JPH05249214A - Ｎｍｒサンプルシェーパー - Google Patents
ＮｍｒサンプルシェーパーInfo
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- JPH05249214A JPH05249214A JP4354934A JP35493492A JPH05249214A JP H05249214 A JPH05249214 A JP H05249214A JP 4354934 A JP4354934 A JP 4354934A JP 35493492 A JP35493492 A JP 35493492A JP H05249214 A JPH05249214 A JP H05249214A
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- sample tube
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- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
- B01L3/5082—Test tubes per se
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 減少したサンプル容積を改良したサンプル形
状にすることで、ＮＭＲサンプルプローブについて磁場
均一性を改良し、充填因子を改良する。 【構成】 より高い均一性を実現するため、流体サンプ
ルおよびチューブの対称性を従来技術において使用され
たのと同じサンプル容積に対する観測領域からより離れ
たところまで与えるための改良されてＮＭＲサンプルチ
ューブの形状、および標準チューブのためのインサー
ト。
状にすることで、ＮＭＲサンプルプローブについて磁場
均一性を改良し、充填因子を改良する。 【構成】 より高い均一性を実現するため、流体サンプ
ルおよびチューブの対称性を従来技術において使用され
たのと同じサンプル容積に対する観測領域からより離れ
たところまで与えるための改良されてＮＭＲサンプルチ
ューブの形状、および標準チューブのためのインサー
ト。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、観測コイルと結合する
サンプルチューブの領域を横切る磁場の均一性を改良す
るためのに、サンプルチューブまたはチューブのための
インサートを形状付けることでＮＭＲサンプルを形状付
けることに関する。
サンプルチューブの領域を横切る磁場の均一性を改良す
るためのに、サンプルチューブまたはチューブのための
インサートを形状付けることでＮＭＲサンプルを形状付
けることに関する。
【０００２】
【従来技術】核磁気共鳴スペクトロスコピー（ＮＭＲ）
は、１９４６年にこれが利用できるようになって以来重
要な分析技術となっている。原子核が強度の高い、一定
で均一な磁場中に置かれ、同時にある選択された周波数
のＲＦ交番電磁場を受けると、高周波電磁場と原子核と
の間でエネルギーの移動が生じ、核子のフリッピング
（パタンと倒れること）がおこり、瞬時に核子の緩和、
すなわち核子が再度エネルギーを吸収し倒れることがで
きるところに立ち上がることが生じる。このフリッピン
グは共鳴といわれている。より正確には、核子が、放射
量子であるエネルギーｈｆ0（ｈはプランク定数）が近
接した２つの核エネルギーレベル間のエネルギー差に正
確に等しいように、周波数ｆ0の放射を受けると、エネ
ルギー遷移が生じ、ある許される向きから他方の向きへ
と核子の向きが変わる。このようなＮＭＲ実験の装置は
概念としては比較的単純で、固定した磁場Ｈ0を生成す
る大きな磁石、ＲＦ励起エネルギーを生成する電子装置
（送信器）および電子受信器を含む。この発信器はサン
プルのまわりに配置され、励起する励起コイルに結合さ
れ、受信器はプローブとして知られているスペクトロメ
ーターの一部内にあるコイルに結合されている。今日の
ＮＭＲスペクトロメーター装置において、受信器および
送信器は、送信器がオン状態のとき受信器が受信しない
ように、あるいはその逆も生じないように通常非常にす
ばやくオンとオフに切り替えられる。
は、１９４６年にこれが利用できるようになって以来重
要な分析技術となっている。原子核が強度の高い、一定
で均一な磁場中に置かれ、同時にある選択された周波数
のＲＦ交番電磁場を受けると、高周波電磁場と原子核と
の間でエネルギーの移動が生じ、核子のフリッピング
（パタンと倒れること）がおこり、瞬時に核子の緩和、
すなわち核子が再度エネルギーを吸収し倒れることがで
きるところに立ち上がることが生じる。このフリッピン
グは共鳴といわれている。より正確には、核子が、放射
量子であるエネルギーｈｆ0（ｈはプランク定数）が近
接した２つの核エネルギーレベル間のエネルギー差に正
確に等しいように、周波数ｆ0の放射を受けると、エネ
ルギー遷移が生じ、ある許される向きから他方の向きへ
と核子の向きが変わる。このようなＮＭＲ実験の装置は
概念としては比較的単純で、固定した磁場Ｈ0を生成す
る大きな磁石、ＲＦ励起エネルギーを生成する電子装置
（送信器）および電子受信器を含む。この発信器はサン
