特開2022-56390プローブの核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを決定するための技術
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022056390
(43)【公開日】2022-04-08
(54)【発明の名称】プローブの核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを決定するための技術
(51)【国際特許分類】
G01N 24/08 20060101AFI20220401BHJP
G01R 33/46 20060101ALI20220401BHJP
【ＦＩ】
G01N24/08 510D
G01N24/08 510L
G01R33/46
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021156245
(22)【出願日】2021-09-27
(31)【優先権主張番号】20199026
(32)【優先日】2020-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】521124319
【氏名又は名称】テラ クアンタム アーゲー
【氏名又は名称原語表記】ＴＥＲＲＡ ＱＵＡＮＴＵＭ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(72)【発明者】
【氏名】ペレプコフ・アレクサンドル
(72)【発明者】
【氏名】レソヴィク・ゴルデイ
(72)【発明者】
【氏名】レベデフ・アンドレイ
(57)【要約】
【課題】本発明は、プローブ（Ｐ）の核磁気共鳴緩和時間を決定する方法に関する。
【解決手段】方法は、プローブ（Ｐ）に縦静磁場（Ｂ０）を印加することにより、第１の核（Ｈ）および第２の核（Ｎ）を偏極する第１のステップ（Ｓ１）と、横磁場パルスのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、第１の核（Ｈ）および第２の核（Ｎ）の偏極を交換する第２のステップ（Ｓ２）と、少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、第２の核（Ｎ）を横方向に磁化し、第２の核（Ｎ）の結果として生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定する第３のステップ（Ｓ３）と、第２の核（Ｎ）の測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、第２の核（Ｎ）の核磁気共鳴緩和時間を決定する第４のステップ（Ｓ４）とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】方法は、プローブ（Ｐ）に縦静磁場（Ｂ０）を印加することにより、第１の核（Ｈ）および第２の核（Ｎ）を偏極する第１のステップ（Ｓ１）と、横磁場パルスのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、第１の核（Ｈ）および第２の核（Ｎ）の偏極を交換する第２のステップ（Ｓ２）と、少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、第２の核（Ｎ）を横方向に磁化し、第２の核（Ｎ）の結果として生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定する第３のステップ（Ｓ３）と、第２の核（Ｎ）の測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、第２の核（Ｎ）の核磁気共鳴緩和時間を決定する第４のステップ（Ｓ４）とを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブ（Ｐ）の核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブ（Ｐ）の核磁気共鳴スペクトルを決定する方法であって、前記プローブ（Ｐ）は、第１の磁気回転比を有する第１の核（Ｈ）、および第２の磁気回転比を有する第２の核（Ｎ）を含み、前記第１の磁気回転比が前記第２の磁気回転比よりも大きく、以下のステップ
前記プローブ（Ｐ）に縦静磁場Ｂ０を印加することにより、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）を偏極する第１のステップ（Ｓ１）と、
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）の前記偏極を交換する第２のステップ（Ｓ２）と、
少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、前記第２の核（Ｎ）を横方向に磁化し、結果として生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定する第３のステップ（Ｓ３）と、
前記測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、前記核磁気共鳴緩和時間および／または前記核磁気共鳴スペクトルを決定する第４のステップ（Ｓ４）と
を含む、方法。
前記プローブ（Ｐ）に縦静磁場Ｂ０を印加することにより、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）を偏極する第１のステップ（Ｓ１）と、
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）の前記偏極を交換する第２のステップ（Ｓ２）と、
少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、前記第２の核（Ｎ）を横方向に磁化し、結果として生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定する第３のステップ（Ｓ３）と、
前記測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、前記核磁気共鳴緩和時間および／または前記核磁気共鳴スペクトルを決定する第４のステップ（Ｓ４）と
を含む、方法。
【請求項2】
前記第２のステップ（Ｓ２）において横磁場パルスの前記少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、前記第１の核（Ｈ）の前記核スピンおよび前記第２の核（Ｎ）の前記核スピンが、前記第２のステップ（Ｓ２）が実行された直後であって前記第３のステップ（Ｓ３）が実行される前に、前記縦静磁場Ｂ０の方向に再整列されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第２のステップ（Ｓ２）における横磁場パルスの前記少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）の前記照射が、前記第１の核（Ｈ）を励起するために横磁場パルスの第１のシーケンス（ＳＥＱ１）を照射することと、前記第２の核（Ｎ）を励起するために横磁場パルスの第２のシーケンス（ＳＥＱ２）を照射することとを含み、前記第１のシーケンス（ＳＥＱ１）の前記横磁場パルスのパルス周波数が、前記縦静磁場Ｂ０における前記第１の核（Ｈ）のラーモア周波数に対応し、前記第２のシーケンス（ＳＥＱ２）の前記横磁場パルスのパルス周波数が、前記縦静磁場Ｂ０における前記第２の核（Ｎ）の前記ラーモア周波数に対応することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記横磁場パルスの前記第１のシーケンス（ＳＥＱ１）および前記横磁場パルスの前記第２のシーケンス（ＳＥＱ２）が同時にかつ同期して照射され、および／または横磁場パルスの前記第１のシーケンス（ＳＥＱ１）の時間の長さが、横磁場パルスの前記第２のシーケンス（ＳＥＱ２）の時間の長さと同じであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
各横磁場パルスの前記第１のシーケンス（ＳＥＱ１）が、パルス中心タイミング、磁場パルス回転角、および／または磁場パルス発振方向に関して、横磁場パルスの前記第２のシーケンス（ＳＥＱ２）に対応することを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項6】
横磁場パルスの前記少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）の前記照射、横磁場パルスの前記第１のシーケンス（ＳＥＱ１）の前記照射、および／または前記第２のステップ（Ｓ２）における横磁場パルスの前記第２のシーケンス（ＳＥＱ２）の前記照射が、
第１の横磁場パルス（Ｐ１）を照射することと、ここで、前記第１の横磁場パルス（Ｐ１）は、（πｘ／２）パルスである、
前記第１の横磁場パルス（Ｐ１）を照射した後、所定の時間遅延ｔＤで第２の横磁場パルス（Ｐ２）を照射することと、ここで、前記第２の横磁場パルス（Ｐ２）は、πｘパルスである、
前記第２の横磁場パルス（Ｐ２）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで第３の横磁場パルス（Ｐ３）を照射することと、ここで、前記第３の横磁場パルス（Ｐ３）は、πｘパルスである、
第４の横磁場パルス（Ｐ４）を、時間遅延なしで、前記第３の横磁場パルス（Ｐ３）を照射した直後に照射することと、ここで、前記第４の横磁場パルス（Ｐ４）は（π－ｘ／２）パルスである、
第５の横磁場パルス（Ｐ５）を、時間遅延なしで、前記第４の横磁場パルス（Ｐ４）を照射した直後に照射することと、ここで、前記第５の横磁場パルス（Ｐ５）は（πｙ／２）パルスである、
