JP5364954B2 - Ｎｍｒ測定方法 - Google Patents
Ｎｍｒ測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5364954B2 JP5364954B2 JP2008240398A JP2008240398A JP5364954B2 JP 5364954 B2 JP5364954 B2 JP 5364954B2 JP 2008240398 A JP2008240398 A JP 2008240398A JP 2008240398 A JP2008240398 A JP 2008240398A JP 5364954 B2 JP5364954 B2 JP 5364954B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- relaxation time
- nucleus
- longitudinal magnetization
- spin
- nmr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 86
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 title claims description 55
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 174
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 claims description 112
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 52
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 49
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 47
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 21
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 22
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 18
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000001460 carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 11
- 238000000914 diffusion-ordered spectroscopy Methods 0.000 description 11
- TUFPZQHDPZYIEX-UHFFFAOYSA-N alpha-Santonin Natural products C1CC2(C)C=CC(=O)C=C2C2C1C(C)C(=O)O2 TUFPZQHDPZYIEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XJHDMGJURBVLLE-BOCCBSBMSA-N alpha-santonin Chemical compound C([C@]1(C)CC2)=CC(=O)C(C)=C1[C@@H]1[C@@H]2[C@H](C)C(=O)O1 XJHDMGJURBVLLE-BOCCBSBMSA-N 0.000 description 9
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 9
- 229940074353 santonin Drugs 0.000 description 9
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002075 inversion recovery Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/46—NMR spectroscopy
- G01R33/4641—Sequences for NMR spectroscopy of samples with ultrashort relaxation times such as solid samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
- G01N24/08—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/46—NMR spectroscopy
- G01R33/4608—RF excitation sequences for enhanced detection, e.g. NOE, polarisation transfer, selection of a coherence transfer pathway
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/46—NMR spectroscopy
- G01R33/4633—Sequences for multi-dimensional NMR
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/50—NMR imaging systems based on the determination of relaxation times, e.g. T1 measurement by IR sequences; T2 measurement by multiple-echo sequences
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
- G01R33/5602—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by filtering or weighting based on different relaxation times within the sample, e.g. T1 weighting using an inversion pulse
-
- 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
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
- G01R33/5605—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by transferring coherence or polarization from a spin species to another, e.g. creating magnetization transfer contrast [MTC], polarization transfer using nuclear Overhauser enhancement [NOE]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
本発明は、複数の成分がそれぞれ微結晶を成して混在している固体試料や、単一の分子であっても複数の結晶系が混在している固体試料や、結晶成分と非結晶成分が混在している固体試料など、複数のドメインを有する試料のＮＭＲスペクトルをドメインごとに分離して測定する際に使用されるＮＭＲ測定方法に関する。
