JPH0721471B2

JPH0721471B2 - 体質液の成分を試験するための核磁気共鳴装置

Info

Publication number: JPH0721471B2
Application number: JP62272916A
Authority: JP
Inventors: リチャード・エル・パノシェ; ユーリ・ラポポート
Original assignee: アドヴァンスド・テクトロニクス・インコーポレーテッド
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH01142444A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、医療上の診断に使用される方法及び装置、特
に、血液中のグルコースの濃度を検出し測定することに
関する。

（従来の技術）糖尿病は、多くの人にとって健康上の大きな問題であ
り、その患者数は増大する傾向にある。糖尿病の通常の
処置は、毎日１回ないし数回インシュリンを注射するこ
とである。インシュリンは、徐々にか又は迅速に吸収さ
れる形態で人手でき、これは単独にか又は組合せて注射
可能である。このインシュリン注射は、糖尿病を治療し
て患者の生命を長引かせる上に非常に有効である。

現在では、インシュリンが必要かどうかを定めるため
に、患者の血液を採取し、リトマス型の指示試験によっ
て、グルコース濃度について試験する。指示がなされる
と、患者によってインシュリンが取入れられる。

この試験形式には、いくつかの問題がある。例えば、こ
の試験は、定期的に行なわれるため、インシュリンの投
与は、定期的に行なわれ、その結果としてグルコース濃
度が時間と共に大きく変動し、グルコース濃度にピーク
が現れることがある。この変動は、患者にとって有害な
生理的効果を示すことがある。

インシュリンの投与を必要に応じて定期的に、グルコー
スレベルの変化に応答して行なうことが望ましく、これ
は以前から認識されている。A.アルビッカー、「真性糖
尿病の制御装置」prOc.IEEE 67のNO.9、1308−1310（19
79）、に開示された、１つのそうしたシステムにおいて
は、患者から血液を連続的に採出してグルコースについ
てこれを分析するサーボ系が用いられている。コンピュ
ーター又はマイクロプロセッサーを用いて、採取した血
液試料についてインシュリンの需要が計算され、それに
応答してインシュリンの注射が行なわれる。このシステ
ムは、短期間使用されたにすぎず、侵入型である（即
ち、血液試料を採取するために患者に対してカテーテル
が挿入される）点が不具合とされている。

リトマス型のシステムは、やはり侵入型であり、定期的
に、反復して患者から血液を採取する点が不具合であ
る。

（発明が解決しようとする問題点）従って、本発明の１つの目的は、より一様なインシュリ
ン投与を行なうと共に、血液中のグルコース濃度を経時
的により一様なものとするために、所望ならば連続的
に、患者のグルコースレベルをモニターするために使用
可能なグルコース試験装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、非侵入型であり、グルコースレベ
ルを定めるために定期的な血液の採取を必要としないグ
ルコースモニターシステムを提供することにある。

体液の他の成分を試験することが時に望ましいことがあ
る。例えば警察官は吸気分析装置を用いて、運転者の血
液中のアルコール含量を試験する。しかし吸気分析装置
による試験は、摂取されないアルコール、例えば口をす
すいだ水中のアルコールについては虚偽の結果を与える
ため、不正確な場合がある。

本発明の更に別の目的は、体液の種々の成分例えばグル
コース、アルコール及び薬品の濃度を測定するために使
用される非侵入型の診断装置を提供することにある。

核磁気共鳴（NMR）は、医療用の撮像及び診断のために
広く用いられている診断技法である。NMRにおいては被
検体は、以前にランダムに方向決めされた原子核中¹Hプ
ロトンを整列させるための第１磁界即ちバイアス磁界
と、選択された原子核のエネルギーを増大させるための
第２磁界又はエネルギーバーストとに曝露される。第２
磁界又はエネルギー源をオフとする際に、第１整列状態
に復帰することによって、エネルギーが放出され、この
エネルギーが検出され分析される。この放出エネルギー
は、像又はスペクトルを形成するために分析され処理さ
れる。このスペクトルから、特別の分子結合の存在を認
識し、種々の分子又は物質と関連付けることができ、そ
れによって問題の分子又は物質の濃度を定めることがで
きる。

NMR装置は、人体の断面像を撮像するために、頻繁に使
用されており、大形の磁石例えば超電導磁石を必要とす
る。そのためNMR装置は非常に大形に、また高価にな
る。またNMRによる体液の試験には、侵入性の試料採取
技術が必要とされ、この試料は、より大型の装置におい
て試験される。

