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NMR ス ピ ン ーエ コ ー法に よ る拡散係数測定用バルス磁場勾配発生
福島大学選科報隻詑弩（欝欝） i NMRスピンーエコ一法による拡散係数灘定用パルス磁場勾配発生装置 長谷部 亨 G雛鍵蕊。欝。奮t難馨歪｝襲茎s醸ME縫琶麗縫e F董§壷｛董G懸盤雛竈f（建NMR Sβ量擁一翼｛｝難G D量鐸縫s量｛）簸 蟹§農s獲罫§難馨盤毒s ？oor簸｝至AS露B建 De茎簸rも搬e鷺t oぞC難e搬童styy，F＆C破墨ty oぞE《至護C＆もio登，F雛麹寝S難豊穣段 U鼓室㌢ers墨tダ， 2S琶ぎ簸雛童。鼓室，As＆藪＆w農，騒農ts羅｛＆w農一難＆c塾主， ぎ縫装簸s娠難＆96暮42 A稔stracも Ar馨ce魏s麟一㏄難G脱農s琶ダ騰餓。ぞ醒臨茎。糞CGεぎ掘蝋s塒嚢艶s呂欝慧墨se暴縢蓼登et量cf宝e鍵 形藤e鑓膿t塾esも緬y鵬＆9簸εt重。ぞi磁臨．A繊麹鍵識soぎt蓋総癒8ジso職臓撫ビ鍵欝血￡重登9 t飴麟s脅歴ie至難r麟8簸t鍛撰もsc童撫量t＆ぞe蝕￡曲ε曲e驚． 序 論 篤MRによる窪己拡散係数の灘定は，薮鑪盤のスピンエコー法i）が鞍告されて以来，広く行われるよ うになった。しかし，この灘定方法は蓬論的に蔭界を持つ。これを解消するために，パルス磁場勾麓を 灘疑る灘定法が難鋳奪代中頃鏡ε1蕊躍とT＆懸鍵によって報告された。騨 これ以来，鉱敬係数灘定の 実験は著しく改農された。本学でも臨盤装置を繕いてパルス醗場勾醗法による鉱敬係数の灘定を可能 にするために，著者とそのグループは，輝M嚢装置のマイクロプβッセッサーによって鱗擁することの できるノぐルス磁i場勾醗発生装鐙を製作した。亀5／この装鐙は，齢G／C盤までのパルス磁場勾醗を作む鐵 すことができ，特に，騰∼韓G／纒の閣のパルス磁場勾麗慧精農：漬く作り識すことができた。しかし， この範露外のノ冊ノレス磁場勾翫を電熱て灘足する場合1こは．磁場勾蔑コイル1こ流れる電流の癒答が極端に 悪くなる欠点があった。饑えば，磁場勾甕が3§G／纒の場合，立ち上がり時賜が鰺μs，そして蕪G／ 鑓の場合緯奪μsであったのが．§｛｝G／綴の磁場勾翫を作り出そうとすると2憩μsになってしまう◎さ らにパルス磁場勾翫をかけた後，欝灘騒内では残留磁化のために懸盤露骨を蓋しく観翻することが 園難であった。庫講究では，これらの賜題点を解消するため1こパルス磁場勾醗発生装鐙の改良を試みた。 鴎蕗及び各部の働き 先の装置では饗MR装置のマイク臓プ礁セッサーで凝御した丁TLレベルのPCパルスをそのまま綾 偏したために，大きな磁場勾鋸を作り鍛すと磁場勾醗コイルに流れる電流の立ち上がりが撞くなった。 今霰は，OCパルスを二つにわけ，一つはそのまま緩徳選艶を通し，もう一つは微分羅路を遍してパル 2 長谷認亨！翼鍵貧スピンエコー法紅よる絋散藤数灘定矯パルス磁場勾灘発艦装置 スの立ち上がる時点に蕊のスパイクを換えるためのスパイクをつくり出した。