JP2007033110A - Ｎｍｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査試料を含む試料管を、マグネット中心部に位置する試料管の配設空間に、破損することなく安全、確実に出し入れすることができるＮＭＲ装置を実現する。
【解決手段】 ホルダ５０が装着された試料管５３のむき出しの片側部分を、部分保護管５９および５８で被い、さらに試料管５３を配設空間１０に配設する際には、部分保護管５９および５８をホルダ５０および部分保護管５９内に内蔵し、試料管５３のみを配設することとしているので、被検体部５をＮＭＲ装置１から出し入れする際に、試料管５３が衝突等の意図しない衝撃により破損されることを防止し、同時に、試料管５３用いたＮＭＲ検査を、感度、分解能等の劣化を招くことなく行うことを実現させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、検査試料を含む試料管を、均一な静磁場が形成される鉛直方向に筒抜け状態の円筒空間の中心部に配設し、ＲＦ信号の送受信を行うＮＭＲ装置に関する。

近年、ＮＭＲ（核磁気共鳴）装置は、分析装置としてのさらなる高分解能化および高感度化を目的として、試料に印加する静磁場の高磁場化、試料の微量化および試料の多様化が進んでいる。

ここで、ＮＭＲ装置は、鉛直方向に静磁場を発生させるマグネットを有し、このマグネットには鉛直方向の中心軸に沿って筒抜け状態の円筒空間が存在する。そして、この円筒空間内には高い磁場均一度の静磁場が形成され、オペレータは、この円筒空間の最も磁場均一度の良い中心位置近傍に、検査試料が封入された棒状の試料管を配設する。一方、この円筒空間の中心位置近傍には、この試料管を配設する内径の小さな配設空間が形成されている。

ここで、試料管を円筒空間および配設空間に挿入する際、円筒空間および配設空間を構成する壁面との意図しない衝突が生じ、試料管が破損することが生じる。この衝突を防止するために、例えば電子スピン共鳴装置で用いられる伸縮式のホルダ等を用いることが行われる（例えば、特許文献１参照）。

しかし、例えば静磁場強度が１４Ｔ（テスラ）程度のマグネットを有するＮＭＲ装置では、円筒空間は直径が概ね５〜６ｃｍで、鉛直方向の長さが１〜２ｍ程度のものとなる一方で、配設空間は直径が１０ｍｍ以下の小さなものとなる。従って、オペレータが、この円筒空間の中心位置近傍の配設空間に、試料管を直接手に持って配置することには困難が伴う。

また、検査試料は、例えば直径が３〜５ｍｍ程度のガラスチューブからなる試料管に封入されたものであるので衝撃に弱く、意図しない衝突等により容易に破損し、検査試料が円筒空間内に漏洩することも生じる。なお、この試料管には、安全にガラスチューブを保持するホルダおよびホルダごと円筒空間内で試料管を回転させるスピンナーローターも装着されている。

そこで、オペレータの手が届かない円筒空間の中心位置近傍に位置する配設空間に、正確にしかも安全に試料管を配設するために、（１）円筒空間の鉛直下方から空気をコンプレッサー等で流入させる、あるいは（２）試料管を先端部に装着した操作棒を用いる等のことが行われる。

上述した（１）の場合には、オペレータは、試料管が保持されたホルダおよびスピンナーローターを、円筒空間の鉛直上方から挿入する。ここで、ホルダおよびスピンナーローターは、円筒空間の内壁に装着されたハウジング部および円筒空間の鉛直下方の固定配置されるＲＦ送受信部により、円筒空間内に気密性の高い空間を形成する。これにより、ホルダおよびスピンナーローターは、円筒空間の中心位置に落下することなく、円筒空間内の中間位置に概ね浮遊した状態となる。そして、オペレータは、コンプレッサーで流入される空気の量、言い換えれば気密性の高い空間の気圧を調整することで、試料管が装着されたスピンナーローターを、円筒空間の中心位置近傍に位置する配設空間に安全に降下させることができ、また逆に、配設空間にある試料管が装着されたスピンナーローターを、円筒空間の鉛直上方まで上昇させることもできる。

上述した（２）の場合には、オペレータは、試料管が保持されたホルダおよびスピンナーローターを操作棒の先端部分に予め勘合し、円筒空間の鉛直上方から操作棒ごと挿入する。ここで、操作棒は、円筒空間の中心位置近傍までスピンナーローターを降下させ試料管を配設するために、長く重たいものとなる。
実開昭６０―１３４１５０号公報、（第２〜３頁、第２図）

