CN1328472A - 超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器 - Google Patents

超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器 Download PDF

Info

Publication number
CN1328472A
CN1328472A CN99813887A CN99813887A CN1328472A CN 1328472 A CN1328472 A CN 1328472A CN 99813887 A CN99813887 A CN 99813887A CN 99813887 A CN99813887 A CN 99813887A CN 1328472 A CN1328472 A CN 1328472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
container
gas
hyperpolarized
hyperpolarized gas
liquid
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.)
Pending
Application number
CN99813887A
Other languages
English (en)
Inventor
D·L·佐林格
G·T·K·佐林格
K·C·哈森
P·L·波戈拉德
B·德里胡伊斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medi Physics Inc
Original Assignee
Medi Physics Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medi Physics Inc filed Critical Medi Physics Inc
Publication of CN1328472A publication Critical patent/CN1328472A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/282—Means specially adapted for hyperpolarisation or for hyperpolarised contrast agents, e.g. for the generation of hyperpolarised gases using optical pumping cells, for storing hyperpolarised contrast agents or for the determination of the polarisation of a hyperpolarised contrast agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1806—Suspensions, emulsions, colloids, dispersions
    • A61K49/1815—Suspensions, emulsions, colloids, dispersions compo-inhalant, e.g. breath tests
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11—Automated chemical analysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/24—Nuclear magnetic resonance, electron spin resonance or other spin effects or mass spectrometry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

从容器中抽取和分离超极化气体的方法,包括将抽取流体引入到容器中以迫使超极化气体流出出口。超极化气体流出容器并与抽取流体分开和脱离。另外,如果流体是气体,一部分气体就与超极化气体混合而形成无菌的并适合于输给病人的混合流体制品。另外一种方法包括将气体输送源如注射器与输送容器相联,并以可控的方式将大量超极化气体排出容器。另一种方法包括将大量液体导入到容器中,并用液体覆盖至少一个预定的内表面或部件,从而将表面遮蔽并使超极化气体与预定的内表面保持分离,以避免任何退极化作用的影响。适合于遮蔽的表面或部件包括阀、密封件等。另外一种抽取方法包括使一个弹性件在容器中膨胀以迫使超极化气体流出。容器包括与容器中的超极化气体流体连通的弹性件。另一种容器包括与腔体流体连通且分别位于容器的两个相对侧部或端部的入口和出口。又一种容器包括可将注射器的一部分容纳于其中的口。本发明还涉及一种用于识别气体的超极化状态的标定方法和装置。