これらを再び合わせ，P Cパルスの立ち。とがむ離分に正のスパイクを緩み入れたパルスを合成した。又矛このスパイクの彫も鶉 惑に変えることができるようにした。先の装置では，臆G／醗以下の小さな磁場勾醗は安定に馨り鐵す ことができなかったので，この点も改衰：するために麟艶を変え，最終段のパワー2ぎTには低い電源電 狂で勤｛乍するものを｛甕離したG酸良した装置の電気穰霧各を鴎iに示す。補殺のトランジスター（2SC37 2）から二分されたDCパルスは，信号入力モニター蕊と増纒部へ分簸される。信号入力そニター藻では， 入力鱈号が入力時に売分に認識できるように，S糞簿鴛iによって発光ダイオード（D露一i）の発光鋳幾 （ここでは．約曇．2秒にとった）を調整する。一方，増幅部に入った信号は，S饗難縫を遍して又二分さ れ，一つはそのまま，もう一つはコンデンザー（淫簸欝と可変抵統（幾藍Ω）を購いた綴分露露へ導 き，至〉Cパルスの立ち上が馨額分に籐えるスパイクを作る。これを高速オペアンプ（L縫鋳32）を介し て元のD（〕・fルスの立ち上が鯵部分に超えるようにした。微分獲驚では再変抵撫こよって時定数を変え， このスパイクの形を変えることができる。この時のパルスを騒2に示す。このようにスパイクの替け換 えられたDCパルス1ま，次段の愛ペアンプ（L藝総32）で？㌘L電蓬レベルの2焙まで増旛され，可変抵 貌（欝欝藪痘）を介して必要な電圧に設定される。次姦こ， トランジスター（2S（慧72）のエミッターフ達 磨ウとして皺むだした信号は，2鷺？（2SK鴛総）によって電流増魑される。最終段の電源1ま，7∼3§ Vみ再変溺電離》とし，賢し電圧シベルのパルス入力信管で総A以上の電流を取鯵騰せるようにした。 又，磁場勾翫コイルに流れる電流慧，聲慧欝のソースからグランドに接続した自作抵抗韓．総蓬驚）を介 してモニターできるようにした。 襲盾一薄 電漂鶴の繕雛馨 ＞箋＼舞ユO 表一 ÷ 董5撃 ＞瞭醤＼ “踏墓丁 山並偶偶．0 暑 1⋮一 為。矯登v 無ユ霧・T 緯書21葉．5鵜 Oの﹀魯δO眺Ψ ﹀Oの＼幽ユOO卜Ψ s欝5暮5舞 78嘆5 9 マ 7鱗5 s鐙2§5 路v 腰§2｛書、5跡 78春5 垂 5撃 ﹀輪∼＼﹄二〇 ﹁⊥T一 讐母。唾．O ⊥ ＞O瞭＼鼠桝．︻OO卜︾ ︷一顰 舞 ○ 3 磁島大学饗科鞭聾52号（養鯨3） 轡重一2 磁場勾醗難イルに流ずパルス電流の波i彫整形慶び電力壊纒獲艶馨 チ 15冨 雄 5 於 s麓了4音尋 47R r｛嬉 t l8醤 @翻 § E 想世 1 @ @ @ @ @ OO個 Li 疹 イ コ 燕Hi 堂 一 ロ 一 卓 ヨ 工 メ輝．一 2s｛1372 溺僧．創 三72 i 7 誌 姦忘 潔ひ．齢 Tマ 亭5脇 くO［ の⇔︹一議﹃ 玉。 峰 s鎧翻2毒 裂け P毒 蘇5穿 一鐙員 内 33窃 弄一ひ 十 爆毎入海 誕 手上7 瀦凹，画 37試 《．