しかしながら、上記背景技術によれば、検査試料を含む試料管を破損することがある。すなわち、上述した（１）の場合には、試料管が装着されたスピンナーローターは、壁面をなすハウジング部との間に若干の遊び空間を有しており、空気圧の調整により円筒空間内を降下させる際に、円筒空間の中心軸上に位置する試料管位置にぶれが生じる。そして、中心軸がずれた試料管は、小さな配設空間の入り口で接触し破損することがある。

また、上述した（２）の場合には、操作棒は長く重たいものであるのに対して、操作棒の先端部分に装着される試料管は小さく壊れやすいものである。従って、円筒空間の鉛直上方から操作棒を挿入し、先端部分の試料管を円筒空間の中心近傍位置に存在する小さな配設空間に挿入することは、高い熟練と集中力を必要とするものであり、オペレータにとって大きな負担となる。

特に、ＮＭＲ装置は高分解能および高感度の実現のために、高い静磁場強度が要求されるので、マグネットは大きくなる傾向にある。従って、マグネット内の円筒空間も鉛直方向に長いものとなる傾向にあり、試料管を小さな配設空間に配設することはますます難しいものとなりつつある。

また、ＮＭＲ装置の感度向上の観点から、配設空間の直径は小さくされ、コイルを試料管に近接して配置することが好ましい。同時に、試料管は、検査試料の少量化から、一層小さく壊れやすいものとなりつつある。

また、検査試料の多様化に伴い放射性物質等の危険物質を用いる場合には、試料管の円筒空間内での破損は危険物質の漏洩を生じ、特に好ましくないものとなる。
これらのことから、検査試料を含む試料管を、マグネット中心部に位置する試料管の配設空間に、破損することなく安全、確実に出し入れすることができるＮＭＲ装置をいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、検査試料を含む試料管を、マグネット中心部に位置する試料管の配設空間に、破損することなく安全、確実に出し入れすることができるＮＭＲ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、均一な静磁場が形成される鉛直方向に筒抜け状態の円筒空間を有する静磁場発生部と、前記円筒空間の鉛直上方から挿入される、検査試料を含む棒状の試料管を有する被検体部と、前記円筒空間の鉛直方向の概ね中間位置に固定配置され、前記円筒空間の鉛直方向の中心軸に沿って前記試料管を配設する円筒状の配設空間を有するＲＦ信号送受信部と、を備えるＮＭＲ装置であって、前記被検体部は、前記試料管を内包する円筒状の保護管を有し、かつ前記試料管が前記配設空間に挿入される際に、前記保護管を前記配設空間の鉛直上方の円筒空間内に残留する残留手段を備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明では、被検体部は、円筒状の保護管により、試料管を内包し、かつ試料管が配設空間に挿入される際に、残留手段により、保護管を配設空間の鉛直上方の円筒空間内に残留させる。

また、請求項２に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項１に記載のＮＭＲ装置において、前記残留手段が、前記試料管が前記配設空間から引き出される際に、前記試料管を前記保護管で内包することを特徴とする。

この請求項２に記載の発明では、残留手段は、試料管を繰り返し保護管で内包する。
また、請求項３に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項１または２に記載のＮＭＲ装置において、前記被検体部が、棒状の前記試料管の片側端部を部分的に内包し、かつ前記試料管の管壁を均等に圧迫し保持するホルダを備えることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明では、被検体部は、ホルダにより、棒状の試料管の片側端部を部分的に内包し、かつ試料管を保持する。
また、請求項４に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項３に記載のＮＭＲ装置において、前記被検体部は、前記円筒空間に中心軸を共有する中空の円筒形をなすハウジング部を有する際に、前記ハウジング部の前記中心軸と直交する方向の内径に越えることなく近似する外径の、前記ホルダを前記中心軸の周りで保持および回転させる円筒形のホルダ保持手段を備えることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明では、被検体部は、ホルダ保持手段により、ハウジング部に近接した状態にされる。
また、請求項５に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項３または４に記載のＮＭＲ装置において、前記保護管が、棒状の前記試料管の前記ホルダに内包されない片側端部を内包することを特徴とする。

