JP3649936B2 - Ｎｍｒ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は自動ＮＭＲロックの手順を説明するための図、図４はＮＭＲロックを行う回路の構成例を示す図である。図中、１１はロック用発振器、１２は選択部、１３はゲート回路、１４はマグネット、１５は検出器、１６は前置増幅器・受信器、１７は位相検波回路、１８は帰還定数回路、１９はシム回路、２０は磁場制御回路、２１はモニタ回路、２２はＣＰＵ、ＳＷは切り換え回路を示す。
【０００３】
高分解能でＮＭＲ測定を行うためには、０．１Ｈｚ以下の磁場と周波数の安定度が要求される。しかしながら、長時間にわたって磁場と周波数の双方に対して絶対的な安定性を持たせることは困難である。そのため、ある基準の共鳴信号を用いて磁場又は周波数の変動を検出し、その共鳴に対して常にω0 ＝γＨ0 の関係が保たれるように磁場の強さに帰還をかける方法が採られる。これがＮＭＲロックと呼ばれ、ＮＭＲ装置では標準的に用いられている。
【０００４】
ＮＭＲロックは、自動でかけることが一般的に広く行われている。例えば自動ＮＭＲロックは、図３に示すように以下の手順で行われる。まず、測定試料をプローブ内にセットし（ステップＳ２１）、使用するロック溶媒を選択する（ステップＳ２２）。ＮＭＲロック用に使用される溶媒はいろいろあり、溶媒によってＮＭＲ共鳴する磁場はそれぞれ異なるので、ロック溶媒を選択することによって、使用される溶媒が異なってもＮＭＲ共鳴磁場が同一になるようにロック・トランスミッタ周波数を変えている。次に、一定の範囲の磁場を掃引して（ステップＳ２３）、ＮＭＲロック信号を検出し（ステップＳ２４）、ＮＭＲロック信号が検出された位置で磁場を固定し（ステップＳ２５）、ＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる（ステップＳ２６）。
【０００５】
自動ＮＭＲロックを行う回路では、例えば図４に示すように選択部１２でロック溶媒の種類の選択が行われると、選択されたロック溶媒に対応したロック・トランスミッタ周波数でロック用発振器１１を動作させ、ゲート回路１３を通してＮＭＲプローブに印加する。そこで、ＣＰＵ２２は、磁場制御回路２０を磁場掃引モードにしてシム回路１９を制御することにより磁場を掃引し、前置増幅器・受信器１６、位相検波回路１７、切り換え回路ＳＷ、モニタ回路２１を介してＮＭＲロック信号を検出する。次に、磁場制御回路２０を磁場固定モードにしてＮＭＲロック信号を検出した位置で磁場を固定し、切り換え回路ＳＷをモニタ回路２１から帰還定数回路１８に切り換えＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５は各ロック溶媒とＮＭＲ共鳴磁場及びロック・トランスミック周波数の対応を説明するための図、図６はロックの掃引信号の例を示す図、図７はＮＭＲ観測信号の例を示す図である。
【０００７】
ロック溶媒の共鳴磁場は、ロック・トランスミッタ周波数ｆを一定とした場合に、図５（Ａ）に示すようにロック溶媒の種類ＣＤＣＬ３、ＣＤ３ＣＯ、……によって観測される共鳴磁場がｈ１、ｈ２、……、ｈｎと異なる。そこで実際の装置では、図５（Ｂ）に示すようにロック溶媒の種類によって、観測される共鳴磁場が一定になるようにそれぞれの溶媒で異なるロックのトランスミッタ周波数ｆ１、ｆ２、……、ｆｎが使用される。そのためＮＭＲロックをかける際には必ずロック溶媒の種類の選択が使用者によって行われる。これによりすべての溶媒において、同一の磁場でロック信号がＮＭＲ共鳴するので、自動ＮＭＲロックを容易に行うことができる。
【０００８】
しかし、正しくロック溶媒の選択を行った場合のロックの掃引信号では、図６（Ａ）に示すように磁場ｈ１の位置でロック信号が観測されるのに対し、使用者がロック溶媒の選択を誤った場合には、例えば図６（Ｂ）に示すように磁場ｈ２の位置でロック信号が観測されてしまう。その結果、本来は例えば図７（Ａ）に示すようなＮＭＲ観測信号であるはずのところ、図７（Ｂ）に示すように観測磁場が（ｈ１−ｈ２）の値だけシフトされて観測されてしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ロック溶媒の設定エラーを簡便に判別できるようにするものである。
【００１０】
そのために本発明は、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置において、自動ロック完了後の磁場の値が自動ロック磁場の値に対して所定の値以上の差を有することを条件にロック溶媒の設定エラーを出力することを特徴とするものである。