擁 ム … 一運 1 垂l l 千 5軍 2翼 鷺 1 細 3 0 OO 一ターへ 挿r議 マ 一 1欝 國2一董 微分懸盤鈴鋳建数の摩さい鋳のパ緬ス波形 灘2−2 職分轡雛男時建数を少し大きくした鋳硲パ籏ス波形 性 能 性能チェックは，先紅報告した磁場勾翫コイル麟を綾絹して行った。コイルに纏れる電流の慈答は， i．曇鵬輻のDCパルスを入力させ，電漂電圧を羨嬢と購雛§Vにして総総G／憾の磁場勾醗をつく馨鐵 したとき，§、9誕愛の抵技に流れた電流をモニターすることによって講べた峰この時にモニターした電 流を緩3に承す。電流の立ち．ヒがり時懸1凝鱒μs以下，そして，立ち下がり時懸縁欝欝以下であった。 塁 長谷藻亨1醤M貧スピンエコー法1こよる鉱議無数撰彗定離パノレス磁場勾翫発生装羅 次に，パルス磁場勾醗を馨購させた後の残留磁場の翼M貧猛暑（獄至〉）に及ぼす影響を講べた。これ は．i．馨磁sのパルス磁場勾蔑（約6§G／鰹）をかけた後，も秒後に疋／2ラジオ綾パルスをか診て欝￡1 信号を観離して待った。緩磐こ，七の纏を変え，綾絹後渡方式によって灘達した時の翼5猛号を示す。 約暮鐘G／鷹の磁場勾醗パルスの場合3、5盤s以上経遇すれぱ歪の無い欝D信号の観灘できることがわかっ た。 醒3 F旺丁のソースでモニターしたコイ玲に流れる電流波形 馨毒一華 パ湯ス磁場勾醗をか響ない蒔のヂに｝爆薄 瞬 ブ 暴 ， ｝ ＜ 講‡ ＞2看！ 1 1 畔 頓＿l l § 2藪（鱒 § 謹 辞 欝欝 書 〔鴨s〕 へi 馨峰一2 残留磁場の覇藝）繕号に及ぼす影響（欝3．§雛S） 襲尋一3 残留磁場融F沿億号に及ぼす影響（鯵3．3灘＄） 、、 臥一︸⋮⋮一 @＼、 @ 」 逢 害 毒．翻3 茜．i綴鵬3曇 一 綴搬s｝ ト一⋮垂⋮−﹂二⋮﹃﹃﹃⋮ー一 馨尋一毒残留建艦硲野総総暑1こ後縁す影響（鉾3．5醗s） 躍尋一§残留職媛の野の欝畢に及繧ず影響｛磐3．編s〉 ﹂血U 書．1§繰s l馨 心心 ラ ニ ベ 4．鮒3 『一一 黶Q一 4．欝3 一 魯．篶（艶s l 福島大学饗科報魯52号（五弱3〉 ま と め 今懇製作した装置では，コイルに流れる電流の立ち上がり時間が，先に報告した装置（以蔚は2韓 μs）甥よりも短くなった。又，先に鞍害した装鍍醤は，磁場勾翫パルスとラジオ波パルスの懸隔を鰺 驚s取上にしな謬れば残留磁化の影響により欝D信号が歪，旋相験被方式では観灘ができなかった。本 装置では，この時縫も3．5鵬暮と短くなり，全弊に葬常に喪く改農されたと害えようGこれらの改震：によっ て，鉱敬係数の灘定の鰹．瞬MRのスピンエコー信号がより容易に観灘胃能となった。 参考文献 i） 鷺．も．薮a｝藁葺，蚕ン｝隻ys．幾｛搾．，8毒，駁蓑｝（墨蟹玉毒） 2〉盆．0．St窃s髭盆重農鷺｛墨」．鷺．Ta鷺轟8r，J．C蝕e難．茎〉簸ぎs．，鳶2，2ε8（i965） 3）」．盆．T＆澱君澱蕪霊．o，S瞬曲a篁，4§，圭7§8（欝68〉 尋）長谷翻，滋中，谷中，石購，銭畷，福島大学選科銀簪，騰，§（i§麗〉 5〉浸谷銘，観藤，長羅，砂子醸，福島大学理稗報告，5唯，i（欝§3）