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JP4938492B2 - RF coil - Google Patents

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JP4938492B2 JP2007045673A JP2007045673A JP4938492B2 JP 4938492 B2 JP4938492 B2 JP 4938492B2 JP 2007045673 A JP2007045673 A JP 2007045673A JP 2007045673 A JP2007045673 A JP 2007045673A JP 4938492 B2 JP4938492 B2 JP 4938492B2
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Description

本発明はRFコイル(高周波コイル)に係り、特に、NMR(核磁気共鳴)装置において、交流磁場を照射するものに好適なRFコイルに関するものである。 The present invention relates to a RF coil (radio frequency coil), in particular, in NMR (nuclear magnetic resonance) apparatus, in which relates to a preferred RF coil in irradiates an alternating magnetic field.

NMRの分野において、均一度の高い磁場中で共鳴周波数の信号を印加できる高分解能NMR装置が開発されている。特にタンパク質のように試料の量が少なく、信号強度の小さいものを高精度に分析するためには、磁場強度の均一度を高めなければならない。   In the field of NMR, a high-resolution NMR apparatus capable of applying a resonance frequency signal in a highly uniform magnetic field has been developed. In particular, in order to analyze a sample with a small amount of sample and a small signal strength such as protein with high accuracy, the uniformity of the magnetic field strength must be increased.

NMR装置において、磁場とは超伝導磁石による静磁場、送信および受信を行うRFコイルによる交流磁場の2つであり、両者は互いに直交しなければならない。以下、静磁場の方向をz方向、交流磁場の照射方向をx方向、xおよびz方向に直交する方向をy方向とする。   In the NMR apparatus, the magnetic field is two of a static magnetic field by a superconducting magnet and an alternating magnetic field by an RF coil that performs transmission and reception, and both must be orthogonal to each other. Hereinafter, the direction of the static magnetic field is the z direction, the irradiation direction of the alternating magnetic field is the x direction, and the direction orthogonal to the x and z directions is the y direction.

交流磁場を照射することにより核磁化はxy平面に倒れ、再びz軸方向へ戻る。この現象はFID(自由誘導減衰)と呼ばれ、核磁化のxy平面への投影成分に比例した量が誘導起電力として観測される。   By irradiating an alternating magnetic field, the nuclear magnetization falls to the xy plane and returns to the z-axis direction again. This phenomenon is called FID (free induction decay), and an amount proportional to the component of nuclear magnetization projected onto the xy plane is observed as the induced electromotive force.

核磁化とz軸とのフリップ角度は各々の位置での交流磁場強度に比例するため、交流磁場強度の不均一性によってフリップ角度にばらつきが生じる。受信信号は試料内に含まれる核磁化から得られるFID信号の総和であるので、交流磁場均一度は計測感度に影響を与える要素の一つである。特に、複数回の照射を行うシーケンスの場合には、フリップ角のばらつきが積算され、その影響が顕著になる。   Since the flip angle between the nuclear magnetization and the z-axis is proportional to the alternating magnetic field strength at each position, the flip angle varies due to nonuniformity of the alternating magnetic field strength. Since the received signal is the sum of the FID signals obtained from the nuclear magnetization contained in the sample, the AC magnetic field uniformity is one of the factors affecting the measurement sensitivity. In particular, in the case of a sequence in which irradiation is performed a plurality of times, variations in flip angles are integrated, and the influence becomes significant.

ここで、交流磁場均一度とは試料のある領域全体での交流磁場強度の分布である。したがって、試験管の長手方向およびそれと垂直方向の交流磁場均一度を高める必要がある。   Here, the AC magnetic field homogeneity is the distribution of the AC magnetic field intensity over the entire region where the sample is present. Therefore, it is necessary to improve the AC magnetic field uniformity in the longitudinal direction of the test tube and in the direction perpendicular thereto.

試料領域内にほぼ均一な交流磁場を発生させるRFコイルの構造の一例として、非特許文献1のような鞍型が挙げられる。この場合、試験管中心軸からの広がり角度120度のものが試験管長手に垂直な方向に対して最適な交流磁場均一度を示す解の一つとして知られている。これを利用した特許としては特許文献1、2などが挙げられる。   As an example of the structure of the RF coil that generates a substantially uniform alternating magnetic field in the sample region, there is a saddle type as in Non-Patent Document 1. In this case, one having a spread angle of 120 degrees from the center axis of the test tube is known as one of the solutions showing the optimal AC magnetic field uniformity in the direction perpendicular to the test tube length. Patents that utilize this include Patent Documents 1 and 2, for example.