この請求項５に記載の発明では、保護管は,試料管の片側端部を内包する。
また、請求項６に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項５に記載のＮＭＲ装置において、前記残留手段が、前記ホルダおよび前記試料管に挟まれる間隙部分に、前記保護管を出し入れするスライド手段を備えることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明では、残留手段は、スライド手段により、ホルダおよび試料管に挟まれる間隙部分に保護管を出し入れする。
また、請求項７に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項６に記載のＮＭＲ装置において、前記スライド手段が、前記ホルダ、前記保護管および前記試料管を、前記中心軸に直交する断面が同心円をなす形状に配置することを特徴とする。

この請求項７に記載の発明では、スライド手段は、ホルダ、保護管および試料管を、断面が同心円をなすように配置する。
また、請求項８に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項６または７に記載のＮＭＲ装置において、前記保護管が、前記中心軸と直交する方向の内径が異なる複数の部分保護管からなることを特徴とする。

この請求項８に記載の発明では、保護管は、内径が異なる複数の部分保護管からなる。
また、請求項９に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項８に記載のＮＭＲ装置において、前記スライド手段が、前記部分保護管および前記試料管に挟まれる間隙部分に、前記部分保護管よりも前記内径の小さな部分保護管を出し入れすることを特徴とする。

この請求項９に記載の発明では、スライド手段は、部分保護管および試料管に挟まれる間隙部分に、内径の小さな部分保護管を出し入れする。
また、請求項１０に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項８または９に記載のＮＭＲ装置において、前記部分保護管が、前記中心軸と直交する方向の外径を、前記配設空間の前記中心軸と直交する方向の内径を越える大きさにすることを特徴とする。

この請求項１０に記載の発明では、部分保護管を、配設空間に入れない大きさにする。
また、請求項１１に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のＮＭＲ装置において、前記配設空間が、鉛直上方の前記試料管の入り口に、すり鉢状に拡がる開口部を備えることを特徴とする。

この請求項１１に記載の発明では、配設空間は、試料管の入り口に当たる開口部を、すり鉢状に拡げる。
また、請求項１２に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項１１に記載のＮＭＲ装置において、前記保護管が、前記開口部に適合する形状の先端部を備えることを特徴とする。

この請求項１２に記載の発明では、保護管は、先端部を開口部に適合させる。
また、請求項１３に記載の発明にかかるＮＭＲ装置は、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のＮＭＲ装置において、前記試料管、前記保護管、前記ホルダおよび前記ホルダ保持手段が、非磁性材料を用いて構成されることを特徴とする。

この請求項１３に記載の発明では、試料管、保護管、ホルダおよびホルダ保持手段は、円筒管内の磁場強度に影響を与えない。

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、被検体部は、円筒状の保護管により、試料管を内包し、かつ試料管が配設空間に挿入される際に、残留手段により、保護管を配設空間の鉛直上方の円筒空間内に残留させることとしているので、保護管により、配設空間に挿入される前の試料管の破損を防止する一方で、配設空間に配設された試料管は、保護管によるＮＭＲ検査の分解能および感度の劣化を生じることなく通常の検査を行い、ひいてはＮＭＲ検査を安全確実で、オペレータにとって容易なものとすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、残留手段は、試料管を繰り返し保護管で内包することとしているので、試料管を配設空間あるいは配設空間を含む円筒空間から引き出す際にも試料管の破損を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、被検体部は、ホルダにより、棒状の試料管の片側端部を部分的に内包し、かつ試料管を保持することとしているので、試料管を破損することなく容易に持ち運ぶことができる。

請求項４に記載の発明によれば、被検体部は、ホルダ保持手段により、ハウジング部に近接した状態にされることとしているので、ハウジング部内の空気圧を調整して、被検体部を、緩やかに配設空間上部まで搬送することができる。

請求項５に記載の発明によれば、保護管は,試料管の片側端部を内包することとしているので、この片側端部から安全に、円筒空間、さらには配設空間への試料管の挿入を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、残留手段は、スライド手段により、ホルダおよび試料管に挟まれる間隙部分に保護管を出し入れすることとしているので、保護管部分を収縮させ、ホルダ内に格納することができる。

請求項７に記載の発明によれば、スライド手段は、ホルダ、保護管および試料管を、断面が同心円をなすように配置することとしているので、ホルダおよび試料管の間隙部分への保護管の出し入れを、容易に行うことができる。

