JPH06507016A - 物質を検出する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物質を検出する方法および装置 本発明は、磁界において核磁気共鳴（ＮＭＲ）効果を呈することができる第１の 種類の原子核を含み、また核４重極共鳴（ＮＱＲ）効果を呈し得る第２の種類の 原子核をも含む特定物質の存在を検出するための方法および装置に関する。この ような物質は、例えば、ヘロインまたはコカイン、およびＴＮＴ％ＲＤＸ，ＨＭ ＸおよびＰＥＴＮの如き種々の薬品を含む。

第１種の原子核は、通常、２分の１に等しいスピンｍ子数を有し、特に適当な条 件において容易に検出可能なＮＭＲ効果を生じ得る核１｝ｉ，１９Ｆ、Ｉｌｐを 含む。

磁界では、このような核は、下式により与えられる周波数で略々磁界の方向に歳 差運動する。即ち、 ω　＝　γＢ　但し、ω　＝　２πｆ 『は共鳴振動数、７は核の磁気回転比、およびＢは印加される磁界の強さである 。

核がそれらの共鳴振動数［またはこれに近い電磁波で照射されると、これら核は その磁気モーメントの方向と印加される磁界の方向との間の角度を変化すること により、電磁波とエネルギを交換し得る。このような照射が市むと、核は印加さ れる磁界と甲行な整列状態に戻ろうとして、振動数『の放射を生じる。この状態 は、これら核の過剰エネルギの喪失または変換のため用いられるプロセスに依存 するスピン格子緩和時間Ｔ，と呼ばれる時定数を持つ緩和プロセスとして進行す る。共鳴振動数が磁界強さに比例するため、印加される磁界強さを適当に調整す ることにより指定される振動数に同調することができる。

第２種の核は、２分の１より大きなスピン４１了数を持ち、例えば、’Ｌｉ，９ ＢＯｓ”Ｂｚ口Ｎ，”Ｎａ，”Ａ　Ｉ　、”Ｋ，”Ｍｎ，”Ｃｏ１”Ａｓｓ　” Ｂｒｓ　”Ｂ，，＋２７１、ｌ’ｌ？Ａυ、２°ｏＢｉを含む。これらは、種と して核の性質およびこれら核が置かれる亜分子的環境により決定される共鳴振動 数において検出可能な核４重極共鳴効果を呈し得る。如何なる化合物においても 、隣接する核および電子の性質および配置力唖分子的電界勾配を生じ、これが１ つ以上の４重極共鳴振動数を決定するように原子核の核電気的４重極モーメント と相互に作用する。従って、これらの４重極共鳴振動数は、化学的環境ならびに 関与する核種に依存しかつこれを表示する。４正極共鳴は、温度と圧力により変 形され、また外部から加えられる磁界により関ｌ−ｊ−する４重極核の磁気回転 比に依存する程度に偏移される。

ある核の場合（例えば、１　４　Ｎ　）、この磁気回転比は小さく、従って化学 的環境は比較的低い印加磁界において４正極共鳴を決定する主な要因である。

第１種の核もまた存在する場合、特にそれらの磁気回転比が存在する４重極核の それよりもはるかに大きければ、印加磁界強さは第１種の核のＮＭＲ振動数を第 ２種の核のＮＱＲ振動数と等しくさせるように容易に調整することができる。

これは準位交差磁界強さと呼ばれ、このような条件下ではエネルギは第１種の核 と第２種の核間で容易に交換することができ、これは第１種の核のスピン格子緩 和時間定数Ｔ１を著しく変化させる。ある場合には、この時定数は印加磁界を準 位交差磁界強さに設定することにより数次の大きさで減少し得る。他の場合には 、この効果ははるかに小さいが、それでも特定物質の存在を検出するための方法 の基準として用いるのに充分である。

ある設定時間に対する璧位交差磁界条件を設定のある結果が、その後の核磁気共 鳴の測定に対するその影響により間接的に測定される種々の周期的方法が考えら れてきた。例えば、英国特許第２．０５７．１３５号および米国特許第４，８８ ７．０３４号は、比較的複雑な幾つかのｈ法およびこれらの方法が先に述べた薬 物および爆発物の如き物質のイｆ在の検出に用いられる状態について記載してい る。