第６の横磁場パルス（Ｐ６）を、前記第５の横磁場パルス（Ｐ５）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで照射することと、ここで、前記第６の横磁場パルス（Ｐ６）は、πｘパルスである、
第７の横磁場パルス（Ｐ７）を、前記第６の横磁場パルス（Ｐ６）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで照射することと、ここで、前記第７の横磁場パルス（Ｐ７）は、（π－ｙ／２）パルスである、
を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
第１の横磁場パルス（Ｐ１）を照射することと、ここで、前記第１の横磁場パルス（Ｐ１）は、（πｘ／２）パルスである、
前記第１の横磁場パルス（Ｐ１）を照射した後、所定の時間遅延ｔＤで第２の横磁場パルス（Ｐ２）を照射することと、ここで、前記第２の横磁場パルス（Ｐ２）は、πｘパルスである、
前記第２の横磁場パルス（Ｐ２）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで第３の横磁場パルス（Ｐ３）を照射することと、ここで、前記第３の横磁場パルス（Ｐ３）は、πｘパルスである、
第４の横磁場パルス（Ｐ４）を、時間遅延なしで、前記第３の横磁場パルス（Ｐ３）を照射した直後に照射することと、ここで、前記第４の横磁場パルス（Ｐ４）は（π－ｘ／２）パルスである、
第５の横磁場パルス（Ｐ５）を、時間遅延なしで、前記第４の横磁場パルス（Ｐ４）を照射した直後に照射することと、ここで、前記第５の横磁場パルス（Ｐ５）は（πｙ／２）パルスである、
第６の横磁場パルス（Ｐ６）を、前記第５の横磁場パルス（Ｐ５）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで照射することと、ここで、前記第６の横磁場パルス（Ｐ６）は、πｘパルスである、
第７の横磁場パルス（Ｐ７）を、前記第６の横磁場パルス（Ｐ６）を照射した後、前記所定の時間遅延ｔＤで照射することと、ここで、前記第７の横磁場パルス（Ｐ７）は、（π－ｙ／２）パルスである、
を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記所定の時間遅延は、ｔＤ＝１／（４ＪＨＮ）であり、ＪＨＮは、前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
少なくとも前記第２のステップ（Ｓ２）および前記第３のステップ（Ｓ３）が、前記第４のステップ（Ｓ４）が実行される前に繰り返し実行される走査シーケンス（ＳＣＡＮ）を形成し、前記第４のステップ（Ｓ４）で前記核磁気共鳴緩和時間および／または前記核磁気共鳴スペクトルを前記決定するための改善された信号対雑音比を達成し、２つの走査シーケンス（ＳＣＡＮ）を実行する間の前記時間遅延が、前記第１の核（Ｈ）の熱平衡時間Ｔｅｑに対応することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記プローブ（Ｐ）が、第３の磁気回転比を有する第３の核（Ｃ）を含み、前記第２のステップ（Ｓ２）において横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）の前記偏極の前記交換が、
横磁場パルスの第１のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第１の核（Ｈ）と前記第３の核（Ｃ）の前記偏極の交換と、
横磁場パルスの第２のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第３の核（Ｃ）および前記第２の核（Ｎ）の前記偏極の交換と、
横磁場パルスの第３のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第１の核（Ｈ）と前記第３の核（Ｃ）の前記偏極の交換と、を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
横磁場パルスの第１のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第１の核（Ｈ）と前記第３の核（Ｃ）の前記偏極の交換と、
横磁場パルスの第２のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第３の核（Ｃ）および前記第２の核（Ｎ）の前記偏極の交換と、
横磁場パルスの第３のスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによる、前記第１の核（Ｈ）と前記第３の核（Ｃ）の前記偏極の交換と、を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮが、前記第１の核（Ｈ）と前記第３の核（Ｃ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＣよりも小さい、および／または
前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮは、前記第２の核（Ｎ）と前記第３の核（Ｃ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＣＮよりも小さいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮは、前記第２の核（Ｎ）と前記第３の核（Ｃ）との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＣＮよりも小さいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１の核（Ｈ）が１Ｈ同位体の原子核であり、および／または前記第２の核（Ｎ）が１５Ｎ同位体または１３Ｃ同位体の原子核であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記核磁気共鳴緩和時間は、前記第２の核（Ｎ）の縦緩和時間または前記第２の核（Ｎ）の横緩和時間であり、および／または
前記核磁気共鳴スペクトルは、前記第２の核（Ｎ）の１次元核磁気共鳴スペクトルであり、および／または
前記第３のステップ（Ｓ３）において複数の励起パルス（ＥＸＣ）が照射され、前記複数の励起パルス（ＥＸＣ）は、飽和回復パルスシーケンス、逆比例回復パルスシーケンス、および／またはＣａｒｒ－Ｐｕｒｃｅｌｌ－Ｍｅｉｂｏｏｍ－Ｇｉｌ（ＣＰＭＧ）パルスシーケンスに対応する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
前記核磁気共鳴スペクトルは、前記第２の核（Ｎ）の１次元核磁気共鳴スペクトルであり、および／または
前記第３のステップ（Ｓ３）において複数の励起パルス（ＥＸＣ）が照射され、前記複数の励起パルス（ＥＸＣ）は、飽和回復パルスシーケンス、逆比例回復パルスシーケンス、および／またはＣａｒｒ－Ｐｕｒｃｅｌｌ－Ｍｅｉｂｏｏｍ－Ｇｉｌ（ＣＰＭＧ）パルスシーケンスに対応する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
プローブ（Ｐ）の核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブ（Ｐ）の核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された装置であって、前記プローブ（Ｐ）は、第１の磁気回転比を有する第１の核（Ｈ）と、第２の磁気回転比を有する第２の核（Ｎ）とを含み、前記第１の磁気回転比は、前記第２の磁気回転比よりも大きく、前記装置は、
前記プローブ（Ｐ）に縦静磁場Ｂ０を印加することにより、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）を偏極するように構成された少なくとも１つの静磁場発生ユニット（ＳＴＡＴＩＣ）と、
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）の前記偏極を交換し、横磁場パルスの少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、前記第２の核（Ｎ）を横方向に磁化するように構成された少なくとも１つの電磁パルス発生ユニット（ＰＵＬＳＥ）と、
前記少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）から生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定するように構成された少なくとも１つの信号受信ユニット（ＤＥＣＴ）と、
前記測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、前記核磁気共鳴緩和時間および／または前記核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された少なくとも１つの電子制御および評価ユニット（ＣＯＮＴＲＯＬ）を備える、装置。
前記プローブ（Ｐ）に縦静磁場Ｂ０を印加することにより、前記第１の核（Ｈ）および前記第２の核（Ｎ）を偏極するように構成された少なくとも１つの静磁場発生ユニット（ＳＴＡＴＩＣ）と、
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス（ＳＷＡＰ）を照射することによって、前記第１の核（Ｈ）と前記第２の核（Ｎ）の前記偏極を交換し、横磁場パルスの少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）を照射することによって、前記第２の核（Ｎ）を横方向に磁化するように構成された少なくとも１つの電磁パルス発生ユニット（ＰＵＬＳＥ）と、
