JPH0968565A - Automatic phase correcting device for nuclear magnetic resonance spectrum - Google Patents

Automatic phase correcting device for nuclear magnetic resonance spectrum

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JPH0968565A
JPH0968565A JP8124886A JP12488696A JPH0968565A JP H0968565 A JPH0968565 A JP H0968565A JP 8124886 A JP8124886 A JP 8124886A JP 12488696 A JP12488696 A JP 12488696A JP H0968565 A JPH0968565 A JP H0968565A
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phase
nuclear magnetic
resonance spectrum
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically correct phase shift. SOLUTION: This device has a first phase correcting means 7 for correcting a phase shift by measurement delay, a phase shift by frequency filter, and a phase shift by off resonance, and a second phase correcting means 8 for correcting the constant term of the phase shift. The fist phase correcting means corrects each phase shift to direct observation axis in multi-dimensional nuclear magnetic resonance spectrum to correct the phase shift by measurement delay and the phase shift by off-resonance to indirect observation axis, and the second phase correcting means corrects the phase shift only to indirect observation axis. According to such a structure, the phase shift can be automatically corrected without depending on the eyes of an analyst, or his personal perception or experience.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴スペク
トルに含まれる位相シフトの補正を行う核磁気共鳴スペ
クトルの自動位相補正装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear magnetic resonance spectrum automatic phase correction apparatus for correcting a phase shift included in a nuclear magnetic resonance spectrum.

【0002】NMR(核磁気共鳴)装置では、被測定試
料を静磁場内に配置し、その周囲に配置した送受信コイ
ルを介して共鳴周波数を持つ高周波磁場をパルス的に照
射する。その結果送受信コイルに誘起された共鳴信号
は、自由誘導減衰信号(FID信号)として取り出され
る。このFID信号をフーリエ変換することにより、N
MRスペクトルが得られる。一次元(1D)NMRスペ
クトルは、吸収強度を縦軸に、周波数あるいは磁場を横
軸にして表わされる。
In an NMR (Nuclear Magnetic Resonance) apparatus, a sample to be measured is placed in a static magnetic field, and a high frequency magnetic field having a resonance frequency is radiated in a pulsed manner via a transmitting / receiving coil placed around the sample. As a result, the resonance signal induced in the transmission / reception coil is extracted as a free induction attenuation signal (FID signal). By Fourier transforming this FID signal, N
An MR spectrum is obtained. A one-dimensional (1D) NMR spectrum is represented with the absorption intensity on the vertical axis and the frequency or magnetic field on the horizontal axis.

【0003】多次元NMR測定例えば2次元NMR測定
は、図1に示すように2つのパルスを展開時間(evoluti
on period)t1 置いて試料に照射して行われる。パルス
照射の結果検出されるFID信号は検出期間(detection
period)t2 に検出されて記憶される。この測定がt1
を段階的に変化させて所定回数M繰り返し行われる。そ
して、図2に示すように、一連の測定で得られたM個の
FID信号の集合データA(t2,t1)をt2,t1 につい
て二重フーリエ変換することにより、2次元NMRスペ
クトルデータS(F2,F1)が得られる。
Multi-dimensional NMR measurement For example, in the two-dimensional NMR measurement, as shown in FIG.
It is performed by irradiating the sample after the on period) t1. The FID signal detected as a result of pulse irradiation is a detection period (detection period).
period) t2 and detected and stored. This measurement is t1
Is changed stepwise and is repeated M times a predetermined number of times. Then, as shown in FIG. 2, the two-dimensional NMR spectrum data S (is obtained by subjecting the aggregate data A (t2, t1) of M FID signals obtained by a series of measurements to the double Fourier transform for t2, t1. F2, F1) is obtained.

【0004】図2に示されている2次元NMRスペクト
ルのF2 軸は、t2 軸をフーリエ変換した軸で直接観測
軸と呼ばれ、F1 軸はt1 軸をフーリエ変換した軸で間
接観測軸と呼ばれる。
The F2 axis of the two-dimensional NMR spectrum shown in FIG. 2 is the axis obtained by Fourier transforming the t2 axis and is called the direct observation axis. The F1 axis is the axis obtained by Fourier transforming the t1 axis and is called the indirect observation axis. .

【0005】NMR測定は上述のようにして行われる
が、得られるNMRスペクトルには、種々の要因により
位相シフトが含まれることは避けられない。この位相シ
フトは1次元NMRスペクトルだけでなく、2次元以上
のNMRスペクトルのすべての観測軸に存在する。スペ
クトルの解析に用いることができるような完全な吸収ス
ペクトルを得るためには、このような位相シフトをすべ
ての観測軸について補正することが必要であり、従来
は、分析者がスペクトルを確認しながら、例えば1次元
NMRスペクトルでは信号の形状から判断して補正の係
数(1次項)を与え、その係数に基づくデータ処理によ
り位相シフトの補正を行っている。
Although the NMR measurement is performed as described above, it is unavoidable that the obtained NMR spectrum contains a phase shift due to various factors. This phase shift exists not only in the one-dimensional NMR spectrum but also in all observation axes of the two-dimensional or higher-dimensional NMR spectrum. In order to obtain a complete absorption spectrum that can be used for spectrum analysis, it is necessary to correct such a phase shift for all observation axes. For example, in a one-dimensional NMR spectrum, a correction coefficient (first-order term) is given based on the shape of the signal, and the phase shift is corrected by data processing based on the coefficient.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、分析者という
人間の目でスペクトルを確認しながらマニュアルで係数
を決定して位相補正をするということは容易なことでは
ない。そのため個人的な勘や知識、慣れが必要であり、
個人差が生じるという問題がある。また、1次項にもと
づく補正では補正の精度が高くできないという問題もあ
る。したがって、多次元NMRスペクトルの位相シフト
を人間の手を介在させることなくコンピュータソフトウ
エアによって補正することが長い間望まれていた。
However, it is not easy to manually determine the coefficient and perform the phase correction while confirming the spectrum with human eyes as an analyst. Therefore, it requires personal intuition, knowledge, and familiarity.
There is a problem of individual differences. There is also a problem that the correction accuracy cannot be increased by the correction based on the first-order term. Therefore, it has long been desired to correct the phase shifts of multidimensional NMR spectra by computer software without human intervention.

【0007】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、位相シフトの補正を自動的に行うことのできる核
磁気共鳴スペクトルの自動位相補正装置を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an automatic phase correction apparatus for a nuclear magnetic resonance spectrum which can automatically correct a phase shift. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、核
磁気共鳴スペクトルに含まれる位相シフトの補正を行う
核磁気共鳴スペクトルの自動位相補正方法であって、測
定により得られた周波数ωを変数とする核磁気共鳴スペ
クトルデータS(ω)に対して測定遅延による位相シフ
トφd と周波数フィルタによる位相シフトφf とオフレ
ゾナンスによる位相シフトφo の補正を行う第1の位相
補正のステップと、該第1の補正が施された核磁気共鳴
スペクトルデータに対して、測定に使用された高周波キ
ャリア波と検波参照波の位相差による位相シフトφc の
補正を行う第2の位相補正のステップとを備えたことを
特徴とするものである。
To this end, the present invention is an automatic phase correction method of a nuclear magnetic resonance spectrum for correcting a phase shift included in the nuclear magnetic resonance spectrum, wherein a frequency ω obtained by measurement is used as a variable. The first phase correction step for correcting the phase shift φd due to the measurement delay, the phase shift φf due to the frequency filter, and the phase shift φo due to off-resonance for the nuclear magnetic resonance spectrum data S (ω) A second phase correction step for correcting the phase shift φc due to the phase difference between the high-frequency carrier wave used for measurement and the detection reference wave for the nuclear magnetic resonance spectrum data corrected It is characterized by.