混合物を成分ごとに分離して観測するＮＭＲ測定手法、および逆ラプラス変換を解析に利用する手法の一例として、ＤＯＳＹ法を以下に説明する。ＤＯＳＹ法は、近年のＮＭＲ装置の精度向上および処理ソフトの改良により、広い分野で利用されるようになってきたＮＭＲ測定方法であり、もともとは、１９６５年、スタッカーとターナーによって提唱されたＮＭＲ測定方法の１つである（非特許文献１）。
ＤＯＳＹ法の実験においては、複数種類の分子の混合物である試料であっても、分子の拡散係数の違いを利用することによって、成分分子ごとに分離してＮＭＲスペクトルを測定することができる。
混合物のＮＭＲスペクトルは、通常、図１に示すように、各成分のスペクトルの和として観測される。一方、分子の拡散係数は、各分子種に固有の値を持っている。そのため、混合物のＮＭＲスペクトルを分子の拡散係数により分類すると、結果としてＮＭＲスペクトルを分子種ごとに分離して観測することができるのである。
拡散係数の測定は、拡散計測時間を変化させながらＮＭＲスペクトルを複数回観測することにより行なわれる。通常のＤＯＳＹ法では、図２に示すように、拡散計測時間が長くなるほど、また拡散速度が速くなるほど、ＮＭＲスペクトルの信号強度は大きく減衰するので、拡散速度の速いものほど信号強度の減衰が速く、拡散速度の遅いものほど信号強度の減衰が遅い。
この変化を解析することにより、拡散係数が求まる。拡散係数の違いによるＮＭＲスペクトルの分離には、逆ラプラス変換が用いられる。逆ラプラス変換を用いることにより、拡散係数の値の位置に先鋭化したピークが現れ、スペクトルの解析が容易になる。図３は、１つのピーク強度に注目して逆ラプラス変換を行なった例である。
信号強度が拡散によって同じような減衰挙動を示すピークを逆ラプラス変換によってグループ分けすると、図４に示すように、拡散の遅い成分Ａのスペクトルと、拡散の速い成分Ｂのスペクトルとの２つの群に分離することができる。
ＤＯＳＹ法においては、逆ラプラス変換を用いて拡散係数の違いによりスペクトルを分離することで、スペクトルを成分ごとに分離して観測することができる。これは、各分子が固有の拡散係数を持つことを利用した分離法である。
次に、ＤＯＳＹ法の他に、緩和時間の違いを利用して複数の成分を分離する測定法が知られているので、それを以下に３つほど紹介・列挙する。
（１）13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間の違いを利用して複数の成分を分離する測定法。
13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間の違いを指標にしてＮＭＲ信号を分離する方法である。緩和計測時間を変化させながら13Ｃ-ＮＭＲスペクトルを観測すると、信号強度の変化は緩和時間の違いを反映する。
図５にポリエチレンの実測データ(非特許文献２より引用)を示す。この測定では反転復活法を用いており、反転させた信号がどのぐらいの時間で復活するかを観測することにより13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間を測定している。
0.025sの緩和計測時間(τ)の時には35ppmの信号および31ppmの信号はともに反転されている。次に、緩和計測時間が10sになると、どちらの信号も正の強度になるが、その間の挙動は異なる。
31ppmの信号は、0.1sの緩和計測時間ですでに正の強度に復活しているにも関わらず、35ppmの信号は、1sの緩和計測時間まで待たないと正の強度に復活しない。この測定を通じて、31ppmの信号と35ppmの信号が異なる緩和時間を持つ信号として分類することができる。
13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間は、分子の局所的な運動モードにより強く影響を受ける。そのため、13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間による信号の分離は、分子の局所的な運動性の違いを反映した分離法ということになる。
（２）1Ｈ水素核の横磁化緩和時間の違い、および1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動を利用して信号を分離する測定法。
この方法では、横磁化緩和時間の計測時間を変化させながらスペクトルを観測する。観測するときには1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動を行ない、13Ｃ炭素核でスペクトルを観測する。1Ｈ-ＮＭＲスペクトルは線幅が広い信号が重なり合ってしまうため、分離がよくない。それに対して13Ｃ-ＮＭＲスペクトルは線幅が細く、さまざまな信号を分離して観測することができる。
したがって、信号分離という観点で、1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動、および磁化移動に引き続く13Ｃ炭素核での信号観測は有用である。1Ｈ水素核の横磁化緩和時間の測定データはFourier変換を行ない、スペクトルとして観測する。
Fourier変換を行なうことにより、横磁化緩和の速い成分は線幅の広いピークとして現れ、遅い成分は線幅の狭いピークとして現れる。時間領域の信号をFourier変換してスペクトルとして表示するのはＮＭＲの慣習に従った処理であり、この処理により信号の分離が良くなるといった効果はない。
図６に、この測定法（ａ）および実測データ（ｂ）を示す（ともに非特許文献３より引用）。（ａ）に“CP”と記述がある部分が磁化移動である。（ｂ）をみると、13Ｃ軸方向には３本のピークが分離して観測されていることがわかる。
この分離は、1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動、および13Ｃ炭素核でのＮＭＲスペクトルの観測により実現された。一方、PDMSとラベルされている信号の1Ｈ軸方向のスペクトルは非常に細いのに対して、PSとラベルされている信号のスペクトルは幅広いものとなっている。このように、1Ｈ軸側のスペクトルの線幅から信号を分類することができる。
1Ｈ水素核の横磁化緩和時間は、13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間と同様に分子の局所的な運動モードにより強く影響を受ける。そのため、1Ｈ水素核の横磁化緩和時間による信号の分離は、分子の局所的な運動性の違いを反映した分離法ということになる。
（３）1Ｈ水素核の縦磁化緩和時間を13Ｃ炭素核へと磁化移動することにより、13Ｃ炭素核のＮＭＲスペクトルとして測定する手法。
この方法は、図７に示すように、1Ｈ水素核の縦磁化緩和時間の観測を行なった後、1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動を行ない、13Ｃ炭素核のＮＭＲスペクトルとして観測を行なう手法であり、1Ｈ水素核の縦磁化緩和時間測定の結果は、13Ｃ-ＮＭＲスペクトルの強度変化として現れる（非特許文献４）。
尚、1Ｈ水素核の縦磁化緩和時間は、1Ｈ水素核と1Ｈ水素核の間の同種核間スピン拡散により、分子内では均一になっている。このような事実、および上記（１）〜（３）の測定手法については、非特許文献５に詳しくまとめられている。
E. O. Stejskal, J. E. Tanner, Journal of Chemical Physics, vol.42, No.1, p.288 (1965).
W.L. Earl and D.L. VanderHart, Macromolecules, vol.12, pp.762-767 (1979).
K. Schmidt-Rhor, J. Clauss, and H.W. Spiess, Macromolecules, vol.25, pp.3273-3227 (1992).
M.J. Sullivan and G.E. Maciel, Anal. Chem., vol.54, pp.1615-1623 (1982).