本発明による３つのより簡『１１な方法については本文に後で記述する。これら の方法は、一般に、準位交差磁界強さが用いられるＡサイクルと呼ばれるあるサ イクルからの結果の、準位交差磁界強さからの磁界強さのオフセットが用いられ るＢサイクルと呼ばれる他のサイクルとの比較を含む。検出される物質における ＮＭＲ核からの信号が、この物質が検査される試料あるいは物体ｒ目こ存在する ならば、ＡサイクルとＢサイクル間の差により影響を受ける。その結果、Ａサイ クルの結果とＢサイクルの結果との間の差は、検出されるべき物質の存在を表示 する。

しかし、要求されるｋｓＥは一般に、検査される試料または物体中の他の核から のより強いＮＭＲ信号に重ねられる。これらの他の信号におけるドリフト即ち変 化は、ＡサイクルとＢサイクル間の差として誤って解釈されることがある。

このような方法を用いて未知の小包または荷物を検査する時、検査される物品が 多《の異なる物質中の第１種の核を含むことがあり得、このような核は種々の緩 和時定数と、これらが４重極共鳴核を含む物質中にあるならば種々の準位交差効 果とを有するＮＭＲ効呆を呈し得る。例えば、選択されるテスト・サイクル条件 下で用いられる方法のサイクル時間と同じかあるいはこれより長いスピン格子緩 和時間を有するＮＭＲ効果を受ける核が存在し得、またこのような核からの不要 な応答信号が平衡状態に達するのにおそらくは１０サイクルを要することがある 。また、サイクル中で１回以上生じる磁界強さにおける著しい準位交差効果を呈 する核が存在することもあり、これらは平衡状態に達するのに多くのサイクルを 要するかも知れない不要な重なり信号を生じることがある。

これらの効果から生じる誤差を避ける１つの方法は、各テストの開始後およびテ スト条件における変更（ＡサイクルからＢサイクルへの変更を含む）後に多数の サイクルからの応答を無視すること、および平衡状態に達したように見えるテス トからの結果のみを用いることである。しかし、これは、テスト手順を不当に長 引かせ、またある用途には長時１ｌ；１過ぎるものにするおそれがある。

本発明の一つの目的は、紛らわしく変化し得るＮＭＲ信号を生じ得る他の物質を 含む異成分からなる試料および物体中の特定物質の検出のための改善された方法 および装置の提供にある。

本発明によれば、異成分からなる試料または物体中の特定物質の存在を、検出す べき物質に対する準位交差条件が設定時間に対して確立され、かっ準位交差条件 のある結果を検出するためＮＭＲ信号がその後測定され、飽和信号（本文で定義 される如き）が各周期的テスト前に加えられる、磁界における周期的テストによ り検出するための方法が提供される。

飽和とは、核スピン（例えば、スピン−１ｈ核）を持つ核が１つ以上の許容され る状態で外部から加えられる磁界内に存在し、かつ各状態において等しい数の核 が存在する状況を記述するため用いられる用語である。この文脈における飽和信 号は、全てのエネルギ状態における核のできるだけ等しいポピュレーション（ｐ ｏｐｕｌａＬｉｏｎｓ）を牛しるに充分な電力および持続時間の１つ以」一の振 動数（その時加えられる磁界強さにおける核の共鳴振動数またはその近くにおけ る）の電磁波の放射信号（一連の個々の放射信号を含む）を意味する。スビンー 碌核の場合は、これは両スピン準位において５０％に近いポピュレーションを意 味する。考ｇされるべきスピン−１７２核の全ポビュレーシジンが検査される試 料または物体中の全てのスピン−１／２を含むはずであること、これが加えられ つつある磁界においてもちいられる振動数かあるいはこれに近いＮＭＲ効果を呈 し得ることを知るべきである。異なる環境に多《の核が存在し得る未知の色々な 物質を含み得る試料または物体のテストの場合、飽和信号は存在し得る物質にお ける飽和を保証するに充分なものでなければならない。