請求項８に記載の発明によれば、保護管は、内径が異なる複数の部分保護管からなることとしているので、試料管の広い領域を内包することができる。
請求項９に記載の発明によれば、スライド手段は、部分保護管および試料管に挟まれる間隙部分に、内径の小さな部分保護管を出し入れすることとしているので、ホルダ内に多くの部分保護管を格納することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、部分保護管を、配設空間に入れない大きさにすることとしているので、試料管のみを配設空間に挿入させ、かつ部分保護管を配設空間の鉛直上方の円筒空間に残留させることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、配設空間は、試料管の入り口に当たる開口部を、すり鉢状に拡げることとしているので、試料管が中心軸の位置から外れた際にも、配設空間に導くことができる。

請求項１２に記載の発明によれば、保護管は、先端部を開口部に適合させることとしているので、配設空間内の試料管位置を安定させることができる。
請求項１３に記載の発明によれば、試料管、保護管、ホルダおよびホルダ保持手段は、円筒管内の磁場強度に影響を与えないこととしているので、分解能および感度の良好なＮＭＲ信号を検出することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＮＭＲ装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
まず、本実施の形態にかかるＮＭＲ装置１の全体構成について説明する。図２は、ＮＭＲ装置１の全体構成を示す断面図である。ＮＭＲ装置１は、静磁場発生部２、ハウジング部３、ＲＦ信号送受信部４、被検体部５、コンプレッサー６および支柱７を含む。静磁場発生部２は、鉛直方向を向く静磁場コイルの中心軸に沿って静磁場Ｂ０を発生するマグネットである。このマグネットには、高い静磁場安定性を有する超伝導マグネット等が用いられる。なお、図２中に示されるｘｙｚ座標および以下の図面中に示されるすべての座標軸は、同一の座標軸をなしている。

ここで、このマグネットの中心軸に沿って筒抜け状態の円筒空間８が存在し、この円筒空間８の内部に静磁場Ｂ０が形成される。円筒空間８の内部には、ハウジング部３、被検体部５およびＲＦ信号送受信部４が存在する。なお、前述したように、静磁場強度が１４Ｔのマグネットの場合には、円筒空間８の中心軸と直交する方向の直径は概ね５〜６ｃｍとなり、鉛直方向の長さが１〜２ｍ程度のものとなる。

被検体部５は、検査試料が封入された棒状の試料管５３を有し、図２に示す様な配置では、試料管５３は中心軸上に位置する。なお、前述したように、試料管５３の直径は、３〜５ｍｍ程度のもであり、被検体部５については後に詳述する。

ＲＦ信号送受信部４は、円筒空間８の鉛直下方から挿入され、円筒空間８の概ね鉛直方向中央部までの間に固定配置される。ＲＦ信号送受信部４は、被検体部５にＲＦ信号を送信し、また被検体部５からのＲＦ信号を受信するコイルが内蔵される。また、ＲＦ信号送受信部４は、円筒空間８の中心軸に沿って、試料管５３を配設する円筒状の配設空間１０を有し、コイルはこの配設空間１０を囲むように近接して配置される。なお、配設空間１０の中心軸と直交する方向の直径は、ＮＭＲ信号の感度を向上させる観点から、棒状の試料管５３に対して可能な限りＲＦ信号送受信部が近接して配値され、概ね１０ｍｍ程度のものとされる。

なお、コイルは、図示しないＲＦ波形発生器およびＲＦ波形受信器に接続され、さらにこれらＲＦ波形発生器およびＲＦ波形受信器は、図示しない制御部により制御され、試料管に含まれる検査試料を核磁気共鳴の励起状態とし、さらに励起された検査試料のＲＦ信号を受信する。

また、配設空間１０の下端部は、パイプにより、バルブ９を介してコンプレッサー６に接続される。ここで、オペレータは、バルブ９の開閉により、コンプレッサー６から配設空間１０、さらには配設空間１０の上部に位置する円筒空間８に流入する空気の量を調節する。

