - Google Patents
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Description
調整装置が連続して配置されている複数の可動要素を備え、隣接する可動要素が、限定された範囲内で互いに対して移動可能であるように各々の場合において相互に係合し、
可動要素が、RF共振回路を調整するための少なくとも1つの電気機能部と、N個の外向きの電気接触要素とを各々備え、ここでNは1以上の自然数であり、各電気機能部が少なくとも2つの機能部端子を備え、電気接触要素が機能部端子に各々接続され、
調整装置が、可動要素の移動位置に応じて可動要素の接触要素に接触するために、可動要素の少なくとも一部を外側から走査するための第1の接続アセンブリをさらに備え、
調整装置が、可動要素のうち1つの可動要素を移動させることができる移動装置をさらに備える
ことを特徴とするNMRプローブヘッドのRF共振回路の調整装置によって解決される。
回転要素を含む実施形態
本発明に係る調整装置の好ましい実施形態では、
可動要素は、共通の軸に沿って回転可能に取り付けられ、且つ共通の軸に沿って連続して配置される回転要素として形成され、移動装置もまた回転要素のうちの1つを回転させることができる回転要素として形成される。
各場合において軸方向に隣接する回転要素は、好ましくは、限定された角度範囲αで互いに対して回転可能であるように軸方向に互いに係合する。
第1の接続アセンブリは、好ましくは、回転要素の回転位置に応じて回転要素の接触要素に接触するために回転要素を半径方向外側から走査するように設計される。
調整装置は、回転要素の回転位置に応じて、回転要素の接触要素に接触するために、回転要素の少なくとも一部を半径方向外側から走査するための接続アセンブリを備え、
当該部分の回転要素については、各場合において、
−接触要素の数Nは2以上(N≧2)であり、
−機能部の少なくとも2つの機能部端子が異なる接触要素に接続されている。電気機能部は、第2の接続アセンブリによって完全に電気的に接続することができ、この接続は、半径方向外側から特に容易に可能である。さらに、電気接触に使用される2つの接触要素に同時に接触し、同時に非接触にすることは容易に可能であり、特に信頼性の高い切替動作を可能にする。
複数の回転要素の当該部分の、少なくとも1つの回転要素について、
−回転要素内にただ1つの電気機能部が設けられ、
−Nは偶数であり、
−接触要素が周方向に連続している少なくとも1つの回転要素の電気接触要素は、その回転要素の電気機能部の第1の機能部端子及び第2の機能部端子に交互に各々接続され、
また、第1の接続アセンブリ及び第2の接続アセンブリは、回転位置に応じて、少なくとも1つの回転要素について、
−両方の接続アセンブリが、電気機能部の異なる機能部端子に接続されている接触要素と接触しているか、
−又はいずれの接続アセンブリも回転要素の電気接触要素と接触しない
ように配置されている。
回転要素の少なくとも一部が、回転要素の少なくとも1つの電気機能部の第1の機能部端子に接続されている永久接触要素を備え、
調整装置は、接触要素の回転位置に関わらず、当該部分で回転要素の永久接触要素に接触する永久接続アセンブリを備える。永久接続アセンブリは、特に切替用途のために可能であり、永久接続アセンブリは、異なる接続アセンブリ(回転位置に応じて接触又は非接触)を使用して実装される。永久接続アセンブリは、例えば、当該部分の回転要素を通って中心軸ロッドとして延出することができる。当該部分は、ただ1つの回転要素(この場合、通常は第1の回転要素又は最後の回転要素)を含むことが考えられる。
−回転要素内にただ1つの電気機能部が設けられ、
−各々の場合において、回転要素の全ての接触要素が、電気機能部の同一の第2の機能部端子に接続される。これにより、第1の接続アセンブリ上の(外側の)接触要素の対応する回転位置によって、電気機能部の第1の端子における永久接続アセンブリの接続及び分離が単純になる。接触回転位置間の角変位は特に小さい。
特に回転要素の電気機能部は短絡ブリッジとして形成されている。永久接続アセンブリは、例えば様々な種類の原子核について、例えばNMRプローブヘッドの異なる基本機能間又は回路部間で切り替えるために、第1の接続アセンブリ及び補助接続アセンブリ/アセンブリを使用して単純な方法で異なるように接続され得る。
特に、第1の回転止め及び第2の回転止めにおいて、角度β(ここでβ=α)だけ異なる最後部の回転要素の回転位置に限定する第2の回転止めを備える。回転要素の規定された回転位置は、第2の回転止め手段によって達成することもでき、この位置から進めることにより回転要素の所望の回転位置に容易に到達することができる。第1及び第2の回転止めは、例えば、突起及び扇形の凹部(又は扇形のスペース)によって単純な方法で形成することができる。β=αのとき、最後部の回転要素の電気機能部は、(βが最小であるとき、不要な切替経路を防ぐために)簡単な方法でオン/オフを切り替える(トグルで切り替える)ことができる。一般に、βとβ=α*(2k−1)(ここでkは1以上の自然数である)との間の差は、2つの停止部における最後の回転要素の異なる切替位置を作り出すために確立され得る。
本発明に係る調整装置の好ましい実施形態では、移動装置は、一連の可動要素の最前部の可動要素に作用する。これにより、全ての可動要素を作動させ、移動装置を用いて可動要素を互いに独立した移動位置に移動させることが可能になる。調整は、通常、最後部の可動要素から開始して行われ、さらなる可動要素は、前方に向かって調整されることに留意されたい。
特に、可動要素は回転要素として形成され、各々の場合において各回転要素には2*Nの異なるラッチ可能な回転位置が設けられ、この位置は回転ステップ角γ(ここでγ=360°/(2*N))だけ互いに異なる。ラッチングによって、個々の可動要素の所望の移動位置の調整が特に信頼性のあるものになる。2*Nの回転位置は、回転要素又は関連する電気機能部を分離するために、各々の場合において接触要素上の2つの位置の間に絶縁された中間位置を確立することを可能にする。