プルのまわりに配置され、励起する励起コイルに結合さ
れ、受信器はプローブとして知られているスペクトロメ
ーターの一部内にあるコイルに結合されている。今日の
ＮＭＲスペクトロメーター装置において、受信器および
送信器は、送信器がオン状態のとき受信器が受信しない
ように、あるいはその逆も生じないように通常非常にす
ばやくオンとオフに切り替えられる。
【０００３】受信器コイルが、通常溶媒に溶解し、サン
プル試験チューブ内に配置されるサンプル原子と非常に
密接に結合すること、および受信器コイルができるかぎ
り多量のサンプル材で充填されること、すなわち大きな
充填因子をもつことが重要である。その理由は、受信器
コイルが受信した信号の強度がコイルに結合した核子の
数に関連し、各核子からの放出信号が非常に小さいから
である。近年なされてきたＮＭＲスペクトロメーターの
改良努力の多くは、サンプルに結合する技術を改良する
ためにＮＭＲのスペクトロメーター装置のプローブ部分
を改良することことに費やされている。ＮＭＲの発展の
初期では、ＮＭＲの最も重要なパラメータはＤＣ磁場、
Ｈ0の均一性であった。事実、その均一性が最も初期の
磁石よりまず改良されたとき、ＮＭＲスペクトロメータ
ーを、高分解能スペクトロメーターにすることができる
ことを発見した。高分解能のスペクトルとは、サンプル
の分子が二次の磁場により生ずるような、共鳴ラインが
観測核子の化学的環境において、ばらばらに生じる大き
な共鳴シフトよりも狭いところのスペクトルである。均
一性とはＤＣ磁場の質である。その目的とするところは
完全な均一性を達成することで、これはサンプルの総て
の原子が同じ方向および大きさをもつ磁場を受けること
を意味する。
プル試験チューブ内に配置されるサンプル原子と非常に
密接に結合すること、および受信器コイルができるかぎ
り多量のサンプル材で充填されること、すなわち大きな
充填因子をもつことが重要である。その理由は、受信器
コイルが受信した信号の強度がコイルに結合した核子の
数に関連し、各核子からの放出信号が非常に小さいから
である。近年なされてきたＮＭＲスペクトロメーターの
改良努力の多くは、サンプルに結合する技術を改良する
ためにＮＭＲのスペクトロメーター装置のプローブ部分
を改良することことに費やされている。ＮＭＲの発展の
初期では、ＮＭＲの最も重要なパラメータはＤＣ磁場、
Ｈ0の均一性であった。事実、その均一性が最も初期の
磁石よりまず改良されたとき、ＮＭＲスペクトロメータ
ーを、高分解能スペクトロメーターにすることができる
ことを発見した。高分解能のスペクトルとは、サンプル
の分子が二次の磁場により生ずるような、共鳴ラインが
観測核子の化学的環境において、ばらばらに生じる大き
な共鳴シフトよりも狭いところのスペクトルである。均
一性とはＤＣ磁場の質である。その目的とするところは
完全な均一性を達成することで、これはサンプルの総て
の原子が同じ方向および大きさをもつ磁場を受けること
を意味する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するた
めの手段】前記したように、プローブの要素もまたサン
プルを横切るＤＣ磁力線の均一性に影響を与える。プロ
ーブがいろいろな材料、形状を含むことから、各材料、
形状は磁場にいろいろな影響を与え、したがって均一性
に有害な影響を与える。
めの手段】前記したように、プローブの要素もまたサン
プルを横切るＤＣ磁力線の均一性に影響を与える。プロ
ーブがいろいろな材料、形状を含むことから、各材料、
形状は磁場にいろいろな影響を与え、したがって均一性
に有害な影響を与える。
【０００５】アンダーソン等の米国特許第3.091,732号
の従来の特許はプローブコイルおよび接着剤を、混合し
た磁化率がサンプルを取り囲むエアの磁化率と整合する
材料で作ることを求めるものである。他の非均一性を補
正するプローブについての特許は米国特許第4,517,526
号であり、これはコイル形の穴（hole）について補正す
るもので、米国特許第4,077,002号は、十分な量のサン
プル液それ自身が観測領域を完全に満たし、溢れるよう
にできないときに、エッジ効果を補正することに向けら
れている。米国特許第4,549,136号は、磁化率がサンプ
ルチューブ溶媒と等しいサンプルチューブに付加される
べき材料のプラグを使用することを教示している。
の従来の特許はプローブコイルおよび接着剤を、混合し
た磁化率がサンプルを取り囲むエアの磁化率と整合する
材料で作ることを求めるものである。他の非均一性を補
正するプローブについての特許は米国特許第4,517,526
号であり、これはコイル形の穴（hole）について補正す
るもので、米国特許第4,077,002号は、十分な量のサン
プル液それ自身が観測領域を完全に満たし、溢れるよう
にできないときに、エッジ効果を補正することに向けら
れている。米国特許第4,549,136号は、磁化率がサンプ
ルチューブ溶媒と等しいサンプルチューブに付加される
べき材料のプラグを使用することを教示している。
【０００６】ここ数年の間、サンプルを保存するために
長く、小径の円筒状のサンプルチューブを使用すること
が標準となっている。非常に小さなサンプル容積のみが
利用可能であるとき、あるいはサンプルが非常に高価で