飽和信号は、連続的な波形放射の長いパルスか、あるいはより高い電力の１つ以 」二の短いパルスでよい．，連続波の飽和信号における電力が関与する核に対し てγ”Ｂ　ｒ２　Ｔ，Ｔ，！＞＞ｌになるのに充分に大きくなければならないこ とが理論的に示すことができ、ここでγはこれら核の磁気回転比、Ｔ，およびＴ ２はそれらのスピン格子およびスピンースピン緩和時定数、Ｂ．は飽和信号によ り試料中に生じる無線周波電磁界のピーク振幅である。共通の物質の場合は、Ｂ ，は通常１０ミリガウス（１．０ミリテスラ）より大きくなければならず、また 飽和は約５秒で達成される。より短いテスト時間を生じるには、Ｔ２より僅かに 大きい間隔で分離された一連のより高い電力のパルスを用いることが望ましい。

典型的には、最適化されたタイミング、持続時間および無線周波位相関係の一連 の約１０乃至１５パルスが１つの飽和信号を構成し得る。パルス間隔は、典型的 には約５０μｓであり、飽和は１ミリ秒以下で得られる。サイクルの測定ステッ プにおける自由誘導減衰（ｆｒｅｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃａｙ；Ｆ．Ｉ ．Ｄ．）またはスビンーエコー信号を生じるため用いられると同じ電力および持 続時間のパルスを用いることが便利である。

各周期テストの直前に加えられる充分な飽和信号は、各測定前の設定時間におけ る飽和を標準化し、また従って検出されるべき物質中のＮＭＲ核以外の核からの 不要な重なり信号を標準化することになる。充分な飽和信号が各サイクル前に用 いられると、全てのテスト結果が平衡条件に達するのを待たずに直ちに使用する ことができ、比較的短い一連のテストで所要の感度および信頼性を達成すること ができる。これにより、本発明は、このような方法を最小限の遅れで荷物、貨物 および郵便小包の日常検査のため適合可能にする。

各サイクルの初めにおける飽和信号を印加することは、サイクル時間より長いス ピン格子緩和時間を有する核からの応答を非常に低減する別の利点を有する。

本発明を盛込んだ３つの比較的簡単な方法について、次に説明する。

これらの方法の最初のものでは、磁界の強さが最初に、検出されるべき物質に対 する準位交差磁界強さではない値に設定され、この周期テストは下記ステップを 含む。即ち、 ａ）飽和信号（本文に定義した如き）を印加し、ｂ）磁界強さを検出される物質 に対する準位交差磁界強さに変化させて、この準位交差磁界強さを約’ｈ　（Ｔ 　＋　）　ｎｐｖより小さいが約’／２　（ＴＩ）＋、ｅより大きな時１１１１ 間隔にわたり維持し、（但し、（ＴＩ）、ｃは、準位交差磁界にある時検出され る物質中のＮＭＲ核のスピン格子緩和時定数であり、（Ｔ１）。、１は、準位交 差磁界強さからオフセットした磁界におけるその値）Ｃ）磁界強さをＮＭＲ測定 に便利な異なる強さに変化させ、その時の磁界におけるＮＭＲ核のＮＭＲ振動数 （ＮＭＲｒ　ｒｃｑｕｃｎｃｙ）またはその付近で１つ以上の電磁放射パルスを 加え、この１つ以上の、（ルスにより誘起されるＮＭＲ応答信号を測定する。通 常は、このステップにおける磁界強さはサイクルの初めにおいてステップ（ａ） に対してセットアツプされたものと同じであり、その結果次のサイクルが測定動 作が行われた直後に開始し得るようにする。

ステップ（ｂ）における準位交差磁界を用いる上記の一連のステップは、Ａサイ クルと呼ばれる１、望ましくは、本方法はまた、ステップ（ｂ）で用いられる磁 界強さが準位交差磁界強さからオフセットする選択された値に設定されるＢサイ クルと呼ばれるあるシーケンスを含み、Ａサイクルからの応答はＢサイクルから の応答と比較される。