K. Schmidt-Rohr and H.W. Spiess in "Multidimensional solid state NMR and polymers", Academic press (1994).
混合物から成る溶液試料のＮＭＲスペクトルを観測するにあたっては、前述のようにＤＯＳＹ法が最も広く用いられている。ＤＯＳＹ法を用いることにより、成分ごとにＮＭＲスペクトルを分離することができるからである。ＤＯＳＹ法は溶液中における分子の並進拡散係数の違いを利用してスペクトルの分離を実行する。しかしながら、固体試料においては並進拡散が存在しない。そのため、固体試料に対しては、ＤＯＳＹ法は適用できないという問題があった。
一方、上記（１）に示した手法を用いれば、13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間の違いを利用して、混合物の信号を分離することができる。ところが、13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間は、分子の局所的な運動性を反映しているので、この測定法による分離は、分子の局所的な運動性の違いによる分離となる。そのため、分子種による分類とは必ずしもならない。
具体的には、分子にメチル基が含まれているような場合、メチル基の運動性は非常に高いので、同じ分子からの他の信号とメチル基の信号は、別々に分離されて観測されてしまうという問題があった。
また、上記（２）に示した手法を用いれば、1Ｈ水素核の横磁化緩和時間の違いを利用して、混合物の信号を分離することができる。ところが、13Ｃ炭素核の縦磁化緩和時間による分離と同様に、この方法もまた分子の局所的な運動性の違いによる分離となる。そのため、分子種による分離とは必ずしもならない。
具体的には、分子にメチル基が含まれているような場合、メチル基の運動性は非常に高いので、同じ分子からの他の信号とメチル基の信号は、別々に分離されて観測されてしまうという問題があった。
また、上記（３）に示した手法を用いれば、1Ｈ水素核の縦磁化緩和測定、および1Ｈ水素核から13Ｃ炭素核への磁化移動の実験により、1Ｈ水素核の縦磁化緩和時間を、その1Ｈ水素核が所属している分子の13Ｃ-ＮＭＲの信号強度変化として取り出すことができる。通常、この測定法は、純品の試料に対してのみ適用されるが、もし混合物にこの測定法を適用することができれば、効果は大きい。
スピン拡散によりスピンＩ（通常は1Ｈ水素核）が分子内において均一な縦磁化緩和時間を持つとき、スピンＩのスペクトルをスピンＩの縦磁化緩和時間で分類することができれば、スピンＩのスペクトルは分子種ごとに分離することができる。
しかしながら、スピンＩのスペクトルは、スピン拡散のために幅の広い特徴のないスペクトルとなる。そのため、スピンＩの縦磁化緩和時間でスピンＩのスペクトルを分離することは困難である。
また、仮に分離が可能であっても、得られるスペクトルは幅の広い特徴のないスピンＩのスペクトルであり、情報量が少ないスペクトルである。情報量の多いスペクトルを得るためには高分解能スペクトルの観測が必須である。
本発明の目的は、上述した点に鑑み、スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦緩和時間の違いに基づき、スピンＩに由来するＮＭＲスペクトル、またはスピンＩと結合したスピンＳ（通常は13Ｃ炭素核）に由来するＮＭＲスペクトルを、比較的簡単な方法で分子種ごとに分離して観測することのできる、混合物の固体試料に用いて好適なＮＭＲ測定方法を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ測定方法は、複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記均一な縦磁化緩和時間を有している核のスピン拡散を切断して高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程と
を備えたことを特徴としている。
前記均一な縦磁化緩和時間を有している核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記均一な縦磁化緩和時間を有している核のスピン拡散を切断して高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程と
を備えたことを特徴としている。
本発明の別のＮＭＲ測定方法は、
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している第１の核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記第１の核の励起エネルギーを高分解能でＮＭＲスペクトルを測定可能な第２の核に磁化移動させて、第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする第２の核の２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程とを備えたことを特徴としている。
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している第１の核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記第１の核の励起エネルギーを高分解能でＮＭＲスペクトルを測定可能な第２の核に磁化移動させて、第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする第２の核の２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程とを備えたことを特徴としている。
本発明のＮＭＲ測定方法によれば、
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記均一な縦磁化緩和時間を有している核のスピン拡散を切断して高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程と
を備えたので、
スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦緩和時間の違いに基づき、スピンＩに由来するＮＭＲスペクトルを、比較的簡単な方法で分子種ごとに分離して観測することのできる固体試料に用いて好適なＮＭＲ測定方法を提供することが可能になった。
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記均一な縦磁化緩和時間を有している核のスピン拡散を切断して高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程と
を備えたので、
スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦緩和時間の違いに基づき、スピンＩに由来するＮＭＲスペクトルを、比較的簡単な方法で分子種ごとに分離して観測することのできる固体試料に用いて好適なＮＭＲ測定方法を提供することが可能になった。
また、第２の本発明のＮＭＲ測定方法によれば、
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している第１の核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記第１の核の励起エネルギーを高分解能でＮＭＲスペクトルを測定可能な第２の核に磁化移動させて、第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする第２の核の２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程とを備えたので、
スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦緩和時間の違いに基づき、スピンＩと結合したスピンＳ（通常は13Ｃ炭素核）に由来するＮＭＲスペクトルを、比較的簡単な方法で分子種ごとに分離して観測することのできる固体試料に用いて好適なＮＭＲ測定方法を提供することが可能になった。