【００１１】
【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１は本発明に係るＮＭＲ装置の実施の形態を示す図、図２は自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理を説明するための図である。図中、１はロック用発振器、２は検出器、３は受信器、４は位相検波器、５はＡＤ変換器、６はＣＰＵ、７は磁場設定用ＤＡ変換器、８は磁場設定用シムドライバ回路、９は磁場設定用シムコイル、１０はマグネットを示す。
【００１２】
図１において、ロック用発振器１は、マグネット１０の中にある検出器２に印加する高周波パルスを発生するものである。ＣＰＵ６は、自動ロック命令を受けて磁場設定用ＤＡ変換器７に磁場掃引データを出力し、磁場設定用ＤＡ変換器７は、磁場掃引データをアナログ信号に変換するものである。磁場設定用シムドライバ回路８は、磁場設定用ＤＡ変換器７により変換された磁場掃引信号に基づきマグネット１０の中にある磁場設定用シムコイル９に電流を供給するものである。検出器２で共鳴したＮＭＲ信号は、受信器３、位相検波器４、ＡＤ変換器５を経て、ＣＰＵ６に取り込まれる。ＣＰＵ６は、この信号から共鳴した磁場の位置を検出すると、磁場掃引を停止させ、共鳴磁場に固定し、ロックループを閉じて自動ロックオン操作を完了させる。このときＣＰＵ６は、以下の条件を調べ、ロック溶媒の正誤判定処理、つまり設定エラーの判定を行う。
【００１３】
ｈc ≦｜ｈb −ｈa ｜
ここで、ｈb は、自動ロック開始前の磁場の値、ｈa は、自動ロック完了後の磁場の値、ｈc は、ロック・トランスミッタ周波数を一定とした時の全てのロック溶媒の共鳴磁場をそれぞれ比較した時の最小偏差である。したがって、自動ロック開始前と完了後の磁場の値の差が最小偏差の範囲より大きいときには、ロック溶媒の設定エラーとするものである。
【００１４】
自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理では、例えば図２に示すようにまず、測定試料をプローブ内にセットし（ステップＳ１１）、使用するロック溶媒を選択する（ステップＳ１２）。次に、磁場を掃引して（ステップＳ１３）、ＮＭＲロック信号を検出し（ステップＳ１４）、上記式ｈc ≦｜ｈb −ｈa ｜を用いたロック溶媒の正誤判定を行う（ステップＳ１５）。判定条件がＹＥＳであれば、ロック溶媒の設定エラーを出力して（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻りロック溶媒の再選択を行う。ＮＯ、つまり自動ロック開始前と完了後の磁場の値の差が最小偏差ｈc の範囲内であればＮＭＲロック信号が検出された位置で磁場を固定し（ステップＳ１７）、ＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる（ステップＳ１８）。
【００１５】
上記のように使用者がロック溶媒の設定を正しく行えば、自動ロック開始前の磁場の値ｈb と自動ロック完了後の磁場の値ｈa との差は極めて小さいので、この差が最小偏差ｈc を越えた場合は、ロック溶媒設定が間違っていると判断し、エラーとするものである。
【００１６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。通常、マグネットの磁場ドリフトによる共鳴磁場の変動幅は、数Ｈｚ／１ｈ以下であり、最小偏差ｈc より十分に小さいので、ほとんど無視できる。しかし、ＮＭＲ装置が長期に使用されない場合には、マグネットの磁場ドリフトのため、（ｈb −ｈa ）の偏差が最小偏差ｈc を越えることが予想される。このような場合、マグネットの磁場ドリフト（ΔＨ／Δｔ）量を予め調べておけば、ある時間間隔で自動ロック開始前の磁場の値ｈb をマグネットの磁場ドリフトする方向に（ΔＨ／Δｔ）値だけ加算する操作を行ってもよいし、自動ロック開始前の磁場の値ｈb としてそれまで設定エラーのなかったロック溶媒の磁場の値の平均値で更新するような学習機能を使ってもよい。
【００１７】
【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、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置において、自動ロック完了後の磁場の値が自動ロック磁場の値に対して所定の値以上の差を有することを条件にロック溶媒の設定エラーを出力するので、使用者の測定試料の溶媒設定ミスを事前に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＮＭＲ装置の実施の形態を示す図である。