あるとき、このようなアプローチでさえ問題が多く、サ
ンプルを薄めることが必要となり、結果として信号を減
少させることになる。このような場合、サンプルがサン
プル空間を溢れるほど満たすことができないとき、エッ
ジ（端部）効果を避けるためにサンプルプラグが利用さ
れた。
長く、小径の円筒状のサンプルチューブを使用すること
が標準となっている。非常に小さなサンプル容積のみが
利用可能であるとき、あるいはサンプルが非常に高価で
あるとき、このようなアプローチでさえ問題が多く、サ
ンプルを薄めることが必要となり、結果として信号を減
少させることになる。このような場合、サンプルがサン
プル空間を溢れるほど満たすことができないとき、エッ
ジ（端部）効果を避けるためにサンプルプラグが利用さ
れた。
【０００７】従来は、球形容積のサンプル空間を形成す
るサンプルチューブ内にナイロンプラグを導入すること
が知られていた。球形のガラスバルブ（bulb)もまた知
られている。球形の容積の充填因子は良くなく、これは
ガラスの球の不完全さ、ガラスバルブに接着される軸部
のサンプルにより生ずる乱れからくる。
るサンプルチューブ内にナイロンプラグを導入すること
が知られていた。球形のガラスバルブ（bulb)もまた知
られている。球形の容積の充填因子は良くなく、これは
ガラスの球の不完全さ、ガラスバルブに接着される軸部
のサンプルにより生ずる乱れからくる。
【０００８】本発明の目的は、減少したサンプル容積を
改良したサンプル形状にすることで、ＮＭＲサンプルプ
ローブについて磁場均一性を改良し、充填因子を改良す
ることである。
改良したサンプル形状にすることで、ＮＭＲサンプルプ
ローブについて磁場均一性を改良し、充填因子を改良す
ることである。
【０００９】本発明の特徴は、観測領域の外側のサンプ
ルチューブの直径を回転立体のように画成された形状に
従った直径に減少させることである。
ルチューブの直径を回転立体のように画成された形状に
従った直径に減少させることである。
【００１０】他の特徴は、観測領域の両側の対称形状を
もつサンプルチューブの領域が、従来のサンプルチュー
ブにおける場合と同じ容積のサンプル液に対し前記観測
領域からさらに実質的に伸長することである。
もつサンプルチューブの領域が、従来のサンプルチュー
ブにおける場合と同じ容積のサンプル液に対し前記観測
領域からさらに実質的に伸長することである。
【００１１】さらに、他の特徴は、適宜形状付けられた
プラグインサートがサンプルを所望の形状にするため
に、標準サンプルチューブ内に挿入できることである。
プラグインサートがサンプルを所望の形状にするため
に、標準サンプルチューブ内に挿入できることである。
【００１２】
【実施例】ＮＭＲスペクトロメーターの基本的特徴のブ
ロック図が図１に示されている。電磁石は、プローブ１
の空間を横切る均一な磁場Ｈ0を形成するポール７およ
び８を有する。プローブ１はサンプルチューブ１１の両
側に位置する受信器／送信器サドルコイル２（図２Ａ）
から成る。サンプルチューブ１１はそのサンプルチュー
ブ内のサンプルに核子を励起するためのもので、サンプ
ルがプローブ１内に吊下され、観測領域として知られて
いる（図２および図３）領域１０の中心にサンプルが位
置するように配置される。
ロック図が図１に示されている。電磁石は、プローブ１
の空間を横切る均一な磁場Ｈ0を形成するポール７およ
び８を有する。プローブ１はサンプルチューブ１１の両
側に位置する受信器／送信器サドルコイル２（図２Ａ）
から成る。サンプルチューブ１１はそのサンプルチュー
ブ内のサンプルに核子を励起するためのもので、サンプ
ルがプローブ１内に吊下され、観測領域として知られて
いる（図２および図３）領域１０の中心にサンプルが位
置するように配置される。
【００１３】受信器および信号処理器（モジュール）１
２がプローブワイヤ１６に接続され、ディスプレー１４
が電子モジュール１２に接続され、レコーダー、プリン
ターおよび他のディスプレー装置を含む場合がある。ス
ピナー３０が磁場の不均一性の効果を相殺するためにエ
ア源３１により付勢される。
２がプローブワイヤ１６に接続され、ディスプレー１４
が電子モジュール１２に接続され、レコーダー、プリン
ターおよび他のディスプレー装置を含む場合がある。ス
ピナー３０が磁場の不均一性の効果を相殺するためにエ
ア源３１により付勢される。
【００１４】従来技術では、サンプル内のスピニング液
により形成されるメニスカス５（図２ａ）により端効果
の不均一性が生じる。サンプルの利用可能な量に制限が
ある場合において、サンプルが位置１８から位置１８′
へと上昇することで、チューブ内で最も少ない量を利用
するけれども、観測領域１０がサンプルで満たされ得る
ことは明らかである。この位置で、エアからガラスへと
変化することにより引き起こされる磁化率の変化がサン
プル材に突然に導入されることで観測領域の底部に近い
材料がその均一性に影響を及ぼす。
により形成されるメニスカス５（図２ａ）により端効果
の不均一性が生じる。サンプルの利用可能な量に制限が
ある場合において、サンプルが位置１８から位置１８′
へと上昇することで、チューブ内で最も少ない量を利用
するけれども、観測領域１０がサンプルで満たされ得る