前記少なくとも１つの励起パルス（ＥＸＣ）から生じる磁化信号（ＦＩＤ）を測定するように構成された少なくとも１つの信号受信ユニット（ＤＥＣＴ）と、
前記測定された磁化信号（ＦＩＤ）に基づいて、前記核磁気共鳴緩和時間および／または前記核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された少なくとも１つの電子制御および評価ユニット（ＣＯＮＴＲＯＬ）を備える、装置。
【請求項14】
コンピュータによって実行されるときに、請求項１から１２のいずれかに記載の方法のステップを前記コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項15】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを格納した、コンピュータ可読データキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プローブの核磁気共鳴緩和時間およびプローブの核磁気共鳴スペクトルの少なくとも１つを決定するための方法、装置、コンピュータプログラム、およびデータキャリアに関し、プローブは、第１の磁気回転比を有する第１の核および第２の磁気回転比を有する第２の核を含み、第１の磁気回転比は第２の磁気回転比よりも大きい。
【背景技術】
【0002】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法は、物理学、化学および生物学において物質の電子的な特性を研究するための最も基本的な分光技術の１つである。例示すると、ＮＭＲ緩和測定の適用分野は、石油産業における多孔質媒体の研究、固体の脂肪および種子油の構造分析、または磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）における造影剤の検査に及び得る。さらなる用途は、ポリマーの物理的および化学的特性、例えば、それらの電子密度、結晶化度、重合度、または可塑剤および他の添加剤の割合の決定の研究に関する。
【0003】
ＮＭＲ分光法では、強い静縦磁場がプローブに印加され、特定のシーケンスの横磁場励起パルスを使用してプローブを励起した後、プローブの磁気応答信号が測定される。しかし、小さな磁気回転比でプローブの核を励起する場合、検出された磁気応答信号の強度がかなり弱くなり得る。そのような場合、許容可能な信号対雑音比を確実にするために、複数の励起および測定シーケンスを実行することが必要な場合がある。典型的には、２つのそのようなシーケンスの間で、プローブの核が、印加された静縦磁場において平衡状態に戻るまで、すなわち別の励起および測定ステップを実行することができるようになる前、待つ必要がある。したがって、典型的な実験では、核磁気共鳴緩和時間または核磁気共鳴スペクトルの決定には、数時間、または数日もの程度という非常に長い時間を要する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、このような限界を克服し、核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを、高精度な、時間的に効率の良い方法で決定するための、簡素で実用的な方法、装置、コンピュータプログラム、およびデータキャリアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のこの目的は、請求項１、１３、１４、および１５に記載の方法、装置、コンピュータプログラム、およびデータキャリアによって達成される。有利な展開および実施形態は、従属請求項に記載されている。
【0006】
本発明は、プローブの核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブの核磁気共鳴スペクトルを決定する方法に関し、プローブは、第１の磁気回転比を有する第１の核と、第２の磁気回転比を有する第２の核とを含む。第１の磁気回転比は第２の磁気回転比よりも大きい。
【0007】
ここで、また以下で、核は同位体の原子核を指し得る。
【0008】
本方法は、以下のステップを含む：
プローブに縦静磁場を印加することによって、第１の核および第２の核を偏極する第１のステップ。
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって、第１の核および第２の核の偏極を交換する第２のステップ。
少なくとも１つの励起パルスを照射し、得られた磁化信号を測定することによって第２の核を横方向に磁化する第３のステップ。
測定された磁化信号に基づいて、核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを決定する第４のステップ。
プローブに縦静磁場を印加することによって、第１の核および第２の核を偏極する第１のステップ。
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって、第１の核および第２の核の偏極を交換する第２のステップ。
少なくとも１つの励起パルスを照射し、得られた磁化信号を測定することによって第２の核を横方向に磁化する第３のステップ。
測定された磁化信号に基づいて、核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを決定する第４のステップ。
【0009】
有利には、第２のステップにおいて横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって第１の核と第２の核の偏極を交換することにより、第１の核の偏極は第２の核に伝達され、第２の核の偏極は第１の核に伝達され得る、すなわち、少なくとも１つのスワップシーケンスはそれぞれの核偏極の完全なスワップ演算に対応し得る。
【0010】
その結果、第３のステップで測定された第２の核の磁化信号の強度は、そのより大きい磁気回転比に起因する縦静磁場での第１の核のより強い偏極が第２の核に伝達された可能性があるため、大幅に増加され得る。より具体的には、提案されている方法によれば、磁化信号の強度は、第２の磁気回転比に対する第１の磁気回転比の比率に対応する係数だけ増加していてもよい。したがって、信号対雑音比も大幅に改善され得る。
【0011】
さらに、少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって、第２の核の偏極がまた第１の核に伝達され得て、それぞれの偏極の完全な交換をもたらし、それによってプローブのより効率的な再度の初期化を有効にし、より少ない勾配パルス、および較正が必要とされるより少ない数のパラメータが要求され得るものとして、提案されている方法を大幅に単純化する。
【0012】
さらに、横磁場パルスのスワップシーケンスを照射することによって第１の核および第２の核の偏極の完全な交換を達成するために、２つの相互作用する量子系、すなわち第１の核および第２の核の基礎となる量子力学的構造は、少なくとも１つのスワップシーケンスの設計において正確に考慮され得、それによって、提案された方法の精度および正確さが改善される。
【0013】
好ましくは、第１の核に対応する原子と第２の核に対応する原子は、共有結合して分子を形成する。
【0014】
例示すると、第１の磁気回転比は、第２の磁気回転比よりも少なくとも４倍大きくてもよい。
【0015】
第１の核および第２の核の核スピンは、縦方向スピン－スピン相互作用を介して相互作用することができ、スピン－スピン相互作用は、第１のステップで印加される静磁場の縦方向の核スピン成分間の結合に対応する。
【0016】
例示すると、第１の核は、水素同位体、例えば１Ｈ同位体の原子核であってもよい。第２の核は、１５Ｎまたは１３Ｃ同位体の原子核であってもよい。プローブは、同位体を富化したタンパク質分子の水溶液を含み得る。
【0017】
第１のステップにおいてプローブに印加される縦静磁場は、第２のステップおよび第３のステップを実施している間にもプローブに印加され得、少なくとも第１のステップから第３のステップまで、第１の核および第２の核が縦静磁場に常に曝されたままであるようになる。
【0018】
第２のステップは、第１のステップを行った後に行ってもよい。第３のステップは、第２のステップを行った後に行ってもよい。第４のステップは、第３のステップを行った後に行ってもよい。
【0019】
印加された静縦磁場は、核スピンの基底状態と励起状態との間のゼーマンエネルギー分裂
を誘発することができ、ゼーマンエネルギー分裂ΔＥは、核のそれぞれの磁気回転比γおよびそれぞれの核における有効磁場Ｂに比例し、
はｈがプランク定数を示す。
【数1】
【数2】
【0020】
核を取り囲む電子密度による化学的遮蔽のために、それぞれの核における有効磁場Ｂは、印加された静縦磁場Ｂ０に対して減少し得る。したがって、ラーモア周波数としても知られる共振周波数ω＝γＢは、核を取り囲む電子構造に関する情報を含むことができ、したがって化学的シフトとも呼ばれる。
【0021】
核の偏極は、２つのゼーマンエネルギーレベルのポピュレーションの差に対応し得る。
【0022】
より具体的には、ポピュレーションの差は、熱平衡時の縦静磁場の存在下でのゼーマンエネルギーレベルのポピュレーションの差を指すことができ、ゼーマンエネルギーレベルの分裂ΔＥは、核双極子と縦静磁場との相互作用によって誘導される。
【0023】
ポピュレーションの差は、ボルツマン係数
から計算することができ、式中Ｎ１は基底状態のポピュレーションであり、Ｎ２は励起状態のポピュレーションであり、Ｋはボルツマン定数であり、Ｔは温度を表す。室温では、ボルツマン係数を、