【図２】 自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理を説明するための図である。
【図３】 自動ＮＭＲロックの手順を説明するための図である。
【図４】 ＮＭＲロックを行う回路の構成例を示す図である。
【図５】 各ロック溶媒とＮＭＲ共鳴磁場及びロック・トランスミック周波数の対応を説明するための図である。
【図６】 ロックの掃引信号の例を示す図である。
【図７】 ＮＭＲ観測信号の例を示す図である。
【符号の説明】
１…ロック用発振器、２…検出器、３…受信器、４…位相検波器、５…ＡＤ変換器、６…ＣＰＵ、７…磁場設定用ＤＡ変換器、８…磁場設定用シムドライバ回路、９…磁場設定用シムコイル、１０…マグネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は自動ＮＭＲロックの手順を説明するための図、図４はＮＭＲロックを行う回路の構成例を示す図である。図中、１１はロック用発振器、１２は選択部、１３はゲート回路、１４はマグネット、１５は検出器、１６は前置増幅器・受信器、１７は位相検波回路、１８は帰還定数回路、１９はシム回路、２０は磁場制御回路、２１はモニタ回路、２２はＣＰＵ、ＳＷは切り換え回路を示す。
【０００３】
高分解能でＮＭＲ測定を行うためには、０．１Ｈｚ以下の磁場と周波数の安定度が要求される。しかしながら、長時間にわたって磁場と周波数の双方に対して絶対的な安定性を持たせることは困難である。そのため、ある基準の共鳴信号を用いて磁場又は周波数の変動を検出し、その共鳴に対して常にω0 ＝γＨ0 の関係が保たれるように磁場の強さに帰還をかける方法が採られる。これがＮＭＲロックと呼ばれ、ＮＭＲ装置では標準的に用いられている。
【０００４】
ＮＭＲロックは、自動でかけることが一般的に広く行われている。例えば自動ＮＭＲロックは、図３に示すように以下の手順で行われる。まず、測定試料をプローブ内にセットし（ステップＳ２１）、使用するロック溶媒を選択する（ステップＳ２２）。ＮＭＲロック用に使用される溶媒はいろいろあり、溶媒によってＮＭＲ共鳴する磁場はそれぞれ異なるので、ロック溶媒を選択することによって、使用される溶媒が異なってもＮＭＲ共鳴磁場が同一になるようにロック・トランスミッタ周波数を変えている。次に、一定の範囲の磁場を掃引して（ステップＳ２３）、ＮＭＲロック信号を検出し（ステップＳ２４）、ＮＭＲロック信号が検出された位置で磁場を固定し（ステップＳ２５）、ＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる（ステップＳ２６）。
【０００５】
自動ＮＭＲロックを行う回路では、例えば図４に示すように選択部１２でロック溶媒の種類の選択が行われると、選択されたロック溶媒に対応したロック・トランスミッタ周波数でロック用発振器１１を動作させ、ゲート回路１３を通してＮＭＲプローブに印加する。そこで、ＣＰＵ２２は、磁場制御回路２０を磁場掃引モードにしてシム回路１９を制御することにより磁場を掃引し、前置増幅器・受信器１６、位相検波回路１７、切り換え回路ＳＷ、モニタ回路２１を介してＮＭＲロック信号を検出する。次に、磁場制御回路２０を磁場固定モードにしてＮＭＲロック信号を検出した位置で磁場を固定し、切り換え回路ＳＷをモニタ回路２１から帰還定数回路１８に切り換えＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５は各ロック溶媒とＮＭＲ共鳴磁場及びロック・トランスミック周波数の対応を説明するための図、図６はロックの掃引信号の例を示す図、図７はＮＭＲ観測信号の例を示す図である。
【０００７】
ロック溶媒の共鳴磁場は、ロック・トランスミッタ周波数ｆを一定とした場合に、図５（Ａ）に示すようにロック溶媒の種類ＣＤＣＬ３、ＣＤ３ＣＯ、……によって観測される共鳴磁場がｈ１、ｈ２、……、ｈｎと異なる。そこで実際の装置では、図５（Ｂ）に示すようにロック溶媒の種類によって、観測される共鳴磁場が一定になるようにそれぞれの溶媒で異なるロックのトランスミッタ周波数ｆ１、ｆ２、……、ｆｎが使用される。そのためＮＭＲロックをかける際には必ずロック溶媒の種類の選択が使用者によって行われる。これによりすべての溶媒において、同一の磁場でロック信号がＮＭＲ共鳴するので、自動ＮＭＲロックを容易に行うことができる。
【０００８】