これらのNMR装置を使用して、血清を分析し、¹H共鳴の
スペクトルを作成する。これらのスペクトルにおいて、
水、グルコース及びエタノールについて、同定可能なピ
ークが得られる。報告された試験によれば、動物から血
清を採取し、コンテナ上に載置し、¹Hスペクトルを生ず
るように励起させ、このスペクトルを分析する。しか
し、NMR試験は通常のものではなく、便利に利用される
ものでもない。それは、NMR装置が一般に大形であり、
また複雑、高価なため、病院、大学又は同種の研究試験
機関のような選定されたセンターにおいてしか利用でき
ないためと考えられている。このような、NMR装置は、
より便利で廉価な代替物が利用可能なため、血液又は体
液の分析には通常は使用されない。

現用のNMR試験の別の不具合は、通常の侵入型の技法に
よって患者から採取された体液試料について試験が行な
われることである。

従って、本発明の１つの目的は、体液試料の分析に利用
するためのより便利なNMR装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、グルコースについて体液を分析す
るために使用するためのNMR装置を提供することにあ
る。

本発明の更に別の目的は、グルコース濃度について血液
を分析するために、糖尿病患者によって使用される可搬
型のNMR装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、グルコース濃度について血清
を非侵入的に分析するために糖尿病患者によって使用さ
れるNMR装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、アルコール及び薬品のような
他の物質について試験を行なうためのNMR試験方法及び
装置を提供することにある。

本発明のこれらの目的及びその他の目的は、添付図面を
参照とした以下の説明によって明らかとされよう。

（問題点を解決するための手段）本発明は、種々の成分について体液を非侵入的に分折す
るために使用される方法及び可搬型のNMR装置を提供す
る。より特定的には、糖尿病患者は、グルコースについ
て血液を非侵入的に、そして実質的に瞬間的に分折する
ためにこの装置を使用しうるので、血液試料を侵入的に
取得してこの試料の試験を次に行なう必要が除かれる。
ここに開示した装置を使用すると、患者は、定期的に、
また必要ならば頻繁に、そして苦痛なしに、グルコース
濃度について血液の分折を受けることができる。この装
置は、アルコール又は医薬について体液を分折する上に
も有用である。

一形態による装置は、可搬形であり、患者の身体の先端
例えば指を受入れてこの先端を第１磁界即ちバイアス磁
界及び第２磁界即ちエネルギー源に曝露させる手段を備
えている。緩和即ちエネルギー放出の速度を検出してス
ペクトルを作成するためのセンサーが用いられている。
送出された信号を受信して分析し、種々のピークを識別
し、水又はアルコールのような種々のピーク振幅又は高
さを比較し、被検物質の成分の濃度を得るように、標準
試料と対照することによって、分析値を正規化するため
に、センサーが用いられている。

NMR装置の主要な要素の１つは、第１磁界を与えるため
の第１磁石又はバイアス磁石である。この装置におい
て、バイアス磁石は、標準NMR装置に用いられている磁
石よりも物理的に非常に小形である。一例として、この
磁石は、約450g（１ポンド）とし、なお少くとも５−6k
ガワスの磁界強度を示すことができる。別の要素は、第
２磁界又はエネルギーを供試体に適用してこれから放出
されるエネルギーを検出するためのコイル装置である。
単一コイル又は複数のコイルを使用することができる。
本発明の別の重要な要素は、分析に使用される電子回路
である。この回路は、磁界が緩和された時に試料から受
信されるスペクトルを検出し分析するための共働するマ
イクロプロセッサー（第２磁界又はエネルギー源の適用
を制御するようにプログラムされている）によって制御
される。このマイクロプロセッサーの作用は、本明細書
中において説明される。

NMR装置の他の特徴は、以下の説明によって明らかにさ
れる。

（実施例）第１−３図には、試験装置の第１実施例が図示されてい
る。本発明の他の実施例及び特徴は、この第１実施例に
ついて本発明の主要な特徴を考察した後に説明する。

試験装置10は、指孔12を画定する箱形の組立体を含むも
のとして図示されている。この組立体は、本体部14を含
み、本体部14は、頂部壁22、長い側部壁16、20、長い底
部壁18及び後部壁24によって画定される。組立体は、２
部分から成るカバーないしはハウジング25A、25B中に収
納され、ハウジング25A、25Bの内部には後述する電子部
材も収納されている。別の方法として電子部材は、本体
部14に連結した別のハウジング中に収納してもよい。１
対の第１バイアス永久磁石26、28は、頂部壁18及び底部
壁22を形成し、向い合いに配され、第１整列磁界を与え
る。なお、これらの磁石の磁極は、磁界が相加わるよう
に整列され、構造的な干渉を供与し、磁極片又はシュー
は指孔12中に磁界を形成する。この整列は、“X"の表示
によって示され、この表示は、磁石26、28からの磁界が
第２図において同方向に、紙面に向う方向に、指孔12を
通り抜けることを示している。