として１次に拡張することができる。その結果、より小さい磁気回転比γは、より小さいポピュレーションの差をもたらし、それに対応して、磁化信号の強度がより低減され得る。
【数3】
【数4】
【0024】
対応するゼーマンエネルギーレベルは、横磁場パルスを照射することによって操作、例えば励起および脱励起することができる有効な２レベルの量子系を形成する。このとき、横磁場パルスの照射は、２レベルの量子系に対応し、パルスの持続時間によって決定される特定の磁場パルス回転角を有するブロッホ球での核スピンを表す、スピン１／２の回転に対応し得る。
【0025】
好ましくは、第２のステップにおいて横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって、第１の核の核スピンまたはバルク磁化、および第２の核の核スピンまたはバルク磁化は、第２のステップが実行された直後かつ第３のステップが実行される前に、縦静磁場と再整列され得る。第１の核のバルク横方向磁化および第２の核のバルク横方向磁化は、第２のステップにおけるスワップシーケンスの照射直後に、平均して０になり得る。したがって、第２のステップの後、第１の核および第２の核は、印加された静縦磁場に対して既にそれらの平衡状態または冷却状態にあり得、第２のステップにおける即時および迅速な横方向励起、および第３のステップにおける磁化信号の取得を有効にする。
【0026】
第２のステップにおける横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスの照射は、第１の核を励起するために横磁場パルスの第１のシーケンスを照射することと、第２の核を励起するために横磁場パルスの第２のシーケンスを照射することとを含むことができる。第１のシーケンスの横磁場パルスのパルス周波数は、縦静磁場における第１の核のラーモア周波数に対応し得る。第２のシーケンスの横磁場パルスのパルス周波数は、縦静磁場における第２の核のラーモア周波数に対応し得る。したがって、第１のシーケンスは第１の核を励起し得、第２のシーケンスは第２の核を励起し得る。最も好ましくは、横磁場パルスは共振パルスであり、すなわち、横磁場パルスのパルス周波数は、それぞれのラーモア周波数（共鳴励起時）と同一であり得る。
【0027】
横磁場パルスの第１のシーケンスおよび横磁場パルスの第２のシーケンスは、同時におよび／または同期して照射されてもよい。具体的には、第１のシーケンスの横磁場パルスおよび第２のシーケンスの横磁場パルスは、同時におよび／または同期して照射されてもよい。
【0028】
横磁場パルスの第１のシーケンスの時間の長さと、横磁場パルスの第２のシーケンスの時間の長さとは同じであってもよい。
【0029】
例示すると、少なくとも１つのスワップシーケンスの時間の長さ、第１のシーケンスの時間の長さおよび／または第２のシーケンスの時間の長さは、（周波数単位で与えられる）第１の核と第２の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度の逆数と同一であり得る。
【0030】
好ましくは、第１のシーケンスの各横磁場パルスは、パルス中心タイミング、磁場パルス回転角、および／または磁場パルス発振方向に関して、第２のシーケンスの横磁場パルスに対応し得る。磁場パルス発振方向は、第１のステップで印加される静磁場の縦方向に対して垂直であってもよい。磁場パルス回転角は、横磁場パルスの時間の幅に対応することができる。横磁場パルスの時間の幅は、（適切な単位で）逆比例のラーモア周波数のオーダーであり得る。パルス中心タイミングは、例えばガウスのパルス形状の場合、横磁場パルスの最大振幅ピークがパルス発生器を出る時間に対応することができる。横磁場パルスは、矩形パルスであってもよい。
【0031】
以下では、具体性のため、長手方向静磁場がデカルト座標系の長手方向のｚ方向に印加されると仮定し得る。しかし、これは単に表記の便宜上のものであり、一般に、磁場は任意の空間方向に印加されてもよい。（πａ／２）パルスは、π／２の磁場パルス回転角およびデカルト座標系における横方向に対応する磁場パルス発振方向を有する横磁場パルスを指し、下の指数ａは、横ｘ方向（ａ＝ｘ）、横ｙ方向（ａ＝ｙ）、横の負のｘ方向（ａ＝－ｘ）または横の負のｙ方向（ａ＝－ｙ）を表すことができる。したがって、（πａ／２）パルスは、２準位量子系の半ラビサイクルに対応し、２準位量子系は、静縦磁場によって誘導されたプローブの核の２つのゼーマンエネルギーレベルの分裂によって定義される。これに対応して、πａパルスは全ラビサイクルに対応する。それぞれの回転方向の決定には、右手の規則を適用することができる。
【0032】
例示すると、横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスの照射、横磁場パルスの第１のシーケンスの照射、および／または第２のステップにおける横磁場パルスの第２のシーケンスの照射が、
－第１の横磁場パルスを照射することと、ここで、第１の横磁場パルスは、（πｘ／２）パルスである、
－第１の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で第２の横磁場パルスを照射することと、ここで、第２の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第２の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で第３の横磁場パルスを照射することと、ここで、第３の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第４の横磁場パルスを、時間遅延なしで、第３の横磁場パルスを照射した直後に照射することと、ここで、第４の横磁場パルスは（π－ｘ／２）パルスである、
－第５の横磁場パルスを、時間遅延なしで、第４の横磁場パルスを照射した直後に照射することと、ここで、第５の横磁場パルスは（πｙ／２）パルスである、
－第６の横磁場パルスを、第５の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で照射することと、ここで、第６の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第７の横磁場パルスを、第６の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で照射することと、ここで、第７の横磁場パルスは、（π－ｙ／２）パルスである、を含み得る。
－第１の横磁場パルスを照射することと、ここで、第１の横磁場パルスは、（πｘ／２）パルスである、
－第１の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で第２の横磁場パルスを照射することと、ここで、第２の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第２の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で第３の横磁場パルスを照射することと、ここで、第３の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第４の横磁場パルスを、時間遅延なしで、第３の横磁場パルスを照射した直後に照射することと、ここで、第４の横磁場パルスは（π－ｘ／２）パルスである、
－第５の横磁場パルスを、時間遅延なしで、第４の横磁場パルスを照射した直後に照射することと、ここで、第５の横磁場パルスは（πｙ／２）パルスである、
－第６の横磁場パルスを、第５の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で照射することと、ここで、第６の横磁場パルスは、πｘパルスである、
－第７の横磁場パルスを、第６の横磁場パルスを照射した後、所定の時間遅延で照射することと、ここで、第７の横磁場パルスは、（π－ｙ／２）パルスである、を含み得る。
【0033】
横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンス、横磁場パルスの第１のシーケンスおよび／または横磁場パルスの第２のシーケンスはまた、以下の方法でさらに簡略化することができる。
【0034】
任意選択的に、第３の横磁場パルスおよび第４の横磁場パルスは、第２の横磁場パルスの後に所定の時間遅延ｔＤを伴って続く結合横磁場パルスに結合および／または置き換えられてもよく、結合横磁場パルスは（πｘ／２）パルスである。
【0035】
好ましくは、所定の時間遅延は、ｔＤ＝１／（４ＪＨＮ）で得られ、そのため（周波数単位で）第１の核と第２の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮの逆数の４分の１に対応する。横磁場パルスの時間の幅は、逆比例のラーモア周波数のオーダーであり、したがって所定の時間遅延よりもはるかに小さいことに留意されたい。これは、ラーモア周波数が縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮよりもはるかに大きいためである。したがって、横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスの時間の長さ、横磁場パルスの第１のシーケンスの時間の長さ、および／または横磁場パルスの第２のシーケンスの時間の長さを決定するとき、横磁場パルスの時間の幅は無視することができる。
【0036】