【0009】また、本発明の核磁気共鳴スペクトルに含
まれる位相シフトの補正を行う核磁気共鳴スペクトルの
自動位相補正装置は、測定により得られた周波数ωを変
数とした核磁気共鳴スペクトルデータS(ω)に対して
測定遅延による位相シフトφd と周波数フィルタによる
位相シフトφf とオフレゾナンスによる位相シフトφo
の補正を行う第1の位相補正手段と、該第1の補正手段
により補正が施された核磁気共鳴スペクトルデータに対
して、測定に使用された高周波キャリア波と検波参照波
の位相差による位相シフトφc の補正を行う第2の位相
補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
Further, the automatic nuclear magnetic resonance spectrum phase correcting apparatus for correcting the phase shift included in the nuclear magnetic resonance spectrum of the present invention has the nuclear magnetic resonance spectrum data S (with the frequency ω obtained by the measurement as a variable. ω), the phase shift due to the measurement delay φd, the phase shift due to the frequency filter φf, and the phase shift due to off-resonance φo
And a phase based on the phase difference between the high-frequency carrier wave used for measurement and the detection reference wave with respect to the nuclear magnetic resonance spectrum data corrected by the first correction means. It is characterized in that it is provided with a second phase correcting means for correcting the shift φc.

【0010】[0010]

【作用】本発明の実施の形態を説明する前に、位相シフ
トについて詳細に説明する。まずFID信号とNMRス
ペクトルを数式として定義しておく。FID信号F(t)
は、t=0において位相シフトを持ち、指数関数的に減
衰する信号(波)の和として観測される。
Before explaining the embodiment of the present invention, the phase shift will be described in detail. First, the FID signal and the NMR spectrum are defined as mathematical expressions. FID signal F (t)
Is observed as the sum of signals (waves) that have a phase shift at t = 0 and decay exponentially.

【0011】[0011]

【数1】 ここで、Nは信号(波)の数、Ij はt=0における信
号jの強度、τj は信号jの緩和定数、ωj は信号jの
角周波数、Φj はt=0における信号jの位相シフトで
ある。
[Equation 1] Here, N is the number of signals (waves), Ij is the intensity of the signal j at t = 0, τj is the relaxation constant of the signal j, ωj is the angular frequency of the signal j, and Φj is the phase shift of the signal j at t = 0. Is.

【0012】式(1)をFIDが完全に減衰するまで測
定した条件のもとt=0〜Tでフーリエ変換すると、ス
ペクトルS(ω)が得られる。
The spectrum S (ω) is obtained by Fourier transforming the equation (1) at t = 0 to T under the condition in which the FID is completely attenuated.

【0013】[0013]

【数2】 ここでIj { …} の部分が位相シフトのない信号jのス
ペクトル成分である。Φj は信号jの位相シフトである
が、位相シフトを周波数の関数としたことから結局スペ
クトルは下式で表わされる。
[Equation 2] Here, the part Ij {...} is the spectral component of the signal j with no phase shift. Φ j is the phase shift of the signal j, but since the phase shift is a function of frequency, the spectrum is eventually expressed by the following equation.

【0014】[0014]

【数3】 ここで、S´(ω)が位相シフトのない真のスペクトル
であり、残りの部分exp{iΦ(ω)}が位相シフト
の成分である。
(Equation 3) Here, S ′ (ω) is the true spectrum without phase shift, and the remaining part exp {iΦ (ω)} is the phase shift component.

【0015】以上は一次元NMRスペクトルについての
検討であるが、多次元NMRスペクトルにおける位相シ
フトは、 となる。ここで、Nは次元数、in はある軸の虚数、ω
n はある軸の周波数である。
The above is a study on the one-dimensional NMR spectrum, but the phase shift in the multi-dimensional NMR spectrum is Becomes Here, N is the number of dimensions, i n is the imaginary number of an axis, and ω
n is the frequency of some axis.

【0016】例えば2次元NMRについて見ると、直接
観測軸F2、間接観測軸F1における各軸の位相シフト
ΦF2(ω),ΦF1(ω)は、一般に、 ΦF2(ω)=PoF2+P1F2・ω+P2F2・ω2 +……… ΦF1(ω)=PoF1+P1F1・ω+P2F1・ω2 +……… (5) と、多項式で表すことができる。ここで、Po,P1,P2,
…は0次,1次,2次,…の係数、ωは角周波数であ
る。上記式の各係数が求まれば、NMRスペクトルデー
タに対して補正計算を施して位相シフトを打ち消すこと
ができる。
Looking at, for example, two-dimensional NMR, the phase shifts Φ F2 (ω) and Φ F1 (ω) of the respective axes in the direct observation axis F2 and the indirect observation axis F1 are generally Φ F2 (ω) = Po F2 + P1 F2 · ω + P2 F2 · ω 2 + ……… Φ F1 (ω) = Po F1 + P1 F1 · ω + P2 F1 · ω 2 + ……… (5) can be expressed by a polynomial. Where Po, P1, P2,
Is a coefficient of 0th order, 1st order, 2nd order, ... And ω is an angular frequency. If each coefficient of the above equation is obtained, a correction calculation can be performed on the NMR spectrum data to cancel the phase shift.

【0017】ここで、本発明者は、NMRスペクトルに
含まれる位相シフトの要因について検討を加え、その結
果、位相シフトの要因を下記4つに整理した。
Here, the present inventor examined the factors of the phase shift included in the NMR spectrum, and as a result, arranged the factors of the phase shift into the following four.

【0018】第1の要因はFID信号の測定開始の遅延
である。NMR測定では、図4に示されているようにパ
ルス照射が終了し、パルスの裾の歪みがFID信号の強
度に比べ無視できるまで小さくなるまで待ってからFI
D信号の検出が行われる。
The first factor is the delay in starting the measurement of the FID signal. In the NMR measurement, as shown in FIG. 4, after the pulse irradiation is completed, wait until the distortion at the tail of the pulse becomes small compared to the intensity of the FID signal, and then the FI
The D signal is detected.

【0019】第2の要因は、検出回路に挿入されている
周波数フィルタである。このフィルタは位相特性を持
ち、FID信号に含まれる様々の周波数成分はこの位相
特性による影響を受ける。
The second factor is the frequency filter inserted in the detection circuit. This filter has a phase characteristic, and various frequency components included in the FID signal are affected by this phase characteristic.

【0020】第3の要因は、パルス期間内のオフレゾナ
ンス効果である。励起パルスの加えられている間、ジャ
ストレゾナンスの状態にない(オフレゾナンスの状態
の)核スピンには、回転座標系で傾斜した有効高周波磁
場がかかる。その結果、ジャストレゾナンスの状態にな
い核スピンからの信号成分には位相シフトが含まれるこ
とになる。なお、ジャストレゾナンスは、パルスのキャ
リア波の周波数に等しい歳差運動周波数を持つ核スピン
にのみ起こる。
The third factor is the off-resonance effect within the pulse period. While the excitation pulse is being applied, the nuclear spins not in the just resonance state (in the off resonance state) are subjected to an effective high frequency magnetic field tilted in the rotating coordinate system. As a result, the phase shift is included in the signal component from the nuclear spin that is not in the just resonance state. Just resonance occurs only in the nuclear spin having a precession motion frequency equal to the frequency of the carrier wave of the pulse.

【0021】第4の要因は、FID信号を検出するため
に行われる検波の際の検波参照波と高周波パルスのキャ
リア波との位相差である。
The fourth factor is the phase difference between the detection reference wave and the carrier wave of the high frequency pulse at the time of detection for detecting the FID signal.

【0022】以上の4つの要因による位相シフトは、例
えば2次元NMRの場合、F2 軸とF1 軸で等しく起こ
るわけではない。すなわち、下表に示すように、F2 軸
における位相シフトは、測定遅延、周波数フィルタ、オ
フレゾナンス効果、キャリア波と参照波の位相差の4つ
の要因により発生する。一方、F1 軸における位相シフ
トは、測定遅延とオフレゾナンス効果の2つの要因によ
る。
In the case of two-dimensional NMR, the phase shifts due to the above four factors do not occur equally on the F2 axis and the F1 axis. That is, as shown in the table below, the phase shift on the F2 axis is caused by four factors: measurement delay, frequency filter, off-resonance effect, and phase difference between carrier wave and reference wave. On the other hand, the phase shift on the F1 axis is due to two factors: measurement delay and off-resonance effect.