渦巻状のコイルを円筒形状のボビンに固定する鞍型コイルに対し、非特許文献2のような平板に押し付けた形状の平板コイルでも試験管長手方向に垂直な方向に高い交流磁場均一度が得られることが知られている。   Compared to a saddle type coil that fixes a spiral coil to a cylindrical bobbin, a flat plate coil that is pressed against a flat plate as in Non-Patent Document 2 can obtain a high AC magnetic field uniformity in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the test tube. It is known that

特開2002−341001号公報JP 2002-341001 特開平7−303622号公報JP-A-7-303622 Ginsberg DM 他、 Optimum Geometry of Saddle Shaped Coils for Generating a Uniform Magnetic Field. Rev Sci Instrum 1970; 41: 122-123Ginsberg DM et al., Optimum Geometry of Saddle Shaped Coils for Generating a Uniform Magnetic Field.Rev Sci Instrum 1970; 41: 122-123 W. W. Brey他、NHMFL Reports, 2006, Vol.13, No.2W. W. Brey et al., NHMFL Reports, 2006, Vol.13, No.2

以下において、試験管1の長手方向に平行な導線とそれに垂直な方向の直線または曲線状導線による4本で作られる閉曲線を1つの"ループ"と表記する。また、試験管長手方向をループの高さ、試験管長手方向に垂直な方向の導線間距離をループの幅とする。   In the following, a closed curve formed by four conductors parallel to the longitudinal direction of the test tube 1 and a straight line or a curved conductor in a direction perpendicular thereto is referred to as one “loop”. The test tube longitudinal direction is defined as the loop height, and the distance between the conductors in the direction perpendicular to the test tube longitudinal direction is defined as the loop width.

渦巻状に巻く方法で複数巻きを実装する場合、一つの平面または曲面内に導線を配置する。その場合、各々のループにおいて幅、高さは異なり、高さの低いループができてしまうのは避けられない。この結果、試験管長手方向の交流磁場均一度が低下する。   When a plurality of windings are mounted by a method of winding in a spiral shape, the conducting wire is arranged in one plane or curved surface. In that case, the width and height are different in each loop, and it is inevitable that a loop with a low height is formed. As a result, the AC magnetic field uniformity in the test tube longitudinal direction is lowered.

従来の渦巻状に巻く方法で複数巻きを実装する場合、一つの平面または曲面内に導線を配置する。複数巻きのコイルを実現するには試験管長手方向に平行な導線は広がり角度120度からずれた位置に配線しなければならない。これにより、試験管長手に垂直な方向での交流磁場均一度が1回巻き場合の最適解よりも低くなる。   When a plurality of windings are mounted by a conventional spiral winding method, the conducting wires are arranged in one plane or curved surface. In order to realize a multi-turn coil, the conducting wire parallel to the longitudinal direction of the test tube must be wired at a position deviated from the spread angle of 120 degrees. As a result, the AC magnetic field uniformity in the direction perpendicular to the length of the test tube is lower than the optimal solution in the case of one turn.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、交流磁場の均一度が高いRFコイルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an RF coil having a high degree of uniformity of an alternating magnetic field.

本発明のRFコイルは、上記目的を達成するために、NMR装置における試験管内の試料に対して交流磁場を照射するためのRFコイルであって、前記RFコイルは導線により形成され、複数のループと、ループ間を接続するループ間接続部とから成りかつ、各々のループが異なる平面又は曲面内に形成され、これら全てのループの前記試験管長手方向距離が等しくなるように構成されていると共に、全てのループの前記試験管の長手方向に平行な前記導線が、前記試験管の中心軸からの広がり角度120度の延長線上に配置されていることを特徴とする。 RF coil of the present invention, in order to achieve the above object, an RF coil for emitting an alternating magnetic field to the sample in the test tube in the NM R equipment, the RF coil is formed by a conductive wire, a plurality and the loop consists of a loop between the connecting portion connecting between the loop and formed in each of the loop different planes or in a curved surface, so that the longitudinal direction between the tubes of all these loops is equal The conductors that are configured and parallel to the longitudinal direction of the test tube of all the loops are arranged on an extension line having a spread angle of 120 degrees from the central axis of the test tube .