Description

超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器
本发明是在拨款号为NIH 1R43 HL59022-01和AFOSR F41624-97-C-9001的政府资助下完成的。因此，美国政府也享有本发明的一定权利。
发明领域
本发明涉及一种用于从容器中抽取或分配超极化气体的装置和方法。本发明特别适合于分配用于磁共振成像(“MRI”)技术的无菌或医用超极化气体。
发明背景
通常，MRI通过激励人体中氢分子的原子核(存在于水的氢核中)来形成图象。但是，最近发现极化惰性气体可对人体的某些部分和区域形成比以前以此模式所形成的难以令人满意的图象有所改进的图象。且发现极化的氦-3(“3He”)和氙-129(“129Xe”)特别适合于这种目的。然而遗憾的是，正如下面将进一步进行讨论的那样，气体的极化状态对于运输和环境情况特别敏感，并可能很快地从极化状态退化。
通常采用超极化装置来产生和存储极化惰性气体。超极化装置以人工的方式在某些惰性气体原子核(例如：129Xe或3He)的自然或平衡态上提高其极化作用，也就是Boltzmann极化作用。这种提高是所需要的，因为它增加和提高了MRI的信号强度，使医生获得较好的人体部位图象。详见Albert等人的美国专利US5545396，这里作为参考对其进行引用。
超极化气体通常通过光泵激碱金属自旋互换来产生。在超极化气体被病人吸入之前，将碱金属从超极化气体中除去，从而形成无毒和/或无菌的合成物。遗憾的是，气体的超极化状态可很快地退化或衰变，因此，必须仔细小心地进行搬运、收集、输送和保存。
与超极化气体的纵向弛豫时间有关的“T1”衰变常量通常用于描述气体试样退极化到给定状态所需花费的时间。由于超极化状态对环境和运输因素较为敏感，且在最终使用也就是输给病人成像之前气体可能从其超极化状态发生所不希望的衰变，因此，超极化气体的运输要求极为苛刻。处理、输送和存储超极化气体以及将气体输给病人或最终使用者会使超极化气体暴露于例如磁梯度、接触感应弛豫、顺磁杂质等各种弛豫因素下。
过去，采用刚性容器来将超极化气体从极化地输送到成像地(如医院)。令人遗憾的是，这些普通的输送容器在最后使用完处还在容器中残留有大量的气体。例如，在缺少有效泵送(通常会对超极化气体产生不可接受的退极化作用)的情况下，通常会有与周围空气压力平衡的一个大气压的超极化气体残留在输送容器中。因此，通常将大量的气体输送到成像部位以满足临床使用所需的气体量。令人遗憾的是，超极化气体的生产是较为昂贵的，这些浪费的残留气体进一步增加了超极化气体的成本。另外，如上所述，用来将气体从输送容器中抽取出来的普通泵送系统会使超极化气体的极化作用很快地衰减，因此，限制了产品的使用寿命，并对完成临床成像提出了严格的时间限制。
因此，需要提供一种改进的抽取系统和容器来使抽取系统的退极化作用最小，并将超极化气体有效地输送到目的地。
发明目的和概述
如前所述，本发明的第一个目的就是要提供一种以对气体的退极化作用最小化的方式将超极化气体从收集和输送容器中抽取出来的方法。
本发明的第二个目的是减少在最终使用地收集容器或输送容器中超极化气体的残留量。
本发明的第三个目的是提供一种改进的气体分配方法及其相关的容器和装置，以使任何的衰变作用最小，并在超极化制品的极化寿命内进行分配，以便于超极化制品在最终使用地保持足够的极化强度，从而可有效地进行成像。
本发明的第四个目的是提供一种可收集和输送超极化气体的双作用输送容器。
本发明的第五个目的是提供一种改进的容器，该容器可使与超极化气体的分配和输送有关的退极化作用最小。
本发明的第六个目的是提供一种可使由气体从极化单元、收集或输送容器中进行分配所产生的气体超极化状态的退极化作用最小的方法和装置。
本发明的第七个目的是提供一种可避免超极化气体与可能退极化的材料或表面直接接触的遮蔽方法。
本发明的第八个目的是提供一种可在外部识别超极化气体的使用截止日期的极化强度检测方法，从而在气体输给病人之前，医院的人员就可看到并确定气体的状态。
本发明可实现这些目的以及其它的目的，本发明涉及一种超极化气体抽取系统、方法及其相关的容器，其可通过使超极化气体的退极化作用最小的方式将超极化气体从容器中抽取或分离出来，并减少容器中未回收的残留气体量。具体的是，本发明的第一方面涉及一种将大量超极化惰性气体从容器中抽取出来的方法，其包括将液体导入到含有大量超极化气体的容器中。液体与超极化气体接触，并迫使气体流出容器离开液体而进入一个与容器相联的可操纵的流出通道，从而将超极化惰性气体从容器中抽取出来。在一个优选实施例中，液体是水，其无菌且部分地最好是基本上被脱氧和/或去离子。