本方法は、ＡサイクルおよびＢサイクルを交互に（ＡＢＡＢＡＢ、、、）　、ま たは対をなして交互に（ＡＡＢＢＡ八ＢＢ、へ、）、あるいは組で（ＡＡ、　、 　。

ＢＢ、、ＡＡ、、、ＢＢ、、、）含む。前記オフセット磁界強さは、検出される 物質中のＮＭＲ核に対して実質的に長い緩和時間を与えるに充分なオフセットと なるように、またテストされる試料または物体に存在することが多い他の物質中 のどんな４重極核種に対しても準位交差磁界であり得る磁界強さから充分に離れ るように選択される。

各サイクルの最後のステップにおいて与えられる１つ以上のパルスおよびその時 打われる応答信号の測定は、例えば、ＦｕｋｕｓｈｉｍａおよびＲｏｅｄｅｒの 著作［実験的パルスＮＭＲ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｐｕ１ｓｅ　ＮＭＲ） Ｊ　（Ａｄｄ　ｉ　５ｏｎ−Ｗａｓ　Ｉ　ａｙ、１９８１年）により記述される 如き確立されたＮＭＲ検出手法に従って選択される。

この第１の簡単な方法は、（ＴＩ）、Ｃが（Ｔ１）。−より非常に小さい物質の 検出に非常に適している。例えば、爆発物ＲＤＸにおいては、１４Ｎ核が１秒よ り著しく短い（ＴＩ）　ｔｃを有し、陽子の応答振動数が約５．１ＭＨｚである 準位交差磁界強さから僅かに４％だけオフセットした磁界において約６０秒の（ Ｔ、）。□を有する。本方法のＡサイクルにおけるステップ（ｂ）で印加するこ の低い（Ｔ、）ＬＣ値は、励起されるＮＭＲ核が急速にエネルギを失うことを許 容する。準位交差磁界強さが比較的高い場合は、これはエネルギを失う時に核の 再整列を促進して、各Ａサイクルのステップ（Ｃ）において測定される応答信シ シを増加する再磁化を生じる。このことは、爆発物ＨＭＸおよびＲＤＸの検出の 場合に妥当し、このような場合ステップ（ｂ）が飽和信号の直後に続く。しかし 、準位交差磁界強さが比較的低い場合は、再整列および再磁化（磁界に比例する ）はゆるやかでそれほど著しくない。このような場合（例えば、ＴＮＴまたはＰ ＥＴＮの検出）は、ステップ（ｂ）を遅らせて、この磁界強さにおけるＮＭＲ核 のスピン格子緩和時間である（７１）０に相当するかあるいはこれより大きい時 間光の磁界強さを維持し、磁界強さが減少する前に実質的な再磁化が生じるよう にする。次にステップ（ｂ）において、準位交差条件がスピン−１に核と４重極 核間のエネルギの交換を促進するが、対応して低い磁界強さは磁化が実際に失わ れることを意味する。この磁界強さは、オフセット磁界におけるよりも準位交差 磁界にある方がより急速に減少して、その結果Ａサイクルにおいて測定される応 答がこのような場合物質がイｆ存するならば、Ｂサイクルにおける応答より少な （なる。このような状況は、あまりに異なるため第２のテスト法と見なされる。

。 第３の簡単な方法は、準位交差磁界強さが比較的低い時、（ＴＩ）ＬＣおよび（ Ｔ１）。０間の差が比較的小さい物質、例えばＴＮＴＯリニトロトルエン）、ヘ ロインまたはコカインの検出に適している。本方法においては、検出される物質 に対する準位交差磁界強さではない磁界強さＢｌｌが加えられ、周期的テストは 下記のステップからなる。即ち、 ａ）飽和信号（本文に定義した如き）を加え、飽和信号の終りから（Ｔ１）。よ り大きい時間ｔ０だけ磁界強さＢｏを維持しく但し、（Ｔ、）。は磁界強さＢ。