また、本発明のRFコイルは、上記目的を達成するために、NMR装置における試験管内の試料に対して交流磁場を照射するためのRFコイルであって、前記RFコイルとして、ソレノイドコイルと、導線により形成され、複数のループ及び該ループ間を接続するループ間接続部とから成り、かつ、各々のループが異なる平面又は曲面内に形成され、これら全てのループの前記試験管の長手方向距離が等しくなるように構成されていると共に、全てのループの前記試験管の長手方向に平行な前記導線が、前記試験管の中心軸からの広がり角度120度の延長線上に配置されているフラット型コイルとを組み合わせ、前記ソレノイドコイルの中心軸と前記フラット型コイルの法線が直交するように配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an RF coil of the present invention is an RF coil for irradiating a sample in a test tube in an NMR apparatus with an alternating magnetic field, and as the RF coil, a solenoid coil, a conductive wire is formed by, consists of a loop joined portion for connecting a plurality of loops and the loop, and each loop is formed in different planes or curved surfaces, the longitudinal distance of the tubes of all these loops A flat coil that is configured to be equal and in which the conductors parallel to the longitudinal direction of the test tube of all the loops are arranged on an extension line having a spread angle of 120 degrees from the central axis of the test tube And a central axis of the solenoid coil and a normal line of the flat coil are arranged so as to be orthogonal to each other.

本発明によれば、コイルユニットは試験管を挟んで対称となる2組のコイルから成る。各々の側のコイルは複数のループを有し、ループ同士が直列に接続される。したがって、コイルの電流経路は巻き初めから巻き終わりまで連続した1本の線で描ける。コイル同士の接続方法は直列あるいは並列どちらでもかまわない。   According to the present invention, the coil unit is composed of two sets of coils that are symmetrical with respect to the test tube. The coil on each side has a plurality of loops, and the loops are connected in series. Therefore, the current path of the coil can be drawn with a single continuous line from the beginning to the end of winding. The connection method between the coils may be either serial or parallel.

全てのループを異なる面内に配置し、ループ高さを一定にする。これにより、全てのループを許容される空間の限界まで高くすることが可能となり、試験管長手方向の交流磁場均一度が向上する。   Place all loops in different planes and keep the loop height constant. Thereby, it becomes possible to raise all the loops to the limit of the allowable space, and the AC magnetic field uniformity in the longitudinal direction of the test tube is improved.

各々のループを異なる面内に配置することで、全てのループにおいて試験管長手方向に平行な導線を試験管中心軸から見て広がり角度120度の延長上に配置することが可能となる。つまり、本発明コイルの各ループ幅の値は(1)式で記述される。
ループ幅=(試験管中心とコイル間の距離)×2tan(120°/2) …(1)
全てのループにおいてループ幅を(1)式の値にすることで、複数巻きコイルでも試験管長手に垂直な方向に対して、1回巻きの場合の最適解と同程度の交流磁場均一度を得ることができる。
By arranging the respective loops in different planes, it is possible to arrange the conductors parallel to the longitudinal direction of the test tube in all the loops on an extension of a spread angle of 120 degrees when viewed from the central axis of the test tube. That is, the value of each loop width of the coil of the present invention is described by equation (1).
Loop width = (distance between test tube center and coil) × 2 tan (120 ° / 2) (1)
By setting the loop width to the value of the formula (1) in all loops, even with multiple winding coils, the AC magnetic field homogeneity is about the same as the optimal solution for one turn in the direction perpendicular to the test tube length. Obtainable.

本発明のコイル形状では複数巻きコイルでも高さの低いループを作る必要がなく、全てのループを許容される空間の限界まで高くすることが可能となる。したがって、試験管長手方向に対して交流磁場の均一な領域を広げることができる。   In the coil shape of the present invention, it is not necessary to make a loop with a low height even in a multi-turn coil, and it is possible to increase all the loops to the limit of allowable space. Therefore, the uniform region of the alternating magnetic field can be expanded with respect to the longitudinal direction of the test tube.

本発明のコイル形状では試験管中心からの広がり角度120度の延長上に全ての試験管長手方向に平行な導線を配置することが可能である。それにより、試験管長手に垂直な方向に対しても、高い交流磁場均一度を実現することができる。   In the coil shape of the present invention, it is possible to arrange all the conducting wires parallel to the longitudinal direction of the test tube on the extension of the spread angle of 120 degrees from the center of the test tube. Thereby, a high AC magnetic field uniformity can be realized even in a direction perpendicular to the length of the test tube.

本発明の最良の実施形態を説明する。本発明のコイルユニットはNMRの試験管を挟んで対称となる2組のコイルから成る。各々の側のコイルは複数のループを有し、ループ同士が直列に接続される。したがって、コイルの電流経路は巻き初めから巻き終わりまで連続した1本の線で描ける。コイル同士の接続方法は直列あるいは並列どちらでもかまわない。   The best embodiment of the present invention will be described. The coil unit of the present invention comprises two sets of coils that are symmetrical with respect to an NMR test tube. The coil on each side has a plurality of loops, and the loops are connected in series. Therefore, the current path of the coil can be drawn with a single continuous line from the beginning to the end of winding. The connection method between the coils may be either serial or parallel.