標準試料開始装置30のための試料ホルダーないしコンテ
ナは、この指孔中に配置されたものとして図示されてい
る。開始装置30は、バイアス用圧縮ばね32を含み、この
圧縮ばねの一端は後部壁24に、他端は標準試料ホルダー
34に、それぞれ圧接している。ホルダー34は、支柱形部
材35に取付けてあり、支柱形部材35は、通し孔37を経て
案内される。始動スイッチ36は、支柱形部材35からオフ
セットされた後部壁24に取付けてあり、ばね32に抗した
試料ホルダー34を後部壁24の方に押すと、ホルダー34
は、始動スイッチ36を押下げ試験装置の作動を開始され
る。試料ホルダーを取外すとスイッチ36がレリーズされ
る。スイッチ36は、外部に例えば頭部39の下方に取付
け、頭部39の運動により操作されるようにしてもよい。

表面コイル38は、永久磁石26,28のうちどれか１つに近
接して、ハウジング25A,25B中に取付けられている。コ
イル38は、第２磁界を発生させ、再整列及び感知の目的
のためのエネルギー源として作用する。第１図に示すよ
うに、表面コイル38によって発生した第２磁界は、第１
磁界即ち永久磁石磁界と直交している。この実施例につ
いて表面コイル38を選択したのは、磁化の深さ（即ち磁
界の浸透の度合）が、コイルの直径に関連しているた
め、制御可能なことによる。

表面コイル38は、励磁と感知の両方について、単一コイ
ルでもよい。表面コイル38は、各々励磁及び感知のため
の複数のコイルを含む１つの組立体としてもよい。表面
コイル38は、少くとも２つのコイルの組立体とし、少く
とも１つのコイルは励磁用、少くとも別の１つのコイル
は感知用としてもよい。これらの場合の実施例は、第1
3,14,15図に図示されている。

カバー即ちハウジング25A,25Bはこれを不法に開放又は
除去した場合に後述する電子部材が不能化されることに
より、カリブレーションを破壊して不適切な使用に結果
することのある不法な装置のいたずら又は修理を防止す
るようにするための、電子インターロックシステム（第
３図に符号56によって示す）を備えている。

試験は、物理的には、患者が試験装置に指を差込んで試
料ホルダー34を後部壁24に向って、始動スイッチ36と係
合するように押込み、後述のように分析が開始されるよ
うにすることによって行われる。

なお、指は指の爪が表面コイル38の近傍にあるように位
置される。この位置は、指の爪が死んだ組織であるのに
活性血管床が爪の直下に位置されているため選択された
ものである。この血管は、正確な試験サイトを与えるも
のと考えられている。他の多くの試験サイトにおいて、
血管中の血液を試験するためには生きた身体組織を貫通
することが必要となり、これは、組織又は骨が試験によ
る信号を発生させ、この信号が、ノイズとして作用し、
グルコース濃度についての血液の分析に干渉しうること
を意味する。指の領域が好ましいのは、爪が本質的に死
んだ組織であり、干渉性のノイズはほとんど発生させな
いことにより、S/N比を増大させるためである。他の身
体の局部ないし末端例えばヒト又は他の動物の耳も試験
可能と考えられる。

試験回路40は、電池電源42を備えている。医師のオフイ
ス、病院その他のような、恒久的な設備においては、電
池にエネルギーを与えるために商用電源及び電池充電装
置を使用してもよい。始動スイッチ36を押下げると試験
回路40及びマイクロプロセッサー44が作動する。マイク
ロプロセッサー44は、RF発生器及び周期的に動作するゲ
ート46を作動させ、ゲート46は、第２磁界を印加するよ
うに表面コイル38（又はコイル組立体）を励磁６、エネ
ルギー状態を高め、核を再整列させる。

RF発生器は、適当な時に、マイクロプロセッサー44の制
御の下に、不作動とされ、核（ダイポール）はそれによ
り最初の整列に向って緩和又は復帰することができる。
表面コイル38は、緩和及び再整列の間に放出されたエネ
ルギーを検出する。これらの信号は、受信器−ゲート48
によって受信され、A/D変換器50によって、アナログ信
号からデジタル信号に変換され、アナログプロセッサー
44に供給される。読出し専用メモリ即ROM52は、装置の
較正並びに試験結果の分析及び表示に際してマイクロプ
ロセッサー44について使用されるプログラムを格納する
ために用いられる。別々のコイルを使用する場合には、
RF発生器が励磁コイルに接続され、受信器が感知コイル
に接続されるように、回路を変更する（第12図参照）。