しかし、正しくロック溶媒の選択を行った場合のロックの掃引信号では、図６（Ａ）に示すように磁場ｈ１の位置でロック信号が観測されるのに対し、使用者がロック溶媒の選択を誤った場合には、例えば図６（Ｂ）に示すように磁場ｈ２の位置でロック信号が観測されてしまう。その結果、本来は例えば図７（Ａ）に示すようなＮＭＲ観測信号であるはずのところ、図７（Ｂ）に示すように観測磁場が（ｈ１−ｈ２）の値だけシフトされて観測されてしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ロック溶媒の設定エラーを簡便に判別できるようにするものである。
【００１０】
そのために本発明は、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置において、自動ロック完了後の磁場の値が自動ロック磁場の値に対して所定の値以上の差を有することを条件にロック溶媒の設定エラーを出力することを特徴とするものである。
【００１１】
【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１は本発明に係るＮＭＲ装置の実施の形態を示す図、図２は自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理を説明するための図である。図中、１はロック用発振器、２は検出器、３は受信器、４は位相検波器、５はＡＤ変換器、６はＣＰＵ、７は磁場設定用ＤＡ変換器、８は磁場設定用シムドライバ回路、９は磁場設定用シムコイル、１０はマグネットを示す。
【００１２】
図１において、ロック用発振器１は、マグネット１０の中にある検出器２に印加する高周波パルスを発生するものである。ＣＰＵ６は、自動ロック命令を受けて磁場設定用ＤＡ変換器７に磁場掃引データを出力し、磁場設定用ＤＡ変換器７は、磁場掃引データをアナログ信号に変換するものである。磁場設定用シムドライバ回路８は、磁場設定用ＤＡ変換器７により変換された磁場掃引信号に基づきマグネット１０の中にある磁場設定用シムコイル９に電流を供給するものである。検出器２で共鳴したＮＭＲ信号は、受信器３、位相検波器４、ＡＤ変換器５を経て、ＣＰＵ６に取り込まれる。ＣＰＵ６は、この信号から共鳴した磁場の位置を検出すると、磁場掃引を停止させ、共鳴磁場に固定し、ロックループを閉じて自動ロックオン操作を完了させる。このときＣＰＵ６は、以下の条件を調べ、ロック溶媒の正誤判定処理、つまり設定エラーの判定を行う。
【００１３】
ｈc ≦｜ｈb −ｈa ｜
ここで、ｈb は、自動ロック開始前の磁場の値、ｈa は、自動ロック完了後の磁場の値、ｈc は、ロック・トランスミッタ周波数を一定とした時の全てのロック溶媒の共鳴磁場をそれぞれ比較した時の最小偏差である。したがって、自動ロック開始前と完了後の磁場の値の差が最小偏差の範囲より大きいときには、ロック溶媒の設定エラーとするものである。
【００１４】
自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理では、例えば図２に示すようにまず、測定試料をプローブ内にセットし（ステップＳ１１）、使用するロック溶媒を選択する（ステップＳ１２）。次に、磁場を掃引して（ステップＳ１３）、ＮＭＲロック信号を検出し（ステップＳ１４）、上記式ｈc ≦｜ｈb −ｈa ｜を用いたロック溶媒の正誤判定を行う（ステップＳ１５）。判定条件がＹＥＳであれば、ロック溶媒の設定エラーを出力して（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻りロック溶媒の再選択を行う。ＮＯ、つまり自動ロック開始前と完了後の磁場の値の差が最小偏差ｈc の範囲内であればＮＭＲロック信号が検出された位置で磁場を固定し（ステップＳ１７）、ＮＭＲロックループを閉じてＮＭＲロックをオンさせる（ステップＳ１８）。
【００１５】
上記のように使用者がロック溶媒の設定を正しく行えば、自動ロック開始前の磁場の値ｈb と自動ロック完了後の磁場の値ｈa との差は極めて小さいので、この差が最小偏差ｈc を越えた場合は、ロック溶媒設定が間違っていると判断し、エラーとするものである。
【００１６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。通常、マグネットの磁場ドリフトによる共鳴磁場の変動幅は、数Ｈｚ／１ｈ以下であり、最小偏差ｈc より十分に小さいので、ほとんど無視できる。しかし、ＮＭＲ装置が長期に使用されない場合には、マグネットの磁場ドリフトのため、（ｈb −ｈa ）の偏差が最小偏差ｈc を越えることが予想される。このような場合、マグネットの磁場ドリフト（ΔＨ／Δｔ）量を予め調べておけば、ある時間間隔で自動ロック開始前の磁場の値ｈb をマグネットの磁場ドリフトする方向に（ΔＨ／Δｔ）値だけ加算する操作を行ってもよいし、自動ロック開始前の磁場の値ｈb としてそれまで設定エラーのなかったロック溶媒の磁場の値の平均値で更新するような学習機能を使ってもよい。
