JPS5824738B2 - 多核種共鳴核磁気共鳴装置における検出プロ−ブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多核種共鳴核磁気共鳴装置に係り、特に交換す
ることなしに複数個の核種を観測することのできる検出
プローブに係る。

核磁気共鳴装置では１３Ｃ核の核磁気共鳴測定の際に、
ＩＨ核の核磁気共鳴周波数と同一周波数の高電力の高周
波信号を試料に照射し、１Ｈ核をデカップリングするこ
とが一般に行われる。

この場合、検出プローブの同調回路は１３Ｃ核の共鳴周
波数に同調をとり、１Ｈ核の共鳴周波数に対しては非同
調とすることが必要である。

一般に核磁気共鳴装置では１３Ｃ核の観測の他にＩＨ核
の観測も必要であるが、上述の如く検出プローブの同調
回路が１３ｃ核の共鳴周波数のみに同調しＩＨ核のそれ
に非同調となっているとすると、１Ｈ核による核磁気共
鳴信号は抑圧されて充分な検出を行い得ない結果となる
。

このため、従来では検出プローブ゛、送信機、受信機等
をユニット化して観測核に応じてそれ等ユニットを交換
するようにした、所謂ユニバーサルプローブが用いられ
ていた。

しかしながら観測核種は測定目的によっては頻繁に変更
することも多く、その変更の都度検出プローブユニット
、送信機ユニット、受信機ユニット等の変換をしなけれ
ばならずその手数が掛る事は勿論、特に検出プローブユ
ニットでは扱う信号が微弱であるため、ユニット交換に
伴う試料コイル等の設置位置のずれや回路の接触抵抗の
変化等により再現性の問題や感度低下等の間須を生ずる
。

しかも核磁気共鳴装置では重水素核（２Ｄ核）の共鳴信
号を用いて磁場固定（ＮＭＲロック）を行うが、上述の
様に検出プローブユニットを頻繁に交換するとそのたび
にＮＭＲロックをはずして更に又かけ直さねばならず、
これにも手数が掛る結果となっていた。

更に又検出プローブの同調回路を２つの観測核の共鳴周
波数に同調する複同調回路にする場合が考えられる。

この複同調回路は例えば１３ｃ核と１Ｈ核の各核磁気共
鳴周波数に同時に同調し得るようにした回路であるから
、単一共鳴で核磁気共鳴を観測する装置では、検出プロ
ーブのユニットを交換することなく複数核種の核磁気共
鳴スペクトルを選択的に検出することができるが、これ
を１Ｈ核デカツプリングで１３ｃ核を測定するための照
射用高周波は大電力であるため、観測用試料コイルには
相当の大きさの電圧が誘起されるこ吉は避けられず、而
もその誘起信号に同調する回路が複同調回路中に含まれ
ていることからして、検出プローブは過大な高周波を後
段の受信機に伝達することになる。

従って受信機内の高周波増幅器は飽和状態に達し、観測
核種に係る検出信号を信号処理系に伝達することができ
なくなる。

特にパルス核磁気共鳴装置や時分割による連続波核磁気
共鳴装置においては、一般に利用されているダイオード
ゲート回路の開閉を確実に行うことができず、従って充
分な感度で信号検出を行うことができないという欠点が
ある他、ダイオードがオフにされる時は、微小な容量素
子として作用をもつことになるが、信号が過大となると
容量としての作用がなくなり回路の同調周波数にずれが
生じ、その結果感度が低下することになる。

本発明は斜上の如き諸点に鑑みなされたもので、検出プ
ローブ内の単一の送受信コイル若しくは受信コイルに対
し、該コイルと結合して磁場固定用２Ｄ核と観測核の両
方の共鳴周波数に同調する複同調回路を構成する結合回
路を観測核を異ならせて複数個設け、更に上記コイルと
接続される結合回路を観測核種に応じて切換える第１の
選択手段と、該選択手段によってコイルに接続された結
合回路から磁場固定用２Ｄ核の共鳴信号を取出すための
上記第１の選択手段と連動関係を有する第２の選択手段
とを設けることにより、単一の検出プローブで複数の核
種を切換えて観測でき、しかもその切換えをＮＭＲロッ
クを外さずに行うことのできる検出プローブを提供する
ものである。

本発明は例えば１Ｈ核の共鳴周波数を６０ ＭＨｚ。

１３Ｃ核の共鳴周波数を１５ＭＨｚ、”Ｄ核の共鳴周波
数を９ＭＨｚとすると、検出プローブ内の単一のコイル
と結合して６０ＭＨｚと９ＭＨｚの両方に同調する複同
調回路と１５ＭＨｚと９ＭＨｚの両方に同調す。