において検出される物質中のＮＭＲ核のスピン格子緩和時間）、ｂ）次に、準位 交差磁界強さにおける４重極核およびＮＭＲ核の交差偏波時定数であるＴ。１． ｃと対比し得る時間、物質中のＮＭＲ核の共鳴振動数が前記物質中の４重極核の 共鳴振動数と等しくなる１つ以−にの準位交差磁界強さあるいはそれに近くなる ように、磁界強さをゼロに低減し、Ｃ）ゼロの磁界において、前記共鳴振動数ｒ ０の１つ以−１−あるいはその付近の電磁波で照射し、 ｄ）Ｔ、Ｊ、、、と対比し得る時間だけ前記準位交差磁界強さの１つ以」二ある いはその付近となるように磁界強さを増加し、Ｃ）比較的高い磁界強さにおいて 、その時の磁界強さにおけるＮＭＲ核のＮＭＲ振動数あるいはその付近で１つ以 」−の電磁波パルスを与えて、この１つ以上のパルスにより誘起されるＮＭＲ応 答信号を測定する３、通常は、このステップにおける磁界強さはステップ（ａ） に対してセットアツプされた如きものと同じ強さＢｏとなる。

上記のシーケンスは、第３の方法に対するＡサイクルを構成する。望ましくは、 本方法はまた、ステップ（ｂ’）における放射振動数が存在する可能性のある物 質中の核に対するＮＱＲ振動数でないかも知れないある振動数にＮＱＲ振動数か らオフセットされるＢサイクルを含むことが望ましい。時定数’ｒｏ＋、ｃが非 常に小さく磁界強さをＢｏからゼロまで減じかつこれを再びゼロからＢ、まで増 やすのに要する時間より短いため、明らかな休出状態の間磁界強さを準位交差値 に保持することは必要でない。磁界強さが、各変化の過程における対応する時定 数ＴＱｌ、０と対比し得る時間だけ（各）？１８位交差磁界強さの付近に留まる ことを保証するに充分である。このことが妥当せず磁界強さが明確な時間におい て準位交差磁界強さに保持される場合、Ｂサイクルにおける別の形態は、このよ うな時間では準位交差磁界強さからオフセットする選択された磁界強さを用いる ことができる。

この第３の方法においては、ＮＭＲ（スピン−１／’２）核は、磁界がゼロに減 じられる前に重要な再整列（ｓｉｇｎｉｉｃａｎＬ　ｒｃａｌｉｇｎｍｅｎｔ） に達する。磁界強さが減じられて準位交差条件が生じると、４重極核がＮＭＲ核 とエネルギを交換するに伴って、この再整列は実質的に低減させられる。Ａサイ クルにおけるゼロの磁界条件では、ＮＱＲ振動数における放射はエネルギを検出 される物質の４重極核へエネルギを与える。磁界強さが増すにつれて生じる準位 交差条件では、このエネルギの一部はＮＭＲ核へ伝えられてその平均整列を更に 減じ、従ってその後の測定において応答信号を減じる。

上記のことから、本発明においては、飽和信号と準位交差条件の確立との間の間 隔は、磁化が平衡状態となるのに充分である必要はなく、実際にテスト期間を短 縮するためにこれより短いことが望ましい。実際には、準位交差条件はその各飽 和信号の直後に確立される。

本発明の別の特徴によれば、均質な試料または物体における特定物体の存在を検 出するための装置が提供され、それはａ）制御可能かつ変更可能な磁界を印加す る手段と、ｂ）飽和信号（本文に定義する如き）を印加する手段と、Ｃ）検査さ れる試料または物体中の核から自由誘導減衰および（または）スピン−エコ一応 答信号を誘起するため、制御される持続時間、タイミング、電力および位相の無 線周波パルスを印加する手段と、ｄ）自由誘導減衰またはスピン−エコ一応答信 号を測定する手段と、Ｃ）各周期的テストの初めに飽和信号が試料または物体に 加えられる周期的テストを実施するように装置を動作させる制御手段とを含む。

本システムはまた、検出される物質中の４重極核の共鳴振動数またはその付近で パルス状の無線周波電磁波を印加する手段をも含む。

本発明の実施態様については、添付図面に関して例示として次に述べることにす る。

（図面の簡単な説明） 図１、図２および図３は、３つのテスト法を示すグラフ、および図４は、かかる テストを実施するための適当な装置を示すブロック図である。

（実施例） 図１は、先に述べた第１の簡１ｉ″１、なテスト法において加えられる諸条件を 略図的に示している。最下部の図は磁界強さの変動を示し、中間の図は印加され る無線周波信号の振幅を表わすパルスを示し、最−に部の図は測定される自由誘 導減衰およびスピン−エコ一応答信号を示している。各サイクルの初めにおいて 磁界は強さＢ。を有し、Ｓで示されるパルスは飽和信号を表わし、この信号は典 型的に５０μｓ隔てられた５　０　ｔｚ　ｓの持続時間より短いパルスからなる 。これらのパルスの直後に、磁界強さが変化させられる１、Ａサイクルにおいて 、この磁界強さは実線１０により示される如く準位交差磁界強さＢ８．へ変化さ せられるが、Ｂサイクルにおいては、破線１１に示されるようにオフセット値Ｂ 。、へ変化させられる。