複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有しているときに、各成分のＮＭＲスペクトルを分離して測定するＮＭＲ測定方法であって、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している第１の核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記第１の核の励起エネルギーを高分解能でＮＭＲスペクトルを測定可能な第２の核に磁化移動させて、第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする第２の核の２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程とを備えたので、
スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦緩和時間の違いに基づき、スピンＩと結合したスピンＳ（通常は13Ｃ炭素核）に由来するＮＭＲスペクトルを、比較的簡単な方法で分子種ごとに分離して観測することのできる固体試料に用いて好適なＮＭＲ測定方法を提供することが可能になった。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本発明においては、スピンＩ（通常は1Ｈ水素核）の縦磁化緩和時間に基づいて、高分解能ＮＭＲスペクトルを分類する。スピンＩの縦磁化緩和時間は、多成分の混合物系においても、同一成分で構成された各微粒子内では、均一な緩和時間を持っているものと仮定する。
すなわち、同一成分で構成された粒子内では、スピン拡散により1Ｈ水素核は均一な縦磁化緩和時間Ｔ1を持つが、異なる成分で構成された粒子間ではスピン拡散が起きないので、1Ｈ水素核は成分ごと（粒子ごと）にそれぞれ異なる縦磁化緩和時間Ｔ1を持つという性質があるためである。
このような均一な縦磁化緩和時間の粒子（ドメイン）を持つ系は、核スピンを有する同種核原子が密に存在しているときに、同種核間のスピン拡散によって実現される。このときのＮＭＲスペクトルは、スピン拡散により幅の広い特徴のないスペクトルとなる。
本発明においては、スピン拡散により各成分が成分ごとに均一な縦磁化緩和時間を持った状態で緩和時間測定を行なうことにより、縦磁化緩和時間を指標として複数の成分から成る混合物を成分ごとに分類する。縦磁化緩和時間による分類は、逆ラプラス変換を用いて、先鋭化したピークとして得るものとする。
本発明においては、（１）核スピンのスピン拡散を抑制することにより高分解能ＮＭＲスペクトルを実現する、または、（２）高分解能ＮＭＲスペクトルが観測できる核へと磁化を移動することにより高分解能ＮＭＲスペクトルを実現する、という手法を取ることにより、前記目標を達成する。
最初に、スピンＩの縦磁化緩和時間によりスピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを分離する手法を説明する。この分離を実行するために、図８のフローチャートに示すＮＭＲ測定を行なう。このＮＭＲ測定により、スピンＩの縦磁化緩和時間の測定結果を、スピンＩのスペクトルを通じて測定することができる。
複数の成分から成る混合物のＮＭＲスペクトルを測定すると、スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルは、各成分のＮＭＲスペクトルの和となる。本測定で得られるスピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルは、スピンＩの縦磁化緩和時間により分類することができる。
すなわち、通常のＮＭＲ測定では、熱平衡の時に最も強いＮＭＲ信号を与えることが知られている。その理由は、２つの準位間において、ボルツマン分布の占拠数の差が熱平衡状態の時に最も大きくなるためである。
従って、縦磁化緩和時間の測定を行なうと、スピンＩの縦磁化緩和時間が短いものほど熱平衡状態に戻る時間が短く、その結果、スピンＩのＮＭＲスペクトル強度の回復が速い。逆に、スピンＩの縦磁化緩和時間が長いものほど熱平衡状態に戻る時間が長く、その結果、スピンＩのＮＭＲスペクトル強度の回復が遅い。
従って、スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを測定するのと並行させて、スピンＩの縦磁化緩和時間測定を実行し、このスピンＩの縦磁化緩和時間の違いに由来するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに逆ラプラス変換を適用すれば、異なる縦磁化緩和時間ごとに分離したスピンＩのＮＭＲスペクトルを得ることができる。
混合物の各成分の中で、スピンＩが均一な縦磁化緩和時間を持っているとき、縦磁化緩和時間による分離は、成分ごとによる分離と同じ意味を持つ。すなわち、縦磁化緩和時間で分離することにより、高分解能ＮＭＲスペクトルを成分ごとに分離することができる。
スピンＩの具体的な例としては、有機物中の1Ｈ核や19Ｆ核が挙げられる。これらの核を含む化合物中では、同種核間相互作用により、1Ｈ核や19Ｆ核の縦磁化緩和時間は、化合物の中では均一になる。観測は、この同種核間相互作用を切断することにより行なわれる。これにより、高分解能ＮＭＲスペクトルの観測が可能となる。
図９に示すように、複数の成分から成る混合物の1Ｈ核もしくは19Ｆ核の高分解能ＮＭＲスペクトルは、各成分の1Ｈ核もしくは19Ｆ核の高分解能ＮＭＲスペクトルとして観測することができる。
図１０は、本測定に用いられるパルスシーケンスのタイムチャートを模式的に示したものである。上段がスピンＩの縦磁化緩和時間の測定に反転回復法を用いた例、下段がスピンＩの縦磁化緩和時間の測定に飽和回復法を用いた例である。
反転パルスまたは飽和パルスを混合物試料に印加した後、所定の待ち時間ｔ（縦磁化緩和測定時間）を置いてスピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する。この待ち時間ｔを徐々に変えながら、スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを繰り返し測定することで、スピンＩの縦磁化緩和時間に依存してスピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルの信号強度が回復していく様子を観測することができる。尚、測定法の詳細は次の通りである。
〈スピンＩの縦磁化緩和時間測定〉
スペクトルの分離にスピンＩのスピン-格子緩和時間（Ｔ1）を用いる場合（単純に縦磁化緩和時間と言う場合には、こちらを指すことがほとんどである）。
スペクトルの分離にスピンＩのスピン-格子緩和時間（Ｔ1）を用いる場合（単純に縦磁化緩和時間と言う場合には、こちらを指すことがほとんどである）。
反転回復法を用いてスピンＩの縦磁化緩和時間測定を行なう。
飽和回復法を用いてスピンＩの縦磁化緩和時間測定を行なう。
スペクトルの分離にスピンＩの回転系縦磁化緩和時間（Ｔ1ρ）を用いる場合。
スペクトルの分離にスピンＩの回転系縦磁化緩和時間（Ｔ1ρ）を用いる場合。
スピンロックによりスピンＩの回転系縦磁化緩和時間測定を行なう。
いずれの測定法を用いても、緩和時間測定終了時におけるスピンＩの磁化の大きさが、緩和時間計測パラメーターに応じて変化する。この測定法は、ＮＭＲ測定において広く行なわれている測定法である。
いずれの測定法を用いても、緩和時間測定終了時におけるスピンＩの磁化の大きさが、緩和時間計測パラメーターに応じて変化する。この測定法は、ＮＭＲ測定において広く行なわれている測定法である。
〈スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトル測定〉
前述した同種核間相互作用を切断することにより、スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを実現できる。同種核間相互作用の切断は、ＲＦ磁場の適切な照射、もしくは試料の高速回転、もしくはＲＦ磁場と試料の高速回転を同時に適用することにより実現される。
