JPH08240651A - 核磁気共鳴イメージング装置および方法 - Google Patents

核磁気共鳴イメージング装置および方法

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JPH08240651A
JPH08240651A JP7043315A JP4331595A JPH08240651A JP H08240651 A JPH08240651 A JP H08240651A JP 7043315 A JP7043315 A JP 7043315A JP 4331595 A JP4331595 A JP 4331595A JP H08240651 A JPH08240651 A JP H08240651A
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JP
Japan
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magnetic field
sample
gradient magnetic
field forming
forming device
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JP7043315A
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English (en)
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Akira Horikane
彰 堀金
Ushio Matsukura
潮 松倉
Masayoshi Kamio
正義 神尾
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NORIN SUISANSYO NOGYO KENKYU C
NORIN SUISANSYO NOGYO KENKYU CENTER SHOCHO
Original Assignee
NORIN SUISANSYO NOGYO KENKYU C
NORIN SUISANSYO NOGYO KENKYU CENTER SHOCHO
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/30Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料室を取出すことなく試料交換ができ、試
料交換時のチューニング、シミングを省略して、高効率
かつ高精度で測定でき、静磁場および傾斜磁場の振動が
測定ユニットに伝わるのを防止して、ノイズの混入を防
止し、正確なMRI画像およびスペクトルを得る。 【構成】 静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装置2
内に形成される空心部4内に、試料室11とRFコイル
13を備えたRF発受信装置12からなる測定ユニット
10を、静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装置2か
ら隔離して支持装置14で支持し、試料室11には試料
移送路18を通してバキュームおよび圧縮空気により試
料15を導入、排出して試料交換を行い、試料室11に
試料15を導入した状態で傾斜磁場を形成するととも
に、RFコイル13によりRFパルスの発信およびMR
信号の受信を行ってイメージング画像およびスペクトル
を得る核磁気共鳴イメージング装置および方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴イメージング
(MRI)装置および方法に関し、さらに詳細には生物
試料、食品、薬品等の試料の非破壊品質評価装置、分析
装置等としての利用に適した核磁気共鳴イメージング装
置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MRI装置は超伝導磁石などによって得
られる強磁場中で水素、リン、炭素13等の原子核が電
磁波(例えば水素の場合200MHz)に共鳴する反応
すなわち磁気共鳴(MR)現象を利用して、試料の画像
化およびスペクトル解析を非破壊で行う装置であり、医
学分野においては腫瘍、脳内出血などの臨床検査に広く
用いられている。MRIは、水素原子などのMR現象に
より画像診断およびスペクトル分析が可能で、試料の内
部構造および化学成分を非破壊で観察できる。そして物
質に対する透過力があり、官能基に対応するスペクトル
が得られるため、試料の透視による非破壊の品質評価、
成分分析などにも用いられている。このような試料の非
破壊品質評価、分析等に用いられるMRI装置も医学診
断に用いられるものと同じ原理に基づくものであるた
め、医学診断用のMRI装置とほぼ同様の構造の装置が
用いられている。
【0003】図5は従来の非破壊品質評価、分析装置等
として用いられているMRI装置の斜視図である。図5
において、1は超伝導磁石等の静磁場形成装置で、横型
円筒状に形成され、内周部に傾斜磁場形成装置2が取付
けられ、支持台3上に固定されている。静磁場形成装置
1の空心部4には円筒プローブ5を搭載したクレードル