ROM52は、電池54によって絶えず付勢される。カバーイ
ンターロックスイッチ56は、ハウジング25A,25Bが開放
され、取除かれ、又はいたずらされた際に、ROM52を不
作動とするために、ROM52と電池54との間に配設されて
いる。これらの場合には、スイッチ56は開放され、ROM5
2中のプログラムは消去される。

試験回路40は、マイクロプロセッサー44に接続された好
ましくはデジタル式の表示部58と、システムの作動状態
を表示する１群の状態ランプ（読出しランプ60、較正ラ
ンプ62、表示ランプ64及びエラーランプ68）も備えてい
る。

ROM52は、第４図のプローチャートに示したプログラム
を含み、このプログラムによって試験装置の作動が制御
される。一般に、試験装置の作動は、次の通りである。

（イ）指を挿入し、試料ホルダー34を押下げて始動スイ
ッチ作動させる。

（ロ）指を試験する。

（ハ）指の試験結果をRAM45に記憶する。

（ニ）指を放し、試料を試験位置に移動させる。

（ホ）試料を試験する。

（ヘ）試料の試験結果をRAM45に記憶する。

（ト）試料の試験結果を所定の較正データと比較する。

（チ）次に、指の試験の結果を、試料又はメモリと比較
し、データを正規化し、比例計算によってグルコース濃
度を定める。

次に、第4a−4c図のフローチャートを参照すると、マイ
クロプロセッサー44及びROM52の種々の相が示されてい
る。これらの相は次のように考えることができる。

（イ）患者の読出しサイクル。

（ロ）標準試料の読出しサイクル。

（ハ）作動システムのチエック。

（ニ）等H₂Oピークについて正規化された患者のデータ
及び標準試料の計算。

（ホ）グルコースレベルの計算。

これらの大まかなステップの各々には一連のより小さな
ステップが含まれる。

第4a図を参照すると、フローチャートは、始動スイッチ
36を押下げてプログラムを開始させ読出しランプ60を点
灯することによって開始される。次に、水ピークを飽和
させるために、１秒間のホモデカプリングパルス即ち同
種減結合パルス（又は複数のパルス）が加えられる。５
μ秒のサンプリングパルスが採取され、A/D変換器50か
らの自由誘導減衰出力が記録される。次に、データポイ
ントをメモリ45に記録し、前記の過程を、例えば100回
反復即ちループする。第4a図の右半分には、１秒間の同
種減結合パルス、５μ秒のサンプリングパルス、減衰並
びに減衰データポイントのフーリエ変換を示す一連の線
図が示されている。応答の振幅（Amp.）はＹ軸上に記録
されている。サンプリング後に、読出しランプは消灯さ
れ、蓄積された応答に指数減衰が掛算され、線の幅の広
がりが与えられ、フーリエ変換が行なわれ、患者のデー
タとして、化学シフト対ピーク高さのスペクトルが記憶
される。

次に第4b図を参照すると、標準試料の読出しサイクルが
次に作動される。ここでは、較正（カリブレーション）
光が点灯され、始動スイッチ36はリリーズされる。スイ
ッチ36がリリーズされると、１秒間の同種減結合パルス
（又は、複数のパルス）が供給され、５μ秒のサンプリ
ングパルスが採取され、自由誘導減衰が記録され、デー
タポイントは、メモリ45に記録される。次にシステムを
再び例えば100回反復する。患者の読出しサイクルの場
合と同様に、蓄積された応答に指数減衰を掛算して線の
幅の広がりを改善し、フーリエ変換を実行し、サンプル
データとして、化学シフト対ピーク高さのスペクトルが
記録される。

次のステップは、作動チエックであり、ここでは、標準
試料（サンプル）についての化学シフト対ピーク高さの
データのスペクトルが呼出され、以前に採取した標準デ
ータと許容可能な公差範囲内において比較される。誤差
が許容可能な公差範囲内に含まれない場合には、誤り表
示ランプ66が点灯され、操作者に通報される。データが
許容可能な誤りに含まれれば、システムは、次のステッ
プに進む。第4c図の右半分には、標準試料データと標準
サンプルスペクトルとの間の比較が示され、また許容可
能なシフト、ピーク高さ及び周波数が、Ｙ軸上に振幅を
プロットして示されている。