ことは明らかである。この位置で、エアからガラスへと
変化することにより引き起こされる磁化率の変化がサン
プル材に突然に導入されることで観測領域の底部に近い
材料がその均一性に影響を及ぼす。
【００１５】形状および材料が測定領域の頂部および底
部で対称であることも明らかである。ガラス製シリンダ
ーは２５に近くの頂部で開放されて続き、そこには液体
がない。一方、ガラス製シリンダーは底部で急激に狭ま
り終了している。
部で対称であることも明らかである。ガラス製シリンダ
ーは２５に近くの頂部で開放されて続き、そこには液体
がない。一方、ガラス製シリンダーは底部で急激に狭ま
り終了している。
【００１６】これらの乱れを最小化するために、可能な
限り、操作者は観測領域から磁化率境界面を離し、サン
プルチューブを溢れるように一杯にする。この操作は、
２〜３度行い、多くのサンプルとする必要があり、迷走
ＲＦ電磁場によるサンプルの刺激により人工的なものを
導入することになる。
限り、操作者は観測領域から磁化率境界面を離し、サン
プルチューブを溢れるように一杯にする。この操作は、
２〜３度行い、多くのサンプルとする必要があり、迷走
ＲＦ電磁場によるサンプルの刺激により人工的なものを
導入することになる。
【００１７】図２Ｂは、本発明にしたがったサンプルチ
ューブの実施例を示す。ここで、サンプルチューブはｚ
軸線２８に関して対称で、かつ中間面２７に関して実質
的に対称の容積内にサンプルを完全に含むように形状付
けられる。従来技術のように磁化率の不連続性を呈する
液体カラムの、いきなり端部となるものが、その不連続
性を最小化するためサンプルチューブにより形状付けら
れる。その端部は徐々に変化する回転体、すなわち円錐
となるように形状付けられる。この構造は、従来の場合
よりも、その同じ全サンプル容積に対する観測相互作用
領域からさらにサンプル溶液を中央線にそって伸長す
る。本発明のチューブの形状を徐々に変化させることに
より、より高次の勾配が減少する。観測相互作用領域に
おいて、サンプルチューブの直径２４は可能なかぎり広
くなり、最大の充填因子が得られる。相互作用領域１０
の外側の適宜選択された位置２２および２３で、サンプ
ルチューブは、円筒状の形状から円錐状の形状に変化す
る。２１のところの円錐部の頂部は完全に閉じておら
ず、サンプルを挿入するための非常に小さな穴の管に至
っている。 図３Ａは、標準的に利用可能なWilmad５２
８サンプルチューブに対する寸法を示す。これは、チュ
ーブの閉端が観測領域の底面から０．２４０インチ
（０．６１ｃｍ）であるとき、３９２ｍｍ3のサンプル
がバリアン社のＮＭＲプローブの観測領域を０.２４イ
ンチ（０.６１ｃｍ）だけ越えて伸長していることを示
している。観測相互作用領域はこのプローブに対して
０.６２９インチ（１．６ｃｍ）と指定される。
ューブの実施例を示す。ここで、サンプルチューブはｚ
軸線２８に関して対称で、かつ中間面２７に関して実質
的に対称の容積内にサンプルを完全に含むように形状付
けられる。従来技術のように磁化率の不連続性を呈する
液体カラムの、いきなり端部となるものが、その不連続
性を最小化するためサンプルチューブにより形状付けら
れる。その端部は徐々に変化する回転体、すなわち円錐
となるように形状付けられる。この構造は、従来の場合
よりも、その同じ全サンプル容積に対する観測相互作用
領域からさらにサンプル溶液を中央線にそって伸長す
る。本発明のチューブの形状を徐々に変化させることに
より、より高次の勾配が減少する。観測相互作用領域に
おいて、サンプルチューブの直径２４は可能なかぎり広
くなり、最大の充填因子が得られる。相互作用領域１０
の外側の適宜選択された位置２２および２３で、サンプ
ルチューブは、円筒状の形状から円錐状の形状に変化す
る。２１のところの円錐部の頂部は完全に閉じておら
ず、サンプルを挿入するための非常に小さな穴の管に至
っている。 図３Ａは、標準的に利用可能なWilmad５２
８サンプルチューブに対する寸法を示す。これは、チュ
ーブの閉端が観測領域の底面から０．２４０インチ
（０．６１ｃｍ）であるとき、３９２ｍｍ3のサンプル
がバリアン社のＮＭＲプローブの観測領域を０.２４イ
ンチ（０.６１ｃｍ）だけ越えて伸長していることを示
している。観測相互作用領域はこのプローブに対して
０.６２９インチ（１．６ｃｍ）と指定される。
【００１８】図３Ｂは、円錐端の設計、たとえば３９２
ｍｍ3のサンプルが、充填因子にいかなる犠牲を与える
ことなく、相互作用領域に両側に０.４６０インチ（１.
１４ｃｍ）伸びることを示している。各円錐領域の容積
Ｖcrは５ｍｍ3である。図３Ｃに示すように、チューブ
の両端部を長半径が０.３６１８インチ（０．９１９ｃ
ｍ）、短半径が０．０８２７５インチ（０．２１０２ｃ
ｍ）の楕円形に形状付けすることにより同じ利点が得ら
れる。楕円形の各端部の容積Ｖeは８５ｍｍ3で、流体が
この実施例において、観測流体の両側に０．３６２イン
チ（０．９１９ｃｍ）伸びる。この楕円形状は、一様な
磁場を歪めることがなく、もし取り囲む磁場が一様であ
ると、楕円形の空洞内の磁場も一様となるという付加的
な利点を有する。
ｍｍ3のサンプルが、充填因子にいかなる犠牲を与える
ことなく、相互作用領域に両側に０.４６０インチ（１.