前述した同種核間相互作用を切断することにより、スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを実現できる。同種核間相互作用の切断は、ＲＦ磁場の適切な照射、もしくは試料の高速回転、もしくはＲＦ磁場と試料の高速回転を同時に適用することにより実現される。
〈逆ラプラス変換〉
通常は、緩和時間の解析は、線形のフィッティングを用いて行なう。そのため、複数の成分が存在するときには、解析が困難なことがあった。拡散係数の解析に関しても状況は同様であり、解析はやや面倒であった。
通常は、緩和時間の解析は、線形のフィッティングを用いて行なう。そのため、複数の成分が存在するときには、解析が困難なことがあった。拡散係数の解析に関しても状況は同様であり、解析はやや面倒であった。
しかしながら、拡散係数に関しては逆ラプラス変換を適用することにより、拡散係数の位置にピークをもつスペクトルとして変換できることがＤＯＳＹ法により示された。逆ラプラス変換は、同様にして緩和時間解析にも適用することができ、緩和時間の位置にピークを示すスペクトルを得ることができる。
次に、スピンＳ（例としては、13Ｃ核、15Ｎ核、29Ｓｉ核、31Ｐ核など、ＮＭＲで高分解能スペクトルを取得可能な、1Ｈ核以外のさまざまな核種が考えられる。ここでは13Ｃ核を取り上げる）の高分解能ＮＭＲスペクトルをスピンＩ（主に1Ｈ）の縦磁化緩和時間により分類する手法を説明する。
この分類を実行するために、図１１のフローチャートに示すＮＭＲ測定を行なう。すなわち、スピンＩの縦磁化緩和時間を測定しながら、スピンＩの励起されたエネルギーをスピンＩと結合したスピンＳに移動させ（磁化移動）、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを通じて、スピンＩの縦磁化緩和時間を測定する。
複数の成分から成る混合物のＮＭＲスペクトルを測定すると、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルは、各成分のＮＭＲスペクトルの和となる。本測定で得られるスピンＳのＮＭＲスペクトルは、スピンＩの縦磁化緩和時間により分類することができる。
すなわち、通常のＮＭＲ測定では、熱平衡の時に最も強いＮＭＲ信号を与えることが知られている。その理由は、２つの準位間において、ボルツマン分布の占拠数の差が熱平衡状態の時に最も大きくなるためである。
従って、縦磁化緩和時間の測定を行なうと、スピンＩの縦磁化緩和時間が短いものほど熱平衡状態に戻る時間が短く、その結果、スピンＩに結合しているスピンＳのＮＭＲスペクトル強度の回復は速い。逆にスピンＩの縦磁化緩和時間が長いものほど熱平衡状態に戻る時間が長く、その結果、スピンＩに結合しているスピンＳのＮＭＲスペクトル強度の回復は遅い。
従って、このスピンＩに由来するスピンＳのＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに逆ラプラス変換を適用すれば、異なる縦磁化緩和時間ごとに分離したスピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを得ることができる。
混合物の各成分の中で、スピンＩが均一な縦磁化緩和時間を持っているとき、縦磁化緩和時間による分離は、成分ごとによる分離と同じ意味を持つ。すなわち、スピンＩの縦磁化緩和時間で分離することにより、スピンＳのＮＭＲスペクトルを成分ごとに分離することができる。
スピンＩの具体的な例としては、有機物中の1Ｈ核や19Ｆ核が挙げられる。これらの核を含む化合物中では、同種核間相互作用により、1Ｈ核や19Ｆ核の縦磁化緩和時間は、化合物の中では均一になる。
観測は、1Ｈ核もしくは19Ｆ核の縦磁化緩和時間測定を行ないながら、磁化を13Ｃ核などのスピンＳに移動させる。これにより、13Ｃ核などの高分解能ＮＭＲスペクトルを通じて、1Ｈ核もしくは19Ｆ核の縦磁化緩和時間を測定することができる。
この計測結果に逆ラプラス変換を適用することにより、1Ｈ核もしくは19Ｆ核の縦磁化緩和時間に基づいて、13Ｃ核などの高分解能ＮＭＲスペクトルを分離することができる。
以上のようにして、図１２に示すように、複数の成分から成る混合物の13Ｃ核の高分解能ＮＭＲスペクトルは、各成分の13Ｃ核の高分解能ＮＭＲスペクトルとして分離して観測することができる。
図１３は、本測定に用いられるパルスシーケンスのタイムチャートを模式的に示したものである。上段がスピンＩ（1Ｈ核）の縦磁化緩和時間の測定に反転回復法を用いた様子、下段がスピンＩと結合しているスピンＳ（13Ｃ核）の高分解能ＮＭＲスペクトルを磁化移動法により測定した様子である。尚、図示しないが、スピンＩ（1Ｈ核）の縦磁化緩和時間の測定には、飽和回復法を用いても良い。
1Ｈ核用のチャンネルから反転パルスを混合物試料に印加した後、所定の待ち時間ｔ（縦磁化緩和測定時間）を置いてスピンＩの磁化をスピンＳに移動させる。この磁化移動後のスピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを13Ｃ核用のチャンネルで観測する。観測時には1Ｈ核用のチャンネルから混合物試料にスピンＩをデカップリングするための高周波を照射する。これにより、スピンＩの結合に由来する信号の広幅化がなくなり、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを観測することができる。
実際の測定では、縦磁化緩和を起こさせるための待ち時間ｔを徐々に変えながら、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを繰り返し測定することで、スピンＩの縦磁化緩和時間に依存してスピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルの信号強度が回復していく様子を観測することができる。尚、測定法の詳細は次の通りである。
〈スピンＩの縦磁化緩和時間測定〉
スペクトルの分離にスピンＩのスピン-格子緩和時間（Ｔ1）を用いる場合（単純に縦磁化緩和時間と言う場合には、こちらを指すことがほとんどである）。
スペクトルの分離にスピンＩのスピン-格子緩和時間（Ｔ1）を用いる場合（単純に縦磁化緩和時間と言う場合には、こちらを指すことがほとんどである）。
反転回復法を用いてスピンＩの縦磁化緩和時間測定を行なう。
飽和回復法を用いてスピンＩの縦磁化緩和時間測定を行なう。
スペクトルの分離にスピンＩの回転系縦磁化緩和時間（Ｔ1ρ）を用いる場合。
スペクトルの分離にスピンＩの回転系縦磁化緩和時間（Ｔ1ρ）を用いる場合。
スピンロックによりスピンＩの回転系縦磁化緩和時間測定を行なう。
いずれの測定法を用いても、緩和時間測定終了時におけるスピンＩの磁化の大きさが、緩和時間計測パラメーターに応じて変化する。この測定はＮＭＲ測定において広く行われている測定法である。
いずれの測定法を用いても、緩和時間測定終了時におけるスピンＩの磁化の大きさが、緩和時間計測パラメーターに応じて変化する。この測定はＮＭＲ測定において広く行われている測定法である。
〈スピンＩからスピンＳへの磁化移動〉
スピンＩの縦磁化緩和時間測定終了時に残っているスピンＩの磁化をスピンＳへと移す。この手法は異種核間磁化移動手法と呼ばれ、ＮＭＲ測定において広く用いられている。この磁化移動により、緩和時間パラメーターにより変調を受けるスピンＩの磁化の大きさは、スピンＳの磁化の大きさとして観測されるようになる。
スピンＩの縦磁化緩和時間測定終了時に残っているスピンＩの磁化をスピンＳへと移す。この手法は異種核間磁化移動手法と呼ばれ、ＮＭＲ測定において広く用いられている。この磁化移動により、緩和時間パラメーターにより変調を受けるスピンＩの磁化の大きさは、スピンＳの磁化の大きさとして観測されるようになる。
すなわちスピンＳの磁化の大きさの変化を解析することにより、間接的にスピンＩの緩和時間を解析する事ができる。
〈スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルの測定〉