6が挿入取出可能に取付けられている。円筒プローブ5
にはRFコイルおよびコンデンサからなるRF発受信装
置が内蔵され、チューニング棒7が突出している。この
MRI装置はコンピュータを含む制御装置により制御さ
れるようになっているが、詳細な図示は省略されてい
る。
【0004】上記のMRI装置においては、クレードル
6を取出して試料を装填した試料ホルダ(図示せず)を
搭載した状態で、クレードル6を静磁場形成装置1の空
心部4内の所定位置に挿入し、傾斜磁場形成装置2に固
定する。この状態で円筒プローブ5に設けられたRF発
受信装置をチューニング棒7を用いて共鳴周波数に調整
する。また空心部4内に試料、円筒プローブ5およびク
レードル6が挿入されるため、静磁場に乱れを生じるの
で、シミングを行って静磁場を均一化する。そして傾斜
磁場形成装置2のコイルに通電して傾斜磁場を形成する
と同時に、RF発受信装置のRFコイルからRFパルス
を発信して共鳴させる。RFパルスを停止した状態でR
F発受信装置でMR信号を受信し、コンピュータ処理に
より信号をイメージ化し、MRI画像を得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のMRI装置は医学診断用の装置と同じ考え方
の装置となっているため、試料の品質評価、分析用等の
目的には適合しない。医学的診断用の被検体である人体
に比べてはるかに小さい試料を測定対象とする品質評
価、分析用のMRI装置では、医学診断用の装置とは異
なる性能が要求される。
【0006】例えば複数の試料の測定を行う場合、試料
交換はクレードル6を取出した状態で行われるが、試料
交換後のクレードルを静磁場内に挿入して所定位置に固
定しても、プローブ5、クレードル6、試料等の位置は
毎回微妙に相違して、小さい試料の測定の場合には大き
い誤差を生ずることになるため、試料交換の都度、チュ
ーニングとシミングをやり直す必要があり、これらが不
十分であると測定精度が低下するとともに、多数の試料
を効率よく測定することができない。
【0007】また傾斜磁場は常に形成されるのではな
く、測定に際して形成されるが、静磁場中で傾斜磁場を
形成すると、静磁場と傾斜磁場の干渉が起こり、衝撃波
が発生する。ところが傾斜磁場の形成はRFパルスの発
信シーケンスに従って行われるため、RFパルスの停止
後に受信するMR信号に衝撃波が影響を与え、振動によ
り正確なMRI画像が得られないなどの問題点がある。
【0008】本発明の目的は上記のような問題点を解決
するため、多数の試料を測定する場合でも効率よく試料
交換を行って、正確で精度の高いMRI画像が得られる
MRI装置および方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は次の核磁気共鳴
イメージング装置および方法である。 (1)空心部に静磁場を形成する静磁場形成装置と、前
記静磁場内に傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成装置と、
前記空心部内に配置される試料室およびRFコイルを有
するRF発受信装置からなる測定ユニットと、前記試料
室に試料を導入しかつ排出する試料移送装置と、前記測
定ユニットおよび試料移送装置を静磁場形成装置および
傾斜磁場形成装置から隔離した状態で支持する支持装置
と、前記試料室に試料を導入した状態で傾斜磁場形成装
置により傾斜磁場を形成するとともに、RF発受信装置
によりRFパルスの発信および磁気共鳴信号の受信を行
ってイメージングを行うように制御する制御装置とを備
えていることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装
置。 (2) 試料移送装置はバキュームにより試料を試料室
に導入し、圧縮空気により排出するように構成されてい
る上記1記載の装置。 (3) 静磁場形成装置により静磁場が形成され、傾斜
磁場形成装置により傾斜磁場が形成される空心部内に、
試料室およびRFコイルを有するRF発受信装置からな
る測定ユニットを、静磁場形成装置および傾斜磁場形成
装置から隔離した状態で支持し、前記試料室に試料移送
装置により試料を導入した状態で、傾斜磁場形成装置に
より傾斜磁場を形成するとともに、RFコイルを有する
RF発受信装置によりRFパルスの発信および磁気共鳴
信号の受信を行い、イメージング画像およびスペクトル
を得ることを特徴とする核磁気共鳴イメージング方法。
【0010】本発明のMRI装置および方法は、生物試
料、食品、薬品等の移送可能な試料、特に穀物種子のよ
うに小型の試料の非破壊評価、分析等に適したものであ
る。静磁場形成装置、傾斜磁場形成装置、RF発受信装
置等のMRI装置の基本的な構成は従来のものと同様で
あり、市販品を使用することができる。静磁場形成装置
としては超伝導磁石が好ましく、空心円筒形に形成され
たものを横形に配置して使用するのが好ましい。傾斜磁
場形成装置はX、Y、Zの三次元方向に傾斜磁場を形成
するように構成される。RF発受信装置は発信装置と受
信装置が一体化したものでもよく、分離したものでもよ
い。
【0011】測定ユニットは試料室とRF発受信装置か
らなるもので、測定する試料の導入、排出に適した試料
室とRFコイルを有するRF発受信装置によりユニット