最も好ましくは、第２のステップにおけるスワップシーケンスは、横磁場パルスの第１のシーケンスおよび横磁場パルスの第２のシーケンスを同期して照射することを含む。第１のシーケンスは、上述のように第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを照射することを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第１の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第１の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。第２のシーケンスは、上述のように第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを照射することを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第２の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第２の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。
【0037】
任意選択的に、少なくとも第２のステップおよび第３のステップは、第４のステップにおける核磁気緩和時間および／または核磁気スペクトルの決定において、改善された信号対雑音比を達成するために、繰り返し実行される、すなわち反復ループで反復的に繰り返される走査シーケンスを形成することができる。反復ループは、所定の信号対雑音比が達成されたときに終了することができる。
【0038】
２つの走査シーケンスを実行する間の時間遅延は、第１の核の熱平衡時間Ｔｅｑ、すなわち静縦磁場で第１の核を少なくとも概ね平衡化するのに必要な時間と同一であり得る。
【0039】
好ましくは、２つの走査シーケンスを実行する間の時間遅延は、第１の核の縦緩和時間の５倍以上である。
【0040】
最も好ましくは、２つの走査シーケンスを実行する間の時間遅延は、第２の核の縦緩和時間の５倍よりも小さい。
【0041】
任意選択で、第１の核の縦緩和時間は、事前に予め決定され、推定され、および／または測定されてもよい。
【0042】
したがって、時間遅延が第２の核の平衡時間に対応する場合と比較して、第３のステップで第２の核の磁化信号を測定した後のより迅速な再度の初期化を達成することができ、さらなる遅延なしに第２の走査シーケンスを実行することができる。特に、第１の核の核スピンが静縦磁場で急速に平衡化した後、その偏極は完全に回復し、その時点でのそれらの状態にかかわらず、第２の核または他の核と交換され得る。したがって、提案されている方法は、より少ない反復回数およびより少ない時間で所定の信号対雑音比を達成することを可能にすることができる。
【0043】
プローブはまた、第３の磁気回転比を有する第３の核を含み得る。第３の核の核スピンは、縦方向スピン－スピン相互作用を介して、第１の核の核スピンおよび／または第２の核の核スピンと相互作用し得る。第３の核は、１５Ｎまたは１３Ｃ同位体の原子核であってもよい。
【0044】
任意選択的に、第２のステップにおいて横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによる、第１の核および第２の核の偏極の交換は、
－横磁場パルスの第１のスワップシーケンスを照射することによる、第１の核および第３の核の偏極の交換と、
－横磁場パルスの第２のスワップシーケンスを照射することによる、第３の核および第２の核の偏極の交換と、
－横磁場パルスの第３のスワップシーケンスを照射することによる、第１の核および第３の核の偏極の交換とを含むことができる。
－横磁場パルスの第１のスワップシーケンスを照射することによる、第１の核および第３の核の偏極の交換と、
－横磁場パルスの第２のスワップシーケンスを照射することによる、第３の核および第２の核の偏極の交換と、
－横磁場パルスの第３のスワップシーケンスを照射することによる、第１の核および第３の核の偏極の交換とを含むことができる。
【0045】
第１のスワップシーケンス、第２のスワップシーケンス、および第３のスワップシーケンスは、連続して次々に照射されてもよい。第２のスワップシーケンスは、第１のスワップシーケンスの直後に時間遅延なしに照射されてもよい。第３のスワップシーケンスは、第２のスワップシーケンスの直後に時間遅延なしに照射されてもよい。
【0046】
第１のスワップシーケンスは、横磁場パルスの第１のシーケンスおよび横磁場パルスの第２のシーケンスを同期して照射することを含むことができる。第１のスワップシーケンスの第１のシーケンスは、さらに上述したように、第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第１の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第１の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。第１のスワップシーケンスの第２のシーケンスは、さらに上述したように、第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを照射することを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第３の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第３の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。
【0047】
次いで、第１のスワップシーケンスの所定の時間遅延は、ｔＤ＝１／（４ＪＨＣ）で得ることができ、そのため（周波数単位で）第１の核と第３の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＣの逆数の４分の１に対応し得る。
【0048】
第２のスワップシーケンスは、横磁場パルスの第１のシーケンスおよび横磁場パルスの第２のシーケンスを同期して照射することを含むことができる。第２のスワップシーケンスの第１のシーケンスは、さらに上述したように、第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第２の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第２の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。第２のスワップシーケンスの第２のシーケンスは、さらに上述したように、第１の横磁場パルスから第７の横磁場パルスまでのパルスのシーケンスを照射することを含むことができ、それぞれのパルス周波数は、第３の核のラーモア周波数に対応することができ、および／またはそれぞれの磁場パルス回転角は第３の核の半ラビサイクルまたは全ラビサイクルに対応することができる。
【0049】
第２のスワップシーケンスの所定の時間遅延は、ｔＤ＝１／（４ＪＣＮ）で得ることができ、そのため（周波数単位で）第２の核と第３の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＣＮの逆数の４分の１に対応し得る。
【0050】
第３のスワップシーケンスは、第１のスワップシーケンスと同じであってもよい。
【0051】
このようにして、第１の核と第２の核との間の偏極の完全な交換は、横磁場パルス間に所定の時間遅延ｔＤ＝１／（４ＪＨＮ）を有するスワップシーケンスを照射する必要なしに、第３の核を介して間接的に達成され得る。
【0052】
特に、第１の核と第２の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮは、第１の核と第３の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＣよりも小さく、および／または第２の核と第３の核との間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＣＮよりも小さくてもよい。その場合、第３の核を介して第１の核と第２の核との間で偏極を交換することは、さらに上述したように単一のスワップシーケンスのみを照射することによって、第１の核と第２の核との間で偏極を直接交換するよりも、はるかに有益で時間効率的である。
【0053】
第３のステップにおける少なくとも１つの励起パルスは、（πｙ／２）パルスまたは（πｘ／２）パルスであってもよい。少なくとも１つの励起パルスはまた、時間遅延によって分離された２つの励起パルスを含んでもよく、２つの励起パルスは、励起パルスシーケンスを形成してもよい。第３のステップにおける励起パルスシーケンスは、飽和回復パルスシーケンスまたは逆比例回復パルスシーケンスに対応することができる。得られたプローブの磁化信号から、第２の核の縦緩和時間を第４のステップで決定することができる。
【0054】
あるいは、第３のステップの励起パルスシーケンスはまた、ａＣａｒｒ－Ｐｕｒｃｅｌｌ－Ｍｅｉｂｏｏｍ－Ｇｉｌ（ＣＰＭＧ）パルスシーケンスに対応してもよい。得られたプローブの磁化信号から、第２の核の横方向緩和時間を決定することができる。
【0055】
複数の走査シーケンスを反復する場合、励起パルスシーケンスの異なる時間遅延に対応する磁化信号を測定するために、対応する励起パルスシーケンスの時間遅延を走査シーケンスごとに変えることもできる。次いで、核磁気緩和時間は、励起パルスシーケンスの時間遅延の関数として、磁化信号の時間的な減衰から決定することができる。
【0056】
追加的または代替的に、複数の走査シーケンスを反復する場合、励起パルスまたは励起パルスシーケンスのパルス位相はまた、走査シーケンスから走査シーケンスまで、例えば交互に変化してもよい。例えば、磁場パルスの発振方向は、ｘ方向とｙ方向とで交互になっていてもよい。