スピンＩから磁化移動によりスピンＳへと移された磁化の時間発展を、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルとして観測する。
スピンＩから磁化移動によりスピンＳへと移された磁化の時間発展を、スピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルとして観測する。
〈逆ラプラス変換〉
通常は、緩和時間の解析は、線形のフィッティングを用いて行なう。そのため、複数の成分が存在するときには、解析が困難なことがあった。拡散係数の解析に関しても状況は同様であり、解析はやや面倒であった。
通常は、緩和時間の解析は、線形のフィッティングを用いて行なう。そのため、複数の成分が存在するときには、解析が困難なことがあった。拡散係数の解析に関しても状況は同様であり、解析はやや面倒であった。
しかしながら、拡散係数に関しては逆ラプラス変換を適用することにより、拡散係数の位置にピークをもつスペクトルとして変換できることがＤＯＳＹ法により示された。逆ラプラス変換は、同様にして緩和時間解析にも適用することができ、緩和時間の位置にピークを示すスペクトルを得ることができる。
本発明のポイントは、スピン拡散により各成分内では均一な縦磁化緩和時間を持っている状態でスピンＩの縦磁化緩和時間測定を行ない、測定は高分解能NMRスペクトルとして測定することである。
実施例１〜２においては、スピンＩが密に存在しておりスピン拡散により均一な縦磁化緩和時間が自動的に達成される状況での測定を示した。一方、スピンＩが疎であってもスピン拡散を人工的に促進できることが報告されている（例：13Ｃ-13Ｃ間の距離相関が得られるＤＡＲＲ（Dipolar Assisted Rotational Resonance）法など）。
従って、スピンIの縦磁化緩和時間測定時にスピン拡散を人工的に促進させ、均一な縦磁化緩和時間を人工的に達成し、その後スピンＩの高分解能ＮＭＲスペクトルを観測する実施方法が考えられる。
また、スピンＩの縦磁化緩和時間測定時にスピン拡散を人工的に促進させ、均一な緩和時間を人工的に達成し、その後スピンＩからスピンＳへと磁化を移動させスピンＳの高分解能ＮＭＲスペクトルを観測する実施方法も考えられる。
結局、本発明の効果は次の通りである。
（１）複数の成分からなる混合物のＮＭＲスペクトルを成分ごとに分離して測定できるようになるために、混合物を精製する必要がなく、成分別に測定を行なえる。
（２）緩和時間解析に逆ラプラス変換を用いることにより、線形のフィッティングなどの複雑な操作が不要になり、複数の成分が重なり合っている場合にも容易に緩和時間解析が可能になる。
（３）混合物の精製が不要になるので、合成途中の反応物を副生成物や反応中間体が混ざったままで測定できる。反応の確認に有用に利用できる。
（４）同一分子であっても結晶系が異なる場合には異なる緩和時間を示す。そのため、製薬業界で注目されている複数の結晶からなる物質（結晶多系を示す物質）の解析に利用できる。
（５）結晶と非晶部分が混ざっている試料のそれぞれの成分のスペクトルを分離して観測することができる。
[測定例]
[測定例]
実際にサントニンとコレステロールの混合物で測定した結果を示す。混合物の分離には1Ｈのスピン-格子緩和時間（縦磁化緩和時間）を用いた。通常の有機物と同様に、サントニンおよびコレステロールは、それぞれの分子内では均一の1Ｈの縦磁化緩和時間を示す。しかしながら、サントニンとコレステロールの1Ｈの縦磁化緩和時間は異なる。これを前提としてスペクトルの分離を行なった。
緩和時間の解析には逆ラプラス変換を用いた。高分解能ＮＭＲスペクトルの測定には13Ｃ-ＮＭＲを用いた。測定は1Ｈの縦磁化緩和時間測定に続いて1Ｈから13Ｃへの磁化移動を行ない、13Ｃの高分解能ＮＭＲスペクトルを測定することにより実行した。
通常の13Ｃ-ＮＭＲスペクトルは、図１２の「混合物の13Ｃ-ＮＭＲスペクトル」に示すように、サントニンの13Ｃ-ＮＭＲスペクトルとコレステロールの13Ｃ-ＮＭＲスペクトルの重ね合わせとなる。
図１４の下側に縦磁化緩和時間解析の結果を示す。逆ラプラス変換を用いることにより、縦磁化緩和時間の位置にピークを示すスペクトルとして現れる。縦軸が緩和時間を示すが、明瞭に二つの成分に分離していることがわかる。ひとつはサントニン(スペクトル下側)であり、ひとつはコレステロール(スペクトル上側)である。
それぞれの縦磁化緩和時間に対してとったスライスを、図１５および図１６に示す。図１５の上側は、3.06秒の縦磁化緩和時間を示す部分を抜き出したスライスである。図１５の下側に、純品のコレステロールのみを測定した13Ｃ-ＮＭＲスペクトルを示す。図１５の上側は、混合物から得たスペクトルであるにもかかわらず、コレステロールの信号のみが観測されていることがわかる。
図１６の上側は、2.2秒の縦磁化緩和時間を示す部分を抜き出したスライスである。図１６の下側に、純品のサントニンのみを測定した13Ｃ-ＮＭＲスペクトルを示す。図１６の上側は、混合物から得たスペクトルであるにもかかわらず、サントニンの信号のみが観測されていることがわかる。
以上のように、複数の成分からなる混合物であっても、精製することなく混合物のままで、本発明の手法を用いることにより、それぞれの成分ごとに分離してＮＭＲスペクトルを観測できることが示された。
混合物のＮＭＲ測定に広く利用できる。
Claims (9)
- 複数のドメインを有する固体試料であって、複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有している試料を測定対象とし、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記均一な縦磁化緩和時間を有している核のスピン拡散を切断して高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程と
を備えたことを特徴とするＮＭＲ測定方法。 - 前記第１及び第２の工程における測定は、反転回復法、飽和回復法、またはスピンロックによる回転系縦磁化緩和時間測定法を行うパルスシーケンスを用いて行われることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ測定方法。
- 前記スピン拡散の切断は、同種核間相互作用を切断するためのＲＦ照射、または試料の高速回転、またはその両方により行なうことを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ測定方法。
- 前記均一な縦磁化緩和時間を有している核は1Ｈ核、または19Ｆ核であることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ測定方法。
- 複数のドメインを有する固体試料であって、複数の成分がそれぞれのドメイン内でスピン拡散によりそれぞれ均一な縦磁化緩和時間を有している試料を測定対象とし、
前記均一な縦磁化緩和時間を有している第１の核に縦磁化緩和を起こさせるパルスを照射する第１の工程と、
所定時間ｔを置いて、前記第１の核の励起エネルギーを高分解能でＮＭＲスペクトルを測定可能な第２の核に磁化移動させて、第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを測定する第２の工程と、
ｔを変えて第１の工程と第２の工程を繰り返して、複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得する第３の工程と、
第３の工程により得られた複数の第２の核の高分解能ＮＭＲスペクトルを、縦磁化緩和時間に依存して回復するＮＭＲ信号強度の回復速度の違いに基づいて、逆ラプラス変換法により縦磁化緩和時間の値ごとに分類することにより、スペクトルの展開軸を横軸とし縦磁化緩和時間を縦軸とする第２の核の２次元に展開されたＮＭＲスペクトルを得て、この２次元に展開されたＮＭＲスペクトルの特定の縦磁化緩和時間を示す部分のスライスを求めることにより、前記複数成分のうちの特定の成分のＮＭＲスペクトルを分離して取得する第４の工程とを備えたことを特徴とするＮＭＲ測定方法。 - 前記第１及び第２の工程における測定は、反転回復法、飽和回復法、またはスピンロックによる回転系縦磁化緩和時間測定法を行うパルスシーケンスを用いて行われることを特徴とする請求項５記載のＮＭＲ測定方法。