ハウジング部３は、円筒空間８と同心円をなす様に内部配置される円筒形の構造体で、円筒空間８の上部からＲＦ信号送受信部４が固定配置される位置まで、円筒空間８の壁面に密着した構造とされる。なお、ハウジング部３の内面は、被検体部５の側面と近接した構造とされる。これにより、バルブ９が開かれ円筒空間８の内部に空気を流入させている時に、被検体部５をハウジング部３の鉛直上方から挿入すると、ハウジング部３の内部は、被検体部５およびＲＦ信号送受信部４で挟まれる空間が、外部と比較して正の圧力となり、被検体部５はハウジング部３内で浮遊状態となる。そして、オペレータは、バルブ９によりハウジング部３に流入する空気の量を調節し、被検体部５をハウジング部３の入り口部分からＲＦ信号送受信部４まで徐々に降下させ、被検体部５の試料管５３を、ＲＦ信号送受信部４の配設空間に配設する。

なお、ハウジング部３の内面と被検体部５の側面との間には、円筒空間８の鉛直下方から流入される空気を逃がすための、若干の遊び空間が存在する。この遊び空間は、ハウジング部３の鉛直上方から挿入された被検体部５を、空気圧の調整のみにより円滑に下降させると共に、被検体部５の試料管５３の位置を中心軸から若干ずれたものとする。

図３は、この様子を示す説明図である。被検体部５は、被検体部５の側面とハウジング部３の壁面との間にある遊び空間により、中心軸に対して若干の傾きを生じる。また、被検体部５に装着された試料管５３も、同様の傾きを生じる。この傾きは、被検体部５をハウジング部３に挿入するごとに異なるものであり、場合によっては、図３に示す様に、試料管５３の鉛直下方先端部が直径１０ｍｍ程度の配設空間１０の入り口から外れた位置に着地し、試料管５３に衝撃を与える要因となる。なお、被検体部５およびＲＦ信号送受信部４は、概略のみを図示し、詳細は後に述べる。

図４は、被検体部５のｘｙ断面の詳細構造を示す断面図である。被検体部５は、試料管５３、ホルダ保持手段であるスピンナーローター５４、ホルダ５０、保護管を形成する部分保護管５８および５９を含む。試料管５３は、棒状のガラス管からなり、内部には液体の検査試料が封入されている。なお、このガラス管は、直径が数ｍｍ程度のものである。

ホルダ５０は、フィッティング部５２およびスクリュ５１を有する。フィッティング部５２は、壊れやすい試料管５３を安全確実に保持するためのもので、円筒状の構造体をなし、試料管５３をこの構造体の中心軸に沿って貫通させ、試料管５３の管壁を均等に圧迫し保持する。スクリュ５１は、このフィッティング部５２を、ホルダ５０にねじ込みにより装着するとともに圧迫し、試料管５３の保持を確実なものとする。

スピンナーローター５４は、ホルダ保持手段をなし、空気圧等を用いた動力によりホルダ５０を中心軸の周りに回転させるベアリング等の回転機構を有する。また、スピンナーローター５４は、中心軸と直交する方向の直径が、ハウジング部３の内径を若干下回っており、スピンナーローター５４の側面およびハウジング部３の内面の間には、遊び空間が存在する。

ホルダ５０は、円筒形状の中空の構造体で、棒状の試料管５３の概ね片側半分に当たる、配設空間１０に挿入されない部分を被う。ここで、ホルダ５０は、中心軸上に配置される試料管５３との間の間隙部分に、後述する部分保護管５８および５９を挿入する。

部分保護管５８および５９は、例えば非磁性を示すステンレス等により形成される円筒形の金属管で、管内の中心軸上には試料管５３が配置され、ホルダ５０のフィッティング部５２およびスクリュ５１が存在しない側に装着される。ここで、部分保護管５８および５９は、残留手段であるスライド手段を有し、このスライド手段は、部分保護管５９の中心軸と直交する方向の外径をホルダ５０の内径よりも小さなものとし、中心軸と直交する方向の断面が、中心軸を中心とする同心円をなすように部分保護管５９およびホルダ５０を配置する。そして、外力、例えば鉛直上方に押す力により、ホルダ５０と試料管５３との間の間隙部分に、部分保護管５９をスライドして移動する。なお、間隙部分に移動した部分保護管５９は、スクリュ５１に接触して移動を停止する。

また、ホルダ５０と試料管５３との間に配置された部分保護管５８は、外力、例えば自重により、鉛直下方にスライドしてホルダ５０の下方に突出する。この際、部分保護管５９の鉛直上方端部には、中間部分と比較して外径が大きなストッパ６０を有し、ホルダ５０のフィッティング部５２およびスクリュ５１が存在しない側の端部に存在する内径の小さい部分と噛み合い、鉛直下方へのスライドを停止する。