【００１７】
【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、ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置において、自動ロック完了後の磁場の値が自動ロック磁場の値に対して所定の値以上の差を有することを条件にロック溶媒の設定エラーを出力するので、使用者の測定試料の溶媒設定ミスを事前に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＮＭＲ装置の実施の形態を示す図である。
【図２】 自動ロック操作、溶媒設定の正誤判定処理を説明するための図である。
【図３】 自動ＮＭＲロックの手順を説明するための図である。
【図４】 ＮＭＲロックを行う回路の構成例を示す図である。
【図５】 各ロック溶媒とＮＭＲ共鳴磁場及びロック・トランスミック周波数の対応を説明するための図である。
【図６】 ロックの掃引信号の例を示す図である。
【図７】 ＮＭＲ観測信号の例を示す図である。
【符号の説明】
１…ロック用発振器、２…検出器、３…受信器、４…位相検波器、５…ＡＤ変換器、６…ＣＰＵ、７…磁場設定用ＤＡ変換器、８…磁場設定用シムドライバ回路、９…磁場設定用シムコイル、１０…マグネット
Claims (1)
- ロック溶媒の設定に基づきロック・トランスミッタ周波数を設定して磁場を掃引しロック信号を検出してＮＭＲ信号の自動ロック操作を行うＮＭＲ装置において、自動ロック完了後の磁場の値が自動ロック磁場の値に対して所定の値以上の差を有することを条件にロック溶媒の設定エラーを出力することを特徴とするＮＭＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06938599A JP3649936B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Ｎｍｒ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06938599A JP3649936B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Ｎｍｒ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266829A JP2000266829A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3649936B2 true JP3649936B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=13401082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06938599A Expired - Fee Related JP3649936B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Ｎｍｒ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649936B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8013602B2 (en) | 2004-04-01 | 2011-09-06 | Liposcience, Inc. | NMR clinical analyzers and related methods, systems, modules and computer program products for clinical evaluation of biosamples |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP06938599A patent/JP3649936B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000266829A (ja) | 2000-09-29 |
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