る複同調回路を構・戎する２つの結合回路を設け、ＩＨ
核をデカップリングして１３Ｃ核を観測する場合には第
１の選択手段により１５ＭＩ（ｚと９ＭＨｚの方の結合
回路をコイルと結合させることにより６０ ＭＨｚに対
しては非同調となるようにする。

又１Ｈ核の測定をしようとするときは、６０ＭＨｚと９
ＭＨｚの方の結合回路を使用する。

前者においては、同調回路はデカップリングのために照
射される６０ＭＨｚの高周波に対し非同調となっている
ため該６０ＭＨｚ成分は抑圧され、良好な結果を得るこ
とができる。

又それと同時に磁場固定用の２Ｄ核の共鳴信号は第１の
選択手段と運動関係にある第２の選択手段によって使用
されている方の結合回路から取出されるため、観測核を
切換えても途絶えることがない。

以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。添付図面は
１Ｈ核デカツプリングによる１３Ｃ核観測と、１Ｈ核単
独の観測を行うようにしたシングルコイル型の検出プロ
ーブの構成を示す。

図においてスイッチ２２及び２３は１３Ｃ核観測と１Ｈ
観測の切換えをするスイッチでこの２つのスイッチは連
動関係にあり １３Ｃ観測の場合は２４側及び２６側に
又１Ｈ観測の場合は２５側及び２７側に夫々接続される
。

ＩＨ核核力カップリング為の６０ＭＨｚの高周波信号は
端子４から照射コイル５に供給される。

１３Ｃ核の核磁気共鳴周波数１５ＭＨｚの高周波信号は
端子９から導入さ札 ダイオードゲート１０を通してス
イッチ２２から送受信コイル１１に供給される。

該スイッチ２２の端子２４には該コイル１１と結合され
て複同調回路を構成する１３Ｃ核用の結合回路が接続さ
れる。

該結合回路は主に１５ＭＨｚの１３Ｃ核同調周波数を決
めるコンデンサ１２と、主に９ＭＨｚの２Ｄ核共鳴周波
数を決めるコンデンサ３０とから構成され、２つのコン
デンサは１５ＭＨｚで共振するコイル２８とコンデンサ
２９から成るトラップ回、路で接続されている。

１３Ｃ核の核磁気共鳴信号は端子１３から検出される。

端子９に高周波パルスが供給されている間は、ダイオー
ドゲート１０と１４が開路され、それ以外の間は閉路さ
れる。

ダイオードゲート１４が閉路されている時は、各ダイオ
ードは容量素子としての作用を有するので、閉路されて
いるときの共振周波数は１３Ｃ核の共鳴周波数よりもや
や異なるが、この変化分を補償するためコイル１５が備
えられており、パルス供給時に共鳴周波数のずれが生じ
ないようになっている。

２Ｄ核の共鳴周波数９ＭＨｚの励起用高周波パルスは端
子６から適宜な周期でコイル１１へ供給され、供給され
ない期間に得られる２Ｄ核の共鳴信号はスイッチ２３の
端子２６を介して端子８から検出され、図示しない磁場
固定回路（ＮＭＲロック回路）へ送られる。

１Ｈ核核磁気共鳴用の高周波パルス端子１６より導入さ
れ、ダイオードゲート１７を通ってスイッチ２２から送
受信コイル１１に供給される。

該スイッチ２２の端子２５には該コイル１１と結合され
て複同調回路を構成する１Ｈ核用の結合回路が接続され
る。

該結合回路は主に６０ＭＨｚの１Ｈ核同調周波数を決め
る同調補償用コイル１９及びコンデンサ１８と、主に９
ＭＨｚの２Ｄ核共鳴周波数を決めるコンデンサ３２と
から構成さ札 ２つのコンデンサは６０ ＭＨｚに対し
てトラップ回路となるコイル３３とコンデンサ３１で接
続されている。

１Ｈ核の核磁気共鳴信号は端子２０から検出される。

この場合も端子１６に高周波パルスが供給されている間
はダイオードゲート１７と２１が開路され、それ以外の
間は閉路される。

ダイオードゲート２１が閉路されている時には各ダイオ
ードは容量素子としての作用を有するので、閉路されて
いるときの共振周波数はＩＨ核の共鳴周波数とやや異な
るが、この変化分を補償するためコイル３４が備えられ
ており、パルス供給時に共振周波数のずれが生じないよ
うになっている。