本発明のRFコイルは全てのループを異なる面内に配置し、ループ高さを一定にする。これにより、全てのループを許容される空間の限界まで高くすることが可能となり、試験管長手方向の交流磁場均一度が向上する。各々のループは異なる面内に配置することで、全てのループにおいて試験管長手方向に平行な導線を試験管中心軸から見て広がり角度120度の延長上に配置することが可能となる。つまり、本発明コイルの各ループ幅の値は(1)式で記述される。   In the RF coil of the present invention, all loops are arranged in different planes, and the loop height is made constant. Thereby, it becomes possible to raise all the loops to the limit of the allowable space, and the AC magnetic field uniformity in the longitudinal direction of the test tube is improved. By arranging the respective loops in different planes, it is possible to arrange the conductive wires parallel to the longitudinal direction of the test tube in all the loops on the extension of the spread angle of 120 degrees when viewed from the central axis of the test tube. That is, the value of each loop width of the coil of the present invention is described by equation (1).

全てのループにおいてループ幅を(1)式の値にすることで、複数巻きコイルでも試験管長手に垂直な方向に対して、1回巻きの場合の最適解と同程度の交流磁場均一度を得ることができる。以下、本発明の複数の実施例について説明する。   By setting the loop width to the value of the formula (1) in all loops, even with multiple winding coils, the AC magnetic field homogeneity is about the same as the optimal solution for one turn in the direction perpendicular to the test tube length. Obtainable. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described.

図1は、スプリット型マグネットを用いた水平型NMR装置の概略図を示す。静磁場を発生するスプリット型マグネット4は、超導磁石で形成されており、外側の真空容器の中に熱輻射シールド容器および液体ヘリウム容器が収められている。また、液体ヘリウム容器の内部には、超伝導コイルが巻装、設置されている。超伝導磁石によって作られた静磁場の不均一性を補正するため、シムコイル(図示せず)を設けている。なお、本発明コイルは、鉛直磁場型NMR装置においても実施できる。」 FIG. 1 shows a schematic diagram of a horizontal NMR apparatus using a split-type magnet. Split type magnet 4 which generates a static magnetic field is formed by the superconductive magnet, the thermal radiation shield container and the liquid helium vessel is contained in the outer vacuum vessel. A superconducting coil is wound and installed inside the liquid helium container. A shim coil (not shown) is provided to correct the non-uniformity of the static magnetic field created by the superconducting magnet. The coil of the present invention can also be implemented in a vertical magnetic field type NMR apparatus. "

測定対象の液体試料は、円筒形の試験管1に封入されている。試験管の出し入れは、上部からスプリットマグネット4の隙間を利用して行う。試験管は、必要に応じてサンプル回転機構(図示せず)により、その軸線上で数十Hz程度に回転させる。これにより、シムコイル等で補正できなかった静磁場の不均一性を平均化する。 A liquid sample to be measured is enclosed in a cylindrical test tube 1. Out of the test tube 1 is performed using the gap of the split type magnet 4 from above. The test tube 1 is rotated to about several tens Hz on its axis by a sample rotating mechanism (not shown) as necessary. This averages the non-uniformity of the static magnetic field that could not be corrected by a shim coil or the like.

プローブ5の挿入はスプリット型マグネット4の軸方向である水平方向から行う。プローブ5の先端にはRF信号を送受信するRFコイル2、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル(図示せず)などが搭載されている。傾斜磁場コイルは能動遮蔽(アクティブシールド)型に形成されている。このコイルは線形の傾斜磁場を発生し、外部への漏れ磁場を抑えるシールド構造となっている。   The probe 5 is inserted from the horizontal direction which is the axial direction of the split magnet 4. An RF coil 2 that transmits and receives RF signals, a gradient magnetic field coil (not shown) that generates a gradient magnetic field, and the like are mounted on the tip of the probe 5. The gradient coil is formed in an active shield type. This coil has a shield structure that generates a linear gradient magnetic field and suppresses a leakage magnetic field to the outside.

図1に示すように、送信機10で発生させたRF信号は、RFコイル2に供給される。信号取得時には、切り替え機13が送信機10と受信機12の分離を行い、受信機12の動作を制御する。RFコイル2で取得された信号は、アンプ11で増幅されて受信機12に送られる。この信号をフーリエ変換することで、NMRスペクトルが得られる。 As shown in FIG. 1, the RF signal generated by the transmitter 10 is supplied to the RF coil 2. At the time of signal acquisition, the switching device 13 separates the transmitter 10 and the receiver 12 and controls the operation of the receiver 12. The signal acquired by the R F coils 2 is sent to the receiver 12 is amplified by the amplifier 11. An NMR spectrum is obtained by Fourier transforming this signal.