次のステップは、水の高さを等しくして患者のデータ及
び標準サンプルデータを正規化することがある。この場
合、患者のデータが呼出され、標準サンプルデータが呼
出される。次に患者のデータの水ピークの高さが、標準
試料のデータの水ピークの高さと平衝されるようにスケ
ーリングされる。

システムは次に、グリコースレベルを計算するステップ
である次のステップを実行する。そのために、患者のデ
ータのグルコースピークの高さと標準サンプルのデータ
のピークの高さとの比が求められる。次にこの比に、既
知の標準サンプルのグルコース対水比が掛算され、更
に、標準サンプルからの濃度因子Ｋ（1dl当りmg又は他
の適当な単位によって表わされる）が掛算される。次に
血漿レベルに対する患者のグルコースレベルが表示され
る。正常なグルコース濃度は、1dl当り90mgである。

この関係は次のように導かれる。

（イ）例えば水1dl当りグルコースのmg数（mg/dl）で表
わした既知のグルコース濃度（Ｋとして表わす）を有す
る標準試料を作成する。

（ロ）患者を試験し、水及びグルコースのピークの高さ
を得る。

（ハ）次に水及びグルコースのピークの高さについて標
準試料を試験する。

（ニ）標準試料の水ピークの高さ／患者の水ピークの高
さの比を定めることによって、患者の水ピークの高さを
正規化する。この比は、利得と呼ばれる。

（ホ）患者のグルコースピーク高さに利得を掛けること
によって、患者のグルコースのピークの高さを正規化す
る。この結果は、正規化された患者のグルコースレベル
である。。代数的に表わすと（ヘ）mg/dlのような単位によって表わした実際の患者
のグルコース濃度を得るには、正規化されたグルコース
をグリコース標準で除算し、結果比に濃度因子Ｋを乗算
する。換言すると、（ト）前述の（イ）−（ヘ）の核ステップを供給した全
式は、次のように表わことができる。

第5A図には、¹H典型血液スペクトルが示され、水（H
₂O）及びグルコースのピークも明瞭に示されている。試
験試料のグルコース濃度を定めることを可能とするの
は、較正試料及び試験試料から定められたピーク高さ比
である。第5a図は、正常な血清から得た、B.ブロックの
「高収率NMRによる血清の分析」Chin.Chem.28/9、1983
（1982）による結果を示している。試料の容積は、血清
0.4mlに、フイールドロック2H₂O0.1mlを加えたものであ
る。更に、化学シフト及びピーク領域を割当てるための
基準として役立つように2H₂Ｏに10mmol/lTSPを加えたWM
500ブルッカー分光計によって実験を行なった。H₂Oピー
クを飽和させ減少させるために、5m秒のサンプルパルス
（45°表示角）の前に、試料を30℃に保持し、１秒間の
ホモデカプリングパルスを加えた。全16kデータポイン
トを1.5秒の獲得時間内において記憶した。各々のスペ
クトルについて、80個のそうした過濃信号を平均化した
（１スペクトルについて２分間）。水ピークが制御され
ていても、これは最も際立った特徴であり、４桁も低い
グルコースレベルがなおも容易に同定される。グルコー
ス濃度は、通常のグルコースオキシダーゼ法によって測
定した、通常の範囲である90mg/dlに含まれる。ラクテ
ートも検出可能であった。ピークのない領域であるはず
の5.25にグルコースのピークを見ることも興味深い。

第5b図は、やはりボックによって報告された、エタノー
ル及び水のピークを示す¹H血液スペクトルを示し、これ
は、ウオッカ30mlを摂取した30分後に得られた血清のス
ペクトルを示している。慣用のガスクロマトグラフ法に
よって測定したエタノール濃度は、わずか30mg/lであっ
たが、1.20ppmにおいてのエタノールのメタノール共鳴
は、40:1よりも良好なS/N比において検出された。メチ
レン共鳴はグルコース領域中に埋波している。更に、お
そらくは吸収されたエタノールの強化によって導出され
た酢酸塩の位置である1.93ppmに大きなピークが現出さ
れる。めい酎した患者の血清中においてはエタノール共
鳴は、より大きな強度をもち、スペクトルを支配した。