【0023】 要 因 F2 軸 F1 軸 測定遅延 ○ ○ 周波数フィルタ ○ オフレゾナンス効果 ○ ○ キャリア波と参照波の位相差 ○ 表 1 これらの要因の内、測定の遅延時間,周波数フィルタ,
オフレゾナンス効果は、観測軸の周波数の関数で高次の
位相シフトのみを生じさせる。また、キャリア波と参照
波の位相差は、周波数に依存しない0次の位相シフトを
発生させる。これらのことを考慮すると、(5)式は下
式で置き代えることができる。
Factors F2 axis F1 axis measurement delay ○ ○ Frequency filter ○ Off-resonance effect ○ ○ Phase difference between carrier wave and reference wave ○ Table 1 Of these factors, measurement delay time, frequency filter,
The off-resonance effect causes only higher order phase shifts as a function of the frequency of the observation axis. In addition, the phase difference between the carrier wave and the reference wave causes a 0th-order phase shift that does not depend on the frequency. Considering these points, the equation (5) can be replaced by the following equation.

【0024】 ΦF2(ωF2)=φd F2(ωF2)+φf F2(ωF2)+φo F2(ωF2)+φc F2(ωF2) ΦF1(ωF1)=φd F1(ωF1) +φo F1(ωF1) …(6) (6)式において、φd ,φf ,φo ,φc は、測定遅
延、フィルタ、オフレゾナンス効果、キャリア波と参照
波の位相差の要因により発生する位相シフトをそれぞれ
示している。
[0024] Φ F2 (ω F2) = φd F2 (ω F2) + φf F2 (ω F2) + φo F2 (ω F2) + φc F2 (ω F2) Φ F1 (ω F1) = φd F1 (ω F1) + φo F1F1 ) (6) In equation (6), φd, φf, φo, and φc are the phase shifts caused by the measurement delay, the filter, the off-resonance effect, and the phase difference between the carrier wave and the reference wave. Are shown respectively.

【0025】本発明は、これらの4つの要因による位相
シフトを直接観測軸と間接観測軸とに分けて適切に補正
することを特徴としている。
The present invention is characterized in that the phase shifts due to these four factors are divided into a direct observation axis and an indirect observation axis and are appropriately corrected.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図3は本発明にかかる核磁気共
鳴スペクトルの自動位相補正装置の一実施例を示す図で
ある。図3において、NMR測定部1は静磁場を発生す
る磁石と、試料及びその周囲に配置される送受信コイル
を収容するNMRプローブを備えている。試料にはパル
ス出力部2で発生された所定のパルス列が送受信コイル
を介して照射される。その結果送受信コイルに誘起され
たFID信号は周波数フィルタを備えたFID検出部3
より取り出される。取り出されたFID信号は、A−D
変換器4を介して記憶部5へ送られて記憶される。フー
リエ変換部6は記憶部5に記憶されたFID信号をフー
リエ変換することによりNMRスペクトルデータを得
る。得られたNMRスペクトルデータは、記憶部6に記
憶される。第1の位相補正部7は、記憶部5に記憶され
たNMRスペクトルデータに対して、直接観測軸と間接
観測軸についてFID信号検出の際の測定遅延による位
相シフトの補正、直接観測軸について周波数フィルタに
よる位相シフトの補正、直接観測軸と間接観測軸につい
てオフレゾナンスによる位相シフトの補正を行うもので
ある。第2の位相補正部8は、直接観測軸について検波
参照波とキャリア波の位相差に起因する位相シフトを求
め補正するものである。観測制御部9は、パルス出力部
2、FID検出部3、A−D変換部4、フーリエ変換部
6、第1の位相補正部7、第2の位相補正部8を制御す
るものであり、位相シフトの補正を行うための情報とし
て、測定に使用したパルス列の情報、パルス幅や観測周
波数幅の情報、FID検出部3の測定遅延情報、FID
検出部3における周波数フィルタのフィルタ種類及び周
波数特性の情報を第1の位相補正部7へ供給している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an automatic phase correction device for a nuclear magnetic resonance spectrum according to the present invention. In FIG. 3, the NMR measurement unit 1 includes a magnet that generates a static magnetic field, and an NMR probe that houses a sample and a transmission / reception coil arranged around the sample. The sample is irradiated with a predetermined pulse train generated by the pulse output unit 2 via the transmission / reception coil. As a result, the FID signal induced in the transmission / reception coil is the FID detection unit 3 provided with the frequency filter.
Taken out. The extracted FID signal is AD
It is sent to the storage unit 5 via the converter 4 and stored therein. The Fourier transform unit 6 obtains NMR spectrum data by Fourier transforming the FID signal stored in the storage unit 5. The obtained NMR spectrum data is stored in the storage unit 6. The first phase correction unit 7 corrects the phase shift due to the measurement delay when the FID signal is detected for the direct observation axis and the indirect observation axis for the NMR spectrum data stored in the storage unit 5, and the frequency for the direct observation axis. The phase shift is corrected by the filter, and the phase shift is corrected by off-resonance for the direct observation axis and the indirect observation axis. The second phase correction unit 8 obtains and corrects the phase shift caused by the phase difference between the detection reference wave and the carrier wave with respect to the direct observation axis. The observation control unit 9 controls the pulse output unit 2, the FID detection unit 3, the AD conversion unit 4, the Fourier transform unit 6, the first phase correction unit 7, and the second phase correction unit 8. As information for correcting the phase shift, information on the pulse train used for the measurement, information on the pulse width and the observation frequency width, the measurement delay information of the FID detection unit 3, the FID
Information on the filter type and frequency characteristic of the frequency filter in the detection unit 3 is supplied to the first phase correction unit 7.

【0027】次に、図4に示す流れ図に基づいて2次元
NMR測定を例にとって動作手順を説明する。まず、ス
テップS10において、t1 の初期値t1oと、t1 の変
化刻みΔtと、測定回数Mとがオペレータにより設定さ
れ、現在測定回数Nが1にセットされる。次のステップ
S11において、パルス出力部2から発生された図1に
示すような時間t1 (=t1o+N・Δt)置いた2つの
パルスからなるパルス列がNMR観測部1の送受信コイ
ルへ供給され、試料に照射される。次のステップS12
において、試料中の観測核の共鳴に伴って送受信コイル
に誘起されるFID信号FID1 が、直接観測軸(時間
軸)t2 について検出部3により検出される。次に、ス
テップ13において、得られたFID信号はA−D変換
器4を介してコンピュータメモリであるNMRデータ記
憶部5に格納される。ステップS14においてNがMに
等しいか否かが判断され、等しくない場合はステップS
15でN=N+1としてステップS11に戻る。
Next, the operation procedure will be described based on the flow chart shown in FIG. 4 by taking the two-dimensional NMR measurement as an example. First, in step S10, the initial value t1o of t1, the change step Δt of t1, and the number of measurements M are set by the operator, and the current number of measurements N is set to 1. In the next step S11, a pulse train consisting of two pulses generated from the pulse output section 2 at a time t1 (= t1o + N · Δt) as shown in FIG. Is irradiated. Next step S12
In, the FID signal FID1 induced in the transmission / reception coil due to the resonance of the observation nucleus in the sample is detected by the detection unit 3 directly with respect to the observation axis (time axis) t2. Next, in step 13, the obtained FID signal is stored in the NMR data storage unit 5, which is a computer memory, via the AD converter 4. In step S14, it is determined whether N is equal to M, and if not, step S
At 15, N = N + 1 is set and the process returns to step S11.

【0028】このようにしてN=Mになるまで、時間t
1 を段階的に変えながら、上記ステップS11〜S13
がM回繰り返される。N=MとなりM回の測定が終了し
た時点で、記憶部5には図5に示されるようにM個のF
ID信号をt1 の順に並べた集合データA(t2,t1)が
格納される。
In this way, until time N = M, time t
While changing 1 in steps, the above steps S11 to S13
Is repeated M times. At the time when N = M and the measurement of M times is completed, the storage unit 5 stores M pieces of F as shown in FIG.
Aggregate data A (t2, t1) in which ID signals are arranged in order of t1 is stored.

【0029】M回の測定が終了後、記憶部5に格納され
ている集合データA(t2,t1)を、演算部6でt2,t1
について二重フーリエ変換することにより2次元スペク
トルデータS(F2,F1)が得られる(ステップS1
6)。
After the measurement of M times is completed, the aggregate data A (t2, t1) stored in the storage unit 5 is t2, t1 by the arithmetic unit 6.
The two-dimensional spectral data S (F2, F1) is obtained by performing the double Fourier transform on (S1)
6).