１４ｃｍ）伸びることを示している。各円錐領域の容積
Ｖcrは５ｍｍ3である。図３Ｃに示すように、チューブ
の両端部を長半径が０.３６１８インチ（０．９１９ｃ
ｍ）、短半径が０．０８２７５インチ（０．２１０２ｃ
ｍ）の楕円形に形状付けすることにより同じ利点が得ら
れる。楕円形の各端部の容積Ｖeは８５ｍｍ3で、流体が
この実施例において、観測流体の両側に０．３６２イン
チ（０．９１９ｃｍ）伸びる。この楕円形状は、一様な
磁場を歪めることがなく、もし取り囲む磁場が一様であ
ると、楕円形の空洞内の磁場も一様となるという付加的
な利点を有する。
【００１９】所期の目的は回転体のように形成されたサ
ンプルチューブの両端に対して Ｖ＝π∫ｙ2ｄｚ となるように形状付けることにより達成される。ここで
ｙ＝ｆ(ｚ)で、ｚは前記軸線にそって前記観測相互作用
領域から測定した距離であり、ｙは軸線から形状付けら
れた端部分の表面までの距離（ｚの関数）である。ｙ
は、好適にｙ＝ｆ(ｚ)＝０のとき、|ｚ|≧Ｄ／２となる
ように選択される。ここで、Ｄは観測領域内のサンプル
チューブの直径である。
ンプルチューブの両端に対して Ｖ＝π∫ｙ2ｄｚ となるように形状付けることにより達成される。ここで
ｙ＝ｆ(ｚ)で、ｚは前記軸線にそって前記観測相互作用
領域から測定した距離であり、ｙは軸線から形状付けら
れた端部分の表面までの距離（ｚの関数）である。ｙ
は、好適にｙ＝ｆ(ｚ)＝０のとき、|ｚ|≧Ｄ／２となる
ように選択される。ここで、Ｄは観測領域内のサンプル
チューブの直径である。
【００２０】チューブの端部分が球形に形状付けられる
とき、最小量のサンプル容積が要求されるが、磁化率の
不連続性が他のいかなる回転体形に対するよりも観測領
域のエッジの近傍で生じる。十分な量のサンプルが存在
すると、よりよい結果が、ほとんど磁化率が不連続とな
る領域を観測領域から十分な距離のところへと伸長する
端部の形状の１つでもって得られる。
とき、最小量のサンプル容積が要求されるが、磁化率の
不連続性が他のいかなる回転体形に対するよりも観測領
域のエッジの近傍で生じる。十分な量のサンプルが存在
すると、よりよい結果が、ほとんど磁化率が不連続とな
る領域を観測領域から十分な距離のところへと伸長する
端部の形状の１つでもって得られる。
【００２１】図３Ｂおよび図３Ｃの実施例に関して説明
したように、全く新規なサンプルチューブをガラスから
作ることなく本発明の目的を達成できることが分かっ
た。特に、図５に示すように、高充填因子を維持し、サ
ンプル端の近くで一様な磁場勾配を減少させる目的を達
成するために、テフロン製の頂部サンプル形状付けイン
サート５０およびテフロン製の底部サンプル形状付けイ
ンサート５５が形成された。内表面５２および５７をｚ
軸線５９に関して回転表面のように形成することによ
り、上記効果が得られる。
したように、全く新規なサンプルチューブをガラスから
作ることなく本発明の目的を達成できることが分かっ
た。特に、図５に示すように、高充填因子を維持し、サ
ンプル端の近くで一様な磁場勾配を減少させる目的を達
成するために、テフロン製の頂部サンプル形状付けイン
サート５０およびテフロン製の底部サンプル形状付けイ
ンサート５５が形成された。内表面５２および５７をｚ
軸線５９に関して回転表面のように形成することによ
り、上記効果が得られる。
【００２２】操作に際し、底部インサートがまず、試験
チューブ１１′内に挿入される。インサート５５は頂点
に穴６０を有する。挿入したときは、穴６０は試験チュ
ーブ１１′の底５８に対してぴったりと押し付けられ
る。次に、ある量のサンプル流体は、観測領域５４を十
分に満たすようにサンプルチューブ内に導入される。最
後に、頂部インサート５０が試験チューブ１１′に押し
付けられ、サンプルがインサートの頂点の穴５３から溢
れるまでサンプル流体内に押し付けられる。インサート
５０が観測相互作用領域５４内で動くことがないことを
注意する。インサート５０が配置されたとき、試験チュ
ーブのサイドをテーパー付けすることにより、開口５
３′の近くの領域に形成されるであろう空気の泡が穴を
通って放出されるべきである。泡が開口５３′に近くに
存在するならば、試験チューブを逆さにすることで、泡
を移動させ、さらなる撹拌により表面張力が敗れ、泡が
放出される。円錐がそうであるように相互作用領域から
離れるように楕円がサンプル端５８を伸長しなくとも、
頂部および底部インサートの両方の内表面の形状は楕円
が好適である。テフロンの磁化率は水の磁化率とよく整
合し、楕円は磁場を歪めないという付加的利点をもつ。
インサートは、形状付けられた端部をもつガラス製チュ
ーブ全体にわたって、それら端部が形状付けられたチュ
ーブの場合よりも磁化率の不連続な領域を観測領域から
遠ざけるという利点をもつ。
チューブ１１′内に挿入される。インサート５５は頂点
に穴６０を有する。挿入したときは、穴６０は試験チュ
ーブ１１′の底５８に対してぴったりと押し付けられ
る。次に、ある量のサンプル流体は、観測領域５４を十
分に満たすようにサンプルチューブ内に導入される。最
後に、頂部インサート５０が試験チューブ１１′に押し
付けられ、サンプルがインサートの頂点の穴５３から溢
れるまでサンプル流体内に押し付けられる。インサート
５０が観測相互作用領域５４内で動くことがないことを
注意する。インサート５０が配置されたとき、試験チュ
ーブのサイドをテーパー付けすることにより、開口５
３′の近くの領域に形成されるであろう空気の泡が穴を
通って放出されるべきである。泡が開口５３′に近くに
存在するならば、試験チューブを逆さにすることで、泡
を移動させ、さらなる撹拌により表面張力が敗れ、泡が
放出される。円錐がそうであるように相互作用領域から
離れるように楕円がサンプル端５８を伸長しなくとも、
頂部および底部インサートの両方の内表面の形状は楕円
が好適である。テフロンの磁化率は水の磁化率とよく整
合し、楕円は磁場を歪めないという付加的利点をもつ。
インサートは、形状付けられた端部をもつガラス製チュ
ーブ全体にわたって、それら端部が形状付けられたチュ
ーブの場合よりも磁化率の不連続な領域を観測領域から
遠ざけるという利点をもつ。
【００２３】図６はインサート５０の断面図である。デ
ィスクの内側部分は中空で、曲面５２の頂点に小さな開