- 前記第１の核は1Ｈ核、または19Ｆ核であることを特徴とする請求項５記載のＮＭＲ測定方法。
- 前記第２の核は1Ｈ核以外の高分解能ＮＭＲスペクトルを取得可能な核であることを特徴とする請求項５記載のＮＭＲ測定方法。
- 前記第２の核は13Ｃ核、15Ｎ核、29Ｓｉ核、または31Ｐ核であることを特徴とする請求項８記載のＮＭＲ測定方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008240398A JP5364954B2 (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | Ｎｍｒ測定方法 |
| US12/561,484 US8072213B2 (en) | 2008-09-19 | 2009-09-17 | NMR measurement method |
| EP09252227A EP2166369B1 (en) | 2008-09-19 | 2009-09-18 | NMR measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008240398A JP5364954B2 (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | Ｎｍｒ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010071839A JP2010071839A (ja) | 2010-04-02 |
| JP5364954B2 true JP5364954B2 (ja) | 2013-12-11 |
Family
ID=41478913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008240398A Active JP5364954B2 (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | Ｎｍｒ測定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8072213B2 (ja) |
| EP (1) | EP2166369B1 (ja) |
| JP (1) | JP5364954B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5790511B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2015-10-07 | 新日鐵住金株式会社 | フルオロアパタイトを存在形態とするフッ素の定量方法 |
| US9568574B2 (en) | 2012-03-12 | 2017-02-14 | Bruker Biospin Corporation | Pulse sequence for homonuclear J-decoupling during NMR data acquisition |
| US10031255B2 (en) * | 2014-03-24 | 2018-07-24 | Schlumberger Technology Corporation | Multi-dimensional nuclear magnetic resonance methods for characterizing fluids |
| US10613176B2 (en) * | 2014-05-19 | 2020-04-07 | The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services | Magnetic resonance 2D relaxometry reconstruction using partial data |
| EP3414557B1 (en) * | 2016-02-12 | 2019-11-27 | Bruker Biospin Corp. | Rapid quantification of components in solid mixtures of chemicals via time-domain nmr spectroscopy |
| US10724975B2 (en) | 2017-08-11 | 2020-07-28 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and methods for determining properties of liquid-bearing solids using nuclear magnetic resonance |
| US10890685B2 (en) * | 2017-08-11 | 2021-01-12 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and methods for determining properties of hydrogen-containing samples using nuclear magnetic resonance |
| CN110749614B (zh) * | 2019-11-11 | 2022-12-27 | 南京大学 | 一种快速定量检测土壤中有机磷的方法 |
| JP7111310B2 (ja) * | 2019-12-11 | 2022-08-02 | 日本電子株式会社 | 核磁気共鳴測定方法及び装置 |
| CN115329802B (zh) * | 2022-07-13 | 2025-10-31 | 厦门大学 | 一种基于深度学习的核磁共振信号弛豫时间分布计算方法 |
| CN116242869B (zh) * | 2022-12-30 | 2025-07-18 | 厦门大学 | 一种检测底物配位催化剂前驱体形成sabre中间体的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176536A (ja) * | 1982-04-08 | 1983-10-17 | Jeol Ltd | 核磁気共鳴測定方法 |
| EP1367406B1 (en) * | 2002-05-29 | 2007-02-14 | Bruker BioSpin AG | Slow diffusion and flow of molecules measured by pulsed field gradient NMR using longitudinal magnetisation of non-proton isotopes |
| WO2007030832A2 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | State Or Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education Of Behalf Of The University Of Oregon | High impedance differential input preamplifier and antenna for magnetic resonance systems |
| JP4358814B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2009-11-04 | 花王株式会社 | 試料の解析方法 |
| US7894891B2 (en) * | 2006-01-24 | 2011-02-22 | Schlumberger Technology Corporation | Diffusion-based magnetic resonance methods for characterizing bone structure |
-
2008
- 2008-09-19 JP JP2008240398A patent/JP5364954B2/ja active Active