【0030】得られた2次元スペクトルデータS(F2,
F1)に対して、第1の補正部7による位相補正(ステッ
プ17)と第2の補正部8による位相補正(ステップ1
8)が順次行われ、その結果、純粋な吸収スペクトルが
得られる。ステップ17は、周波数フィルターによる位
相シフトφf を補正するステップ17−1,測定の遅延
による位相シフトφd を補正するステップ17−2,オ
フレゾナンス効果による位相シフトφo を補正するステ
ップ17−3から構成される。一方、ステップ18は検
波参照波とキャリア波との位相差による位相シフトφc
の補正が行われる。以下、第1の補正部7による各位相
シフトφf ,φd ,φo の補正と、第2の補正部8によ
る位相シフトφc の補正について詳細に説明する。 [17−1]周波数フィルタによる位相シフトφf の補
正 周波数フィルタは、周波数空間における設計式に基づい
て作成されており、この設計式が予め位相補正部7に格
納されている。アナログ周波数フィルターの4極バター
ワースフィルタを例にとると、その設計式は下式の通り
である。
The obtained two-dimensional spectral data S (F2,
For F1), the phase correction by the first correction unit 7 (step 17) and the phase correction by the second correction unit 8 (step 1)
8) is carried out sequentially, so that a pure absorption spectrum is obtained. The step 17 is composed of a step 17-1 for correcting the phase shift φf due to the frequency filter, a step 17-2 for correcting the phase shift φd due to the measurement delay, and a step 17-3 for correcting the phase shift φo due to the off-resonance effect. It On the other hand, step 18 is a phase shift φc due to the phase difference between the detection reference wave and the carrier wave.
Is corrected. Hereinafter, the correction of each phase shift φf, φd, φo by the first correction unit 7 and the correction of the phase shift φc by the second correction unit 8 will be described in detail. [17-1] Correction of Phase Shift φf by Frequency Filter The frequency filter is created based on the design formula in the frequency space, and this design formula is stored in the phase correction unit 7 in advance. Taking a 4-pole Butterworth filter as an analog frequency filter as an example, its design formula is as follows.

【0031】[0031]

【数4】 ここで、Ωk ,Qk がフィルタの設計定数で、ωc がカ
ットオフ周波数である。最近のNMR装置で通常使用さ
れる直交位相検波(Quadrature phase detection)法で
は、−ωc 〜ωの範囲の角周波数成分のみを通過させ
る。
(Equation 4) Here, Ω k and Q k are design constants of the filter, and ω c is a cutoff frequency. The quadrature phase detection method usually used in recent NMR apparatuses allows only angular frequency components in the range of -ωc to ω to pass.

【0032】(7)式におけるTf(ω) は周波数フィル
タ関数で、|Tf(ω) |なる強度特性と、Tf(ω) /|
Tf(ω) |なる位相特性を持つ。
Tf (ω) in the equation (7) is a frequency filter function, and the intensity characteristic of | Tf (ω) | and Tf (ω) / |
It has a phase characteristic of Tf (ω) |.

【0033】そして真のスペクトルS´(ω)とフィル
タを通過させたスペクトルS(ω)との間には次の関係
が成り立つ。 S(ω)=Tf(ω) ×S´(ω) ={Tf(ω)/|Tf(ω) |}×|Tf(ω) |×S´(ω)…(8) {}内が位相シフトを起こす項なので、(2)式と比較
すると次式が導かれる。
The following relationship holds between the true spectrum S '(ω) and the spectrum S (ω) passed through the filter. S (ω) = Tf (ω) × S ′ (ω) = {Tf (ω) / | Tf (ω) |} × | Tf (ω) | × S ′ (ω) ... (8) {} is Since it is a term that causes a phase shift, the following equation is derived when compared with the equation (2).

【0034】 exp{iφf(ω)}=Tf(ω)/|Tf(ω) | …(9) (9)式におけるTf(ω) は(6)式から計算できるの
で、周波数フィルタの任意の角周波数における位相シフ
トは(9)式により数値的に求められる。位相シフトφ
f(ω)を補正するためには、角周波数ωにおけるスペク
トル値S(ω)を−φf(ω)だけ回転させることが必要
であるから、下式により S1(ω)=S(ω)[cos{−φf(ω)}+isin{−φf(ω)} =S(ω)[cos{φf(ω)}−isin{φf(ω)}] …(10) 位相シフトφf(ω)を補正したスペクトルS1(ω)を得
ることができる。
Exp {iφf (ω)} = Tf (ω) / | Tf (ω) | (9) Since Tf (ω) in the equation (9) can be calculated from the equation (6), an arbitrary frequency filter can be calculated. The phase shift at the angular frequency is numerically obtained by the equation (9). Phase shift φ
In order to correct f (ω), it is necessary to rotate the spectrum value S (ω) at the angular frequency ω by −φf (ω), and therefore S1 (ω) = S (ω) [ cos {−φf (ω)} + isin {−φf (ω)} = S (ω) [cos {φf (ω)} − isin {φf (ω)}] (10) Correct the phase shift φf (ω) The obtained spectrum S1 (ω) can be obtained.

【0035】要するに、ステップ17−1では、(6)
式のフィルタ設計式及び(9)式に基づいて直接観測軸
F2 の観測周波数範囲について任意の角周波数における
位相シフトφf をシミュレートし、求めたφf を用いて
(10)式に基づいて測定により得られたスペクトルS
(ω)が補正される。
In summary, in step 17-1, (6)
The phase shift φf at an arbitrary angular frequency in the observation frequency range of the direct observation axis F2 is simulated based on the filter design equation and the equation (9), and the obtained φf is used to measure based on the equation (10). Obtained spectrum S
(Ω) is corrected.

【0036】周波数フィルターとしては、デジタルフィ
ルタもアナログフィルタと併用して或るいは単独で使用
される。デジタルフィルタを単独で使用した場合も、上
記と全く同様に設計式に基づいて位相シフトのシミュレ
ートが可能であり、求めたφf を用いてスペクトルS
(ω)の補正が可能である。両者を併用した場合でも、
それぞれの設計式に基づく位相シフトを合成することに
より、併用した場合の位相シフトをシミュレートすれば
良い。 [17−2]測定の遅延による位相シフトφd の補正 前述の様に、FID信号の時間原点と検出開始までは遅
延時間が必要である。このFID信号の時間原点から検
出開始までの遅延時間をtd とし、これを(1)式に反
映させると、
As the frequency filter, a digital filter is used in combination with an analog filter or is used alone. Even when the digital filter is used alone, the phase shift can be simulated based on the design formula in exactly the same manner as described above, and the obtained φ f is used to obtain the spectrum S.
(Ω) can be corrected. Even when both are used together,
By synthesizing the phase shifts based on the respective design formulas, the phase shifts when used in combination may be simulated. [17-2] Correction of phase shift φd due to measurement delay As described above, a delay time is required between the time origin of the FID signal and the start of detection. If the delay time from the time origin of the FID signal to the start of detection is td and this is reflected in the equation (1),

【0037】[0037]

【数5】 となる。これをフーリエ変換して得られるスペクトル
は、
(Equation 5) Becomes The spectrum obtained by Fourier transforming this is

【0038】[0038]

【数6】 となる。(12)式において、ωj td が信号jの測定遅
延時間による位相シフトである。(12)式は、測定遅延
時間による位相シフトが個々の信号の角周波数に依存す
ることを示している。この位相シフトを完全に補正する
には、個々の信号を分離し、それらの位相シフトを独立
に補正しなければならない。この信号の分離には、最小
二乗法などの反復法が必要となり、演算時間がかかる。
幸い、NMRの信号はシャープなので、ω=ωj と置き
換えても問題がないと仮定される。この様な仮定に基づ
けば、測定遅延時間による位相シフトφd(ω)は、 φd(ω)=ωtd …(13) と表わせる。td は測定条件として既知なので、位相シ
フトφd(ω)は数値的に求められる。実際には、φd
(ω)はF2 ,F1 の両方の軸について求められ、それ
ぞれの軸についての補正が行われる。φd(ω)を求める
のに必要なtd の値は、F2 軸に関しては実際の測定遅
延時間を、F1 軸に関しては展開時間t1 の初期値をそ
れぞれ用いることができる。
(Equation 6) Becomes In Expression (12), ωj td is the phase shift due to the measurement delay time of the signal j. Equation (12) shows that the phase shift due to the measurement delay time depends on the angular frequency of each signal. To completely correct this phase shift, the individual signals must be separated and their phase shifts corrected independently. This signal separation requires an iterative method such as the least squares method, which requires a long calculation time.
Fortunately, the NMR signal is sharp, so it is assumed that there is no problem in replacing ω = ωj. Based on this assumption, the phase shift φd (ω) due to the measurement delay time can be expressed as φd (ω) = ωtd (13). Since td is known as a measurement condition, the phase shift φd (ω) can be numerically obtained. In fact, φd
(ω) is obtained for both F2 and F1 axes, and correction is made for each axis. As the value of td necessary for obtaining φd (ω), the actual measurement delay time can be used for the F2 axis and the initial value of the expansion time t1 can be used for the F1 axis.