部分保護管５８は、部分保護管５９のストッパ６０が存在しない側に装着される。ここで、部分保護管５８は、残留手段であるスライド手段を有し、このスライド手段は、中心軸と直交する方向の外径を部分保護管５９の内径よりも小さなものとし、中心軸と直交する方向の断面が、中心軸を中心とする同心円をなすように部分保護管５８および部分保護管５９を配置する。そして、外力、例えば鉛直上方に押す力により、部分保護管５９と試料管５３との間の間隙部分に、部分保護管５８をスライドして移動する。なお、間隙部分に移動した部分保護管５８は、部分保護管５９のストッパ６０に隣接する内径の小さなストッパ６３により、移動を停止する。

また、部分保護管５９と試料管５３との間に配置された部分保護管５８は、外力、例えば自重により、鉛直下方にスライドして部分保護管５９の鉛直下方に突出する。この際、部分保護管５８の鉛直上方端部は、中間部分と比較して外径が大きなストッパ６１を有し、部分保護管５９のストッパ６０が存在しない側の端部に存在する内径の小さい部分と噛み合い、鉛直下方へのスライドを停止する。

また、部分保護管５９の鉛直下方には先端部６２が存在する。先端部６２は、後述する配設空間１０の開口部と適合する形状とされる。なお、試料管５３は、部分保護管５８および５９が伸張した状態で、先端部６２から数ｍｍ程度鉛直上方に端部が位置するようにフィッティング部５２およびスクリュ５１を用いてホルダ５０に装着される。

図５は、円筒空間８内のハウジング部３およびＲＦ信号送受信部４が境界をなす領域の詳細を示す断面図である。なお、図５には、図２および３に図示されない、ＲＦ信号送受信部４に付属されるホルダガイド４２が図示されている。ＲＦ信号送受信部４の配設空間１０は、試料管５３を挿入する鉛直上方の入り口に開口部４１を有する。開口部４１では、中心軸の鉛直上方に向かって、すり鉢状に入り口の直径が拡がる。なお、先端部６２は、開口部４１と適合する形状とされ、試料管５３が配設空間１０に挿入される際には、先端部６２のテーパー部分が密着した状態となる。

また、図５に示す様に、開口部４１を含む領域を、ＲＦ信号送受信部４に着脱可能なサポート部４３とし別途設け、サポート部４３の材質あるいは開口部４１の拡がり具合を、試料管５３を傷つけにくい材質あるいは異なる先端部６２の形状を有する試料管５３に適合したものに随時交換できるようにすることもできる。

また、ＲＦ信号送受信部４は、開口部４１の上方にホルダガイド４２を有する。ホルダガイド４２は、円筒状の構造体で、円筒側面はハウジング部３に密着し、中心軸と直交する方向の内径が、ホルダ５０の外径と概ね一致する。これにより、円筒空間８の鉛直上方から挿入された被検体部５のホルダ５０は、ホルダガイド４２に挿入され、ホルダ５０の円筒空間８内での位置を確実なものとし、ひいては配設空間１０の内部に配設される試料管５３の振動等を防止する。

つぎに、被検体部５が円筒空間８の鉛直上方から挿入され、試料管５３が配設空間１０に配設されるまでの動作を図１および６を用いて説明する。まず、オペレータは、被検体部５の試料管５３が部分保護管５８および５９で被われた部分を、静磁場発生部２の円筒空間８に鉛直上方から挿入する。この際、ＮＭＲ装置１のバルブ９は開かれ、コンプレッサー６から円筒空間８に空気が送り込まれている。そして、円筒空間８の内部は空気圧が正の圧力となっているので、挿入された被検体部５は、円筒空間８のハウジング部３で半浮遊状態とされ、その後、オペレータは、バルブ９の調整等により、円筒空間８内部の空気圧を減少させ、被検体部５を徐々に円筒空間８内で降下させる。なお、この挿入工程で、試料管５３の鉛直下方は部分保護管５８および５９で被われているので、意図しないハウジング部３との衝突等から試料管５３の破損を防止する。

図１（Ａ）は、円筒空間８に挿入された被検体部５が円筒空間８内を徐々に降下し、部分保護管５８の先端部６２が、配設空間１０の開口部４１に着地した状態を示す断面図である。ここで、試料管５３は、円筒空間８の中心軸上に正確に位置されることが好ましいが、上述した理由により、中心軸上から若干のずれが生じる。