を形成し、これを支持装置に支持して、空心部内の静磁
場形成装置および傾斜磁場形成装置から隔離した位置に
配置される。支持装置自体も静磁場形成装置および傾斜
磁場形成装置から隔離して配置するのが好ましい。支持
装置は試料室の位置を調整できるように構成するのが好
ましい。移送装置は、試料交換制御装置により試料室の
位置を変えることなく、外部から試料室に試料を導入
し、かつ排出するように形成されるのが好ましい。
【0012】試料室、試料移送装置、支持装置などの構
成材料はプラスチック、銅、チタン等の非磁性材料で構
成するのが好ましい。
【0013】
【作用】本発明のMRI装置によるMRI方法は、静磁
場形成装置により静磁場が形成される空心部内に、試料
室およびRF発受信装置からなる測定ユニットを、静磁
場形成装置および傾斜磁場形成装置から隔離した状態で
支持し、試料交換制御装置により制御して、試料移送装
置により試料室に試料を導入した状態で、傾斜磁場形成
装置により傾斜磁場を形成するとともに、RF発受信装
置のRFコイルによりRFパルスの発信およびMR信号
の受信を行い、制御装置によりFID(Free Induction
Decay)信号をフーリエ変換してMRI画像およびスペ
クトルを得る。
【0014】この場合試料移送装置による試料交換は、
支持装置に固定された試料室およびRF発受信装置から
なる測定ユニットを空心部内の一定位置に配置した状態
で行うため、試料交換による測定ユニットの位置の変動
はない。このためチューニングとシミングを試料交換の
都度行う必要はなく、測定の初期に一度チューニングと
シミングを行えば、その後は試料交換してもチューニン
グとシミングを行うことなく測定を繰返すことができ、
これにより測定を効率よく行うことができ、精度の高い
画像およびスペクトルを得ることができる。
【0015】また測定ユニットは静磁場形成装置および
傾斜磁場形成装置から隔離した状態で支持装置により空
心部内に支持されているので、静磁場形成装置および傾
斜磁場形成装置で発生する振動の伝播は遮断され測定ユ
ニットに伝わらない。このため傾斜磁場を形成したとき
に発生する衝撃は試料室およびRF発受信装置に伝わら
ないため、受信するMR信号が衝撃による振動により影
響されることなく、正確なMRI画像およびスペクトル
を得ることができる。
【0016】試料の移送をバキュームおよび圧縮空気を
利用して行うと、試料交換の際に試料室への負荷力を小
さくでき、これにより、試料交換による試料室の位置の
変動を実質的に無くすことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。実施例は穀物種子(米)の発芽性の非破壊評価装
置および方法として用いられるMRI装置および方法に
適用したものである。図1は実施例のMRI装置の斜視
図、図2は測定ユニットの斜視図である。図1および2
において、MRI装置は超伝導マグネットからなる横型
空心円筒状の静磁場形成装置1の内周部に同心円筒状の
傾斜磁場形成装置2が一体化され、これらが支持台3上
に支持され、中央部に空心部4が形成されている。この
MRI装置はコンピュータを含む制御装置により制御さ
れるようになっているが、図示は省略されている。
【0018】測定ユニット10は試料室11と、RFコ
イル13を有するRF発受信装置12とからなり、空心
部4の静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装置2から
隔離した位置に配置され、外部に取出可能な状態で、支
持装置14に支持されている。試料室11は非磁性材料
により筒状に形成され、試料15を静止状態に保持する
試料ホルダ11aが内部に設けられ、試料ホルダ11a
には孔16が形成されている。試料室11の上端部に
は、回転式のオートサンプラー17上に開口する試料移
送路18が接続している。試料移送路18のオートサン
プラー17側と試料室11側には試料の通過を検出する
センサー19a、19bが設けられ、試料交換制御装置
20に検出信号を入力するように接続されている。試料
室11の下端部には吸引加圧路21が接続し、その他端
は分岐路21a、21bに分岐し、弁22a、22bを
介して真空ポンプ23およびコンプレッサー24に接続
しており、弁22a、22b、真空ポンプ23、コンプ
レッサー24は試料交換制御装置20により駆動される
ようになっている。
【0019】RF発受信装置12はトリマーコンデン
サ、チップコンデンサ等のコンデンサを内蔵しており、
その一端からRFコイル13が伸び、試料室11の周囲
に巻回されている。RF発受信装置12の他端から、内
蔵するトリマーコンデンサの容量を調整してチューニン
グを行うためのチューニング棒7が空心部4の外に突出
している。支持装置14は、静磁場形成装置1の両端部
付近に設けられた2個のスタンド31a、31bのねじ
部32a、32bにねじ付けられて高さが調整可能とな
ったジョイント33a、33bに、軸方向にスライド可
能な支持ロッド34がかけ渡されている。支持ロッド3
4にはシース状のガイド35が取付けられて固定ねじ3
6で固定され、これから下向に複数の吊棒37が伸びて
RF発受信装置12、試料移送路18および吸引加圧路
21に接合し、測定ユニット10を空心部4内の所定位