はとんどの場合、ＢｌｃおよびＤ　ｌｌＦＦは図示の如＜Ｂｎより小さいが、Ｂ １．ＣおよびＢ。□が比較的大きい場合には、本方法はＢ　＋、ｃより小さなり 。で代替的に用いることができる。、磁界が８１７．またはＢＩＣに保持される ステップ（ｂ）の持続時間［ゎはスケール通りには示されない。これは、’／２ 　（Ｔ　＋　）　１．ｃより太き（かっＩ／’２（Ｔ、）。。

、より小さくなければならず、典型的には２００ミリ秒となる。

Ｍで示されるパルスは、ステップ（ｂ）の終りにおけるＮＭＲ（スピン−１／２ ）核の状態に依存する一連の慎重に制御されるスピン−エコ一応答信号を形成す ることが望ましい。あるいはまた、１１１−の自由誘導減衰信号を誘起するため に、単一パルスを用いることができる。ある数のＡサイクルと回数のＢサイクル とがらの応答信号が測定され、ＡサイクルおよびＢサイクルからの結果間の保持 された差が、検出される物体の存在の表示として用いられる。本方法は、爆発物 ＨＭＸおよびＲＤＸの検出のために有効である。

図２は、第２の方法の諸条件を示しており、これにおいては磁界の低減が時間［ 。だけ遅れ、準位交差磁界強さ１３ｔｃは更にゼロに近づく。本方法は、爆発物 ＴＮＴおよびＰＥＴＮの検出に適用し得る。

図３は、上記の第３の簡ｊｉｉな方法において用いられる諸条件を示す。この場 合、磁界強さは、飽和（ｊ号Ｓの終りの後時間Ｅ。だけ値Ｂ。！：維持される。

この時間り。は（Ｔ１）。と対比し得るべきもので、例えば’／ｚ（Ｔ＋）。か ら３（Ｔ＋）。の範囲内にあり、典型的には１から１０秒である。次に、磁界強 さはゼロまで減じられ、４重接共鳴振動数［。またはこれに近い１つ以−にの振 動数でパルス状または連続波の無線周波がＡサイクルにおいて印加される。Ｂサ イクルにおいては、僅かに異なる振動数ｆ、。、が用いられる。（これらの振動 数ｆ。および「。。□はＳおよびＭパルスに対して用いられる磁界強さＢ。にお けるＮＭＲ振動数であるｆ。とは明らかに異なる。、）図示の如く、磁界強さは その増減の間短い時間ｔ、に準位交差強さＢ　ＬＣに保持されるが、時定数Ｔｔ １１．Ｃが充分に短かければ、これらの明確な休出状態を有することは必要でな いｎＢＴｌの磁界においては、前の如（測定が行われる。この方法は、振動数［ 、Ｊおよび磁界強さＢ　１．ｃが検出される物質に対して適当に設定される時、 ＴＮＴ、ＰＥＴＮ、ヘロインおよびコカインの検出のために適する。。

図４は、これらのテスト法のための適当な装置を示す５、；ｌｕｌ＋御可能なり Ｃ電源３０が、図面１．の水′１′）Ｊ°向に磁Ｗ　ｒ３ｏを生じるように配置 された大きな゛＋ＩＮ磁石のコイル３１．３２と接続されている。ソレノイドの 形態における同調される無線局される。テストされる試料または物体は、このコ イル（複数または単数）３３のれ、図３のＱパルスを保持するため用いられる。