本发明的第二个方面涉及一种与上述方法相类似的方法，该方法将大量流体(例如：气体或液体)导入到容器中，从而将超极化气体挤出容器。液体与上述的类似。
在一个实施例中，流体是气体，该气体最好是无毒的并适合于病人吸入。因此，当从容器中流出时，抽取气体可与超极化气体混合而形成超极化气体混合物。
在另一个实施例中，超极化惰性气体流出容器、离开抽取气体、在该实施例中，抽取气体的密度基本上不同于超极化气体的密度。例如，对于129Xe，所选择的抽取气体最好使超极化气体的密度大于抽取气体的密度，也就是，抽取气体的密度小于超极化气体的密度。在该实施例中，在抽取过程中，流出通道最好位于容器的底部，同时抽取气体进入容器的顶部。这就使较重的129Xe从容器底部流出，而较轻的抽取气体仍留在容器中。
在又一个实施例中，超极化气体是3He，抽取气体的密度最好大于3He的密度。在该实施例中，流出通道最好位于容器的顶部，而抽取气体进入容器的底部。因此，较轻的3He从容器顶部流出，而较重的抽取气体仍留在容器中。
在本发明的第三个方面中，抽取方法包括将气体输送源与容器相联，从容器中抽取大量的超极化气体，这样，气体就可控制地从容器中抽出。在一个优选实施例中，气体输送源是一个注射器，注射器插入到容器的密封流出通道(通过入口)中，以便将超极化气体抽出。最好，气体输送源由支持气体超极化状态的气体接触表面构成，也就是气体接触表面涂覆有不产生过大的退极化作用或可避免退极化作用的材料或由这些材料制成。
本发明的第四个方面涉及一种遮蔽与容器相关的内部部件或表面区域的潜在退极化作用的方法。该方法包括将大量的流体(最好是液体)导入到容器中，并用流体(液体)覆盖容器的至少一个预定的暴露内表面，以避免内表面与超极化惰性气体直接接触，因此用流体(液体)来遮蔽暴露表面以避免气体在容器中退极化。在一个优选实施例中，容器放置成可将遮蔽流体(液体)导入到所需的区域中，预定的区域包括与容器流体连通的阀或密封件。
本发明的第五个方面涉及一种在不使用有效的泵送或抽取装置时可减少容器中超极化气体的残留量的方法。该方法包括将大量超极化气体在压力约为3-10大气压下导入到一个小容器(最好小于约500立方厘米，更好的是小于约200立方厘米)中。然后将容器密封并运送到远离极化地的使用目的地，在此将容器打开，通过使容器减压到环境压力来释放出气体。这是一种高压、小容积容器/方法，其可减少普通的输送方法/容器所用的低压、大容积容器中所残留的气体量。该方法特别适合于3He，因为作用于超极化3He的较高压力仍可产生相对较长的T1’s。
本发明的第六个方面涉及一种通过设置一个与装有超极化惰性气体的容器内腔流体连通的弹性件来从容器中抽取超极化气体的方法。弹性件膨胀而伸入容器中并与超极化气体接触。迫使气体流出容器而离开膨胀的弹性件。最好，弹性件密封在容器中以避免用于膨胀或胀开弹性件的流体与超极化惰性气体接触。而且，最好是弹性件由支持容器中气体极化作用的材料制成或涂覆有这种材料。换句话说，材料基本上是不对超极化气体产生退极化作用的，或者可避免与超极化气体接触的表面有关的退极化作用。
本发明的第七个方面涉及一种用于处理和输送超极化气体的改进的容器。在一个实施例中，容器包括一个腔体和位于其中的大量超极化气体。容器包括一个弹性件，该弹性件与腔体中的超极化气体相联通。该弹性件具有一个第一压扁位置和一个第二膨胀位置。当处于第二位置时，弹性件相对于第一位置伸入到腔体中一定的距离。最好，弹性件根据进入入口的流体来进行膨胀和缩回，所述入口可操纵地与弹性件相联。而且，最好是，弹性件以避免任何膨胀的流体与超极化气体接触的方式密封。在操作时，弹性件的膨胀推动/迫使超极化气体流出容器，因此，自动地使超极化气体离开容器。其优点是，这种结构可使残留在容器中的气体量最小，而且还使由主动抽取装置产生的可能的退极化作用最小。
在另一个实施例中，容器包括一个超极化气体存储腔和位于其中的大量超极化气体。容器还包括一个入口，入口与存储腔流体连通，并且是弹性结构以便将注射器的一个部分容纳于其中。最好，容器还包括一个阀和一个从外部可接近的连接器，例如路厄氏或隔膜式连接器，该连接器提供了“气密”密封，以便于以使空气进入的可能性达到最小的方式从容器中抽取超极化气体。最好，注射器的柱塞、本体和隔膜由支持极化作用的材料制成或涂覆有这种材料。其优点是，可将一定控制量的气体从输送容器中抽出，并可通过简单地推回柱塞来灌注或输送需要量的超极化气体并方便地输给病人，而不需要有复杂的设备和类似装置。另外，如上所述，在容器中可使用遮蔽液体。