本発明の別の実施例による試験装置70は、第６図に図示
されている。この実施例によれば、３つのコイル対72,7
4,76が設けてあり、これらは同一平面内にあり、60°の
等間隔に位置されている。これらのコイルは、試料（例
えば指又は試験管）が配されるべきコイルの中心部に構
造的干渉を与えるように配設されている。これらのコイ
ル対は、前記の表面コイルと同様に、励磁又は再整列コ
イル及びセンサーとして作用する。この構成は、S/N比
を高めることによって、よりよい信号弁別を与えるもの
と考えられている。各コイルは、第１、２図に示したも
のと同様のハウジング中に取付けてあり、第３図につい
て説明した同様の仕方で回路によって制御される。物理
的には、標準試料は、例えば試験管78がコイル72中に挿
入されるように挿入される。被験部分は、図示したよう
に、コイルの中心部に配される。

試験試料は次に前述のように試験され、コイルは最初に
励磁又は再整列磁石として、次にセンサー又は受信部と
して作用する。その他の点例えば信号処理及び濃度分析
についてのこのシステムの作用は、前記の場合と同様で
ある。

試験装置の一部を植設することが望ましい場合のため
に、第８、９図を参照して説明する。

第８図に示した第３実施例による試験装置80は、身体の
内部にある血管例えば静脈又は動脈を囲むように構成さ
れる。

試験装置は、この場合にはＣ字形の主要磁石82と、１対
のRFコイル84とを備えている。静脈又は動脈86は、コイ
ル対と磁石82の磁極との間に配設されている。これによ
り、静脈又は動脈86中の血液は第１磁界の作用を受け、
励磁又は再整列磁界と緩和とがコイル84によって感知さ
れる。

第４実施例による試験装置90は、第９図に示すように、
外科的に植設されるようになっている。この試験装置
は、２つの構成部分から成り、その１つは、内部部分又
は植設部分92、他のものは、外部電源及び検出部分94で
ある。これら２つの部分は、ここで説明するように、変
圧器状部材によって電子的に結合される。

この第４実施例による試験装置90において、外部の交流
電源96は、内部の電源98に誘導結合されている。内部電
源98は、プローブー磁石ユニット102に接続されたNMRユ
ニット100に給電する。プローブー磁石ユニット102から
の信号は、受信器104によって受信される。受信器104
は、コイルエレメント108を経てマイクロプロセッサー1
06に誘導結合されている。マイクロプロセッサー106
は、グルコース濃度のデジタル表示部110に出力を送出
する。

プローブー磁石ユニット102は、第８図に構成と同様で
あり、動脈を囲むように配置されている。マイクロプロ
セッサー106による信号の処理は、前記の各実施例特に
第３図の実施例と同様に行なわれる。

第５実施例によれば、表面の血管、通常は動脈は、膨張
され、グルコース濃度の分析のために使用される。この
実施例を示す第10、11図において、患者の腕120は、静
脈124を皮膚面から突出膨脹させるための与圧可能なカ
フ122によって囲まれている。この状態の下では、NMRユ
ニットは、腕120の表面の突出した血管の両側に嵌合さ
れる。この実施例では、Ｃ字形の永久磁石126は、その
Ｎ極及びＳ極が血管の両側にあるように配置される。第
１、２図に示したものと同様の表面コイル128は励磁、
再整列及び検出のために用いられる。第３図に示した形
式の試験回路は、第10、11図の実施例においても用いら
れる。

本発明による試験装置の主な利点は、現在病院その他で
使用されている大形のNMR試験装置よりも若しく小形に
できることにある。それは、現用の装置が患者の身体を
囲むための大きな主要な磁石を備えているためである。
本発明によれば、試験される部分が指その他の先端であ
るため、主要磁石は、小形としてよく、そのため試験装
置は、テーブル上に取付けたり、書類ケースに入れても
ち運んだりでき、又は、更に小形化できる。こうした装
置を実現するには、磁石は、小形化し、また比較的軽
量、例えば約450g（１ポンド）とし、なおかつ適切な磁
界強度を示すようにするべきである。この適切な強度
は、少くとも５−6kガウスのオーダーとするべきであ
る。ニオジニウムを含有した特に適切な磁石は、ゼネラ
ル・モーターズ・コーポレイションにより製造されてい
る。