１Ｈ核観測時の２Ｄ核の共振信号はスイッチ２３の端子
２７を介して端子８から取出され、図示しない磁場固定
用回路へ送られる。

上述の如き構成において、例えば１Ｈ核のデカップリン
グによる１３Ｃ核観測の場合は、スイッチ２２を２４側
に倒し、端子４よりの１Ｈ核デカツプリング用の６０
ＭＨｚ高周波の供給のもとで、端子９より１５ＭＨｚの
１３Ｃ核共鳴用高周波パルスを供給する。

その結果送受信コイル１１より自由誘導減衰信号が高感
度にて検出され、該信号は端子１３よりプローブ外の１
３ｃ核共鳴信号を増幅するための１３Ｃ核用受信機に送
られる。

この時６０ＭＨｚの１Ｈ核デ力ツプリング信号のリーケ
ージがあっても、６０ＭＨｚ成分には非同調となってい
るため抑圧され検出されない。

又この時スイッチ２３はスイッチ２２に連動して端子２
６側へ倒されており２Ｄ核の共鳴信号は１３Ｃ核用の結
合回路から端子２６及び端子８を介して磁場固定用回路
へ送られるため、静磁場は特定値に固定される。

１Ｈ核を観測する場合は、スイッチ２２を２５側へ切換
え、端子１６より６０■ｈの１Ｈ核核共鳴嵩高波パルス
を供給する。

その結果送受信コイル１１より自由誘導減衰信号が検出
され、該信号は端子２０よりプローブ外のＩＨＨ共鳴信
号を増幅するための１ＨＨ用受信機に送られる。

この時スイッチ２２の切換に連動してスイッチ２３も端
子２７側へ倒されるため ２Ｄ核の共鳴信号は１Ｈ核用
の結合回路から端子２Ｔ及び端子８を介して磁場固定用
回路へ送られる。

そのため静磁場は観測・核を変えてもＮＭＲロックが外
れることなく常に特定値に固定されることになる。

上述した様に本発明においては、コイルと結合されて２
Ｄ核と観測核の両方に同調する複同調回路を構成する結
合回路を観測核を異ならせて複数個設け、該複数個の結
合回路を第１の切換スイッチにより観測核種に応じて上
記コイルと選択的に結合させると共に、該第１の切換ス
イッチと連動する第２の切換スイッチを用いて該第１の
切換スイッチによってコイルに結合された結合回路から
２Ｄ核の共鳴信号を取出して磁場固定用回路へ供給する
ため、検出プローブを交換することなく核種を切換えて
観測でき、その際デカップリングパワーのリーケージに
よる影響をなくすことができると同時に、観測核種の切
換えに拘らず常に磁場固定用回路へ２Ｄ核の共鳴信号を
送って磁場を一定値に保つことができる。

尚上述した説明においては１Ｈ核と１３Ｃ核の場合につ
いてのみ説明したが、１Ｈ核と１Ｈ核デカツプリングに
よる１９ｐの観測の場合、１９Ｆ核と１９ｐ核デカツプ
リングによる１３Ｃ核観測の場合、１９Ｆ核と１９ｐデ
カツプリングによる３１ｐ核観測の場合、３１Ｐ核と３
１ｐ核デカツプリングによる１３Ｃ核観測の場合、１Ｈ
核と１Ｈ核デカツプリングによる３１ｐ核観測等一般に
Ａ核観測とＡ核デカップリングによるＢ核観測の場合に
有効である。

又上述した実施例においては静磁場固定用送受信回路の
他に二核種の観測が可能なシングルコイル型送受信回路
を二種顕示したが、二核種に限らず切換えスイッチの接
点を増加し、同調用キャパシター等からなるシングルコ
イル型受信回路を追加することによって三核種以上に拡
張することができる。

又上述した実施例においてはシングルコイル型送受信回
路を用いた場合を例示したがクロスコイル型受信回路及
び送信回路を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の構成を示す図である。 １０．１４，１７，２１：ダイオードゲ゛−ト、１１：
送受信コイル、１５，１９，３４，２８゜３３：コイル
、１２，１８，２９．３０：コンデンサー、２２，２３
：切換スイッチ、２４，２５゜２６．２７：端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送受信コイル若しくは受信コイルと結合して磁場固
   定用２Ｄ核と観測核種の両方の共鳴周波数に同調する複
   同調回路を構成する結合回路を観測核を異ならせて複数
   個設け、該複数個の結合回路を観測核種に応じて選択的
   に前記コイルと結合させる第１の選択手段と、該第１の
   選択手段によってコイルに結合された結合回路から２Ｄ
   核核磁気共鳴信号を取出すための上記第１の選択手段と
   連動関係を有する第２の選択手段とを設けたことを特徴
   とする多核種共鳴核磁気共鳴装置における検出プローブ
   。