在又一个实施例中，容器包括一个气体存储腔、大量的超极化气体和与所述存储腔相通的两个口(一个入口和一个出口)。入口和出口分别位于所述存储腔的不同侧。最好，两个口在径向上错开，并相隔至少90度。最好，两个口相互偏离开。例如，在一个实施例中(在气体抽取过程中)，出口位于入口的上方。类似地，在另一个实施例中，入口位于出口的上方。
容器或输送器具最好设计为可通过形成可使任何相关的表面或接触退极化作用最小的一定厚度的材料接触表面来减少表面或接触退极化作用。另外，外层最好确定一个覆盖在内层上的氧遮罩，并可使进入容器的氧气最少。在Deaton等人于1998年7月30日申请的代理号为5770-12且题为“超极化气体的容器及其相关的方法”的09/126448号待审专利申请中描述了容器的适当材料、厚度和类似参数。这里作为参考引用其所公开的内容。最好，容器材料包括高纯度金属膜片、不可渗透的高纯度玻璃、高纯度金属氧化物和高纯度绝缘体或半导体(例如，高纯度硅)中的一种或多种。
另外，最好容器使用如基本上不含顺磁杂质的O形圈这样的密封件。密封件靠近超极化气体使该部件成为影响气体退极化作用的主要因素。因此，最好，密封件或O形圈由基本上纯净的聚乙烯或诸如乙烯、丙烯这样的聚烯烃、共聚物及其混合物构成。当然，也可使用支持超极化作用的添加剂(如基本上纯净的碳黑及其类似物)。另外，O形圈或密封件可涂覆一层表面材料，如：LDPE或氘化HDPE或其它低弛豫性材料或高纯度金属。
本发明的第八个方面涉及一种可提高超极化气体输送效率的方法，例如，从超极化装置中的极化单元输送。最好，该方法包括使腔体与极化单元流体连通的步骤、将大量超极化气体导出极化单元并导入到腔体中的步骤以及冷却腔体来促进超极化气体从极化单元输送的步骤。最好，冷却步骤基本上将容器冷却到如水的冰点以下，且较好是冷却到干冰的温度(195K)，最好是冷却到低温温度(例如通过将腔体置于液氮浴中(77K))。在一个实施例中，超极化气体是3He。在另一个实施例中，将腔体封闭或设计为可收集所有的从极化单元中流出的气体。其优点是，腔体的冷却增大了压力和容纳在腔体中(和流出极化单元)的气体体积，并提高了输送效率。
本发明的第九个方面涉及一种识别大量超极化气体的超极化状态(最好是在应用场所或地点)的方法。该方法包括将含有大量超极化物质的容器置于磁场中，并确定容器中超极化物质的极化强度。将一个可从外部看到的极化强度标签也就是一个如使用截至日这样的识别标记贴在容器上。然后，将所识别的容器保护起来以避免退极化因素的影响。例如，将所识别的容器保存在稳定的磁场中。其优点是，通过将与超极化物质所需的极化强度有关的储存期限指示给医院的人员，这种标识就可避免将不活泼的气体输给病人或使其最少。最好，磁场具有较低的磁场强度，且确定步骤包括将信号传输给容器中的超极化物质，并回收返回的信号。返回信号与容器中超极化物质的超极化强度相对应。
其优点是，本发明的方法和容器可通过例如以避免超极化气体退极化的方式从容器中主动分配气体，从而提高了超极化气体的弛豫时间(也就是，延长T1)。另外，主动分配可减少在排空点残留在容器中的气体量，因此，提高了输送效率。
下面将对本发明前述的和其它的目的和内容进行详细描述。
附图简述
图1是本发明呈现为一容器的氙超极化装置一个实施例的示意图。
图1A是氦超极化装置的透视图。
图2A是图1所示容器的放大平面图。
图2B是本发明提取法的示意图，其中，显示了由图2A所示的容器中液态抽取超极化气体的过程。
图3是液态抽取系统另一个实施例的示意图，其中，示出了本发明的另一种容器和病人输气包。
图4是液态抽取系统的示意图，其中示出了本发明另一实施例的另一种液体源。
图5是在与水接触后超极化的3He的信号强度随时间的变化(气体的指数衰减常量)图线。
图6A是按照本发明实施例的蒙罩方法装有液体的容器示意图。
图6B是图6A所示容器的示意图，其中，将容器定位成使液体充满本发明容器的颈部(阀区)。
图7表示了本发明一个实施例的气体抽取法。
图8表示了本发明另一个实施例的气体抽取法。
图9A是本发明一个实施例的气体抽取法及其相关部件的示意图。
图9B是图9A所示气体抽取法的释放/输出示意图。
图10是本发明一个实施例的带有弹性件的容器和相关的可膨胀材料抽取法的示意图。
图11是图10所示方法和容器的示意图，其中容器中的弹性膨胀件在容器中处于膨胀状态。
图12是本发明的病人输气系统的示意图，超极化气体从输气容器中导入到位于病人面部的吸气罩。
图13是采用图11所示气体抽取法的直接输气法的示意图。
图14是本发明低温冷却法的示意图。
图15是本发明的极化测定或标定站的示意图。
优选实施方案详述