図2は、ループを平面に形成するRFコイル2の構造を示している。以下、本実施例のRFコイルを、“フラット型コイル”と呼ぶ。コイルユニットは、NMRの試験管を挟んで対称となる2組のコイルから成る。各々の側のフラット型コイル2は、複数のループを有し、ループ同士がループ間接続部を介して直列に接続され、コイルの巻き始めから巻き終わりまで連続した1本の線となる。 Figure 2 shows the structure of R F coils 2 which forms a loop in a plane. Hereinafter, the RF coil 2 of this embodiment is referred to as a “flat coil”. The coil unit is composed of two sets of coils that are symmetrical with respect to the NMR test tube 1 . The flat coil 2 on each side has a plurality of loops, and the loops are connected in series via an inter-loop connecting portion, and become a single line continuous from the start to the end of winding of the coil.

フラット型コイル2は全てのループを異なる面内に配置されるようにし、ループ高さを等しくする。各々のループは異なる面内に配置する。本発明の主題はRF送信コイルにおいて全てのループ高さをできる限り高くすることである。各々のループを異なる平面内に作ることで全てのループ高さを等しくし、許容される空間限界まで高くすることが可能となっている。   The flat coil 2 is arranged so that all the loops are arranged in different planes, and the loop height is made equal. Each loop is placed in a different plane. The subject of the present invention is to make all loop heights as high as possible in the RF transmit coil. By making each loop in a different plane, all the loop heights can be made equal and increased to the allowable space limit.

xz平面の磁場均一度向上のためには各々のループ幅を調整する必要がある。最適解の一つとして、全てのループにおいて鉛直導線が試験管1の中心軸から見て広がり角度120度の延長上に配置する構造が挙げられる。つまり、各ループ幅の値は(1)式で記述される。全てのループにおいて、ループ幅を(1)式の値にすることで、複数巻きコイルでも試験管長手に垂直な方向に対して、1回巻きの場合の最適解と同程度の交流磁場均一度を得ることができる。   In order to improve the magnetic field uniformity in the xz plane, it is necessary to adjust the width of each loop. As one of the optimum solutions, there is a structure in which the vertical conductors are arranged on an extension of a spread angle of 120 degrees when viewed from the central axis of the test tube 1 in all the loops. That is, the value of each loop width is described by equation (1). In all loops, by setting the loop width to the value of equation (1), even with multiple windings, the AC magnetic field homogeneity is about the same as the optimal solution for one turn in the direction perpendicular to the test tube length. Can be obtained.

図3にフラット型コイルの配置図を示す。試験管との相対的な位置関係を示し、(A)はxy平面、(B)はyz平面、(C)はxz平面の投影図である。図で、静磁場の方向をz方向、交流磁場の照射方向をx方向、xおよびz方向に直交する方向をy方向とする。   FIG. 3 shows a layout of the flat coil. The relative positional relationship with a test tube is shown, (A) is an xy plane, (B) is a yz plane, (C) is a projection view of an xz plane. In the figure, the direction of the static magnetic field is the z direction, the irradiation direction of the alternating magnetic field is the x direction, and the direction orthogonal to the x and z directions is the y direction.

図4は、NMR装置の上部から見たフラット型コイルの実装図である。側壁7に対して、それと同じ、若しくは同程度の磁化率を有する導線固定用の台形柱状治具8を取り付ける。台形柱状治具8に導線を所定回数だけ巻きつければ、フラット型のコイル形状が得られる。製作性の向上のためには、角形の導線を用いるの良い。更に、台形柱状治具8に予め導線固定用の溝をつけておくと良い。このように、広がり角度120度の延長上に鉛直導線が並ぶことで、製作も容易となる。静磁場均一度の観点から側壁7および台形柱状治具8と同じ、若しくは同程度の磁化率を有する材料の加工板9を用いて、試験管側から見て側壁が平坦になるようにすることが望ましい。 FIG. 4 is a mounting diagram of the flat coil as viewed from the top of the NMR apparatus. To the sidewall 7, the same or equal, or attaching the trapezoidal columnar jig 8 for wire fixed with a comparable magnetic susceptibility. If a conducting wire is wound around the trapezoidal columnar jig 8 a predetermined number of times, a flat coil shape can be obtained. In order to improve the manufacturability it is good to use a wire of rectangular. Furthermore, it is preferable to provide a lead wire fixing groove in the trapezoidal columnar jig 8 in advance. In this manner, the lined vertically conductor on an extension line of the spread angle 120 °, the easier fabrication. Static magnetic field homogeneity viewpoint same as the side walls 7 and a trapezoidal columnar jig 8 from, or using the processing plate 9 of a material having a comparable susceptibility, so that the side wall 7 as viewed from the test tube 1 side is flat It is desirable to make it.