-
2009
- 2009-09-17 US US12/561,484 patent/US8072213B2/en active Active
- 2009-09-18 EP EP09252227A patent/EP2166369B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100072995A1 (en) | 2010-03-25 |
| JP2010071839A (ja) | 2010-04-02 |
| EP2166369A2 (en) | 2010-03-24 |
| EP2166369B1 (en) | 2013-03-20 |
| US8072213B2 (en) | 2011-12-06 |
| EP2166369A3 (en) | 2010-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5364954B2 (ja) | Ｎｍｒ測定方法 | |
| Larsen et al. | 29Si and 17O (Q) CPMG-MAS solid-state NMR experiments as an optimum approach for half-integer nuclei having long T1 relaxation times | |
| Castañar et al. | Broadband 1H homodecoupled NMR experiments: recent developments, methods and applications | |
| Blümich | Introduction to compact NMR: A review of methods | |
| Paudel et al. | Simultaneously enhancing spectral resolution and sensitivity in heteronuclear correlation NMR spectroscopy | |
| Ciobanu et al. | 3D MR microscopy with resolution 3.7 μm by 3.3 μm by 3.3 μm | |
| Favier et al. | Recovering lost magnetization: polarization enhancement in biomolecular NMR | |
| Kentgens et al. | Advantages of double frequency sweeps in static, MAS and MQMAS NMR of spin I= 3/2 nuclei | |
| Ashbrook et al. | Motional broadening: an important distinction between multiple-quantum and satellite-transition MAS NMR of quadrupolar nuclei | |
| Mertes et al. | Distribution of tunnel splittings in Mn 12 acetate | |
| Stamps et al. | Difftrain: a novel approach to a true spectroscopic single-scan diffusion measurement | |
| CN104237820B (zh) | 一种单扫描获取磁共振二维j‑分解谱的方法 | |
| Zhang et al. | Spatially encoded ultrafast high-resolution 2D homonuclear correlation spectroscopy in inhomogeneous fields | |
| Zhang et al. | Selective excitation enables assignment of proton resonances and 1H-1H distance measurement in ultrafast magic angle spinning solid state NMR spectroscopy | |
| Altenhof et al. | Broadband adiabatic inversion experiments for the measurement of longitudinal relaxation time constants | |
| CN106872506A (zh) | 一种抵抗不均匀磁场的超快速核磁共振二维j谱方法 | |
| Hu et al. | Sensitivity-enhanced phase-corrected ultra-slow magic angle turning using multiple-echo data acquisition | |
| Doan | Combining steady-state and dynamic methods for determining absolute signs of hyperfine interactions: Pulsed ENDOR Saturation and Recovery (PESTRE) | |
| Yan et al. | Using abundant 1H polarization to enhance the sensitivity of solid-state NMR spectroscopy | |
| Farooq et al. | Rapid parameter optimization of low signal‐to‐noise samples in NMR spectroscopy using rapid CPMG pulsing during acquisition: application to recycle delays | |
| Merlet et al. | Spin–spin coupling edition in chiral liquid crystal NMR solvent | |
| Alemany et al. | Single-pulse MAS, selective Hahn echo MAS, and 3QMAS NMR studies of the mineral zoisite at 400, 500, 600, and 800 MHz. Exploring the limits of Al NMR detectability | |
| Meyer et al. | Viva la resolución! Enhancing the resolution of 1H NMR spectra by broadband homonuclear decoupling | |
| Zhang et al. | Fast high-resolution 2D NMR spectroscopy in inhomogeneous fields via Hadamard frequency encoding and spatial encoding | |
| CN105738397B (zh) | 化合物中季碳纵向驰豫时间(t1)的分析方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110506 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130521 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130722 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130813 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5364954 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |