知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5769110
(24)【登録日】2015年7月3日
(45)【発行日】2015年8月26日
(54)【発明の名称】核磁気共鳴装置および磁場補正方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/3875 20060101AFI20150806BHJP
G01N 24/08 20060101ALI20150806BHJP
H01F 7/20 20060101ALI20150806BHJP
【ＦＩ】
G01N24/06 520K
G01N24/08 510S
H01F7/20 C
【請求項の数】9
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2011-164481(P2011-164481)
(22)【出願日】2011年7月27日
(65)【公開番号】特開2013-29366(P2013-29366A)
(43)【公開日】2013年2月7日
【審査請求日】2014年5月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(72)【発明者】
【氏名】西山 裕介
【審査官】
藤田 都志行
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０６−２３５７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−３１６０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−２１５６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
発明協会公開技報公技番号２００４−５０１４３５
【文献】
藤井 直之，「核磁気共鳴分光法(NMR)」，色材協会誌，２００５年１２月２０日，Vol. 78, No. 12，p. 572-582
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２４／００−２４／１４
Ｇ０１Ｒ ３３／２０−３３／６４
Ｈ０１Ｆ ７／２０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣｉＮｉｉ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
【数21】
【請求項2】
請求項１において、
前記磁場分布取得部は、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する、核磁気共鳴装置。
前記磁場分布取得部は、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する、核磁気共鳴装置。
【請求項3】
請求項１または２において、
前記補正磁場発生部は、
複数のコイルと、
前記複数のコイルの各々に対して、電流を供給する電源部と、
を有し、
前記補正磁場発生部制御部は、前記演算部によって決定された前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給する電流量を決定し、
前記電源部は、前記補正磁場発生部によって決定された前記電流量に応じた電流を、前記複数のコイルの各々に供給する、核磁気共鳴装置。
前記補正磁場発生部は、
複数のコイルと、
前記複数のコイルの各々に対して、電流を供給する電源部と、
を有し、
前記補正磁場発生部制御部は、前記演算部によって決定された前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給する電流量を決定し、
前記電源部は、前記補正磁場発生部によって決定された前記電流量に応じた電流を、前記複数のコイルの各々に供給する、核磁気共鳴装置。
【請求項4】
静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線
形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線
形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
【数21】
【請求項5】
請求項４において、
前記磁場分布取得工程では、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する、磁場補正方法。
前記磁場分布取得工程では、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する、磁場補正方法。
【請求項6】
静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ
、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ
、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
【数21】
【請求項7】
静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
【数21】
【請求項8】
静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、核磁気共鳴装置。
【数21】
【請求項9】
静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する静磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる、磁場補正方法。
【数21】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、核磁気共鳴装置および磁場補正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の共鳴周波数ωは、静磁場の大きさＢ０と核スピンの磁気回転比γに比例する。
【0003】
【数1】
【0004】
そのため、ＮＭＲスペクトルに現れるピーク位置は、直接静磁場の大きさを反映し、結果的にピーク位置の分布（＝線形）は、静磁場の分布を反映する。したがって、高分解能ＮＭＲにおいて、静磁場の均一度は、本質的に要求されるものである。静磁場の大きさが場所により分布している場合、望む静磁場強度との違いをδＢ（ｒ）であらわすと、共鳴周波数の分布は次のように与えられる。
【0005】
【数2】
【0006】
均一な静磁場を実現するために、シムコイルと呼ばれる電磁石に電流を流すことにより補正磁場を発生させて磁場を補正する方法が広く行われている（例えば特許文献１参照）。シムコイルによる磁場の大きさをδＢｓｈｉｍ（ｒ）とあらわすと結果的に得られる静磁場は次のようになる。
【0007】
【数3】
【0008】
したがって、δＢ（ｒ）＋δＢｓｈｉｍ（ｒ）＝０を満たすような電流をシムコイルに流せば、理想的な均一な磁場が得られる。ＮＭＲ装置（核磁気共鳴装置）には、一般的に、さまざまな補正磁場を作るために多くのシムコイルが実装されているが、どのシムコイルにどの程度の電流を流すかを決めることが、均一な静磁場を実現するために重要である。
【0009】
一般的なＮＭＲ装置のシムコイルは、Ｚ軸を静磁場と平行にし、補正磁場強度が球面調和関数にしたがって変化するものが用いられている。これにより、補正磁場成分の各項を独立して調整することができるため、効率のよいシム調整が実現する。具体的には、ａｘｉａｌ方向（Ｚ軸方向）に関して、シムコイルにより印加される補正磁場は、下記式（１）で表すことができる。
【0010】
【数4】
【0011】
また、Ｒａｄｉａｌ方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に関して、シムコイルにより印加される補正磁場は、下記式（２）、下記式（３）で表すことができる。
【0012】
【数5】
【0013】
ここで、Ｚ軸周りに試料を回転させると、Ｚ軸周りの（ＸＹ平面内の）磁場の不均一性は平均化され、Ｚ軸周りの不均一性は、スピニングサイドバンドとしてのみ現れる。そのため、スピニングサイドバンドを無視すれば、Ｚ軸方向の項ＢＺ（ｎ）のみで磁場の不均一性を補正できる。試料を回転させない場合は、全ての項ＢＺ（ｎ）、Ｂｎ（ｍ）ｅ、Ｂｎ（ｍ）Ｏを調整する必要がある。【0014】
ＮＭＲにおいて、試料を静磁場からマジックアングルθｍ（ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ）だけ傾けた軸まわりで回転させて測定を行うマジックアングルスピニング（ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ ｓｐｉｎｎｉｎｇ；ＭＡＳ）が広く用いられている。特に、固体ＮＭＲにおいて、ＭＡＳ ＮＭＲは、一般的な手法として用いられている。ここで、マジックアングルθｍは、下記式で与えられる。
【0015】
【数6】
【0016】
このとき、試料回転軸まわりの磁場の不均一性は、ＭＡＳにより平均化される。通常ＭＡＳ ＮＭＲ法においては、試料回転軸まわりの磁場の不均一性よりも試料回転速度の方が十分大きいので、磁場の不均一性によるスピニングサイドバンドは問題とはならない。したがって、試料回転軸方向の磁場の不均一性を補正すれば、高分解能ＮＭＲスペクトルが実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0017】
【特許文献1】特開平８−３１６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
ここで、ＮＭＲ測定の対象となる試料に印加される磁場（静磁場）を、シムコイルを用いて補正する方法について説明する。
【0019】
ＮＭＲスペクトルには、さまざまなωｕｎｓｈｉｍｍｅｄ（ｒ）の位置にピークが現れる。試料内の静磁場が均一であれば、非常に狭い範囲の周波数のみに信号が現れることになり、ピークの強度も最大となる。そこで、ＮＭＲスペクトルに現れるピークの強度が最大に、線幅が最小になることを指標として、シムコイルの電流を調整する。直接観測したいＮＭＲ信号でシムコイルの電流値を調整することもでき、また別のＮＭＲ信号（例えば、溶液ＮＭＲでは、溶媒の２H ＮＭＲ信号）により調整することもできる。多くの試料が短い横磁化緩和時間を示す固体試料の場合には、長い横磁化緩和時間を示す標準試料でシムコイルの電流値を調整し、その後試料を交換してからＮＭＲ測定を行うこともできる。
【0020】
しかしながら、上述したＮＭＲ信号を直接観察しながらシムコイルの電流を調整する方法では、試料内のさまざまな場所の信号の足し合わせをＮＭＲ信号として検出している。すなわち、この方法では、試料内のどこの位置がどれだけ周波数がずれているか（静磁場がずれているか）という情報は取得できない。そのため、どのシムコイルに電流を流せば静磁場の均一度が改善させるか予想ができない。また、この方法で静磁場の均一度を向上させるには、例えば、シムコイルに与える電流をかえながら複数のＮＭＲ測定を行い、ＮＭＲ信号の線幅が細く、信号強度が強くなることを観測することになる。しかしながら、この方法では、複数のＮＭＲ測定が必要になるため時間がかかり、かつ操作する人の技術によって結果が異なるという問題がある。また、均一度の評価がＮＭＲ信号の線幅と強度だけなので、しばしば局所解に陥ってしまうことがある。
【0021】
また、静磁場の補正方法として、グラジエントシミング（Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｓｈｉｍｍｉｎｇ）法を用いた方法が知られている。グラジエントシミング法では、勾配磁場パルスとエコー法を組み合わせることにより、試料の位置とその位置での静磁場の大きさ（静磁場マップ）を検出することができる。
【0022】
グラジエントシミング法では、シムコイルによる補正磁場を加えない場合の静磁場マップ、および、各シムコイルに電流を流した場合の各静磁場マップを測定する。前者は、静磁場がどのような分布を持っているかを示し、後者はどのシムコイルにどれだけの電流を流すとどのような磁場分布ができるかを示す。これらの測定により、どのシムコイルにどの程度の電流を流せば磁場分布がキャンセルされるか（均一な磁場が得られるか）を計算できる。
【0023】
ここで、例えば、溶液ＮＭＲでは、静磁場方向をＺ軸としたとき、細長い試料管の長軸方向がＺ軸になるよう配置される。そして、溶液ＮＭＲでは、Ｘ，Ｙ軸方向の磁場分布を無視するか、Ｚ軸まわりに試料回転を行うことによってＸ，Ｙ軸方向の磁場分布を平均化させることにより、グラジエントシミング法を用いて、Ｚ軸周りに展開したシム項ＢＺ（ｎ）（上記式（１）参照）のみを調整して静磁場の均一度の向上がはかられる（一軸グラジエントシミング法）。
【0024】
しかしながら、ＭＡＳ ＮＭＲでは、状況が変化する。ＭＡＳを適用した固体ＮＭＲでは、細長い試料管の長軸方向はＺ軸ではなく、Ｚ軸から角度θｍ傾いた軸（Ｚｔｉｌｔ軸）まわりに試料を回転させる。Ｚｔｉｌｔ軸まわりの磁場分布は、試料回転により平均化することができる。したがって、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場分布を補正すればよい。しかしながらＺ軸とＺｔｉｌｔ軸とは異なるため、Ｚ軸まわりに展開したシム項では効率のよい磁場補正ができない。例えば、ＢＺ（２）を、いくら変化させてもＺｔｉｌｔ軸方向の磁場の大きさは変化しない。したがって、ＭＡＳ ＮＭＲ装置では、上述した溶液ＮＭＲで用いられている、シム項ＢＺ（ｎ）を変化させる一軸グラジエントシミングは、動作させることができない場合があった。
【0025】
このように、静磁場の方向（Ｚ軸方向）から傾いた軸まわりに試料を回転させてＮＭＲ測定を行う場合には、効率よく静磁場の補正ができない場合があった。
【0026】
なお、三次元ＮＭＲイメージングを用いることにより、完全な三次元磁場分布マップが得られる。そのため、静磁場の方向（Ｚ軸方向）から傾いた軸まわりに試料を回転させた場合であっても磁場補正が可能である。例えば、ＭＡＳを適用した固体ＮＭＲであっても磁場補正ができる。しかしながら、三次元の磁場分布を得る必要があるので、測定に時間がかかり、また、三次元の勾配磁場パルスシステムが要求されるため装置が複雑化するなどの問題がある。
【0027】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、効率よく磁場の補正ができる核磁気共鳴装置および磁場補正方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【0028】
（１）本発明に係る核磁気共鳴装置は、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0029】
【数7】
【0030】
このような核磁気共鳴装置によれば、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0031】
（２）本発明に係る核磁気共鳴装置において、前記磁場分布取得部は、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得してもよい。
【0032】
このような核磁気共鳴装置によれば、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸方向の静磁場の分布を、容易に取得することができる。
【0033】
（３）本発明に係る核磁気共鳴装置において、前記補正磁場発生部は、
複数のコイルと、
前記複数のコイルの各々に対して、電流を供給する電源部と、
を有し、
前記補正磁場発生部制御部は、前記演算部によって決定された前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給する電流量を決定し、
前記電源部は、前記補正磁場発生部によって決定された前記電流量に応じた電流を、前記複数のコイルの各々に供給してもよい。
【0034】
（４）本発明に係る磁場補正方法は、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0035】
【数7】
【0036】
このような磁場補正方法によれば、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0037】
（５）本発明に係る磁場補正方法において、前記磁場分布取得工程では、スピンエコー法またはグラジエントエコー法により、前記軸方向の前記静磁場の分布を取得してもよい。
【0038】
このような磁場補正方法によれば、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸方向の静磁場の分布を、容易に取得することができる。
【0039】
（６）本発明に係る核磁気共鳴装置は、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0040】
【数7】
【0041】
このような核磁気共鳴装置によれば、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0042】
（７）本発明に係る磁場補正方法は、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0043】
【数7】
【0044】
このような磁場補正方法によれば、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0045】
（８）本発明に係る核磁気共鳴装置は、静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う核磁気共鳴装置であって、
前記静磁場を発生させる静磁場発生部と、
前記静磁場を補正するための補正磁場を発生させる補正磁場発生部と、
前記補正磁場発生部を制御する制御部と、
前記試料から発生する前記核磁気共鳴信号を検出するプローブと、
を含み、
前記制御部は、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得部と、
前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算部と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場発生部を制御する補正磁場発生部制御部と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは前記第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算部は、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0046】
【数7】
【0047】
このような核磁気共鳴装置によれば、静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0048】
（９）本発明に係る磁場補正方法は、静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで、試料を回転させて、核磁気共鳴信号を検出する核磁気共鳴測定において、補正磁場を発生させることによって、前記軸方向の前記静磁場を補正する静磁場補正方法であって、
前記軸方向の前記静磁場の分布を取得する磁場分布取得工程と、
前記磁場分布取得工程で取得された前記軸方向の前記静磁場の分布に基づいて、前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分の第１係数、前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する演算工程と、
前記第１係数、前記第２係数、および前記第３係数に基づいて、前記補正磁場を制御する補正磁場制御工程と、
を有し、
前記第１角度は、５ｃｏｓ２β−３＝０（ただしβは前記第１角度である）の関係を満たし、
前記補正磁場は、下記式（１）、（２）、（３）で表され、
前記演算工程において、
前記補正磁場の前記軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の２次の磁場成分として、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、
前記補正磁場の前記軸方向の３次の磁場成分として、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。
【0049】
【数7】
【0050】
このような核磁気共鳴装置によれば、静磁場に対して第１角度傾いた軸まわりで回転する試料に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本実施形態に係る核磁気共鳴装置を説明するための模式図。
【図2】本実施形態に係る核磁気共鳴装置に装着された試料管を示す模式図。
【図3】本実施形態に係る磁場補正方法の一例を示すフローチャート。
【図4】勾配磁場パルスを説明するための図。
【図5】スピンエコー法を説明するための図。
【図6】グラジエントエコー法を説明するための図。
【図7】補正磁場の各磁場成分の係数を決定する方法について説明するための図。
【図8】ＢＺ（１）（Ｚｔｉｌｔ）のＺｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフ。
【図9】ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフ。
【図10】ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏのそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフ。
【図11】Ｂ１（１）Ｏ、Ｂ２（２）ｅ、ＢＺ（３）のそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフ。
【図12】補正磁場を印加する前のＮＭＲスペクトル。
【図13】補正磁場を印加したときのＮＭＲスペクトル。
【図14】本実施形態おける表記法により表記したシム項と、他の表記法で表記した場合のシム項との対応関係を示した表。
【発明を実施するための形態】
【0052】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0053】
１． 核磁気共鳴装置の構成まず、本実施形態に係る核磁気共鳴装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る核磁気共鳴装置１００を説明するための模式図である。図２は、核磁気共鳴装置１００に装着された試料管１を示す模式図である。
【0054】
核磁気共鳴装置１００は、図２に示すように、静磁場（Ｚ軸方向）に対してマジックアングルθｍ傾いたＺｔｉｌｔ軸まわりで、試料Ｓを回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う。核磁気共鳴装置１００は、図１に示すように、静磁場発生部１０と、補正磁場発生部２０と、補正磁場発生部２０を制御する制御部３０と、プローブ４０と、を含む。
【0055】
試料Ｓは、細長い試料管１に入れられている。試料管１は、図２に示すように、長手方向がＺｔｉｌｔに沿うようにＮＭＲ装置１００に装着される。ここで、Ｚｔｉｌｔ軸は、Ｚ軸に対してマジックアングルθｍ傾いた軸である。すなわち、図２に示すＺ軸とＺｔｉｌｔ軸とがなす角度β＝θｍである。核磁気共鳴装置１００は、静磁場ＭＦ１０（Ｚ軸方向）に対してマジックアングルθｍ傾いたＺｔｉｌｔ軸まわりで、試料Ｓ（試料管１）を回転させる。すなわち、試料管１（試料Ｓ）は、Ｚｔｉｌｔ軸を回転軸として、Ｚｔｉｌｔ軸まわりに回転する。ここで、静磁場に対してマジックアングル傾いた軸とは、静磁場に対して厳密にマジックアングル傾いた（β＝θｍ）軸だけではなく、静磁場に対して実質的にマジックアングル傾いた軸を含むことができる。また、静磁場に対して実質的にマジックアングル傾いた軸とは、例えば、静磁場に対してθｍ−５°≦β≦θｍ＋５°の範囲で傾いた軸である。試料Ｓ（試料管１）には、静磁場発生部１０によって静磁場ＭＦ１０が印加され、補正磁場発生部２０によって補正磁場が印加される。
【0056】
図示はしないが、試料管１は、例えば、ステータ管に挿入され、ステータ管に設けられたガス供給孔を通じて供給される高圧ガスにより、マジックアングルθｍに支持されている。また、試料管１の頂部には、タービン（図示しない）が形成され、ステータ管には、タービンを回転させるようにガス吹き出し口が設けられている。このガス吹き出し口から高圧ガスを供給することにより、試料管１が回転する。
【0057】
静磁場発生部１０は、静磁場ＭＦ１０を発生させる。静磁場発生部１０が発生させる静磁場ＭＦ１０の方向は図２に示すＺ軸方向である。静磁場発生部１０は、例えば、超電導ソレノイドコイルを有する超電導磁石である。
【0058】
補正磁場発生部２０は、静磁場ＭＦ１０を補正するための補正磁場を発生させる。補正磁場発生部２０は、例えば、試料Ｓ（試料管１）に印加される磁場が、静磁場ＭＦ１０のみが印加されている場合と比べて、より均一化されるように、補正磁場を発生させる。補正磁場発生部２０は、複数のコイルからなるシムコイルセット２２と、当該複数のコイルの各々に対して、電流を供給する電源部２４と、を含んで構成されている。
【0059】
シムコイルセット２２は、例えば、複数のソレノイドコイルで構成される。電源部２４は、補正磁場発生部制御部３６によって決定された電流量に応じた電流を、複数のソレノイドコイルの各々に供給する。
【0060】
補正磁場発生部２０により印加される補正磁場の強度は、球面調和関数にしたがって変化する。具体的には、Ｚ軸方向（ａｘｉａｌ方向）に関して、補正磁場発生部２０により印加される補正磁場は、下記式（１）で表すことができる。また、Ｒａｄｉａｌ方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に関して、補正磁場発生部２０により印加される補正磁場は、下記式（２）、下記式（３）で表すことができる。
【0061】
【数8】
【0062】
制御部３０は、補正磁場発生部２０を制御する。制御部３０は、磁場分布取得部３２と、演算部３４と、補正磁場発生部制御部３６と、を有する。
【0063】
磁場分布取得部３２は、Ｚｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布を取得する。磁場分布取得部３２は、勾配磁場発生部５０を制御して、勾配磁場パルスを発生させることができる。磁場分布取得部３２は、この勾配磁場パルスを用いて、Ｚｔｉｌｔ軸方向の静磁場の分布を取得する（グラジエントエコー法）。なお、図示はしないが、磁場分布取得部３２は、補正磁場発生部２０を制御して、勾配磁場パルスを発生させてもよい。
【0064】
演算部３４は、磁場分布取得部３２によって取得されたＺｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布に基づいて、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分の第１係数、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する。具体的には、演算部３４は、例えば、試料Ｓに印加される磁場が、補正前（静磁場ＭＦ１０のみが試料Ｓに印加されている場合）と比べて、補正後（静磁場ＭＦ１０と補正磁場とが試料Ｓに印加される場合）が均一となるように、補正磁場の磁場成分の各係数を決定する。
【0065】
ここで、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。また、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。また、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。この理由については、後述する。
【0066】
また、第１係数、第２係数、第３係数は、式（１）では、ｂｚ（ｎ）であり、式（２）、式（３）では、ｂｎ（ｍ）である。第１係数、第２係数、第３係数は、シムコイルセット２２に流れる電流量に対応する。【0067】
補正磁場発生部制御部３６は、第１係数、第２係数、および第３係数に基づいて、補正磁場発生部２０を制御する。補正磁場発生部制御部３６は、演算部３４によって決定された第１係数、第２係数、および第３係数に基づいて、シムコイルセット２２を構成する複数のコイルの各々に供給する電流量を決定する。そして、補正磁場発生部制御部３６は、電源部２４に、当該電流量の情報を出力する。電源部２４は、当該電流量の情報に応じた電流を、複数のコイルの各々に供給する。これにより、補正磁場が発生する。
【0068】
プローブ４０は、試料Ｓから発生する核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号を検出する。具体的には、プローブ４０は、磁場中の試料Ｓ中の観測核に高周波磁場（ｒｆパルス）を照射し、当該観測核から放射されるＮＭＲ信号を検出する。分光部４２は、プローブ４０が検出したＮＭＲ信号を受け、ＮＭＲ信号に基づいて、ＮＭＲスペクトルを生成する。
【0069】
２． 磁場補正方法次に、本実施形態に係る磁場補正方法について説明する。
【0070】
核磁気共鳴装置１００では、勾配磁場パルスを用いて、試料管１（試料Ｓ）における静磁場ＭＦ１０の分布（Ｚｔｉｌｔ軸方向の分布）を取得し、当該分布に応じて補正磁場を設定する。そして、補正磁場を印加することによって静磁場ＭＦ１０を補正し、試料Ｓに印加される磁場を均一化させる。
【0072】
（１）まず、磁場分布取得部３２が、Ｚｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布を取得する（磁場分布取得工程Ｓ１０）。
【0073】
具体的には、磁場分布取得部３２は、勾配磁場パルスとエコーを組み合わせて、Ｚｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布（以下「静磁場分布マップ」ともいう）を取得する。本工程は、補正磁場が印加されていない状態、すなわち、静磁場ＭＦ１０のみが印加されている状態で行われる。
【0074】
以下、磁場分布取得部３２における静磁場の分布の取得方法について説明する。
【0075】
図４は、勾配磁場パルスを説明するための図である。
【0076】
勾配磁場パルスは、試料位置ごとに信号を分離して観測するために用いられる。勾配磁場パルスによって、試料位置によって異なる磁場強度が与えられる。勾配磁場パルスは、Ｚ軸方向にリニアに磁場強度が変化するパルスである。勾配磁場パルスは、Ｚ軸上で同じ位置にあれば、Ｘ軸方向やＹ軸方向に進んでも磁場は変化しない。これにより、Ｚ軸の座標に応じてＮＭＲ信号を区別することができる。ここで、ＢＺ（１）ｔｉｌｔ＝ＢＺ（１）ｃｏｓβであり、勾配磁場パルスは、Ｚｔｉｌｔ軸に対してもリニアに磁場強度が変化する。すなわち、勾配磁場パルスによって、Ｚｔｉｌｔ軸の座標に応じてＮＭＲ信号を区別することができる。試料管１の位置Ｚｔｉｌｔで付与される磁場は、下記式のように表記できる。
【0077】
【数9】
【0078】
Ｇは、勾配磁場パルスの大きさである。勾配磁場パルスによる共鳴周波数の変化は、下記式のようになる。
【0079】
【数10】
【0080】
この式からわかるように、共鳴周波数ωと位置Ｚｔｉｌｔは、図４に示すように、直接関連付けすることができる。
【0081】
次に、勾配磁場パルスとエコーを組み合わせて、静磁場ＭＦ１０の分布（以下「静磁場分布マップ」ともいう）を取得する方法について説明する。
【0082】
静磁場分布マップは、エコー実験により測定される。エコー実験としては、例えば、スピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法によるものや、グラジエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法によるものが挙げられる。いずれも、勾配磁場パルスとｒｆパルスを組み合わせたものである。
【0084】
スピンエコー法では、図５に示すように、まず、試料Ｓに９０°パルスを印加し、９０°パルス印加からτ＋τ１時間後に１８０°パルスを印加する。磁場勾配パルスは、９０°パルス印加から、τ時間後に印加する。１８０°パルス印加後、τ２時間後にＮＭＲ信号が検出される。
【0085】
グラジエントエコー法では、図６に示すように、まず、試料Ｓに９０°パルスを印加する。９０°パルス印加直後に第１の勾配磁場パルスを印加する。第１の勾配磁場パルス印加後から、τ時間後に、第１の勾配磁場パルスとは磁場勾配を反転させた第２の勾配磁場パルスを印加する。第２の勾配磁場パルスの印加からτ２時間後にＮＭＲ信号が検出される。
【0086】
なお、９０°パルスおよび１８０°パルスは、プローブ４０によって試料Ｓに印加され、勾配磁場パルスは、勾配磁場発生部５０によって試料Ｓに印加される。磁場分布取得部３２は、プローブ４０および勾配磁場発生部５０を制御して、これらのパルスを試料Ｓに印加する。また、ＮＭＲ信号は、プローブ４０によって検出され、分光部４２を介して、磁場分布取得部３２に入力される。
【0087】
スピンエコー法、およびグラジエントエコー法のいずれの方法でも、τ＝τ０とτ＝τ０＋Ｔの２つの測定を行う。τ＝τ０のときのＮＭＲ信号を、Ｉ０（ω）とし、τ＝τ０＋ＴのときのＮＭＲ信号を、ＩＴ（ω）とする。ＩＴ（ω）をＩ０（ω）で割ることにより、この２つの測定の位相差を得ることができる。
【0088】
【数11】
【0089】
この位相差は、下記式に示す関係を有する。
【0090】
【数12】
【0091】
ここで、Ｂ（ｒ）は、時刻τの間に位置ｒにある核スピンが感じる磁場である。したがって、Ｂ（ｒ）は、下記式を満たす。
【0092】
【数13】
【0093】
上記式（４）に示されるように、位相差から局所的な磁場の情報を得ることができる。このように、勾配磁場パルスによって、共鳴周波数ωは、位置ｒと直接相関している。すなわち、位置ｒは、Ｉ０（ω）（またはＩＴ（ω））の共鳴周波数の位置から得られ、その場所での時刻τにおける磁場強度Ｂ（ｒ）は式（４）から得られる。
【0094】
このようにして、磁場分布取得部３２は、補正磁場を加える前のＺｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布を取得することができる。
【0095】
また、磁場分布取得部３２は、静磁場ＭＦ１０の場合と同様に、スピンエコー法やグラジエントエコー法を用いて、補正磁場の各磁場成分の各項（ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、Ｂ１（１）Ｏ、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏ、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、Ｂ３（３）Ｏ）について、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場の分布を取得する。例えば、磁場分布取得部３２は、シムコイルセット２２を構成するコイルのうち、補正磁場の各磁場成分の各項に対応するコイルのみに電流を流し、スピンエコー法やグラジエントエコー法を用いて、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場の分布を取得することにより、各項の磁場の分布を取得する。【0096】
なお、この補正磁場の各項（ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、Ｂ１（１）Ｏ、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏ、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、Ｂ３（３）Ｏ）の磁場の分布は、演算部３４が、予め取得していてもよい。【0097】
（２）次に、演算部３４が、磁場分布取得部３２が取得したＺｔｉｌｔ軸方向の静磁場ＭＦ１０の分布に基づいて、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分の第１係数、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分の第２係数、および補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分の第３係数を決定する（演算工程Ｓ１２）。
【0098】
ここで、補正磁場発生部２０が発生させる補正磁場の磁場成分について説明する。
【0099】
核磁気共鳴装置１００は、上述したように、Ｚ軸まわりに展開したシムコイルセット２２（式（１）、式（２）、式（３）参照）を備えたＭＡＳ ＮＭＲ装置である。試料管１は、図２に示すように、静磁場からβ傾いた試料回転軸（Ｚｔｉｌｔ軸）まわりで試料回転させる。
【0100】
ここで、試料回転軸に固定したｔｉｌｔ座標系を定義する。図２に示すＺ軸は、静磁場の方向であり、補正磁場の展開軸である。Ｚｔｉｌｔ軸は、Ｚ軸から角度β傾いた軸であり、試料回転軸に平行である。角度αは、Ｚｔｉｌｔ軸のＸＹ平面への射影と、Ｘ軸とがなす角度である。
【0101】
Ｚｔｉｌｔ軸まわりの磁場（Ｚｔｉｌｔ軸と直交する方向）の不均一性は試料回転により平均化される。したがって、ｔｉｌｔ座標系においては、試料管１内の磁場の分布はＺｔｉｌｔ軸の変数のみであり、ＢＺｔｉｌｔと表記できる。
【0102】
ここで、勾配磁場パルスも同様に試料回転により平均化される。上述したように、勾配磁場パルスによる共鳴周波数の変化は、下記式のようになる。
【0103】
【数14】
【0104】
ここで、補正磁場の展開軸（Ｚ軸）とＺｔｉｌｔ軸とが角度βをなしている。そこで、Ｚ軸方向に展開された補正磁場を、Ｚｔｉｌｔ軸まわりに展開しなおす。具体的には、下記式（５）に示す。
【0105】
【数15】
【0106】
上記式（５）において、βがマジックアングル（３ｃｏｓ２β−１＝０）のときには、下記式のようになる。
【0107】
【数16】
【0108】
補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔは、上記式に示すように、３つの項（ＢＺ（１）、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏ）の線形和で表される。したがって、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0109】
補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔは、式（５）に示すように、５つの項（ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏ）の線形和で表される。しかしながら、ＢＺ（２）ｔｉｌｔは、β＝θｍのとき、上記式に示すように、ＢＺ（２）の係数が０となる。そのため、ＢＺ（２）は、ＢＺ（２）ｔｉｌｔに影響を与えない。すなわち、このＢＺ（２）の項を用いてもＺｔｉｌｔ軸方向の磁場は変化しない。したがって、演算部３４は、このＢＺ（２）の項を用いずに、その他の項Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏを用いる。すなわち、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔとして、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0110】
補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、上記式に示すように、７つの項（ＢＺ（３）、Ｂ３（３）ｅ、Ｂ３（３）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ）の線形和で表される。したがって、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0111】
次に、補正磁場の各磁場成分の係数（第１係数、第２係数、第３係数）の決定方法について説明する。
【0112】
図７は、補正磁場の各磁場成分の係数の決定方法について説明するための図である。図７に示すように、補正磁場を加える前の静磁場Ｂｕｎｓｈｉｍｍｅｄと、補正磁場の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔと、補正磁場の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔと、補正磁場の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔとを足し合わせた結果、試料Ｓ（試料管１）に印加される磁場が均一化されるように、各磁場成分の係数（第１係数、第２係数、第３係数）を調整する。すなわち、演算部３４は、例えば、静磁場ＭＦ１０のみが試料Ｓに印加されている場合と比べて、補正磁場を加えることで、試料Ｓに印加される磁場がより均一となるように、各磁場成分の係数を決定する。このようにして、第１係数、第２係数、第３係数が決定される。
【0113】
（３）次に、補正磁場発生部制御部３６が、第１係数、第２係数、および第３係数に基づいて、補正磁場発生部２０を制御して補正磁場を発生させる（補正磁場発生工程Ｓ１４）。
【0114】
補正磁場発生部制御部３６は、各係数に基づいて、シムコイルセット２２を構成する各コイルに流す電流量を決定し、コイルごとの電流量情報を出力する。当該電流量情報は、電源部２４に入力される。電源部２４は、当該電流量情報に応じた電流を、各コイルに流す。これにより、シムコイルセット２２は、補正磁場を発生させる。
【0115】
以上の工程により、補正磁場を発生させて静磁場ＭＦ１０を補正し、試料Ｓに印加される磁場を均一化することができる。
【0116】
本実施形態によれば、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分として、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用い、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分として、ＢＺ（３）、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いる。そして、この各磁場成分の係数（第１係数、第２係数、第３係数）を決定し、この係数に基づいて、補正磁場を制御する。これにより、上述したように、静磁場ＭＦ１０に対してマジックアングルθｍ傾いた軸まわりで回転する試料Ｓ（試料管１）に印加される静磁場を、効率よく補正することができる。すなわち、少ないシム電流（シムコイルセット２２に供給される電流）で、補正磁場を与えることができる。したがって、例えば、静磁場（Ｚ軸方向）に対してマジックアングル傾いたＺｔｉｌｔ軸まわりで試料Ｓを回転させて、核磁気共鳴信号の検出を行う場合でも、試料Ｓ（試料管１）に、均一化された磁場を、効率よく印加することができる。
【0117】
例えば、試料回転軸と補正磁場の展開軸が一致している場合、Ｚ軸まわりに展開した補正磁場成分ＢＺ（ｎ）が用いられる。しかしながら、マジックアングルスピニングでＮＭＲ測定を行う場合、試料回転軸（Ｚｔｉｌｔ軸）と、補正磁場の展開軸（Ｚ軸）が異なるため、Ｚ軸まわりに展開した補正磁場成分ＢＺ（ｎ）では、効率よく磁場を補正できない。例えば、ＢＺ（２）は、いくら変化させても、試料回転軸（Ｚｔｉｌｔ軸）方向の磁場の大きさの変化は小さい（変化はない）。したがって、効率よく試料回転軸（Ｚｔｉｌｔ軸）方向の磁場を補正できないという問題がある。本実施形態によれば、補正磁場の磁場成分として、上記のものを用いているため、このような問題が生じない。したがって、試料Ｓに印加される静磁場を、効率よく補正することができる。
【0118】
本実施形態の核磁気共鳴装置１００によって、例えば、試料Ｓに対して、均一な磁場を印加することにより、高分解能ＮＭＲ測定が可能になる。本実施形態に係る磁場補正方法による磁場補正後に、ピーク位置を測定することにより磁場強度（試料Ｓに印加される磁場の強度）を測定できる。これをＮＭＲ信号のリファレンス信号とすることができる。
【0119】
３． 変形例次に、本実施形態に係る核磁気共鳴装置の変形例について説明する。なお、上述した核磁気共鳴装置発１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【0120】
（１）まず、第１の変形例について説明する。
【0121】
上述した核磁気共鳴１００の例では、図２に示す角度β（Ｚ軸とＺｔｉｌｔ軸とがなす角度）が、マジックアングルθｍであった。これに対して、角度βは、π／２であってもよい。すなわち、本変形例では、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで、試料Ｓ（試料管１）を回転させて、核磁気共鳴信号を測定する。なお、静磁場に対してπ／２傾いた軸とは、静磁場に対して厳密にπ／２傾いた軸（β＝π／２）だけではなく、静磁場に対して実質的にπ／２傾いた軸を含むことができる。また、静磁場に対して実質的にπ／２傾いた軸とは、例えば、（π／２）−５°≦β≦（π／２）＋５°の範囲で傾いた軸である。
【0122】
上記式（５）において、β＝π／２のとき、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔは、ＢＺ（１）およびＢＺ（３）の係数が０となる。そのため、ＢＺ（１）は、ＢＺ（１）ｔｉｌｔに影響を与えない。また、ＢＺ（３）は、ＢＺ（３）ｔｉｌｔに影響を与えない。
【0123】
したがって、β＝π／２のとき、演算部３４は、磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔとして、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、２つの線形和を用いることができる。
【0124】
また、上記式（５）において、β＝π／２のとき、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次および３次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔ，ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、係数が０となる項はない。
【0125】
したがって、β＝π／２のとき、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0126】
また、β＝π／２のとき、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔとして、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0127】
これにより、静磁場に対してπ／２傾いた軸まわりで回転する試料Ｓ（試料管１）に印加される静磁場を、核磁気共鳴装置１００の例と同様に、効率よく補正することができる。
【0128】
（２）次に、第２の変形例について説明する。
【0129】
上述した核磁気共鳴１００の例では、図２に示す角度β（Ｚ軸とＺｔｉｌｔ軸とがなす角度）が、マジックアングルθｍであった。これに対して、角度βは、５ｃｏｓ２β−３＝０を満たしていればよい。すなわち、βは、約３９°であってもよい。ここでは、５ｃｏｓ２β−３＝０を満たす角度を、第１角度θ１という。本変形例では、静磁場に対して第１角度θ１傾いた軸まわりで、試料Ｓ（試料管１）を回転させて、核磁気共鳴信号を測定する。なお、静磁場に対して第１角度θ１傾いた軸とは、静磁場に対して厳密に第１角度θ１傾いた軸（β＝θ１）だけではなく、静磁場に対して実質的に第１角度θ１傾いた軸を含むことができる。また、静磁場に対して実質的に第１角度θ１傾いた軸とは、例えば、θ１−５°≦β≦θ１＋５°の範囲で傾いた軸である。
【0130】
上記式（５）において、β＝θ１のとき、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次および２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔ，ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、係数が０となる項はない。
【0131】
したがって、β＝θ１のとき、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0132】
また、β＝θ１のとき、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、およびＢ２（１）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0133】
また、上記式（５）において、β＝θ１のとき、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、ＢＺ（３）の係数が０となる。そのため、ＢＺ（３）は、ＢＺ（３）ｔｉｌｔに影響を与えない。
【0134】
したがって、演算部３４は、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔとして、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（３）ｅ、およびＢ３（３）Ｏのうちの少なくとも１つ、または、少なくとも２つの線形和を用いることができる。
【0135】
これにより、静磁場に対して第１角度θ１傾いた軸まわりで回転する試料Ｓ（試料管１）に印加される静磁場を、核磁気共鳴装置１００の例と同様に、効率よく補正することができる。
【0136】
（３）次に、第３の変形例について説明する。
【0137】
複数のＮＭＲ信号が存在する場合には、スピンエコー法やグラジエントエコー法による磁場マップの作成ができない。そこで、スピンエコー法およびグラジエントエコー法に用いられる最初の９０度パルスによる励起の代わりに、特定のピークのみの選択励起を行うことにより、複数の信号が存在する場合でも磁場マップの作製が可能になる。
【0138】
（４）次に、第４の変形例について説明する。
【0139】
核磁気共鳴装置１００の例では、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場が均一になるように、補正磁場を印加したが、これに限定されず、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場が任意の関数に従うように、補正磁場を印加してもよい。例えば、Ｚｔｉｌｔ軸方向の磁場がリニアに変化するように、補正磁場を印加してもよい。
【0140】
（５）次に、第５の変形例について説明する。
【0141】
核磁気共鳴装置１００の例では、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の磁場成分として、１次〜３次の項を用いたが、さらに、４次以上の高次の項を加えてもよい。これにより、より精度よく磁場を補正することができる。
【0142】
４． 実施例次に、上述した核磁気共鳴装置１００において、補正磁場を発生させた結果を示す。具体的には、試料回転軸（Ｚｔｉｌｔ軸）が静磁場からマジックアングルθｍ傾いた状態で試料回転を行い、１Ｈ ＮＭＲスペクトルを測定した。試料回転軸は、図２に示すＺＹ平面内にあるものとする。すなわち、図２において、β＝θｍ、α＝π／２である。このような条件で、補正磁場発生部２０（シムコイルセット２２）がつくる磁場マップ（補正磁場の分布）を計測した。
【0143】
まず、シムコイルセット２２に電流を流して、ＢＺ（１）を印加した状態でスピンエコー測定を行い、ＢＺ（１）（Ｚｔｉｌｔ）をプロットした。ＢＺ（１）は、Ｚ軸方向に進むと印加される磁場がリニアに変動する項であるが、ｔｉｌｔ座標では、下記式のように表される。
【0144】
【数17】
【0145】
すなわち、Ｚｔｉｌｔ軸に対してもリニアに印加磁場が変化する。図８は、ＢＺ（１）（Ｚｔｉｌｔ）の磁場の分布を測定した結果を示すグラフである。図８に示すように、ＢＺ（１）（Ｚｔｉｌｔ）では、リニアな磁場マップが観測された。
【0146】
次に、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔについて説明する。上記した式（５）より、ｔｉｌｔ座標でのＺｔｉｌｔ軸方向への１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔは、下記式で与えられる。
【0147】
【数18】
【0148】
したがって、上記式から、Ｂ１（１）ｅは、ＢＺ（１）ｔｉｌｔに影響を与えず（有効な磁場を発生しない）、Ｂ１（１）Ｏは、ＢＺ（１）と同様の効果を与えることがわかる。
【0149】
図９は、ＢＺ（１）、Ｂ１（１）ｅ、およびＢ１（１）Ｏのそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフである。図９に示すように、Ｂ１（１）ｅは、Ｚｔｉｌｔ軸方向において、他の磁場成分ＢＺ（１），Ｂ１（１）Ｏと比べて、強度の変化が少なくＢＺ（１）ｔｉｌｔに与える影響が小さい。このことは、上記の計算結果とも一致する。図９に示す結果からは、Ｂ１（１）Ｏが、傾きが最も大きく、最も効率的に補正磁場を与えることがわかる。このように、ＢＺ（１）ｔｉｌｔは、複数の項の線形和で表されるが、各項ＢＺ（１），Ｂ１（１）ｅ，Ｂ１（１）Ｏの影響が異なるため、適切な項を選ぶことが効率のよい磁場補正には重要である。β＝θｍ、α＝π／２の場合、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（１）およびＢ１（１）Ｏを用いることで、効率のよい磁場補正ができる。
【0150】
次に、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔについて説明する。２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔは、１次の磁場成分ＢＺ（１）ｔｉｌｔと同様に、上記した式（５）より下記式で与えられる。
【0151】
【数19】
【0152】
上記式に示すように、ＢＺ（２）ｔｉｌｔは、５つの項（ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏ）の線形和で表されるが、このうち、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅの３つの項は、係数が０となり、ＢＺ（２）ｔｉｌｔに影響を与えない（有効な磁場を発生しない）。
【0153】
図１０は、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅ、Ｂ２（１）Ｏのそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフである。
【0154】
図１０に示すように、ＢＺ（２）、Ｂ２（２）Ｏ、Ｂ２（１）ｅは、Ｚｔｉｌｔ軸方向において、他の磁場成分Ｂ２（２）ｅ、Ｂ２（１）Ｏと比べて、強度の変化が少なくＢＺ（２）ｔｉｌｔに与える影響が小さい。このことは、上記の計算結果とも一致する。したがって、β＝θｍ、α＝π／２の場合、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の２次の磁場成分ＢＺ（２）ｔｉｌｔとして、Ｂ２（２）ｅおよびＢ２（１）Ｏを用いることで、効率のよい磁場補正ができる。
【0155】
次に、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔについて説明する。３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、上記した式（５）より下記式で与えられる。
【0156】
【数20】
【0157】
ＢＺ（３）ｔｉｌｔは、７つの項（ＢＺ（３）、Ｂ３（３）ｅ、Ｂ３（３）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（１）ｅ、Ｂ３（１）Ｏ）の線形和で表されるが、このうち、Ｂ３（３）ｅ、Ｂ３（２）Ｏ、Ｂ３（１）ｅの３つの項は、係数が０となり、ＢＺ（３）ｔｉｌｔに影響を与えない（有効な磁場を発生しない）。したがって、β＝θｍ、α＝π／２の場合、補正磁場のＺｔｉｌｔ軸方向の３次の磁場成分ＢＺ（３）ｔｉｌｔとして、ＢＺ（３）、Ｂ３（３）Ｏ、Ｂ３（２）ｅ、およびＢ３（１）Ｏを用いることで、効率のよい磁場補正ができる。
【0158】
次に、１次の磁場成分として、Ｂ１（１）Ｏを用い、２次の磁場成分として、Ｂ２（２）ｅを用い、３次の磁場成分として、ＢＺ（３）を用いて静磁場を補正した。図１１は、Ｂ１（１）Ｏ、Ｂ２（２）ｅ、ＢＺ（３）のそれぞれについて、Ｚｔｉｌｔ軸方向における磁場の分布を測定した結果を示すグラフである。次に、Ｂｕｎｓｈｉｍｍｅｄ（ｒ）の磁場の分布を取得し、これら３つの項の線形和を適切にとることにより、磁場補正を行った。
【0159】
図１２は、補正磁場を印加する前のＮＭＲスペクトルであり、図１３は、本実施例の方法で、補正磁場を印加したときのＮＭＲスペクトルである。図１２および図１３に示すように、補正磁場を印加した結果、ＮＭＲスペクトルの線形が大幅に改善されていることがわかる。
【0160】
なお、シム項は、さまざまな表記法がなされている。図１４は、本実施形態おける表記法により表記したシム項と、他の表記法で表記した場合のシム項との対応関係を示した表である。図１４に示すように、本実施形態における表記法により表記したシム項は、他の表記法によっても表記することができる。例えば、図１４に示すように、Ｂ１（１）ｅは、ＢＸ１と表記することもできる。本実施形態に記載したその他シム項についても、図１４に示す表記をすることもできる。
【0161】
また、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0162】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0163】
ＭＦ１０ 静磁場、Ｓ 試料、１ 試料管、１０ 静磁場発生部、２０ 補正磁場発生部、２２ シムコイルセット、２４ 電源部、３０ 制御部、３２ 磁場分布取得部、３４ 演算部、３６ 補正磁場発生部制御部、４０ プローブ、４２ 分光部、５０ 勾配磁場発生部、１００ 核磁気共鳴装置