図5、図6、図7に、鞍型コイル、平板コイル、本実施例のフラット型コイルの特性図を示す。コイルの巻き数は5回巻である。図5〜7の(A)において、各コイルを設置できる空間はy方向±10mm、x方向±5mmとした。   5, 6, and 7 show characteristics of the saddle type coil, the flat plate coil, and the flat type coil of this embodiment. The number of turns of the coil is 5 turns. 5A to 7A, the space where each coil can be installed is set to ± 10 mm in the y direction and ± 5 mm in the x direction.

図5〜7の(B)に、鞍型コイル、平板コイル、フラット型コイルにおける感度分布を示す。ビオサバールの式から計算したものであり、コイルの中心をy=0mmとしてy軸上からΦ4mmの範囲の感度分布を示している。ここで、NMRにおける感度とは、単位体積中の磁化がコイルに誘起する電力であり、この値は相反定理より1Wの電力をコイルに与えたときに各位置に発生する磁場強度に等しい。   The sensitivity distribution in a saddle type coil, a flat plate coil, and a flat type coil is shown in FIG. It is calculated from the Biosavall equation, and shows the sensitivity distribution in the range of Φ4 mm from the y-axis with the coil center at y = 0 mm. Here, the sensitivity in NMR is the electric power induced in the coil by the magnetization in the unit volume, and this value is equal to the magnetic field strength generated at each position when 1 W electric power is applied to the coil from the reciprocity theorem.

微小領域iに含まれる核磁化が受信コイルに誘導する起電力Viは(2)式で求まり、試料空間全体で体積分をすればよい。
Vi=sin(π/2×Bi×t/BT90)×Bi×dV (2)
Biはそれぞれの位置での磁場、tは交流パルスの印加時間、BT90は核磁化が90度倒れるのに必要な時間、dVは微小領域の体積を表す。なお、試料空間はy=±8mm、y軸を中心とするΦ4mmの空間と仮定した。
The electromotive force Vi induced by the nuclear magnetization contained in the minute region i in the receiving coil can be obtained by the equation (2), and the volume can be calculated over the entire sample space.
Vi = sin (π / 2 × Bi × t / BT90) × Bi × dV (2)
Bi represents the magnetic field at each position, t represents the AC pulse application time, BT90 represents the time required for the nuclear magnetization to fall by 90 degrees, and dV represents the volume of the minute region. The sample space was assumed to be y = ± 8 mm and a Φ4 mm space centered on the y-axis.

図示のように、従来の鞍型コイル、平板コイルの場合に比べ、本実施例のフラット型コイルの場合の試験管長手方向(y方向)の交流磁場均一度が向上している。また試験管長手方向と垂直な方向についても、本実施例のフラット型コイルの交流磁場均一度が向上している。   As shown in the figure, the AC magnetic field uniformity in the longitudinal direction (y direction) of the test tube in the case of the flat type coil of this example is improved as compared with the case of the conventional saddle type coil and flat plate coil. In addition, the AC magnetic field uniformity of the flat coil of this example is also improved in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the test tube.

図5〜7の(C)に、鞍型コイル、平板コイル、本実施例フラット型コイルの場合のパルス印加時間と誘導起電力の関係を示す。一般に交流磁場均一度の指標として“810°/90°の強度比”が用いられる。図5,6,7のコイルで、強度比は70%、67%、94%であり、本実施例のコイルが最も高い交流磁場均一度を示すことがわかる。   5C shows the relationship between the pulse application time and the induced electromotive force in the case of a saddle type coil, a flat plate coil, and a flat type coil of this embodiment. In general, “810 ° / 90 ° intensity ratio” is used as an index of AC magnetic field uniformity. 5, 6, and 7, the intensity ratio is 70%, 67%, and 94%, and it can be seen that the coil of this example exhibits the highest AC magnetic field uniformity.