置に支持している。
【0020】上記のMRI装置によるMRI画像形成方
法は次の通りである。まず試料室11およびRF発受信
装置12からなる測定ユニット10を支持装置14の支
持ロッド34に装着して空心部4内に挿入し、所定位置
に設置する。このとき高さはジョイント33a、33b
を上下させることによって調整し、軸方向の位置は支持
ロッド34をスライドさせることにより調整する。この
状態で静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装置2のシ
ミングを行って、チューニング棒7によりチューニング
を行うとともに、静磁場および傾斜磁場を均一化する。
【0021】一方、試料交換制御装置20の指令により
オートサンプラー17に試料15を装填し、ターンテー
ブルを回転させて、試料15を試料移送路18の開口部
に位置させる。この状態で試料交換制御装置20の指令
により、弁22aを開くと、吸引加圧路21から試料室
11内の空気が吸引されるため、オートサンプラー17
上の試料15は試料移送路18を通って試料室11内に
移送され、試料ホルダ11aに保持される。センサー1
9a、19bが試料15を検知した時点で弁22aを閉
じる。試料ホルダ11aが試料15にフイットしている
場合は、弁22aを閉じても試料は静止状態を維持する
が、場合によっては開度を小さくして少量の吸引を行い
試料15を試料ホルダ11aに吸付けてもよい。
【0022】このようにして試料15を試料室11に装
填した後、静磁場形成装置1により静磁場を形成した状
態で、制御装置から信号を送って傾斜磁場形成装置2に
より傾斜磁場を形成するとともに、RF発受信装置12
のRFコイル13からRFパルスを発信し、RFパルス
の発信終了後RFコイル13においてMR信号を受信す
る。受信したMR信号は画像として再構成され、MRI
画像が得られる。上記の測定は試料15のX、Y、Z座
標の任意の切口について必要なMRI画像を得、また必
要によりスペクトルを得ることができる。得られた画像
およびスペクトルを解析することにより、品質評価およ
び成分分析等を行う。
【0023】測定終了後の試料15の排出は、試料交換
制御装置20から信号を送って弁22bを開き、コンプ
レッサー24から吸引加圧路21を通して圧縮空気を送
り、試料室11中の試料15を試料移送路18を通して
オートサンプラー17に排出する。このときセンサー1
9bおよび19aで試料15を検出後、弁22bを閉
じ、圧縮空気の供給を停止する。その後オートサンプラ
ー17の回転により新しい試料15が試料移送路18の
開口部に移動した時点で、試料交換制御装置20からの
信号により弁22aを開き、真空ポンプ23で吸引する
ことにより、前記と同様に試料15を試料室11に装填
し、試料交換を終る。その後前記と同様の操作を繰返し
てMRI画像を得る。
【0024】試料移送路18からの試料交換は、試料室
11およびRF発受信装置12からなる測定ユニット1
0を空心部4内の一定位置に配置した状態で行うため、
試料交換による測定ユニット10の位置の変動はない。
このためチューニングおよびシミングを試料交換の都度
行う必要はなく、測定の初期に一度チューニングおよび
シミングを行えば、その後は試料交換してもチューニン
グおよびシミングを行うことなく測定を繰返すことがで
きる。これにより測定を効率よく行うことができるとと
もに、同じ条件で測定を行うことができるため、精度の
高い画像を得ることができる。
【0025】また測定ユニット10は静磁場形成装置1
および傾斜磁場形成装置2から隔離した状態で支持装置
14により空心部4内に支持され、支持装置14自体も
静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装置2から隔離さ
れているので、静磁場形成装置1および傾斜磁場形成装
置2で発生する振動は遮断され測定ユニット10に伝わ
らない。このため傾斜磁場形成装置2のコイルに通電し
たときに発生する衝撃は試料室11およびRF発受信装
置12に伝わらないため、RFコイル13で受信するM
R信号が衝撃により影響されることなく、正確なMRI
画像を得ることができる。
【0026】上記の実施例では試料15の移送をバキュ
ームおよび圧縮空気を利用して行うため、試料交換の際
に試料室11に負荷される力を小さくでき、これにより
試料交換による試料室の位置の変動を実質的に除くこと
ができ、測定の精度は高くなる。
【0027】実施例では上記の装置を非破壊品質評価装
置として用い、試料15として米種子のMRI画像およ
びスペクトルを得、発芽性の評価を行った。この場合、
30℃の恒温槽で50時間吸水、加温したキヌヒカリを
供試試料として、胚の発芽性を評価した。図3(a)
は、玄米の発芽状態を示すMRI画像、(b)はスペク
トルである。ここでは水分子中のプロトンのMRIによ
り、種子を切断することなく内部構造を画像化できる。
またスペクトル強度から発芽性を判定できる。図4
(a)は、モミの発芽状態を示すMRI画像、(b)は
スペクトルである。このMRI画像は玄米に比べると強
いシグナル部分が少なく、スペクトルも低い。このため
発芽性は玄米に比べて弱いと判定される。このようにM
RI画像および/またはスペクトルから種子の発芽性を