第12図は、別々の送信コイル及び受信コイル38′,38″
に接続された発生器−ゲート46及び受信器−ゲート48に
それぞれ接続されている。

第13図は、コイル38′,38″の実施例を、互に対し90°
のバイプス磁界HOを含めた磁界の方向と共に図示してい
る。

第14、15図は、磁界が相加わるように接続された複数の
表面コイル38を単一の送受信装置として使用すること
を示している。

第16図は、第11図に示したものと同様の別の構成による
バイアス磁石を示している。バイアス磁石130は、１対
の磁極片132、134を含み、これらの磁極片は、この実施
例では指を受入れるための空隙を画定している。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
以上に説明した以外の種々の変形が可能であり、前述し
た特定の構成は単なる例示に過ぎず、本発明を限定する
ものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による試験装置を示す垂直断面図、第
２図は、ハウジングその他の部分を示し、第１図の２−
２線に沿った垂直断面図、第３図は、試験装置を作動さ
せるための回路の構成を示す概略ブロック図、第4a−4c
図は試験装置の作用を説明するためのフローチャート、
第5a、5b図は、分析に使用する水、グルコース及びアル
コールのピークを示すための代表的なNMRスペクトルを
示す線図、第６図は、試験装置に使用する３コイルシス
テムを示す概略配列図、第７図は、第６図の３コイルシ
ステムの電気的接続を示す概略接続図、第８図は、身体
中に植設するためのNMRプローブを示す概略配列図、第
９図は、第８図に示した植設型のプローブと共に使用す
るための電気回路を示す概略ブロック回路図、第10図
は、NMR試験のために血管を膨脹させた人の腕を示す斜
視図。第11図は、体表面の血管を用いたNMR分析におい
て使用する磁気プローブを示す部分断面図、第12図は、
別々の励磁コイル及び受信コイルと共に使用するための
別の回路装置を示す概略配列図、第13図は、第12図の形
式の構成において使用するための別の回路の構成を示す
概略回路図、第14図は、多コイル構成を示す概略配列
図、第15図は、第14図の各部の上面図、第16図は、第
１、２図の磁石の構成に代りうる別のＣ字形の磁石を示
す側面図である。 26、28:永久磁界（第１磁石手段）、38:表面コイル（第
２磁石手段）、72、74、76:コイル対（第２磁石手
段）、86:静脈又は動脈（血管）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 8105−2ＪＧ０１Ｎ 24/02 ５１０Ｅ (56)参考文献特開昭59−197845（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−103693（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−127785（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−229057（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−10160（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−77745（ＪＰ，Ａ) 米国特許4441502（ＵＳ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１磁石手段が、第１磁界を発生させ、¹H
プロトンを初位置に整列させ、第２磁石手段が回路手段
により周期的に励磁されそして消磁され、¹ Hプロトンの第２の位置への整列及び該初位置への再整
列を行わせる第２磁界を発生させ、前記第２磁石手段
は、再整列の間に生じた磁気的な変化を検出し、前記回
路手段が該変化を分析するようにした、体液の成分を試
験するための核磁気共鳴装置であって、前記第１磁石手段が、試験される体液を含む血管を受入
れる試験領域が少なくとも部分的に制する永久磁石手段
を含み、取付手段によって前記第１磁石手段を取付けると共に、
試験領域内に受入れられる血管に近接するように、また
体液に磁気的に結合されるように、該試験領域内に前記
第２磁石手段を取付け、前記第１磁石手段が、Ｎ極及びＳ極を各々含む１対の棒
磁石を含み、前記取付手段が１対の隔てられた部材を含み、該部材が
前記１対の棒磁石を核Ｎ極が該部材の１つに該Ｓ極が該
部材のうち他方にそれぞれ固着されるように、隔てられ
た状態に取付け、前記取付手段が、該１対の隔てられた部材を互いに連結
する端部材を含み、該端部材は通し孔を含み、該端部材にはスイッチが取付けてあり、前記回路手段に
接続され、その作動を開始させるように操作され、試料手段が該試験領域に配設してあり、検査しようとす
る成分の試料と、該試料を含有した試料ホルダーと、該
通し孔を経て延長かつ該試料ホルダーに接続された第１
端及び頭部を含む第２端を備えている試料ホルダー部材
と、該試料ホルダー及び該端部材に当接しかつ該試料ホ
ルダーを該端部材から離れるように付勢しそして該試料
を該第２磁石手段に近接して該試験領域内にそして該頭
部を該端部材に対向するようにそれぞれ通常位置させる
ためのばねとを前記試料手段は含み、前記試料ホルダーは、該試験領域内に体の末端部を挿入
することによって移動し該スイッチを作動させる、ことを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項２】各々の該隔てられた部材が、磁束を集中さ
せるように該試験領域に指向された磁極片を含み特許請