口５３′を有する軸線６３に関して回転体となるように
形状付けられている。頂部インサート５０の上端にある
穴５３はそのインサートを配置するための道具を挿入で
きるように螺刻（６４）されている。
ィスクの内側部分は中空で、曲面５２の頂点に小さな開
口５３′を有する軸線６３に関して回転体となるように
形状付けられている。頂部インサート５０の上端にある
穴５３はそのインサートを配置するための道具を挿入で
きるように螺刻（６４）されている。
【００２４】図７は底部インサート５５の断面図であ
る。ディスクの内側部分は中空で、側壁の形状７１は曲
面７１の頂点に小さな穴６０を有する軸線６３に関して
回転体となるように形状付けられている。穴６０はその
インサートを配置するための道具を挿入できるように螺
刻（６４）されている。
る。ディスクの内側部分は中空で、側壁の形状７１は曲
面７１の頂点に小さな穴６０を有する軸線６３に関して
回転体となるように形状付けられている。穴６０はその
インサートを配置するための道具を挿入できるように螺
刻（６４）されている。
【００２５】
【効果】図４Ａは、図６および図７のサンプルチューブ
インサートを使って、９０％のＨ2Ｏ中のＤＮＡプロテ
イン片から得られたスペルトルを示し、本発明のサンプ
ルチューブインサートを使用するサンプル材および条件
に対して得られた改良された一様性を示す。
インサートを使って、９０％のＨ2Ｏ中のＤＮＡプロテ
イン片から得られたスペルトルを示し、本発明のサンプ
ルチューブインサートを使用するサンプル材および条件
に対して得られた改良された一様性を示す。
【００２６】図４Ａのスペルトルは平坦な磁化率の端部
プラグを使用する直径５ｍｍのサンプルチューブから得
られた。
プラグを使用する直径５ｍｍのサンプルチューブから得
られた。
【００２７】図４Ｂのスペルトルは、図５の楕円形のイ
ンサートにより得られた。両サンプルとも水から導出さ
れる中央プロトンライン（最も優勢なライン）を減ずる
ために同じ前飽和磁場値をもち、および同じ容積となっ
ている。主要な水のラインの近くのラインは明瞭により
分解されている。
ンサートにより得られた。両サンプルとも水から導出さ
れる中央プロトンライン（最も優勢なライン）を減ずる
ために同じ前飽和磁場値をもち、および同じ容積となっ
ている。主要な水のラインの近くのラインは明瞭により
分解されている。
【００２８】本発明の内容、範囲内で上記装置をいろい
ろ変化させることができることは明らかである。本記載
および図面は本発明の２つの実施例を示すが、特許請求
の範囲を限定するものではない。
ろ変化させることができることは明らかである。本記載
および図面は本発明の２つの実施例を示すが、特許請求
の範囲を限定するものではない。
【図１】従来のＮＭＲＡサンプルチューブおよびシステ
ムのブロック図である。
ムのブロック図である。
【図２】図２Ａはサドル送信／受信コイルの三次元図で
あり、図２Ｂは本発明のサンプルチューブの好適的実施
例およびサドルコイルの断面図である。
あり、図２Ｂは本発明のサンプルチューブの好適的実施
例およびサドルコイルの断面図である。
【図３】図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ従来
の微***サンプルチューブの断面図、本発明の円錐形端
部形状の実施例の断面図、および楕円端部形状の実施例
の断面図である。
の微***サンプルチューブの断面図、本発明の円錐形端
部形状の実施例の断面図、および楕円端部形状の実施例
の断面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ従来のチュー
ブ内、および本発明にしたがったインサートを有するサ
ンプルチューブ内に含まれるＨ2Ｏ内にあるＤＮＡプロ
テイン片のサンプルから得られたＮＭＲスペクトルであ
る。
ブ内、および本発明にしたがったインサートを有するサ
ンプルチューブ内に含まれるＨ2Ｏ内にあるＤＮＡプロ
テイン片のサンプルから得られたＮＭＲスペクトルであ
る。
【図５】端部領域を整形するための、サンプルの上下に
インサートを有する標準サンプルチューブの断面図であ
る。
インサートを有する標準サンプルチューブの断面図であ
る。
【図６】図５のインサートの頂部の断面図である。
【図７】図５のインサートの底部の断面図である。
１１′ 試験チューブ ５０ 頂部インサート ５２ 内表面（曲面） ５３ 穴 ５３′ 開口 ５４ 観測領域 ５５ 底部インサート ５７ 内表面（曲面） ５８ 端部 ５９ 軸線 ６０ 穴 ７１ 内表面（曲面）
Claims (10)
- 【請求項１】 ＮＭＲ高周波エネルギー励起および受信
のためのコイル巻線を有する相互作用観測領域内で、Ｎ
ＭＲプローブ内に整合し、結合するように設計されたサ
ンプルチューブであって、チューブ軸線を有し、開放端
および閉鎖端を有し、さらに前記観測領域全体にわたっ
て第１の直径Ｄの一様な円形断面を有する、ガラス製の
薄壁で形成される伸長した構造物であるサンプルチュー
ブにおいて、 前記チューブが第１および第２の部分から成り、 第１の部分が前記相互作用領域と前記閉鎖端との間であ
り、前記相互作用領域に隣接し、 第２の部分が前記相互作用領域と前記開放端との間であ
り、前記開放端に隣接し、 前記第１および第２の部分の形状が、前記部分の容積が
容積方程式＝π∫ｙ2ｄｚを満たす回転体で数学的に定
義され、ここで回転軸が前記チューブ軸線ｚであり、ｚ
が前記軸線にそった前記観測領域から測定した距離であ
り、前記チューブ軸線から前記両部分の前記チューブの
表面への垂直距離がｙであり、ｙが前記相互作用領域か
らの距離の関数で減少する、ことを特徴とするサンプル
チューブ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のサンプルチューブであ
って、 前記チューブ軸線から前記第１及び第２の部分の前記チ
ューブの表面への垂直距離がｙ＝ｆ（−ｚ）＝ｆ（＋
ｚ）のようにｚの実質的に対称な関数である、ところの
サンプルチューブ。 - 【請求項３】 請求項１に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が直線に対する方程式により定義される、