【0039】求められたF2 軸,F1 軸のそれぞれにつ
いての位相シフトφd(ω)を補正するには、周波数フィ
ルタによる位相シフトを補正したスペクトルS1(ω)を
さらに−φd(ω)だけ回転させる必要がある。したがっ
て、 S2(ω)=S1(ω){cos(ωtd)−isin(ωtd)} …(14) の演算を行うことによって位相シフトφd(ω)を補正し
たスペクトルS2(ω)を得ることができる。
In order to correct the obtained phase shifts φd (ω) on the F2 axis and the F1 axis, the spectrum S1 (ω) whose phase shift is corrected by the frequency filter is further rotated by −φd (ω). There is a need. Therefore, the spectrum S2 (ω) in which the phase shift φd (ω) is corrected can be obtained by performing the calculation of S2 (ω) = S1 (ω) {cos (ωtd) −isin (ωtd)} (14) it can.

【0040】要するに、ステップ17−2では、分析者
から与えられた測定時の遅延時間の情報(例えばF2 軸
については遅延時間,F1軸に関しては展開時間t1 の
初期値)を用い、(13)式に基づいて観測周波数範囲の
全てについて位相シフトφdのが求められ、求めたφd
を用いて(14)式に基づいてスペクトルの補正が行われ
る。 [17−3]オフレゾナンス効果による位相シフトφo
(ω)の補正 先に述べたように,励起パルスの加えられている間、ジ
ャストレゾナンスの状態にない(オフレゾナンスの状態
の)核スピンには、回転座標系で傾斜した有効高周波磁
場がかかる。時間幅τp の高周波パルスを印加すると、
ジャストレゾナンスにない核スピンは傾斜した有効磁場
によって歳差運動を起こす。これによりジャストレゾナ
ンスにない核スピンは、オフセット周波数Ω(NMRで
用いられる周波数で角周波数に対しΩ=−{ω/2π}×
Freq の関係を持つ。Freq は観測周波数範囲であ
る。)に依存する位相シフトφo(ω)を持つ。このオフ
レゾナンス効果による位相シフトには、
In short, in step 17-2, the information on the delay time at the time of measurement (for example, the delay time for the F2 axis and the initial value of the development time t1 for the F1 axis) given by the analyst is used, and (13) Based on the equation, the phase shift φd is calculated for the entire observation frequency range, and the calculated φd
Is used to correct the spectrum based on equation (14). [17-3] Phase shift φo due to off-resonance effect
Correction of (ω) As mentioned above, while the excitation pulse is applied, the nuclear spins that are not in the just resonance state (in the off resonance state) are subjected to the effective high frequency magnetic field inclined in the rotating coordinate system. . When a high-frequency pulse of time width τp is applied,
Nuclear spins not in just resonance cause precession due to the inclined effective magnetic field. As a result, the nuclear spins that are not in just resonance have an offset frequency Ω (a frequency used in NMR at Ω = − {ω / 2π} × with respect to an angular frequency).
Has a relationship of Freq. Freq is the observation frequency range. ) Dependent phase shift φo (ω). The phase shift due to this off-resonance effect is

【0041】[0041]

【数7】 なる関係がある。ここで、(Equation 7) There is a relationship. here,

【0042】[0042]

【数8】 である。(15),(16)および(17)式において90°
パルスの幅τ90と実効パルスの幅τp は既知の定数なの
で、位相シフトφo(ω)は角周波数の関数となる。オフ
レゾナンス効果による位相シフトφo(ω)を補正するた
めには、測定遅延時間による位相シフトの補正を行った
スペクトルS2(ω)をさらに−φo(ω)だけ回転させる
必要があるので、 S3(ω)=S2(ω)[cos{φo(ω)}−isin{φo(ω)}] …(18) なる演算を行うことにより、オフレゾナンス効果による
位相シフトφo(ω)を補正したスペクトルS3(ω)を求
めることができる。なお、(18)式の演算にあたって
は、φo(ω) を求めずに、(15),(16)式で計算され
るcos{φo(ω)}とsin{φo(ω)}を利用することができ
る。
(Equation 8) It is. 90 ° in equations (15), (16) and (17)
Since the pulse width τ 90 and the effective pulse width τ p are known constants, the phase shift φo (ω) is a function of angular frequency. In order to correct the phase shift φo (ω) due to the off-resonance effect, the spectrum S2 (ω) corrected for the phase shift due to the measurement delay time needs to be further rotated by −φo (ω). ω) = S2 (ω) [cos {φo (ω)} − isin {φo (ω)}] (18) The spectrum S3 in which the phase shift φo (ω) due to the off-resonance effect is corrected by performing the calculation (ω) can be obtained. In calculating equation (18), use cos {φo (ω)} and sin {φo (ω)} calculated by equations (15) and (16) without calculating φo (ω). be able to.

【0043】そこでステップ17−3においては、分析
者から与えられる測定に使用されたパルスシーケンスの
情報(パルス幅等の情報)に基づいて(15),(16)お
よび(17)式に基づいてF2 ,F1 軸について観測周波
数範囲にわたってφo が求められ、求めたφo を用いて
(18)式に基づいてスペクトルの補正が行われる。 [18]検波参照波とキャリア波との位相差による位相
シフトφc(ω) の補正 前述した[17-1], [17-2], [17-3] の補正によりφf ,
φd ,φo が補正されたスペクトルS3(ω)には、直接
観測軸F2 について観測周波数全域にわたって共通な位
相シフトφc のみが残っている。
Therefore, in step 17-3, based on the information (information such as pulse width) of the pulse sequence used for the measurement given by the analyst, based on the equations (15), (16) and (17). With respect to the F2 and F1 axes, φo is obtained over the observation frequency range, and the obtained φo is used to correct the spectrum based on the equation (18). [18] Correction of phase shift φc (ω) due to the phase difference between the detection reference wave and carrier wave φf, by the correction of [17-1], [17-2], and [17-3] described above,
In the spectrum S3 (ω) in which φd and φo are corrected, only the common phase shift φc remains over the entire observation frequency with respect to the direct observation axis F2.

【0044】図5(a)は、NMRスペクトルの1つの
ピーク(信号)の近傍におけるスペクトル強度の軌跡を
周波数−複素空間(r,i,ω)上に3次元曲線Lとし
て描いた概念図である。磁化はピーク位置ωp から離れ
た周波数領域では共鳴を起こさないため、図5(a)に
示されているように曲線Lはω軸上にある。そして、ピ
ーク位置ωp を通り越す際の磁化の共鳴により、曲線L
はω=ωp を通るi−r平面上で1回転する。したがっ
て、曲線Lをi−r平面(複素平面)に投影すると図5
(b)に示すように円形になる。また、曲線Lをω−r
平面に投影すると、周波数ωを横軸とした通常のスペク
トルとなり、そのスペクトルは図5(d)に示すように
純粋な吸収波形となる。
FIG. 5A is a conceptual diagram in which the locus of the spectrum intensity in the vicinity of one peak (signal) of the NMR spectrum is drawn as a three-dimensional curve L on the frequency-complex space (r, i, ω). is there. Since the magnetization does not resonate in the frequency region away from the peak position ω p, the curve L is on the ω axis as shown in FIG. Then, due to the resonance of the magnetization when passing the peak position ω p, the curve L
Rotates once on the i-r plane passing through ω = ω p. Therefore, when the curve L is projected on the i-r plane (complex plane), FIG.
It becomes circular as shown in (b). In addition, the curve L is ω-r
When projected onto a plane, the spectrum has a normal spectrum with the frequency ω as the horizontal axis, and the spectrum has a pure absorption waveform as shown in FIG. 5D.