求の範囲第１項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項３】前記第２磁石手段が表面コイル手段を含む
特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項４】前記表面コイル手段が、発信励磁及び感知
のための単一の表面コイルから成る特許請求の範囲第３
項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項５】前記表面コイル手段が発信励磁及び感知の
ための複数の相加的に接続された表面コイルを含む特許
請求の範囲第３項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項６】前記表面コイル手段が、発信励磁及び感知
のための第１表面コイル及び第２表面コイルを含む特許
請求の範囲第３項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項７】前記表面コイル手段が、発信励磁及び感知
のための120°間隔の３つのコイルを含む特許請求の範
囲第３項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項８】試験領域を画定し、該試験領域内に配され
た供試体の¹Hプロトンを第１位置に整列させるように作
動する、永久磁石手段と、ゲートされた無線周波数パルスを発生させるための発生
器−第１ゲート手段と、試験領域内に配され、該発生器−第１ゲート手段に接続
され、ゲートされた無線周波数パルスによって周期的に
付勢され、第１整列位置と第２整列位置との間に¹Hプロ
トンを周期的にフリップさせ、第２整列位置から第１整
列位置への整列の間にアナログデータ信号として磁気的
変化を感知するためのコイル手段と、第１整列位置への再整列の間に前記アナログデータ信号
を受けるように前記コイル手段に接続されている、受信
器−第２ゲート手段と、前記アナログデータ信号をデジタルデータ信号に変換す
るために該受信器−第２ゲート手段に接続されている、
アナログ／デジタル変換手段と、前記発生器及び前記第１ゲート手段をゲーティングし且
つ前記アナログ／デジタル変換手段からデータを受ける
ように接続された制御手段と、を有し、該制御手段は、デジタルデータ信号を記憶し分
析するための分析手段と分析結果を表示するための表示
手段とを含み、前記制御手段が、作動プログラムを記憶するためのプロ
グラムメモリと、デジタルデータ信号を記憶し送出するための、前記分析
手段中のランダムアクセスメモリと、記憶されたプログラムに従って核磁気共鳴装置を制御す
るために、前記発生器−第１ゲート手段、２つの前記メ
モリ及び前記アナログ／デジタル変換手段に接続されて
いるマイクロプロセッサーと、を備えハウジングカバーを含むハウジングと、前記プログラムメモリのための電源と、前記電源を前記プログラムメモリに接続し、前記ハウジ
ングカバーの除去により作動して、記憶されたプログラ
ムを消去するための、スイッチ手段と、を更に備えている核磁気共鳴装置。
【請求項９】主要磁石手段と、コイル手段と、前記コイル手段及び核磁気共鳴装置に接続され、励磁−
再整列磁界を発生させ、該磁界の緩和に基因した変化を
検出し、該変化を分析するための、回路手段と、を有す
る、体液の成分を試験するための核磁気共鳴装置であっ
て、核磁気共鳴装置が、可搬型であり、血管中の前記体液を
受入れて試験するようになっており、前記コイル手段は、試験しようとする体の末端又は血管
に近接して位置されるように構成され、前記回路手段は、前記コイル手段に近接して¹Hプロトン
を共鳴させるように該コイル手段を励磁する手段と、種
々の分子結合に対応したピークを有するスペークトルに
よって指示される変化を検出する手段とを含み、前記回路手段は、第１試料中の第１成分についてのピー
クの実際の振幅を第２試料中の該第１成分のピークの所
定の振幅と比較して第２成分の実際の値を定める手段も
含み、前記回路手段は更に、第１成分についてのピークの実際
の値を、該第１成分の該ピークについての所定値と比較
し、第２成分の実際の値を、第１成分と第２成分とにつ
いてのピークの所定値間の所定の関係から定めるための
手段を含み、前記コイル手段が、試験される体の末端又は血管に近接
して配置された少なくとも１つの表面コイルを含み、核磁気共鳴装置が、ヒトの指を、指の爪の下方域にある
血管として試験するようになっており、表面コイルは、
指の爪に近接して配置されるようになっており、核磁気
共鳴装置は、指の試験後に較正の目的のために試験され
るべき標準試料を有する核磁気共鳴装置。
【請求項１０】試験すべき体液が、ヒトの血清であり、
第１成分が水、第２成分がグルコースであり、核磁気共鳴装置が、前記表面コイルに近接した較正位置
に標準ホルダーを弾性的に付勢すると共に試験されるべ
き指によって試験されるべき第２位置に移動する手段を
含む特許請求の範囲第９項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１１】標準ホルダーの運動が指の試験動作を促
進する特許請求の範囲第10項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１２】核磁気共鳴装置が、指を囲むように配設
してあり、コイルは、指の爪に近接して配置されるよう
にした、特許請求の範囲第９項記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１３】共振磁界の大きさと浸透深さとを表面コ
イルの直径に比例した値とした特許請求の範囲第９項記
載の核磁気共鳴装置。