【0057】
例示すると、第１の走査シーケンスでは、第３のステップにおける励起パルスまたは励起パルスシーケンスの磁場パルス発振方向はｘ方向であってもよく、第１のシーケンスの第３のステップで測定された磁化信号はｘ方向の横方向磁化に対応してもよい。第２の走査シーケンスでは、第３のステップにおける励起パルスまたは励起パルスシーケンスの磁場パルス発振方向はｙ方向であってもよく、第１のシーケンスの第３のステップで測定された磁化信号はｙ方向の横方向磁化に対応してもよい。このような位相サイクル、すなわち走査シーケンスから走査シーケンスへのパルス位相の変更を実施することにより、パルス幅設定の不正確さに起因する誤差を排除することができる。特に、第２のステップを実行した後の第１の核および第２の核のバルク磁化は、専ら、静縦磁場の縦方向に向けられ得るので、そのような位相サイクルは、特定の単純かつ効率的な方法で実現することができる。
【0058】
第４のステップで決定される核磁気共鳴緩和時間は、第２の核の縦緩和時間であっても、第２の核の横緩和時間であってもよい。
【0059】
第４のステップで決定される核磁気共鳴スペクトルは、第３のステップで測定された磁化信号のフーリエ変換によって得ることができる、第２の核の１次元または２次元核磁気共鳴スペクトルであり得る。
【0060】
核磁気共鳴緩和時間は、磁化信号に対応する自由誘導減衰の減衰から、および／または核磁気共鳴スペクトルの１つもしくは複数の共鳴の幅から決定することができる。
【0061】
別の態様では、本発明は、プローブ（Ｐ）の核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブ（Ｐ）の核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された装置に関し、プローブ（Ｐ）は、第１の磁気回転比を有する第１の核（Ｈ）および第２の磁気回転比を有する第２の核（Ｎ）を含み、第１の磁気回転比は第２の磁気回転比よりも大きい。
【0062】
装置は、プローブに縦静磁場を印加することによって第１の核および第２の核を偏極させるように構成された少なくとも１つの静磁場発生ユニットを備える。装置は、横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスを照射することによって第１の核および第２の核の偏極を交換するように構成された少なくとも１つの電磁パルス発生ユニットをさらに備える。少なくとも１つの電磁パルス発生ユニットはまた、横磁場パルスの少なくとも１つの励起パルスを照射することによって第２の核を横方向に磁化するように構成される。装置は、少なくとも１つの励起パルスから生じる磁化信号を測定するように構成された少なくとも１つの信号受信ユニットをさらに備える。装置は、測定された磁化信号に基づいて、核磁気共鳴緩和時間および／または核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された少なくとも１つの電子制御および評価ユニットをさらに備える。
【0063】
特に、本発明は、上述のステップの一部または全部を用いて方法を実行するように構成された装置に関することができる。
【0064】
本発明はまた、プログラムがコンピュータによって実行されるときに、上記のステップの一部または全部を用いて方法をコンピュータに実行させるコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムに関する。
【0065】
コンピュータプログラム（または一連の命令）は、コンピュータプログラムがコンピューティングユニットで実行されるときに、プローブの核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブの核磁気共鳴スペクトルを決定する方法を実行するためのソフトウェア手段を使用することができる。コンピュータプログラムは、少なくとも１つの電子制御および評価ユニットの内部メモリ、メモリユニット、またはデータ記憶ユニットに直接格納することができる。
【0066】
本発明はまた、上述のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ可読データキャリアに関する。コンピュータプログラム製品は、機械可読データキャリア、好ましくはデジタル記憶媒体に記憶することができる。
【発明の効果】
【0067】
要約すると、プローブの核磁気共鳴緩和時間および／またはプローブの核磁気共鳴スペクトルを、高精度な、時間的に効率の良い方法で決定するための、簡素で実用的な方法、装置、コンピュータプログラム、およびデータキャリアを提案している。提案された方法は、比較的短い期間内に少量のパルスのみを照射することを可能にし、第１、第２および／または第３の核の量子力学的性質を考慮している。さらに、提案されている方法は、最新技術のプロトコルと比較して、較正が必要な実験パラメータの数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0068】
本発明の典型的な実施形態を図面に示し、図１～図５を参照して説明する。
【図1】装置の実施形態の概略図を示す。
【図2】本方法の実施形態の概略的なフロー図を示す。
【図3】スワップパルスシーケンスの実施形態を示す。
【図4a】励起パルスシーケンスの実施形態として飽和－回復パルスシーケンスを示す。
【図4b】励起パルスシーケンスの実施形態として逆比例の回復パルスシーケンスを示す。
【図4c】励起パルスシーケンスの実施形態としてＣＰＭＧパルスシーケンスを示す。
【図5a】エチルフタルイミドマロネート－２－１３Ｃ－１５Ｎの分子構造を示す。
【図5b】偏極の事前交換なしに磁化信号に基づいて決定された核磁気共鳴スペクトルを示す。
【図5c】偏極の事前交換を伴う磁化信号に基づいて決定された核磁気共鳴スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【0069】
図１は、装置の実施形態の概略図を示す。装置は、プローブＰに縦静磁場Ｂ０を印加することによって第１の核Ｈおよび第２の核Ｎを偏極させるように構成された１つの静磁場発生ユニットＳＴＡＴＩＣを備える。
【0070】
装置は、横磁場パルスのスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによって第１の核Ｈおよび第２の核Ｎの偏極を交換するように構成された１つの電磁パルス発生ユニットＰＵＬＳＥをさらに備える。電磁パルス発生ユニットＰＵＬＳＥはまた、横磁場パルスの励起パルスシーケンスＥＸＣを照射することによって、第２の核Ｎを横方向に磁化するように構成される。
【0071】
この装置は、励起パルスシーケンスＥＸＣの照射から生じる第２の核Ｎの磁化信号ＦＩＤを測定するように構成された１つの信号受信ユニットＤＥＣＴをさらに備える。
【0072】
この装置は、第２の核Ｎの測定された磁化信号ＦＩＤに基づいて、核磁気共鳴緩和時間および核磁気共鳴スペクトルを決定するように構成された１つの電子制御および評価ユニットＣＯＮＴＲＯＬをさらに備える。
【0073】
静磁場発生ユニットＳＴＡＴＩＣ、電磁パルス発生ユニットＰＵＬＳＥおよび信号受信ユニットＤＥＣＴは、電子制御および評価ユニットＣＯＮＴＲＯＬに電子的に接続されている。静磁場発生ユニットＳＴＡＴＩＣは、５テスラ～２０テスラの強度の磁場を発生させるように構成されている。電磁パルス発生ユニットＰＵＬＳＥは、磁気励起コイルを備え、横磁場パルスとして高周波パルスを生成するように構成される。信号受信ユニットＤＥＣＴは、磁気受信コイルを備える。信号受信ユニットＤＥＣＴの磁気受信コイルは、電磁パルス発生ユニットＰＵＬＳＥの磁気励起コイルと同じである。信号受信ユニットＤＥＣＴはまた、磁化信号ＦＩＤを増幅するように構成された少なくとも１つの増幅器を備える。電子制御および評価ユニットＣＯＮＴＲＯＬは、コンピュータを備える。
【0074】
以下の図では、図１と同一の参照符号を用いて、繰り返される特徴が提示されている。
【0075】
図２は、プローブＰの核磁気共鳴緩和時間およびプローブＰの核磁気共鳴スペクトルを決定する方法の実施形態の概略的な流れ図を示し、プローブＰは、第１の磁気回転比を有する第１の核Ｈと、第２の磁気回転比を有する第２の核Ｎとを含む。第１の磁気回転比は第２の磁気回転比よりも大きい。
【0076】
方法は、プローブＰに縦静磁場Ｂ０を印加することにより、第１の核Ｈおよび第２の核Ｎを偏極する第１のステップＳ１と、横磁場パルスのスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによって、第１の核Ｈおよび第２の核Ｎの偏極を交換する第２のステップＳ２と、励起パルスシーケンスＥＸＣを照射することによって、第２の核Ｎを横方向に磁化し、第２の核Ｎの結果として生じる磁化信号ＦＩＤを測定する第３のステップＳ３と、第２の核Ｎの測定された磁化信号ＦＩＤに基づいて、第２の核Ｎの核磁気共鳴緩和時間Ｔ１（Ｎ）および第２の核Ｎの核磁気共鳴スペクトルを決定する第４のステップＳ４とを含む。
【0077】
磁化信号ＦＩＤは、第２の核の時間減衰する横方向バルク磁化に対応し、また自由誘導減衰とも呼ばれる。磁化信号ＦＩＤは、信号受信ユニットＤＥＣＴの磁気受信コイル内で測定される時間依存的な電流を誘導する。
【0078】
第２のステップＳ２および第３のステップＳ３は、第４のステップＳ４において第２の核Ｎの核磁気緩和時間Ｔ１（Ｎ）および第２の核Ｎの核磁気スペクトルを決定する際に、信号対雑音比改善のため反復的に繰り返される走査シーケンスＳＣＡＮを形成する。
【0079】