特に、可動要素は回転要素として形成され、各回転要素の場合において本体は電気機能構成要素を完全に取り囲み、N個の電気接触要素が2つの軸方向側部に半径方向に突出している。この設計によって、隣接する可動要素の電気機能部の確実な相互電気的絶縁を達成することができる。
本発明の範囲はまた、RF共振回路を備えるNMRプローブヘッドを含み、RF共振回路は、本発明に係る上述のRF共振器コイルと調整装置とを備える。調整装置はコンパクトであり、NMRプローブヘッド及び/又はRF共振回路を異なる測定タスク、例えば異なるタイプの原子核又は異なる磁場強度に適合させることができる。NMRプローブヘッドは、NMRスペクトルを捕捉するために多目的に使用することができる。
2、3 ベアリングシェル
4 移動装置
5 回転装置
6 可動要素
7 回転要素
7a 前部(第1の)回転要素
7b 前から2番目(第2)の回転要素
7c 回転要素
7d 最後から2番目の回転要素
7e 最後の回転要素
8 軸
9 凹部(ベアリングシェル内)
10 円形のエッジ構造
11 第1の接続アセンブリ
12 第2の接続アセンブリ
13 接続ばね
14 接続フィンガ
15、15〜15b 電気接触要素
16 開口部
20、20a〜20b 電気機能部
21 第1の機能部端子
22 第2の機能部端子
23、24 電気接触要素
25 本体
26 頂部
27 底部
28 主表面
29、30 突起
31、32 窪み
33 側面
61 第1の回転方向
62 第2の回転方向
63 第1の回転止め
64 第2の回転止め
65 停止ピン
70 ラッチ機構
71 窪み(接触要素上)
72 外面
73 窪み(中間位置)
74 永久接触要素
75 永久接続アセンブリ
76 第1の補助接続アセンブリ
77 第2の補助接続アセンブリ
80 接続ばね(永久接続アセンブリ上)
81 オン/オフスイッチ
82 マスタースイッチ
90 NMRプローブヘッド
91 RF共振器コイル
92 凹部
93 RFネットワーク
94 z軸
95 シールドチューブ
96 RF共振回路
97 同調コンデンサ
98 整合コンデンサ
99 アースへの接続
100 同軸ケーブル
101 第1のバスバー
102 第2のバスバー
103a〜103f コンデンサ
104 スイッチ
α 限定された角度範囲
β 角度(回転止め間)
γ 調整ステップ角(ラッチ位置間)
Claims (18)
- NMRプローブヘッド(90)のRF共振回路(96)用の調整装置(1)であって、
前記調整装置(1)が、連続して配置されている複数の可動要素(6)を備え、隣接する前記可動要素(6)は、限定された範囲内で互いに対して移動可能であるように各々の場合において相互に係合し、
前記可動要素(6)は、前記RF共振回路(96)を調整するための少なくとも1つの電気機能部(20;20a〜20b)と、N個の外向きの電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)とを各々備え、ここでNは1以上の自然数であり、前記各電気機能部(20;20a〜20b)は少なくとも2つの機能部端子(21、22)を備え、前記電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)は前記機能部端子(21、22)に各々接続され、
前記調整装置(1)は、前記可動要素(6)の移動位置に応じて前記可動要素(6)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために、前記可動要素(6)の少なくとも一部を外側から走査するための第1の接続アセンブリ(11)をさらに備え、
前記調整装置(1)は、前記可動要素(6)のうち1つの前記可動要素(6)を移動させることができる移動装置(4)をさらに備える
ことを特徴とする調整装置(1)。 - 前記可動要素(6)は、共通の軸(8)に沿って回転可能に取り付けられ、且つ前記共通の軸(8)に沿って連続して配置される回転要素(7;7a〜7e)として形成され、前記移動装置(4)もまた前記回転要素(7;7a〜7e)のうちの1つを回転させることができる回転装置(5)として形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の調整装置(1)。 - 各々の場合において軸方向に隣接する前記回転要素(7;7a〜7e)は、限定された角度範囲αで互いに対して回転可能であるように軸方向に互いに係合し、
前記第1の接続アセンブリ(11)は、前記回転要素(7;7a〜7e)の回転位置に応じて前記回転要素(7;7a〜7e)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために前記回転要素(7;7a〜7e)を半径方向外側から走査するように設計されている
ことを特徴とする請求項2に記載の調整装置(1)。 - 前記限定された角度範囲αは、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部、好ましくは全ての前記回転要素(7;7a〜7e)について同じであり、
前記限定された角度範囲αにα=360°/(2*N)が適用可能である
ことを特徴とする請求項3に記載の調整装置(1)。 - 前記調整装置(1)は、前記回転要素(7;7a〜7e)の回転位置に応じて、前記回転要素(7;7a〜7e)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部を半径方向外側から走査するための第2の接続アセンブリ(12)を備え、
当該部分の前記回転要素(7;7a〜7e)について、各々の場合において、
−前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)の数NはN≧2であり、