実施例2は、RFコイルとして“サドル型コイル”を用いた例である。図8に、サドル型コイルの配置構造を示す。サドル型コイル3の各ループは異なる面に形成され、ループ間はループ間接続部のように接続され、1本の導線から形成される。
本実施例のサドル型コイルの場合も、実施例1と同等の装置および部品が必要である。実装の手順もほぼ同様であるが、図9に示すように、台形柱状治具8に予め曲線状の溝を掘っておくと作成が容易である。
Example 2 is an example using a "saddle coil" as R F coils. FIG. 8 shows the arrangement structure of the saddle type coil. Each loop of the saddle type coil 3 is formed on a different surface, and the loops are connected like a connection part between loops, and are formed from one conductor.
In the case of the saddle type coil 3 of the present embodiment, the same devices and parts as those of the first embodiment are required. The mounting procedure is substantially the same, but as shown in FIG. 9, if a curved groove is dug in advance in the trapezoidal columnar jig 8, it is easy to create.

実施例3は、実施例1のフラット型コイル2とソレノイドコイルを併用する例である。NMR計測では1H、2H、13C、15Nなどの核種の計測が行われる。例えば、静磁場7テスラにおける共鳴周波数はそれぞれ、300MHz、46MHz、75MHz、30MHzである。複数の周波数を1つのコイルで扱うためには同調回路を組み込めば良いが、2H、15Nなどのように核種の周波数が近接していると互いの周波数が遮断することが困難になる。そこで、フラット型コイルとソレノイドコイルを組み合わせて用いる。   The third embodiment is an example in which the flat coil 2 and the solenoid coil of the first embodiment are used together. In NMR measurement, nuclides such as 1H, 2H, 13C, and 15N are measured. For example, the resonance frequencies in a static magnetic field of 7 Tesla are 300 MHz, 46 MHz, 75 MHz, and 30 MHz, respectively. In order to handle a plurality of frequencies with a single coil, a tuning circuit may be incorporated. However, if the frequencies of nuclides are close to each other such as 2H and 15N, it becomes difficult to cut off the frequencies. Therefore, a flat type coil and a solenoid coil are used in combination.

図10はフラット型コイルとソレノイドコイルの組み合わせの配置を示す。1H、2H用としてソレノイドコイル6、13C、15N用としてフラット型コイル2を用いる。これらのコイルの磁場発生方向はy方向、およびx方向と直交しており、相互インダクタンスを小さくすることが可能である。   FIG. 10 shows an arrangement of a combination of a flat type coil and a solenoid coil. The flat coil 2 is used for the solenoid coils 6, 13C and 15N for 1H and 2H. The magnetic field generation direction of these coils is orthogonal to the y direction and the x direction, and the mutual inductance can be reduced.

ソレノイドコイル6の寸法は、試験管1の外壁Φ5mm程度に対して十分に大きなコイル径とし、試験管1の出し入れが容易に行えるようにする。また、送信コイルとの相互インダクタンスを小さくするために、ソレノイドコイル6の中心軸とフラット型コイル2の法線は互いに直交する幾何学的配置にすることが望ましい。   The dimension of the solenoid coil 6 is set to a sufficiently large coil diameter with respect to the outer wall Φ5 mm of the test tube 1 so that the test tube 1 can be easily inserted and removed. In order to reduce the mutual inductance with the transmission coil, it is desirable that the central axis of the solenoid coil 6 and the normal line of the flat coil 2 have a geometrical arrangement orthogonal to each other.

その他の組み合わせ例として、送信用としてフラット型コイル2、受信用としてソレノイドコイル6を使用する方法が考えられる。このように、送受信のコイルを別々にすることにより、送信コイルに要求される交流磁場均一度、受信コイルに要求される高い感度の両方を満たすことが可能になる。この場合でも、両コイルの相互インダクタンスが小さいことは大きな利点といえる。   As another combination example, a method of using the flat coil 2 for transmission and the solenoid coil 6 for reception can be considered. As described above, by separating the transmission and reception coils, it is possible to satisfy both the AC magnetic field uniformity required for the transmission coil and the high sensitivity required for the reception coil. Even in this case, it is a great advantage that the mutual inductance of both coils is small.