【0045】この時検波参照波とキャリア波との位相差
があると、図5(c)に示す様に曲線Lを投影した円は
ω軸を中心に位相差に相当する角度φc 回転する。そし
て、それをω−r平面に投影したものは、図5(e)に
示されるように位相シフトにより歪んだピーク波形を示
す。
At this time, if there is a phase difference between the detection reference wave and the carrier wave, as shown in FIG. 5C, the circle on which the curve L is projected rotates about the ω axis by an angle φc corresponding to the phase difference. Then, what is projected on the ω-r plane shows a peak waveform distorted by the phase shift as shown in FIG.

【0046】図5(c)に示されている円の回転角度φ
c を求めれば、スペクトル全体を逆方向にφc 回転させ
る下記の演算処理により、位相シフトを補正したスペク
トルS4(ω)を得ることができる。 S4(ω)=S3(ω){cos(φc)−isin(φc)} …(19) このφc は、図5(c)の円を構成する離散データの
内、破線で囲んで示したところの原点(i=0,r=
0)を含みその近傍の領域に存在するデータのみを選択
し、その選択したデータの分散方向を調べ、原点におけ
る円の接線mの傾きを決定することにより求めることが
できる。測定により取得したNMRスペクトルのデータ
は、所定の単位周波数刻みの多数のデータ点から構成さ
れるが、上述した原点近傍の領域に含まれるデータは、
スペクトルのピーク部分のデータではなく、スペクトル
のピークの無い部分及びピークの裾の部分のデータであ
る。
Rotation angle φ of the circle shown in FIG. 5 (c)
Once c is obtained, the phase S-corrected spectrum S4 (ω) can be obtained by the following arithmetic processing for rotating the entire spectrum by φc in the opposite direction. S4 (ω) = S3 (ω) {cos (φc) −isin (φc)} (19) This φc is shown by enclosing it with a broken line in the discrete data forming the circle in FIG. 5 (c). Origin (i = 0, r =
This can be obtained by selecting only the data including 0) and existing in the region in the vicinity thereof, examining the dispersion direction of the selected data, and determining the slope of the tangent line m of the circle at the origin. The data of the NMR spectrum acquired by the measurement is composed of a large number of data points at predetermined unit frequency intervals, but the data included in the above-mentioned region near the origin is:
It is not the data of the peak portion of the spectrum but the data of the portion without the peak and the tail portion of the peak of the spectrum.

【0047】図6は、この様な考え方に基づく補正を実
施するための手順を表わす流れ図である。図6において
手順1及び手順2は信号の裾とベースライン上のデータ
点を選び出す段階であり、手順3は選択されたデータ点
に基づいてφc を求め補正する段階である。
FIG. 6 is a flow chart showing a procedure for carrying out the correction based on such an idea. In FIG. 6, steps 1 and 2 are the steps of selecting the data points on the skirt and the baseline of the signal, and step 3 is the step of finding and correcting φc based on the selected data points.

【0048】まず、手順1において、複素空間における
データ点i−1からiへのベクトルと、iからi+1へ
のベクトルの外積が考慮され、この外積が正のデータ点
が選択される。信号成分が支配的な部分ではノイズの寄
与が少ないので、外積は負の値になる。一方、信号の裾
やベースラインの部分ではノイズが目立ち、外積は正か
負のいずれかになる。そこで、外積が正になるデータ点
を選び出せば、信号の裾とベースラインのデータ点を選
び出すことになる。
First, in the procedure 1, the outer product of the vector from the data point i-1 to i and the vector from i to i + 1 in the complex space is considered, and the data point having a positive outer product is selected. Since the contribution of noise is small in the portion where the signal component is dominant, the outer product has a negative value. On the other hand, noise is conspicuous at the tail of the signal and the part of the baseline, and the outer product is either positive or negative. Therefore, if the data points whose outer product is positive are selected, the data points of the signal tail and the baseline are selected.

【0049】なお、多次元NMRスペクトルデータの場
合は、信号の存在する直接観測軸方向のスライスデータ
(1次元NMRスペクトルデータ)を複数取出して連結
し、連結して出来上がった1次元スペクトルデータにつ
いて上述した外積によるデータの選択が行われる。
In the case of multidimensional NMR spectrum data, a plurality of slice data (one-dimensional NMR spectrum data) in the direction of the direct observation axis in which a signal exists is extracted and connected, and the one-dimensional spectrum data obtained by the connection is described above. The data is selected by the cross product.

【0050】手順1における外積による判定では、ピー
クとピークの重なる部分のデータ点を取り出す可能性が
ある。これらのデータ点は手順3における作業に対して
ノイズとなる。そこで、手順2において信号の裾とベー
スラインを構成することが確かなデータ点だけが選び出
される。具体的には、手順1で選び出されたデータ点に
ついて、1)データ点i−1からiへのベクトルの長さ
の平均AVと標準偏差SDが求められる。2)そして、
データ点i−1からiへのベクトルと、iからi+1へ
のベクトルの長さがそれぞれAV+3SDよりも小さい
データ点iだけが選び出される。3)捨てられるデータ
点がなくなるまで1)及び2)が繰り返し行われる。
In the determination by the outer product in the procedure 1, there is a possibility that the data points of the peaks and the overlapping portions of the peaks will be extracted. These data points are noisy for the work in procedure 3. Therefore, in procedure 2, only the data points that are sure to form the signal tail and the baseline are selected. Specifically, for the data points selected in step 1, 1) the average AV and the standard deviation SD of the vector length from the data points i-1 to i are obtained. 2) And
Only data points i whose lengths from the data points i-1 to i and the vectors from i to i + 1 are smaller than AV + 3SD are selected. 3) 1) and 2) are repeated until there are no more data points to be discarded.

【0051】図7は、手順1及び手順2におけるデータ
点の選択の過程を示す図である。図7(a)では手順1
を実施する前の原データのすべて32768ポイントが
i−r平面にプロットされている。図7(b)では、手
順1終了後に残った5435ポイントのデータ点がi−
r平面にプロットされている。図7(c)では、手順2
の途中において残っている4661ポイントのデータ点
がi−r平面にプロットされている。図7(d)では、
手順2終了後に残った4147ポイントのデータ点がi
−r平面にプロットされている。
FIG. 7 is a diagram showing a process of selecting data points in the procedure 1 and the procedure 2. Procedure 1 in FIG.
All 32,768 points of the raw data before performing are plotted in the i-r plane. In FIG. 7B, the data points of 5435 points remaining after the end of procedure 1 are i-
It is plotted on the r-plane. In FIG. 7C, the procedure 2
The remaining 4661 data points are plotted on the i-r plane in the middle of. In FIG. 7 (d),
After the procedure 2, the remaining 4147 data points are i
-Plotted on the r-plane.

【0052】上述した手順1及び手順2により、信号の
裾およびベースラインを構成するデータ点であることが
確実なデータ点が選択される。そして、最後の手順3に
おいて、手順1及び手順2で選択されたデータ点を用い
てφc の決定、及び得られたφc を用いた(19)式に
基づくスペクトルの補正演算処理がコンピュータにより
行われる。φc の決定は、例えば主成分分析などの手法
により行うことができる。
By the procedure 1 and the procedure 2 described above, the data points which are surely the data points forming the tail and the baseline of the signal are selected. Then, in the final procedure 3, the computer performs the determination of φc using the data points selected in the procedures 1 and 2 and the correction calculation processing of the spectrum based on the equation (19) using the obtained φc. . The determination of φc can be performed by a method such as principal component analysis.