−前記機能部(20;20a〜20b)の少なくとも2つの前記機能部端子(21、22)は異なる前記接触要素(15;15a;15b;23、24)に接続される
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の調整装置(1)。 - 前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部は、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも1つの前記電気機能部(20;20a〜20b)の第1の機能部端子(21)に接続されている永久接触要素(74)を備え、
前記調整装置(1)は、前記接触要素の回転位置に関わらず、当該部分の前記回転要素(7;7a〜7e)の前記永久接触要素(74)に接触する永久接続アセンブリ(75)を備える
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の調整装置(1)。 - 前記移動装置(4)は、一連の前記可動要素(6)の最前部の前記可動要素に作用することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
- 前記調整装置(1)はが、一連の前記可動要素(6)における前記調整装置(1)の最後部の前記可動要素の移動を第1の移動方向に限定する第1の停止部を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
- 前記調整装置(1)が、一連の前記可動要素(6)における前記調整装置(1)の最後部の前記可動要素の移動を前記第1の移動方向とは反対の第2の移動方向に限定する第2の停止部をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の調整装置(1)。
- 前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分は、同一の電気機能を有するが異なる大きさを有する前記電気機能部(20;20a〜20b)を有するように設計されることを特徴とする請求項1に記載の調整装置(1)。
- 前記異なる大きさは2進系列に従って提供され、前記異なる大きさの各々は、異なる前記可動要素(6)の前記電気機能部(20;20a〜20b)に設定されていることを特徴とする請求項10に記載の調整装置(1)。
- 前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分、特に前記可動要素(6)の全ての前記電気機能部(20;20a〜20b)は、コンデンサであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
- 前記第1の接続アセンブリ(11)及び/又は前記第2の接続アセンブリ(12)は、前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分、特に前記可動要素(6)の全てに電気的に並列に接触することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
- 前記第1の接続アセンブリ(11)及び/又は前記第2の接続アセンブリ(12)は、複数の接続ばね(13)を形成し、前記接続ばね(13)の各々が前記可動要素(6)の外面(72)に対して押圧し、特に、前記接続ばね(13)が前記回転要素(7;7a〜7e)の半径方向外面(72)に対して各々押圧し、軸方向に整列していることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
- 前記調整装置(1)は、各々の場合において前記可動要素(6)を異なる移動位置に弾性的にラッチすることができるラッチ機構(70)を備え、
特に、前記可動要素(6)は前記回転要素(7;7a〜7e)として形成され、各々の場合において前記各回転要素(7;7a〜7e)には2*Nの異なるラッチ可能な回転位置が設けられ、前記位置は回転ステップ角γ(ここでγ=360°/(2*N))だけ互いに異なることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の調整装置(1)。 - 前記可動要素(6)は、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で作られた本体(25)を備え、隣接する前記可動要素(6)の前記電気機能部(20;20a〜20b)は、隣接する前記可動要素(6)の少なくとも1つの前記本体(25)の絶縁材料の層によって互いに分離され、
特に、前記可動要素(6)は前記回転要素(7;7a〜7e)として形成され、前記各回転要素(7;7a〜7e)の場合において前記本体(25)は前記電気機能構成要素(20;20a〜20b)を完全に取り囲み、N個の前記電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)は2つの軸方向側部(26、27)に半径方向に突出していることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の調整装置(1)。 - RF共振器コイル(91)を有するRF共振回路(96)と、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の調整装置(1)とを備える、NMRプローブヘッド(90)。
- 前記プローブヘッド(90)はマスタースイッチ(82)をさらに備え、前記マスタースイッチ(82)によって前記調整装置(1)全体が前記RF共振回路(96)に接続されるか又は前記RF共振回路(96)から分離され、特に、前記マスタースイッチ(82)は、1つ以上の代替回路によって前記RF共振回路(96)内で前記調整装置(1)を交換することを可能にすることを特徴とする請求項17に記載のNMRプローブヘッド(90)。
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