発振器または周波数シンセサイタ−３７が設けられて、ＲＦ信号の反射を表示す る１、これは同調の目的のため用いられ、またテストされる試料または物体中の 導電体または強磁性体がテストにＲＦアゲ−回路３８、および検出および信号処 理回路４１の動作を制御するように接続される。ＲＦソース３４はまた、周波数 ｆ　１１の信号をタイミング回路４２および検出回路４１に対する基準値として 供給する。ＲＦモニター回路４３はま体または導体がテスト・プロセスに悪影？ ’Ｆを及ぼすかどうかを検出するため用いられる。

本発明については、純粋に例示のために本文に述べたこと、および細部の修正は 本発明の範囲内で可能であることが理解されよう。

特表十６−５０７０１６　（６） 補正書の翻訳文提出帯 （特許法第１８４条の８） ”ｆｆ　５４Ｆ−１１，ｌ’ｌ　２Ｅ糎

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．異種成分の試料または物体中の特定物質の存在を磁界内の周期的テストによ って検出する方法において、検出される物質に対する準位交差条件が設定時間に 対して確立され、その後核磁気共嗚信号が測定されて準位交差条件のある結果を 検出し、飽和信号が各周期的テストの初めに印加される方法。
2. ２．各飽和信号が短い高電力パルス列である請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．最初に磁界の強さが検出されるべき物質に対する準位交差磁界強さではない 値に設定され、周期的テストが、 ａ）飽和信号を印加し、 ｂ）磁界強さを前記物質に対する準位交差磁界強さに変更し、該準位交差磁界強 さを、約１／２（Ｔ１）ＯＦＦより小さいが約１／２（Ｔ１）ＬＣより大きい時 間間隔の間維持するステップを含み、（Ｔ１）ＬＣが、前記物質が準位交差条件 にある時該物質中のＮＭＲ核のスピン格子緩和時定数であり、（Ｔ１）ＯＦＦは 準位交差磁界強さからオフセットした磁界におけるその値であり、ｃ）磁界強さ を異なる値に変更し、１つ以上の電磁波パルスをその時の磁界におけるＮＭＲ核 のＮＭＲ振動数あるいはその付近で加えて、該１つ以上のパルスにより誘起され るＮＭＲ応答信号を測定するステップを含むＡサイクルを含む 方法。
4. ４．ステップ（ｂ）が、各Ａサイクルにおける飽和信号の直後に続く請求の範囲 第３項記載の方法。
5. ５．磁界強さが、ステップ（ｂ）が各サイクルで開始される前に、飽和信号の終 了後の高い値の磁界強さにある時検出される物質中のＮＭＲ核のスピン格子緩和 時定数と対比し得る時間中に、前記高い値に維持される請求の範囲第３項記載の 方法。
6. ６．前記周期的テストが、ステップ（ｂ）における磁界強さが前記準位交差磁界 強さからオフセットされるＡサイクルから異なるＢサイクルを含み、前記Ａサイ クルからの応答がＢサイクルからの応答と比較される請求の範囲第３項または第 ４項または第５項に記載の方法。
7. ７．前記磁界が最初に検出される物質に対する準位交差磁界強さではない値に設 定され、前記周期的テストが、 ａ）飽和信号を印加して、該飽和信号の終りから（Ｔ１）Ｑより大きい時間ｔＱ 磁界強さを維持し、 ｂ）次いで、前記物質中のＮＭＲ核の共嗚振動数が、前記準位交差磁界強さにお けるＮＭＲ核を含む前記４重極核の交差偏波時定数であるＴＱＬＣと対比し得る 時間前記物質中の４重種核中の共嗚振動数ｆＱと等しくなるように、磁界強さを ゼロに低減し、 ｃ）ゼロの磁界において、前記共鳴振動数ｆＱの１つ以上またはその付近の電磁 波で放射し、 ｄ）ＴＱＬＣと対比し得る時間に、前記準位交差磁界強さの１つ以上またはその 付近となるように前記磁界強さを増し、ｅ）比較的高い磁界強さにおいて、その 時の磁界におけるＮＭＲ核のＮＭＲ振動数またはその付近で１つ以上の電磁波パ ルスを印加し、前記１つ以上のパルスの誘導によってＮＭＲ応答信号を測定する ステップを含むＡサイクルを含む 方法。