ところのサンプルチューブ。 - 【請求項４】 請求項１に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が楕円に対する方程式により定義される、
ところのサンプルチューブ。 - 【請求項５】 請求項１に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が円に対する方程式により定義される、と
ころのサンプルチューブ。 - 【請求項６】 請求項２に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が直線に対する方程式により定義される、
ところのサンプルチューブ。 - 【請求項７】 請求項２に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が楕円に対する方程式により定義される、
ところのサンプルチューブ。 - 【請求項８】 請求項２に記載のサンプルチューブであ
って、 ｙ＝ｆ（ｚ）が円に対する方程式により定義される、と
ころのサンプルチューブ。 - 【請求項９】 ＮＭＲサンプルシェーパーであって、 閉鎖端を有する円筒状サンプル試験チューブと、 中空の内側表面を有する第１の円筒状ディスクであるそ
底部インサートと、 中空の内部を有する第２のディスクである頂部インサー
トと、から成り、 前記中空の内側表面が前記ディスクのより長い軸線に関
する回転体として形状付けられ、前記底部インサートが
前記サンプル試験チューブの下方端内で密着するように
形状付けられた外側表面を有し、 前記中空の内部が前記第２のディスクのより長い軸線に
関する回転体として形状付けられ、 前記頂部インサートの外径が液密圧入を形成するため前
記サンプルチューブの直径よりも僅かに小さく、前記第
２のディスクが前記第２のディスクの頂点に開口を有
し、 操作において、前記底部インサートが前記試験チューブ
の前記閉鎖端に配置され、頂部インサートが前記試験チ
ューブ内に挿入され、前記サンプル流体で前記試験チュ
ーブの壁まで完全に満たされるところの前記頂部インサ
ートと底部インサートとの間に容積が残るように、前記
底部インサートと接触することなくその上方に距離をお
いて配置される、ところのＮＭＲサンプルシェーパー。 - 【請求項１０】 底部インサートおよび頂部インサート
の一対のインサートから成るサンプルシェーパーであっ
て、 前記底部インサートが中空の内側表面を有する第１の円
筒状ディスクであり、前記中空の内側表面が前記第１の
ディスクのより長い軸線に関する回転体として形状付け
られ、前記底部インサートが選択された標準試験チュー
ブの下方部分内に、密着するように形状付けられた外側
表面を有し、 前記頂部インサートが中空の内側表面を有する第２のデ
ィスクであり、前記中空の内側表面が前記第２のディス
クのより長い軸線に関する回転体として形状付けられ、
前記頂部インサートの外径が前記選択された試験チュー
ブとで圧入が形成されるように同じ前記選択された試験
チューブの直径より僅かに小さく、前記第２のディスク
が前記ディスクの頂点に軸方向の開口を有し、 ここで、前記第１および第２のインサートの前記内側表
面を形成する前記回転体がａｘ2＋ｂｚ2±ｃ＝０として
定義され、ａ≠ｂで、ｚがディスクの軸線の方向であ
り、ｘがそこに垂直な半径方向の寸法である、ところの
サンプルシェーパー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US81144391A | 1991-12-19 | 1991-12-19 | |
| US811443 | 1991-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05249214A true JPH05249214A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3749550B2 JP3749550B2 (ja) | 2006-03-01 |
Family
ID=25206566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35493492A Expired - Lifetime JP3749550B2 (ja) | 1991-12-19 | 1992-12-18 | Ｎｍｒサンプルシェーパー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5302900A (ja) |
| EP (1) | EP0547918B1 (ja) |
| JP (1) | JP3749550B2 (ja) |
| DE (1) | DE69228523T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2006057082A1 (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | 固体核磁気共鳴装置マジック角高速回転法用試料管、及び、それを用いた核磁気共鳴吸収スペクトルの測定方法 |
| US7135865B2 (en) | 2004-03-22 | 2006-11-14 | Hitachi, Ltd. | Nuclear magnetic resonance spectrometer and method for operation thereof |
| JP2007278699A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Masatsune Kaiso | 核磁気共鳴装置用試料管 |
| US7830148B2 (en) | 2007-09-12 | 2010-11-09 | Hitachi, Ltd. | NMR sample tube |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0784023A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-31 | Shigemi:Kk | 核磁気共鳴装置用試料管 |
| US5867026A (en) * | 1996-04-04 | 1999-02-02 | Varian Associates, Inc. | Flow tube for NMR probe |