非破壊で評価することより、発芽性に優れた種子を選択
することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明のMRI装置および方法では、試
料室およびRF発受信装置からなる測定ユニットを空心
部内に静磁場形成装置および傾斜磁場形成装置から隔離
して支持し、試料移送装置により試料を試料室に導入、
排出して試料交換を行うようにしたため、試料室を空心
部から取出すことなく試料交換を行うことができ、これ
により試料交換の都度チューニングおよびシミングを行
う必要がなくなり、多数の試料について効率よく試料交
換を行うことができ、測定の効率化と高精度化が可能に
なる。また、静磁場および傾斜磁場で発生する振動が測
定ユニットに伝わるのを防止することができ、これによ
りMRI画像およびスペクトルに対するノイズの混入を
防止し、正確な画像およびスペクトルを得ることができ
る。
【0029】試料の移送をバキュームおよび圧縮空気で
行うことにより、試料交換により試料室に負荷される力
を少なくして、試料室の位置の変動を小さくし、測定精
度を高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のMRI装置の斜視図である。
【図2】実施例の測定ユニットの斜視図である。
【図3】(a)は玄米のMRI画像、(b)はそのスペ
クトルである。
【図4】(a)はモミのMRI画像、(b)はそのスペ
クトルである。
【図5】従来のMRI装置の斜視図である。
【符号の説明】
1 静磁場形成装置 2 傾斜磁場形成装置 3 支持台 4 空心部 5 円筒プローブ 6 クレードル 7 チューニング棒 10 測定ユニット 11 試料室 11a 試料ホルダ 12 RF発受信装置 13 RFコイル 14 支持装置 15 試料 16 孔 17 オートサンプラー 18 試料移送路 19a、19b センサー 20 試料交換制御装置 21 吸引加圧路 22a、22b 弁 23 真空ポンプ 24 コンプレッサー 31a、31b スタンド 32a、32b ねじ部 33a、33b ジョイント 34 支持ロッド 35 ガイド 36 固定ねじ 37 吊棒

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空心部に静磁場を形成する静磁場形成装
    置と、 前記静磁場内に傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成装置
    と、 前記空心部内に配置される試料室およびRFコイルを有
    するRF発受信装置からなる測定ユニットと、 前記試料室に試料を導入しかつ排出する試料移送装置
    と、 前記測定ユニットおよび試料移送装置を静磁場形成装置
    および傾斜磁場形成装置から隔離した状態で支持する支
    持装置と、 前記試料室に試料を導入した状態で傾斜磁場形成装置に
    より傾斜磁場を形成するとともに、RF発受信装置によ
    りRFパルスの発信および磁気共鳴信号の受信を行って
    イメージングを行うように制御する制御装置とを備えて
    いることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
  2. 【請求項2】 試料移送装置はバキュームにより試料を
    試料室に導入し、圧縮空気により排出するように構成さ
    れている請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 静磁場形成装置により静磁場が形成さ
    れ、傾斜磁場形成装置により傾斜磁場が形成される空心
    部内に、試料室およびRFコイルを有するRF発受信装
    置からなる測定ユニットを、静磁場形成装置および傾斜
    磁場形成装置から隔離した状態で支持し、 前記試料室に試料移送装置により試料を導入した状態
    で、 傾斜磁場形成装置により傾斜磁場を形成するとともに、
    RFコイルを有するRF発受信装置によりRFパルスの
    発信および磁気共鳴信号の受信を行い、イメージング画
    像およびスペクトルを得ることを特徴とする核磁気共鳴
    イメージング方法。
JP7043315A 1995-03-02 1995-03-02 核磁気共鳴イメージング装置および方法 Pending JPH08240651A (ja)

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EP95301718A EP0730164B1 (en) 1995-03-02 1995-03-15 Apparatus and method for magnetic resonance imaging
DE69507939T DE69507939T2 (de) 1995-03-02 1995-03-15 Gerät und Verfahren zur Bilderzeugung durch magnetische Resonanz
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ID=12660380

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