２つの走査シーケンスＳＣＡＮ間の時間遅延、すなわち、第１の走査シーケンスの第３のステップＳ３で励起パルスシーケンスＥＸＣの最後の横磁場パルスを照射することと、第１の走査シーケンスの直後に続く第２の走査シーケンスの第２のステップＳ２でスワップシーケンスＳＷＡＰの第１の横磁場パルスを照射することとの間の時間のギャップは、第１の核Ｈの熱平衡時間Ｔｅｑに対応する。
【0080】
図３は、スワップパルスシーケンスＳＷＡＰの実施形態を示す。横磁場パルスのスワップシーケンスＳＷＡＰは、第１の核Ｈを励起するための横磁場パルスの第１のシーケンスＳＥＱ１と、第２の核Ｎを励起するための横磁場パルスの第２のシーケンスＳＥＱ２とを含む。これにより、第１のシーケンスＳＥＱ１の横磁場パルスのパルス周波数は、縦静磁場Ｂ０における第１の核Ｈのラーモア周波数に対応する。第２のシーケンスＳＥＱ２の横磁場パルスのパルス周波数は、縦静磁場Ｂ０における第２の核Ｎのラーモア周波数に対応する。横磁場パルスの第１のシーケンスＳＥＱ１および横磁場パルスの第２のシーケンスＳＥＱ２は、同時にかつ同期して照射される。
【0081】
以下では、参照を容易にするために、縦静磁場Ｂ０がデカルト座標系の縦のｚ方向に印加されると仮定する。
【0082】
次に、第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２のそれぞれは、以下の横磁場パルス：
－第１の横磁場パルスＰ１と、ここで、第１の横磁場パルスＰ１は、（πｘ／２）パルスである、
－第１の横磁場パルスＰ１に関する、所定の時間遅延ｔＤでの第２の横磁場パルスＰ２と、ここで、第２の横磁場パルスＰ２は、πｘパルスである、
－第２の横磁場パルスＰ２に関する、所定の時間遅延ｔＤでの第３の横磁場パルスＰ３と、ここで、第３の横磁場パルスＰ３は、πｘパルスである、
－第３の横磁場パルスＰ３の直後に時間遅延なしで続く第４の横磁場パルスＰ４と、ここで、第４の横磁場パルス（Ｐ４）は（π－ｘ／２）パルスである、
－時間遅延なしで続く、第４の横磁場パルスＰ４の直後の第５の横磁場パルスＰ５と、ここで、第５の横磁場パルス（Ｐ５）は（πｙ／２）パルスである、
－所定の時間遅延ｔＤを伴って続く、第５の横磁場パルスＰ５の後の第６の横磁場パルス第６と、ここで、第６の横磁場パルスＰ６は、πｘパルスである、
－所定の時間遅延ｔＤを伴って続く、第６の横磁場パルスＰ６の後の第７の横磁場パルスＰ７と、ここで、第７の横磁場パルスＰ７は、（π－ｙ／２）パルスである、
を含むことができる。
－第１の横磁場パルスＰ１と、ここで、第１の横磁場パルスＰ１は、（πｘ／２）パルスである、
－第１の横磁場パルスＰ１に関する、所定の時間遅延ｔＤでの第２の横磁場パルスＰ２と、ここで、第２の横磁場パルスＰ２は、πｘパルスである、
－第２の横磁場パルスＰ２に関する、所定の時間遅延ｔＤでの第３の横磁場パルスＰ３と、ここで、第３の横磁場パルスＰ３は、πｘパルスである、
－第３の横磁場パルスＰ３の直後に時間遅延なしで続く第４の横磁場パルスＰ４と、ここで、第４の横磁場パルス（Ｐ４）は（π－ｘ／２）パルスである、
－時間遅延なしで続く、第４の横磁場パルスＰ４の直後の第５の横磁場パルスＰ５と、ここで、第５の横磁場パルス（Ｐ５）は（πｙ／２）パルスである、
－所定の時間遅延ｔＤを伴って続く、第５の横磁場パルスＰ５の後の第６の横磁場パルス第６と、ここで、第６の横磁場パルスＰ６は、πｘパルスである、
－所定の時間遅延ｔＤを伴って続く、第６の横磁場パルスＰ６の後の第７の横磁場パルスＰ７と、ここで、第７の横磁場パルスＰ７は、（π－ｙ／２）パルスである、
を含むことができる。
【0083】
したがって、第１のシーケンスＳＥＱ１の各横磁場パルスは、パルス中心タイミング、磁場パルス回転角、および磁場パルス発振方向に関して、第２のシーケンスＳＥＱ２の横磁場パルスに対応する。
【0084】
所定の時間遅延は、ｔＤ＝１／（４ＪＨＮ）で得られ、そのため（周波数単位で）第１の核Ｈと第２の核Ｎとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮの逆数の４分の１に対応する。
【0085】
以下で、第１の核Ｈおよび第２の核Ｎを含む結合系の密度行列に対するスワップパルスシーケンスＳＷＡＰの各パルスの効果を記述するために、積演算子の形式論が利用されている。
【0086】
第１の核Ｈおよび第２の核Ｎのラーモア周波数への寄与および核スピンの縦方向での結合を説明するハミルトニアンは、以下によって得られる（周波数単位で）。
【0087】
Ｈ＝－ωＨＩＺ－ωＮＳＺ＋２πＪＩＺＳＺ （１）
【0088】
ここで、ωＨ＝γ１Ｂ０は第１の磁気回転比γ１を有する第１の核のラーモア周波数を示し、ωＮ＝γ２Ｂ０は第２の磁気回転比γ２を有する第２の核のラーモア周波数を示し、ＪはＪＨＮと同一の縦方向スピン－スピン相互作用を示す。さらに、ＩＺは、第１の核Ｈの核スピン演算子のｚ成分を示し、ＳＺは、第２の核Ｎの核スピン演算子のｚ成分を示す。このとき、核スピン演算子のｚ成分の量子力学的期待値は、それぞれの偏極に対応する。
【0089】
最初に、すなわち、スワップパルスシーケンスＳＷＡＰが照射される前に、結合系の状態は、以下の密度行列によって少なくとも近似して記述することができる。
【0090】
ρ０＝γＨＩｚ＋γＸＳＺ （２）
【0091】
ここで、
は第１の磁気回転比γ１に比例する定数であり、
は第２の磁気回転比γ２に比例する定数である。上記の式は、室温での熱平衡を仮定している。また、単位行列に単に比例する密度行列への一定の加法的な寄与は、簡単にするために上記の式では省略されている。
【数5】
【数6】
【0092】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第１の横磁場パルスＰ１を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0093】
ρ１＝－γＨＩｙ－γＸＳｙ （３）
【0094】
所定の時間遅延ｔＤを待った後、結合系の状態は、ユニタリーハミルトニアン動力学によって、以下に変形される。
【0095】
ρ２＝－γＨＩｙｃｏｓφ＋γＨ２ＩＸＳＺｓｉｎφ－γＸＳｙｃｏｓφ＋γＸ２ＩＺＳＸｓｉｎφ、φ＝πＪ＊（１／４Ｊ） （４）
【0096】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第２の横磁場パルスＰ２を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0097】
ρ３＝γＨＩｙｃｏｓφ－γＨ２ＩＸＳＺｓｉｎφ＋γＸＳｙｃｏｓφ－γＸ２ＩＺＳＸｓｉｎφ （５）
【0098】
所定の時間遅延ｔＤを待った後、結合系の状態は、ユニタリーハミルトニアン動力学によって、以下に変形される。
【0099】
ρ４＝γＨＩｙｃｏｓ２φ－γＨ２ＩＸＳＺｓｉｎ２φ＋γＸＳｙｃｏｓ２φ－γＸ２ＩＺＳＸｓｉｎ２φ
＝－γＨ２ＩＸＳＺ－γＸ２ＩＺＳＸ （６）
＝－γＨ２ＩＸＳＺ－γＸ２ＩＺＳＸ （６）
【0100】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第３の横磁場パルスＰ３を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0101】
ρ５＝γＨ２ＩＸＳＺ＋γＸ２ＩＺＳＸ （７）
【0102】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第４の横磁場パルスＰ４を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0103】
ρ６＝γＨ２ＩＸＳｙ＋γＸ２ＩｙＳＸ （８）
【0104】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第５の横磁場パルスＰ５を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0105】
ρ７＝－γＨ２ＩＺＳｙ－γＸ２ＩｙＳＺ （９）
【0106】
所定の時間遅延ｔＤを待った後、結合系の状態は、ユニタリーハミルトニアン動力学によって、以下に変形される。
【0107】
ρ８＝－γＨ２ＩＺＳｙｃｏｓφ＋γＨＳＸｓｉｎφ－γＸ２ＩｙＳＺｃｏｓφ＋γＸＩＸｓｉｎφ、φ＝πＪ＊（１／４Ｊ） （１０）
【0108】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第６の横磁場パルスＰ６を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0109】
ρ９＝－γＨ２ＩＺＳｙｃｏｓφ＋γＨＳＸｓｉｎφ－γＸ２ＩｙＳＺｃｏｓφ＋γＸＩＸｓｉｎφ （１１）
【0110】
所定の時間遅延ｔＤを待った後、結合系の状態は、ユニタリーハミルトニアン動力学によって、以下に変形される。
【0111】
ρ１０＝－γＨ２ＩＺＳｙｃｏｓ２φ＋γＨＳＸｓｉｎ２φ－γＸ２ＩｙＳＺｃｏｓ２φ＋γＸＩＸｓｉｎ２φ＝γＨＳＸ＋γＸＩＸ （１２）
【0112】
第１のシーケンスＳＥＱ１および第２のシーケンスＳＥＱ２の第７の横磁場パルスＰ７を照射することによって、密度行列によって記述されるような結合系の状態は、以下に変形される。
【0113】
ρ１１＝γＨＳＺ＋γＸＩＺ （１３）
【0114】
結合系の状態ρ０と、スワップシーケンスＳＷＡＰを照射した後に得られた結合系の状態ρ１１とを比較することによって、偏極の完全な交換が達成されたことが分かる。さらに、第１の核Ｈの核スピンおよび第２の核Ｎの核スピンは、第７の横磁場パルスＰ７の照射直後に縦静磁場Ｂ０と再整列される。
【0115】