図６は、この状態にある開口部４１近傍を、拡大して示す拡大図である。試料管５３を被う部分保護管５８は、円筒空間８の中心軸上に位置せず、開口部４１のすり鉢部分に先端部６２のテーパー部分が接した状態となる。なお、この着地の際、試料管５３の鉛直下方先端部は、部分保護管５８の先端部６２により被われているので、衝撃が試料管５３に加わることが防止される。

ここで、開口部４１がすり鉢状であることおよび先端部６２がテーパー状であることにより、部分保護管５８は、さらに降下する際に、すり鉢状の開口部４１を滑って水平方向に移動し開口部４１および先端部６２が適合し、試料管５３が中心軸上に存在する状態となる。

図１（Ｂ）は、被検体部５が更に降下し、開口部４１に部分保護管５８の先端部６２が適合した状態を示す断面図である。被検体部５は、試料管５３が中心軸に位置すると同時に、部分保護管５８の一部が鉛直上方に位置する部分保護管５９の内部にスライドして入り込んだ状態を示している。なお、部分保護管５８の一部が部分保護管５９の内部に入り込むので、試料管５３は、鉛直下方の先端部が部分保護管５８の先端部６２に位置し、配設空間１０の入り口に位置する。

図１（Ｃ）は、被検体部５がさらに降下し、試料管５３を配設空間１０に配設し終わった状態を示す断面図である。被検体部５のホルダ５０は、ホルダガイド４２に収納され、部分保護管５８が部分保護管５９の内部に入り込むと同時に、部分保護管５９はホルダ５０の内部に入り込んだ状態を示している。なお、部分保護管５８が部分保護管５９の内部に入り込み、部分保護管５９がホルダ５０の内部に入り込んだので、試料管５３は、鉛直下方に突出し、配設空間１０の送受信コイルの位置に達する。

また、試料管５３に含まれる検査試料の検査を終了した後は、バルブ９を開く方向での調整により空気を円筒空間８に送り込み、被検体部５を円筒空間８内に浮遊させる。そして、図１（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）で示した工程を逆に進行させ、被検体部５は、ハウジング部３の鉛直上方にを上昇させられ、オペレータにより回収される。なお、この工程では、ホルダ５０に内蔵された部分保護管５９および部分保護管５９に内蔵された部分保護管５８は、自重により、ホルダ５０および部分保護管５９から逐次突出される。そして、試料管５３が配設空間１０から離れる際には、図４に示した様に、部分保護管５９および５８が試料管５３を被う状態となり、その後の工程における意図しない衝撃から試料管５３が破損されることを防止する。

上述してきたように、本実施の形態では、ホルダ５０が装着された試料管５３のむき出しの片側部分を、部分保護管５９および５８で被い、さらに試料管５３を配設空間１０に配設する際には、部分保護管５９および５８をホルダ５０および部分保護管５９内に内蔵し、試料管５３のみを配設することとしているので、被検体部５をＮＭＲ装置１から出し入れする際に、試料管５３が衝突等の意図しない衝撃により破損されることを防止し、同時に、試料管５３用いたＮＭＲ検査を、感度、分解能等の劣化を招くことなく行うことができる。

また、本実施の形態では、被検体部５を配設空間１０から出し入れする際に、円筒空間８の鉛直下方から空気を流入させ、空気圧により被検体部５の位置を制御することとしたが、被検体部５が装着される操作棒を用いて、被検体部５の出し入れをすることもできる。

図７は、オペレータが操作棒８０を用いて、配設空間１０に被検体部５を配設する様子を示す説明図である。なお、ＮＭＲ装置１は、断面図が図示されている。操作棒８０は、概ね円筒空間８の鉛直方向の長さ程度の長さを有する棒で、棒の端部には被検体部５が着脱可能なようにされる。そして、オペレータは、ＮＭＲ装置１の横に配置される階段上部から、円筒空間８に操作棒８０ごと被検体部５を挿入する。この際、試料管５３は、図４に示す様な部分保護管５９および５８で被われているので、操作ミスによる衝突等の衝撃から、試料管５３の破損を防止することができる。なお、操作棒８０を用いた操作では、バルブ９は閉じられ、円筒空間８への空気の流入は停止される。