【0053】図8は、分析者が手動で0次と1次の係数
を与えて位相補正した場合と、本発明により自動位相補
正を行った場合に得られたNMRスペクトルの例を示
す。これらのスペクトルはキャリア波と検波参照波の周
波数をずらしながら積算し得た水のスペクトルである。
図8(a)の従来の場合、スペクトルの中心付近に着目
して係数を与えたため、スペクトルの両端部での位相シ
フトが補正されていないのが目立つ。一方、本発明によ
る自動位相補正により得られた図8(b)のスペクトル
では、スペクトル全域にわたって位相補正が正しく行わ
れていることが分かる。
FIG. 8 shows an example of an NMR spectrum obtained when the analyst manually gives the 0th and 1st order coefficients to correct the phase and when the automatic phase correction is performed by the present invention. These spectra are water spectra obtained by integrating the frequencies of the carrier wave and the detection reference wave while shifting the frequencies.
In the conventional case of FIG. 8A, since the coefficients are given by focusing on the vicinity of the center of the spectrum, it is conspicuous that the phase shifts at both ends of the spectrum are not corrected. On the other hand, in the spectrum of FIG. 8B obtained by the automatic phase correction according to the present invention, it can be seen that the phase correction is correctly performed over the entire spectrum.

【0054】図9(a)はストリキニーネ(strychnine)
について測定した 1H−NMRの標準的な1次元スペク
トル、同図(b)はそれを本発明により自動位相補正し
て得られたスペクトルをそれぞれ示す。
FIG. 9A shows strychnine.
The standard one-dimensional spectrum of 1 H-NMR measured with respect to (1) and (b) of the same figure respectively show the spectra obtained by subjecting it to automatic phase correction.

【0055】図10(a)は同じ試料について測定した
13C−NMRの標準的な1次元スペクトル、同図(b)
はそれを本発明により自動位相補正して得られたスペク
トルをそれぞれ示す。
In FIG. 10A, the same sample was measured.
Standard one-dimensional spectrum of 13 C-NMR, same figure (b)
Respectively show spectra obtained by automatic phase correction according to the present invention.

【0056】図11(a)は同じ試料について測定した
13C−NMRのDEPT135 スペクトル、同図(b)は
それを本発明により自動位相補正して得られたスペクト
ルをそれぞれ示す。
In FIG. 11A, the same sample was measured.
13 C-NMR DEPT135 spectrum, and FIG. 11B shows the spectrum obtained by subjecting it to automatic phase correction according to the present invention.

【0057】図9−図11のいずれも、本発明により1
次元スペクトルの全域にわたって位相補正が正しく行わ
れていることを示している。
Each of FIGS. 9 to 11 has a structure according to the present invention.
It shows that the phase correction is correctly performed over the entire region of the dimensional spectrum.

【0058】図12(a)は、ストリキニーネ(strychn
ine)について2次元NMR測定により得られたDQF−
COSYスペクトル、同図(b)はそれを本発明により
自動位相補正して得られたスペクトルをそれぞれ示す。
FIG. 12A shows the strychnine (strychn).
ine) was obtained by two-dimensional NMR measurement of DQF-
The COZY spectrum is shown in FIG. 4B, which is the spectrum obtained by automatic phase correction according to the present invention.

【0059】図13(a)は、同じ試料について2次元
NMR測定により得られたNOESYスペクトル、同図
(b)はそれを本発明により自動位相補正して得られた
スペクトルをそれぞれ示す。
FIG. 13A shows a NOESY spectrum obtained by two-dimensional NMR measurement for the same sample, and FIG. 13B shows a spectrum obtained by automatically phase-correcting the NOESY spectrum according to the present invention.

【0060】図14(a)は、同じ試料について2次元
NMR測定により得られたHSQCスペクトル、同図
(b)はそれを本発明により自動位相補正して得られた
スペクトルをそれぞれ示す。
FIG. 14 (a) shows the HSQC spectrum of the same sample obtained by two-dimensional NMR measurement, and FIG. 14 (b) shows the spectrum obtained by automatic phase correction according to the present invention.

【0061】図12−図14のいずれも、F2 軸,F1
軸の双方について全域にわたって位相補正が的確に行わ
れていることを示している。
12-14, the F2 axis, F1
It shows that the phase correction is accurately performed over the entire area of both axes.

【0062】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば測定
遅延による補正、周波数フィルタによる補正、オフレゾ
ナンスによる補正はどの順序で行ってもよいし、まず直
接観測軸のみについて実行し、その後に間接観測軸につ
いて実行する手順でもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, the correction by the measurement delay, the correction by the frequency filter, and the correction by the off-resonance may be performed in any order, or the procedure may be performed first for only the direct observation axis and then for the indirect observation axis.

【0063】また、検波参照波とキャリア波の位相差に
起因する位相シフトの補正を行う場合における信号の裾
とベースライン上のデータ点の抽出には、次の方法も考
えられる。強度の平均値(y◆)と標準偏差(σ)を計
算し、y◆+3σを外れるデータ点を除く。残ったデー
タ点に対して再度平均値(y◆)と標準偏差(σ)を計
算し、y◆+3σを外れるデータ点を除く。この操作を
除かれるデータ点がなくなるか極度に少なくなるまで繰
り返し、残ったデータ点を信号の裾とベースライン上の
データ点として決定する。
Further, the following method is also conceivable for extracting the data points on the skirt of the signal and the baseline when the phase shift caused by the phase difference between the detection reference wave and the carrier wave is corrected. Calculate the mean intensity (y ◆) and standard deviation (σ) and remove data points that fall outside y ◆ + 3σ. The average value (y ◆) and standard deviation (σ) are calculated again for the remaining data points, and the data points that deviate from y ◆ + 3σ are excluded. This operation is repeated until there are no or extremely few data points to be excluded, and the remaining data points are determined as the data points on the tail of the signal and the baseline.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、測定遅延による位相シフトと周波数フィルタ
による位相シフトとオフレゾナンスによる位相シフトの
補正を行い、さらに位相シフトの定数項の補正を行うの
で、2次元以上のNMRスペクトルの完全な吸収スペク
トルを自動的に得ることができる。また、周波数に対し
て高次の多項式を用いることができるため、スペクトル
の端の信号まできれいに位相補正することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the phase shift due to the measurement delay, the phase shift due to the frequency filter and the phase shift due to the off-resonance are corrected, and further the constant term of the phase shift is corrected. Therefore, a complete absorption spectrum of a two-dimensional or more-dimensional NMR spectrum can be automatically obtained. Further, since a high-order polynomial with respect to the frequency can be used, even the signal at the end of the spectrum can be phase-corrected neatly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 2次元NMR測定において用いられるパルス
列とFID信号の例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing examples of pulse trains and FID signals used in two-dimensional NMR measurement.

【図2】 2次元NMRスペクトルを求める演算過程を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a calculation process for obtaining a two-dimensional NMR spectrum.

【図3】 本発明に係る核磁気共鳴スペクトルの自動位
相補正装置の1実施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of an automatic phase correction device for a nuclear magnetic resonance spectrum according to the present invention.

【図4】 NMR装置の動作を説明するための流れ図で
ある。
FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the NMR apparatus.

【図5】 NMRスペクトルの位相シフトを説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a phase shift of an NMR spectrum.

【図6】 φc の補正を行う手順の一例を示す流れ図で
ある。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a procedure for correcting φc.

【図7】 信号の裾とベースラインのデータが選び出さ
れる過程を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a process of selecting signal tails and baseline data.

【図8】 分析者が手動で係数を与えて位相補正した場
合と、本発明により自動位相補正を行った場合に得られ
たNMRスペクトルの例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of an NMR spectrum obtained when an analyst manually gives a coefficient to correct the phase and when the analyzer performs the automatic phase correction.

【図9】 ストリキニーネ(strychnine)について測定し
1H−NMRスペクトル及びそれを本発明により自動
位相補正して得られたスペクトルを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum measured for strychnine and a spectrum obtained by subjecting it to automatic phase correction according to the present invention.

【図10】 ストリキニーネ(strychnine)について測定
した13C−NMRの標準的なスペクトル及びそれを本発
明により自動位相補正して得られたスペクトルを示す図
である。
FIG. 10 is a view showing a standard spectrum of 13 C-NMR measured for strychnine and a spectrum obtained by subjecting it to automatic phase correction according to the present invention.

【図11】 ストリキニーネ(strychnine)について測定
した13C−NMRのDEPT135 スペクトル及びそれを
本発明により自動位相補正して得られたスペクトルを示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a 13 C-NMR DEPT135 spectrum measured for strychnine and a spectrum obtained by subjecting it to automatic phase correction according to the present invention.