| US6177798B1 (en) * | 1999-07-27 | 2001-01-23 | Varian, Inc. | Flow-through NMR probe having a replaceable NMR flow tube |
| DE10111674C2 (de) * | 2001-03-09 | 2003-02-06 | Bruker Biospin Ag Faellanden | Vorrichtung zum Transport sowie zur exakten Positionierung eines Probengläschens in einem hochauflösenden NRM-Spektrometer |
| WO2007047149A2 (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services | Susceptibility-matched multi-well sample holders for high-throughput screening by magnetic analysis |
| DE102005058195A1 (de) * | 2005-12-06 | 2007-06-14 | Bruker Biospin Ag | Reduktion der Wirbelstromverluste in elektrisch leitenden Probensubstanzen mit Hilfe von speziellen NMR-Probengläschen |
| EP1847845A1 (en) * | 2006-04-19 | 2007-10-24 | Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) | Susceptibility-matched magnetic field probe and method for manufacturing the same |
| DE102006052076A1 (de) * | 2006-11-04 | 2008-05-08 | Bruker Biospin Ag | Probenhalter für NMR-Messungen mit Feldhomogenisierung im Probenvolumen durch die Grenzflächen des Probenbehälters |
| DE102011007167B4 (de) * | 2011-04-11 | 2016-05-19 | Bruker Biospin Ag | NMR-Messanordnung mit optimierter Probenbehälter-Geometrie und Verfahren zur Berechnung der Gestalt des Probenbehälters |
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|---|---|---|---|---|
| CH186594A (de) * | 1935-10-26 | 1936-09-30 | Mayrhofer Georg Dr Ing | Vollpipette zur Entnahme bestimmter Flüssigkeitsmengen durch Tauchen. |
| NL127050C (ja) * | 1958-06-05 | 1968-05-15 | ||
| DE2137854C3 (de) * | 1971-07-29 | 1975-09-18 | Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck | Prüfröhrchen |
| US4077002A (en) * | 1976-11-22 | 1978-02-28 | Varian Associates, Inc. | Method and apparatus for NMR sample tube vortex plug |
| SU636021A1 (ru) * | 1977-02-11 | 1978-12-05 | Uk Vladimir A | Пробка дл лабораторного сосуда |
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| US4279863A (en) * | 1979-09-12 | 1981-07-21 | Sherwood Medical Industries, Inc. | Reagent separator for a blood collection tube |
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-
1992
- 1992-12-18 JP JP35493492A patent/JP3749550B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-18 EP EP92311585A patent/EP0547918B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-18 DE DE69228523T patent/DE69228523T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-23 US US07/996,352 patent/US5302900A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5302900A (en) | 1994-04-12 |
| EP0547918B1 (en) | 1999-03-03 |
| DE69228523D1 (de) | 1999-04-08 |
| DE69228523T2 (de) | 1999-06-24 |
| EP0547918A1 (en) | 1993-06-23 |
| JP3749550B2 (ja) | 2006-03-01 |
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