スプリット型マグネットを用いた水平磁場型NMR装置の全体図。1 is an overall view of a horizontal magnetic field type NMR apparatus using a split type magnet. RFコイルにフラット型コイルを用いた実施例1の構成図。The block diagram of Example 1 which used the flat type coil for RF coil. フラット型コイルのxy平面、yz平面、xz平面への投影図。The projection figure to the xy plane, yz plane, and xz plane of a flat type coil. フラットコイル2の実装構成図。The mounting block diagram of the flat coil 2. FIG. 従来の鞍型コイルの特性を示す説明図。Explanatory drawing which shows the characteristic of the conventional saddle type coil. 従来の平板コイルの特性を示す説明図。Explanatory drawing which shows the characteristic of the conventional flat coil. 実施例1のフラット型コイルの特性を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating characteristics of the flat coil according to the first embodiment. RFコイルにサドル型コイルを用いた実施例2の構成図。The block diagram of Example 2 using the saddle type coil for RF coil. サドル型コイルの実装構成図。Mounting configuration diagram of a saddle type coil. 実施例3によるフラット型コイルとソレノイドコイルの組み合わせによる外観斜視図。FIG. 6 is an external perspective view of a combination of a flat coil and a solenoid coil according to a third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…試験管、2…RFコイル(フラット型コイル、3…サドル型コイル、4…スプリット型マグネット、5…プローブ、6…ソレノイドコイル、7…側壁、8…台形柱状治具、9…加工板、10…送信機、11…アンプ、12…受信機、13…切り替え機。 1 ... tube, 2 ... RF coil (flat coil), 3 ... saddle coil, 4 ... Split Katama Gunetto, 5 ... probe, 6 ... solenoid coil, 7 ... side wall, 8 ... trapezoidal columnar jig, 9 ... Processing plate, 10 ... Transmitter, 11 ... Amplifier, 12 ... Receiver, 13 ... Switching machine.

Claims (5)

NMR装置における試験管内の試料に対して交流磁場を照射するためのRFコイルであって、
前記RFコイルは導線により形成され、複数のループと、ループ間を接続するループ間接続部とから成りかつ、各々のループが異なる平面又は曲面内に形成され、これら全てのループの前記試験管長手方向距離が等しくなるように構成されていると共に、全てのループの前記試験管の長手方向に平行な前記導線が、前記試験管の中心軸からの広がり角度120度の延長線上に配置されていることを特徴とするRFコイル。
A RF coil for emitting an alternating magnetic field to the sample in the test tube in the NM R equipment,
The RF coil is formed by a conductive wire, a plurality of loops consists of a loop between the connecting portion connecting between the loop and each loop is formed in different planes or a curved surface, the test of all these loops The conductors are configured such that the longitudinal distances of the tubes are equal , and the conductors parallel to the longitudinal direction of the test tubes of all the loops are arranged on an extension line having a spread angle of 120 degrees from the central axis of the test tubes. An RF coil which is characterized by being made .
請求項1に記載のRFコイルにおいて、
前記RFコイルは、前記ループが平面内に形成されるフラット型コイルであることを特徴とするRFコイル。
The RF coil according to claim 1, wherein
The RF coil is a flat coil in which the loop is formed in a plane .
請求項1に記載のRFコイルにおいて、
前記RFコイルは、前記ループが曲面内に形成されるサドル型コイルであることを特徴とするRFコイル。
The RF coil according to claim 1, wherein
The RF coil is a saddle type coil in which the loop is formed in a curved surface .
請求項1に記載のRFコイルにおいて、
前記全てのループの前記試験管の長手方向に垂直なループ幅は、前記試験管の中心軸からの距離に比例するように形成されていることを特徴とするRFコイル。
The RF coil according to claim 1, wherein
The RF coil , wherein the loop width of all the loops perpendicular to the longitudinal direction of the test tube is formed to be proportional to the distance from the central axis of the test tube .
NMR装置における試験管内の試料に対して交流磁場を照射するためのRFコイルであって、
前記RFコイルとして、ソレノイドコイルと、導線により形成され、複数のループ及び該ループ間を接続するループ間接続部とから成り、かつ、各々のループが異なる平面又は曲面内に形成され、これら全てのループの前記試験管の長手方向距離が等しくなるように構成されていると共に、全てのループの前記試験管の長手方向に平行な前記導線が、前記試験管の中心軸からの広がり角度120度の延長線上に配置されているフラット型コイルとを組み合わせ、前記ソレノイドコイルの中心軸と前記フラット型コイルの法線が直交するように配置されていることを特徴とするRFコイル。
An RF coil for irradiating an alternating magnetic field to a sample in a test tube in an NMR apparatus,
The RF coil is composed of a solenoid coil and a conductive wire, and includes a plurality of loops and an inter-loop connecting portion for connecting the loops, and each loop is formed in a different plane or curved surface. The longitudinal distances of the test tubes of the loop are configured to be equal, and the conductors parallel to the longitudinal direction of the test tubes of all the loops have a spread angle of 120 degrees from the central axis of the test tube. An RF coil , wherein a flat coil arranged on an extension line is combined, and a central axis of the solenoid coil and a normal line of the flat coil are orthogonal to each other .
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