また、本実施の形態では、ホルダ５０が装着された試料管５３のむき出しの部分を、２つの部分保護管５９および５８で被うこととしたが、１つあるいは３つ以上の部分保護管で被う多段構造にすることもできる。これにより、ホルダ５０の長さおよび開口部４１からコイル位置までの深さ等により決定される部分保護管の長さを最適なものとすることができる。

試料管を配設空間に配設する過程を示す説明図である。 ＮＭＲ装置の全体構成を示す断面図である。 試料管の中心軸からのずれを説明する説明図である。 被検体部の詳細を示す断面図である。 ＲＦ信号送受信部の開口部近傍の詳細を示す断面図である。 部分保護管が開口部に着地した際の、開口部近傍の拡大図である。 被検体部を、操作棒を用いて円筒空間に挿入する様子を示す説明図である。

符号の説明

１ ＮＭＲ装置
２ 静磁場発生部
３ ハウジング部
４ ＲＦ信号送受信部
５ 被検体部
６ コンプレッサー
７ 支柱
８ 円筒空間
９ バルブ
１０ 配設空間
４１ 開口部
４２ ホルダガイド
４３ サポート部
５０ ホルダ
５１ スクリュ
５２ フィッティング部
６０、６１、６３ ストッパ
５３ 試料管
５４ スピンナーローター
５８、５９ 部分保護管
６２ 先端部
８０ 操作棒

Claims (13)

1. 均一な静磁場が形成される鉛直方向に筒抜け状態の円筒空間を有する静磁場発生部と、
   前記円筒空間の鉛直上方から挿入される、検査試料を含む棒状の試料管を有する被検体部と、
   前記円筒空間の鉛直方向の概ね中間位置に固定配置され、前記円筒空間の鉛直方向の中心軸に沿って前記試料管を配設する円筒状の配設空間を有するＲＦ信号送受信部と、
   を備えるＮＭＲ装置であって、
   前記被検体部は、前記試料管を内包する円筒状の保護管を有し、かつ前記試料管が前記配設空間に挿入される際に、前記保護管を前記配設空間の鉛直上方の円筒空間内に残留する残留手段を備えることを特徴とするＮＭＲ装置。
2. 前記残留手段は、前記試料管が前記配設空間から引き出される際に、前記試料管を前記保護管で内包することを特徴とする請求項１に記載のＮＭＲ装置。
3. 前記被検体部は、棒状の前記試料管の片側端部を部分的に内包し、かつ前記試料管の管壁を均等に圧迫し保持するホルダを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＮＭＲ装置。
4. 前記被検体部は、前記円筒空間に中心軸を共有する中空の円筒形をなすハウジング部を有する際に、前記ハウジング部の前記中心軸と直交する方向の内径に越えることなく近似する外径の、前記ホルダを前記中心軸の周りで保持および回転させる円筒形のホルダ保持手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のＮＭＲ装置。
5. 前記保護管は、棒状の前記試料管の前記ホルダに内包されない片側端部を内包することを特徴とする請求項３または４に記載のＮＭＲ装置。
6. 前記残留手段は、前記ホルダおよび前記試料管に挟まれる間隙部分に、前記保護管を出し入れするスライド手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のＮＭＲ装置。
7. 前記スライド手段は、前記ホルダ、前記保護管および前記試料管を、前記中心軸に直交する断面が同心円をなす形状に配置することを特徴とする請求項６に記載のＮＭＲ装置。
8. 前記保護管は、前記中心軸と直交する方向の内径が異なる複数の部分保護管からなることを特徴とする請求項６または７に記載のＮＭＲ装置。
9. 前記スライド手段は、前記部分保護管および前記試料管に挟まれる間隙部分に、前記部分保護管よりも前記内径の小さな部分保護管を出し入れすることを特徴とする請求項８に記載のＮＭＲ装置。
10. 前記部分保護管は、前記中心軸と直交する方向の外径が、前記配設空間の前記中心軸と直交する方向の内径を越える大きさにされることを特徴とする請求項８または９に記載のＮＭＲ装置。
11. 前記配設空間は、鉛直上方の前記試料管の入り口に、すり鉢状に拡がる開口部を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のＮＭＲ装置。
12. 前記保護管は、前記開口部に適合する形状の先端部を備えることを特徴とする請求項１１に記載のＮＭＲ装置。
13. 前記試料管、前記保護管、前記ホルダおよび前記ホルダ保持手段は、非磁性材料を用いて構成されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のＮＭＲ装置。

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