8. ８．前記周期的テストはまた、ステップ（ｂ）における放射が周波数ｆＱからオ フセットした周波数ｆＱＱＦＦであるＡサイクルとは異なるＢサイクルをも含む 請求の範囲第７項記載の方法。
9. ９．ステップ（ｃ）における磁界強さが、１つ以上の明確な時間ｔＬだけ前記準 位交差磁界強さに保持され、前記時間ｔＬに、ステップ（ｃ）において磁界強さ が準位交差磁界強さからオフセットすることにおいてＡサイクルとは異なるＢサ イクルを含み、Ａサイクルからの応答がＢサイクルからの応答と比較される請求 の範囲第８項記載の方法。
10. １０．前記周期的テストが、少なくとも１つのＡサイクルと、少なくとも１つの Ｂサイクルとを含み、該ＡおよびＢサイクルが、物質の存在がＡおよびＢサイク ルの結果間の比較により検出することができるように相互に異なる請求の範囲第 １項乃至第９項のいずれかに記載の方法。
11. １１．各Ａサイクルが、準位交差磁界強さを加えるステップを含み、各Ｂサイク ルが、その対比し得るステップとして準位交差磁界強さからオフセットした磁界 を加えるステップを含む請求の範囲第１０項記載の方法。
12. １２．前記準位交差条件が、その各飽和信号の実質的に直後に確立される請求の 範囲第１項乃至第１１項のいずれかに記載の方法。
13. １３．前記各飽和信号と準位交差条件の確立との間の間隔が、磁化が平衡状態に なるには不充分である請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の方法。
14. １４．各飽和信号と準位交差条件の確立との間の前記間隔が、望ましくは１／４ （Ｔ１）Ｑ乃至３（Ｔ１）Ｑの範囲内の、更に刻ましくは１／２（Ｔ１）Ｑ乃至 ２（Ｔ１）Ｑの範囲内の（Ｔ１）Ｑと対比し得、（Ｔ１）Ｑが飽和信号が加えら れる磁界強さＢＱにおけるＮＭＲ核のスピン格子緩和時間である請求の範囲第１ 項乃至第１１項、または第１３項に記載の方法。
15. １５．均質な試料または物体中の特定物質の存在を検出する装置において、ａ） 制御可能かつ変更可能な磁界を印加する手段と、ｂ）飽和信号を印加する手段と 、 ｃ）制御される持続時間、タイミング、電力および位相の無線周波パルスを印加 して、検査される試料または物体中の核から自由誘導減衰および（または）スピ ン−エコー応答信号を誘起する手段と、ｄ）前記自由誘導減衰またはスピン−エ コー応答信号を測定する手段と、ｃ）飽和信号が各周期的テストの初めに試料ま たは物体に加えられる同期的テストを実施するため装置を動作させる制御手段と を設けてなる装置。
16. １６．検出される物質中の４重極核の共嗚振動数ｆＱまたはその付近の電磁波を 、振動数ｆＱからオフセットする振動数ｆＱＱＦＦで印加する手段を更に設ける 請求の範囲第１５項記載の装置。
17. １７．前記制御手段が、少なくとも１つのＡサイクルおよび少なくとも１つのＢ サイクルのテストを実施するように装置を動作させるためのものであり、前記物 質の存在がＡおよびＢサイクルの結果間の比較により検出することができるよう に、ＡおよびＢサイクルが相互に異なり、前記制御手段が前記比較を行う手段を 含む請求の範囲第１５項または第１６項に記載の装置。
18. １８．前記制御手段が、名Ａサイクルにおける準位交差磁界強さを加えるための ものであり、各Ｂサイクルにおける対比し得る時間に、準位交差磁界強さからオ フセットした磁界強さを加えるためのものである請求の範囲第１７項記載の装置 。
19. １９．前記制御手段が、各飽和信号の実質的に直後に準位交差磁界強さを加える ように装置を動作させるためのものである請求の範囲第１５項乃至第１８項のい ずれかに記載の装置。
20. ２０．添付図面に関して本文に実質的に記載される如き、異種類の試料または物 体中の特定物質の存在を検出する方法。
21. ２１．添付図面に関して本文に実質的に記載される如き、異種類の試料または物 体中の特定物質の存在を検出する装置。