【図12】 ストリキニーネ(strychnine)について2次
元NMR測定により得られたDQF−COSYスペクト
ル及びそれを本発明により自動位相補正して得られたス
ペクトルを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a DQF-COSY spectrum obtained by two-dimensional NMR measurement of strychnine and a spectrum obtained by subjecting it to automatic phase correction.

【図13】 ストリキニーネ(strychnine)について2次
元NMR測定により得られたNOESYスペクトル及び
それを本発明により自動位相補正して得られたスペクト
ルを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a NOESY spectrum obtained by two-dimensional NMR measurement of strychnine and a spectrum obtained by automatically phase-correcting the NOESY spectrum.

【図14】 ストリキニーネ(strychnine)について2次
元NMR測定により得られたHSQCスペクトル及びそ
れを本発明により自動位相補正して得られたスペクトル
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an HSQC spectrum obtained by two-dimensional NMR measurement of strychnine and a spectrum obtained by automatically phase-correcting the HSQC spectrum according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NMR測定部 2…パルス出力部 3…FID検出部 4…A−D変換部 5…フーリエ変換部 6…NMRデータ記憶部 7…第1の位相補正部 8…第2の位相補正部 9…NMR観測制御部 1 ... NMR measurement unit 2 ... Pulse output unit 3 ... FID detection unit 4 ... A / D conversion unit 5 ... Fourier transformation unit 6 ... NMR data storage unit 7 ... First phase correction unit 8 ... Second phase correction unit 9 ... NMR observation control unit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 核磁気共鳴スペクトルに含まれる位相シ
フトの補正を行う核磁気共鳴スペクトルの自動位相補正
装置であって、測定により得られた周波数ωを変数とす
る核磁気共鳴スペクトルデータS(ω)に対して測定遅
延による位相シフトφd と周波数フィルタによる位相シ
フトφf とオフレゾナンスによる位相シフトφo の補正
を行う第1の位相補正手段と、該第1の位相補正手段に
よる補正が施された核磁気共鳴スペクトルデータに対し
て、測定に使用された高周波キャリア波と検波参照波の
位相差による位相シフトφc の補正を行う第2の位相補
正手段を備えたことを特徴とする核磁気共鳴スペクトル
の自動位相補正装置。
1. An automatic phase correction device for a nuclear magnetic resonance spectrum for correcting a phase shift included in a nuclear magnetic resonance spectrum, wherein the nuclear magnetic resonance spectrum data S (ω) has a frequency ω obtained by measurement as a variable. ) For correcting the phase shift φd due to the measurement delay, the phase shift φf due to the frequency filter, and the phase shift φo due to the off-resonance, and the nucleus corrected by the first phase correcting means. The nuclear magnetic resonance spectrum of the present invention is characterized in that the magnetic resonance spectrum data is provided with a second phase correcting means for correcting the phase shift φc due to the phase difference between the high frequency carrier wave used for measurement and the detection reference wave. Automatic phase correction device.
【請求項2】 前記核磁気共鳴スペクトルデータS
(ω)は直接観測軸と間接観測軸とを有する多次元核磁
気共鳴スペクトルデータであり、測定遅延による位相シ
フトφd とオフレゾナンスによる位相シフトφo の補正
は直接観測軸と間接観測軸とについて行われ、周波数フ
ィルタによる位相シフトφf と測定に使用された高周波
キャリア波と検波参照波の位相差による位相シフトφc
の補正は直接観測軸のみについて行われることを特徴と
する請求項1記載の核磁気共鳴スペクトルの自動位相補
正装置。
2. The nuclear magnetic resonance spectrum data S
(Ω) is multidimensional nuclear magnetic resonance spectrum data having a direct observation axis and an indirect observation axis. The phase shift φd due to measurement delay and the phase shift φo due to off-resonance are corrected for the direct observation axis and the indirect observation axis. , The phase shift φf due to the frequency filter and the phase shift φc due to the phase difference between the high-frequency carrier wave used for measurement and the detected reference wave.
2. The automatic phase correction apparatus for nuclear magnetic resonance spectrum according to claim 1, wherein the correction is performed only on the direct observation axis.
【請求項3】 前記測定遅延による位相シフトφd の補
正は、測定に使用されたパルスシーケンスに応じて与え
られる遅延時間td に基づいてS(ω){cos(ωtd)−
isin(ωtd)} の演算により行われることを特徴とする
請求項1又は2記載の核磁気共鳴スペクトルの自動位相
補正装置。
3. The correction of the phase shift φd due to the measurement delay is S (ω) {cos (ωtd) − based on the delay time td given according to the pulse sequence used for the measurement.
3. The automatic phase correction apparatus for the nuclear magnetic resonance spectrum according to claim 1, wherein the automatic phase correction apparatus is performed by the calculation of isin (ωtd)}.
【請求項4】 前記周波数フィルターによる位相シフト
φf の補正は、測定に使用された周波数フィルターの設
計式に基づいて観測周波数範囲について位相シフトφf
を算出し、算出したφf に基づいてS(ω)[cos{φf
(ω)}−isin{φf(ω)}]の演算により行われることを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の核磁気共鳴
スペクトルの自動位相補正装置。
4. The correction of the phase shift φf by the frequency filter is based on the design formula of the frequency filter used for the measurement, and the phase shift φf is over the observed frequency range.
Is calculated, and S (ω) [cos {φf is calculated based on the calculated φf.
(ω)}-isin {φf (ω)}]. The automatic phase correction apparatus for nuclear magnetic resonance spectrum according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記オフレゾナンスによる位相シフトφ
o の補正は、測定に使用されたパルスのパルス幅及び実
効パルス幅に基いて算出されたφo を用い、S(ω)
[cos{φo(ω)}−isin{φo(ω)}]の演算により行われ
ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の
核磁気共鳴スペクトルの自動位相補正装置。
5. The phase shift φ due to the off-resonance
The correction of o is performed by S (ω) using φo calculated based on the pulse width and effective pulse width of the pulse used for measurement.
The nuclear magnetic resonance spectrum automatic phase correction apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the automatic phase correction apparatus for nuclear magnetic resonance spectrum is performed by a calculation of [cos {φo (ω)}-isin {φo (ω)}].
【請求項6】 前記高周波キャリア波と検波参照波の位
相差による位相シフトφc の補正は、核磁気共鳴スペク
トルデータS(ω)から核磁気共鳴信号の裾の部分のデ
ータおよびベースラインの部分のデータを選択する段階
と、選択されたデータに基いて該データの分散の方向を
求めることによりφc を決定する段階と、決定されたφ
c を用いS(ω){cos(φc)−isin(φc)}の演算を行
う段階により行われることを特徴とする請求項1乃至5
のいずれかに記載の核磁気共鳴スペクトルの自動位相補
正装置。
6. The correction of the phase shift φc due to the phase difference between the high-frequency carrier wave and the detection reference wave is performed from the nuclear magnetic resonance spectrum data S (ω) to the data at the tail of the nuclear magnetic resonance signal and the portion at the baseline. The step of selecting the data, the step of determining φc by determining the direction of dispersion of the data based on the selected data, and the determined φ
6. The method according to claim 1, wherein the calculation is carried out by the step of calculating S (ω) {cos (φc) −isin (φc)} using c.
5. An automatic phase correction device for nuclear magnetic resonance spectrum according to any one of 1.
【請求項7】 前記核磁気共鳴スペクトルデータS
(ω)から核磁気共鳴信号の裾の部分のデータおよびベ
ースラインの部分のデータを選択する段階は、任意のデ
ータ点iについて、データ点i−1からiへのベクトル
とiからi+1へのベクトルの外積が正のデータ点を選
択することを特徴とする請求項6記載の核磁気共鳴スペ
クトルの自動位相補正装置。
7. The nuclear magnetic resonance spectrum data S
The step of selecting the data of the skirt portion of the nuclear magnetic resonance signal and the data of the baseline portion from (ω) includes the vector from data point i-1 to i and the vector from i to i + 1 for any data point i. 7. The automatic phase correction apparatus for a nuclear magnetic resonance spectrum according to claim 6, wherein a data point having a positive vector cross product is selected.
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