図４ａは、励起パルスシーケンスＥＸＣから生じる第２の核Ｎの磁化信号ＦＩＤを測定できるようにするために、第３のステップＳ３で照射される励起パルスシーケンスＥＸＣの典型的な一実施形態としての飽和回復パルスシーケンスを示す。飽和回復パルスシーケンスは２つの横磁場パルスを含み、飽和回復パルスシーケンスの第１の横磁場パルスは、第２の核Ｎのラーモア周波数に対応するパルス周波数を有する（πｘ／２）パルスであり、飽和回復パルスシーケンスの第２の横磁場パルスはまた、第２の核Ｎのラーモア周波数に対応するパルス周波数を有する（πｘ／２）パルスである。飽和回復パルスシーケンスの第２の横磁場パルスは、飽和回復パルスシーケンスの第１の横磁場パルスを照射した後に時間遅延τ１で照射される。飽和回復パルスシーケンスは、毎回異なる時間遅延τ１で複数回照射される。次に、第２の核の縦緩和時間Ｔ１（Ｎ）は、時間遅延τ１の関数として磁化信号ＦＩＤの時間的な減衰から決定される。
【0116】
図４ｂは、第３のステップＳ３で照射される励起パルスシーケンスＥＸＣの別の典型的な一実施形態としての逆比例回復パルスシーケンスを示す。図４ａに示す飽和回復パルスシーケンスと比較して、逆比例回復パルスシーケンスの第１の横磁場パルスはπｘパルスである。そうでなければ、縦緩和時間Ｔ１（Ｎ）の決定は、図４ａに関して説明したように進む。
【0117】
図４ｃは、第３のステップＳ３で照射される励起パルスシーケンスＥＸＣの別の典型的な一実施形態としてのＣＰＭＧパルスシーケンスを示す。ＣＰＭＧパルスシーケンスの第１の横磁場パルスは、図４ｃに示すように、特定の時間遅延τ、２τ、・・・で照射される一連のπｙパルスが続く（πｘ／２）パルスである。第２の核Ｎの横緩和時間Ｔ２（Ｎ）は、各々が異なる特性時間遅延τを有する複数のＣＰＭＧパルスシーケンスを照射した後に測定された磁化信号ＦＩＤに基づいて、標準的な方法で、第４のステップＳ４において決定される。
【0118】
図５は、エチルフタルイミドマロネート－２－１３Ｃ－１５Ｎ分子の分子構造を示す。溶媒としてベンゼン－ｄ６を用いる。したがって、プローブＰは、同位体１Ｈに対応する第１の核Ｈ、同位体１５Ｎに対応する第２の核Ｎ、および同位体１３Ｃに対応する第３の核を含む。第１の核Ｈと第２の核Ｎとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度の方向はＪＨＮ＝１．７Ｈｚである。第１の核Ｈと第３の核Ｃとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度はＪＨＣ＝１３９Ｈｚである。第２の核Ｎと第３の核Ｃとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度はＪＣＮ＝１３Ｈｚである。
【0119】
第１の核Ｈと第２の核Ｎとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＮは、第１の核Ｈと第３の核Ｃとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＨＣよりも小さく、第２の核Ｎと第３の核Ｃとの間の縦方向スピン－スピン相互作用強度ＪＣＮよりも小さいため、以下でさらに説明するように、第１の核Ｈと第２の核Ｎとの間の偏極を第３の核Ｃを介して間接的に交換することは有利である。
【0120】
これは、代替的な実施形態において、３つのスワップパルスシーケンスＳＷＡＰ、すなわち、第１のスワップパルスシーケンスＳＷＡＰ、第２のスワップパルスシーケンスＳＷＡＰ、および第３のスワップパルスシーケンスＳＷＡＰを連続的に照射することによって達成され、３つのスワップパルスシーケンスＳＷＡＰの各々は、図３による横磁場パルスを含む。
【0121】
より具体的には、代替的な実施形態では、第２のステップＳ２において横磁場パルスの少なくとも１つのスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第１の核Ｈおよび第２の核Ｎの偏極の交換は、
－横磁場パルスの第１のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第１の核Ｈおよび第３の核Ｃの偏極の交換、
－横磁場パルスの第２のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第３の核Ｃおよび第２の核Ｎの偏極の交換、
－横磁場パルスの第３のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第１の核Ｈおよび第３の核Ｃの偏極の交換を含む。
－横磁場パルスの第１のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第１の核Ｈおよび第３の核Ｃの偏極の交換、
－横磁場パルスの第２のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第３の核Ｃおよび第２の核Ｎの偏極の交換、
－横磁場パルスの第３のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる、第１の核Ｈおよび第３の核Ｃの偏極の交換を含む。
【0122】
第１のスワップシーケンスＳＷＡＰ、第２のスワップシーケンスＳＷＡＰ、および第３のスワップシーケンスＳＷＡＰは、順に連続して照射される。それにより、第１のスワップシーケンスＳＷＡＰ、第２のスワップシーケンスＳＷＡＰ、および第３のスワップシーケンスＳＷＡＰの各々は、図３に示すように、横磁場パルスの第１のシーケンスＳＥＱ１および横磁場パルスの第２のシーケンスＳＥＱ２を同期して照射することを含む。
【0123】
第１のスワップシーケンスＳＷＡＰの第１のシーケンスＳＥＱ１の横磁場パルスの周波数は、第１の核Ｈのラーモア周波数に対応する。第１のスワップシーケンスＳＷＡＰの第２のシーケンスＳＥＱ２の横磁場パルスの周波数は、第３の核Ｃのラーモア周波数に対応する。
【0124】
第２のスワップシーケンスＳＷＡＰの第１のシーケンスＳＥＱ１の横磁場パルスの周波数は、第２の核Ｎのラーモア周波数に対応する。第２のスワップシーケンスＳＷＡＰの第２のシーケンスＳＥＱ２の横磁場パルスの周波数は、第３の核Ｃのラーモア周波数に対応する。
【0125】
第３のスワップシーケンスＳＷＡＰの第１のシーケンスＳＥＱ１の横磁場パルスの周波数は、第１の核Ｈのラーモア周波数に対応する。第３のスワップシーケンスＳＷＡＰの第２のシーケンスＳＥＱ２の横磁場パルスの周波数は、第３の核Ｃのラーモア周波数に対応する。
【0126】
次に、第１のスワップシーケンスＳＷＡＰの所定の時間遅延ｔＤ１は、ｔＤ１＝１／（４ＪＨＣ）によって与えられる。次に、第２のスワップシーケンスＳＷＡＰの所定の時間遅延ｔＤ２は、ｔＤ２＝１／（４ＪＣＮ）によって与えられる。第３のスワップシーケンスＳＷＡＰの所定の時間遅延ｔＤ３はｔＤ３＝ｔＤ１である。
【0127】
結果として、第１の核Ｈの偏極および第２の核Ｎの偏極は、図３に関して説明した単一スワップシーケンスＳＷＡＰを使用した直接的な交換の場合と比較して、第３の核Ｃを介してはるかに速く交換される。
【0128】
図５ｂは、第２のステップＳ２で提案されたようなスワップシーケンスＳＷＡＰを使用して偏極を事前に交換することなく、すなわち、第３のステップＳ３を実行する前に提案された方法の第２のステップＳ２を実行することなく、第３のステップＳ３で得られた磁化信号ＦＩＤに基づいて第４のステップＳ４で決定された核磁気共鳴スペクトルを示す。より具体的には、図５ｂに示す核磁気共鳴スペクトルは、励起パルスシーケンスＥＸＣとして時間遅延τ１＝１ｓを有する逆比例回復パルスシーケンスを使用し、第３のステップＳ３の３２回の反復を実行した後に、また各第３のステップＳ３で測定された磁化信号ＦＩＤにわたって平均化することによって、決定される。これにより、反復ループでの２つの第３のステップＳ３間の時間遅延／平衡時間は、Ｔｅｑ＝１０００秒となる。対応する実験は合計約９時間継続した。最後には、縦緩和時間Ｔ１（Ｎ）＝（１１５±５）ｓ、（１１９±６）ｓ、（１１４±７）ｓ、（１２４±３）ｓという４つの結果を、図５ｂに示す核磁気共鳴スペクトルの４つのローレンツ型共鳴の幅から、第４のステップＳ４において決定する。
【0129】
図５ｃは、偏極の事前の交換を伴う、すなわち提案された方法の実施形態による、磁化信号ＦＩＤに基づいて決定された核磁気共鳴スペクトルを示す。より具体的には、図５ｃに示す核磁気共鳴スペクトルは、各走査シーケンスＳＣＡＮの各第３のステップＳ３で励起パルスシーケンスＥＸＣとして時間遅延τ１＝１ｓを有する逆比例回復パルスシーケンスを使用し、また走査シーケンスＳＣＡＮの各第３のステップＳ３で測定された磁化信号ＦＩＤにわたって平均化することによって、走査シーケンスＳＣＡＮの４回の反復のみを実行した後に、決定される。走査シーケンスＳＣＡＮの各第２のステップＳ２では、図５ａに関して説明した実施形態による第１、第２、および第３のスワップシーケンスＳＷＡＰを照射することによる偏極の間接交換が達成される。これにより、反復ループでの２つの走査シーケンスＳＣＡＮ間の時間遅延／平衡時間は、Ｔｅｑ＝１０秒となる。対応する実験は合計約１分継続した。最後には、縦緩和時間Ｔ１（Ｎ）＝（１２９±１１）ｓ、（１０１±３）ｓ、（９９±５）ｓ、（１０７±８）ｓという４つの結果を、図５ｃに示す核磁気共鳴スペクトルの４つのローレンツ型共鳴の幅から、第４のステップＳ４において決定する。
【0130】
明らかに、図５ａおよび図５ｂの核磁気共鳴スペクトル、および決定された核磁気緩和時間は、類似しており、同等の信号対雑音比で得られている。しかし、図５ｃの核磁気共鳴スペクトルおよび対応する核磁気緩和時間は、より時間効率的かつリソース効率的な方法で決定されている。
【0131】
当然のことながら、まさに典型的な実施形態に開示されている異なる実施形態の特徴は、互いに組み合わせることができ、個別に特許請求することもできる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【外国語明細書】