下面将结合附图对本发明进行详细描述，附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可表现为多种不同的形式，不应当局限于这里所描述的具体实施方式。相同的标号表示相同的部件。为清楚起见，夸大了一些层面和区域。为便于讨论，术语“超极化气体”用于描述一种单一的超极化气体或与一种或多种气态、液态或固态的其它成分接触或混合的超极化气体。因此，这里所描述的超极化气体可以是超极化气体组合物/混合物(最好是无毒的，这样，它适合于用作体内吸入物)，这样，超极化惰性气体可与其它惰性气体和/或其它非活性或活性成分混合。而且，这里所使用的术语“超极化气体”可包括一种将超极化气体溶解在另一种液体(如：载液)中或经过处理从而基本上转换成液态也就是“液态极化气体”的制品。因此，尽管术语中包括了“气体”这一词语，但该词语仅是用于命名和描述通过超极化装置制成而获得极化“气体”制品的气体。总之，这里所用的术语“气体”在某些场合下是指包括一种或多种成分并以一种或多种物理形态存在的超极化惰性气体。背景-超极化
用于极化、储存和捕获极化气体的技术有多种。例如，Cates等人的US5642625就公开了一种自旋极化惰性气体的大容量超极化装置，Cates等人的美国专利申请08/622865公开了一种自旋极化129Xe的低温储存器。这里作为参考引用上述专利和专利申请。这里所使用的术语“超极化”和“极化”可互换使用，其表示人工将某一惰性气体原子核的极化作用增大到超过其自然水平或平衡水平。这种增大是需要的，因为它允许有更强的影像信号对应于较好的MRI物体和人体目标区域影像。对于本领域技术人员而言，超极化作用可通过与光泵激碱金属蒸气旋转互换或者通过亚稳定性互换来诱发。详见Albert等人的美国专利US5545396。在光泵激系统中，可作为旋转互换成分的碱金属包括任何的碱金属。最好，用于超极化技术的碱金属包括钠-23、钾-39、铷-85、铷-87和铯-133。
另外，惰性气体可通过亚稳定性互换来进行超极化。(详见Schearer LD，Phys rev，180：83(1969)；Laloe F、Nacher PJ、Leduc M和Schearer LD，AIP ConfProx#131(关于极化3He波束和目标的讨论会议录)(1984))。亚稳定性互换技术涉及在不需要碱金属媒介的情况下3He的直接光泵激。亚稳定性互换光泵激可在旋转互换泵激进行工作的相同的低磁场下进行工作。并可获得相同的极化作用，但通常是在较低的压力下，例如，大约0-10乇。
总之，对于旋转互换光泵激系统，气体混合物被引入到极化作用腔的超极化装置上游。大多数氙气体混合物包括缓冲气体和少量的作为超极化目标的气体，并最好产生在一个连续流系统中。例如，为产生超极化129Xe，预混合的气体混合物是大约85-98％的He、大约5％或更少的129Xe和大约1-10％的N2。相反，为产生超极化3He，大约99.25％的3He和0.75％的N2混合物通常在批量定量混合模式系统中加压到8大气压或更大，加热并暴露在激光光源下。在任何情况下，当超极化气体排出泵激腔时，就将其导入到收集或储存容器中。
通常为129Xe和3He极化作用的Rb光泵激提供5-20高斯的校正场。超极化气体在磁场存在情况下进行收集(以及储存、运输，并最好进行供应)。最好，对于129Xe，场强的数量级至少为500高斯，尽管可采用更高的场强，但通常大约为2000高斯。较低的场可能不希望地增大张弛率或降低极化气体的弛豫时间。对于3He，尽管可使用更高的磁场，但磁场的数量级最好是至少10-20高斯。磁场可通过电磁铁或永久磁铁来提供。在一个实施例中，磁场由多个设置在磁轭周围的永久磁铁来提供，磁轭则设置在收集的超极化气体附近。最好，磁场在超极化气体周围是同性的，以便于使场感应衰减最小。
如图所示，图1示出了一个优选的氙超极化装置10。装置10包括惰性气体供应装置12和供应调节器14。净化器16设置在管线中以便于将水蒸汽这样的杂质从系统中去除掉，这在下面将进一步进行讨论。超极化杂质10还包括流量计18和设置在极化单元22上游处的入口阀20。光源如激光26(最好是二极管激光束)通过各种聚焦和光分布装置24(例如：透镜、镜子及其类似装置)进入极化单元22。光源循环极化，从而光泵激单元22中的碱金属。附加阀28设置在极化单元22的下游。对超极化装置更详细的描述详见上文所提及的Cates等人的专利和Driehuys等人于1997.12.12申请的申请号为08/989604正处于审查中且代理号为5770-4的题为“收集、融化和延长极化气体使用寿命的方法及相关的存储器和加热罩”的专利申请。上述文件的公开内容这里作为参考进行引用。为在气态下输送超极化气体，超极化的129Xe最好低温储存在冷凝管或设置在低温室43中的容器30中。然后将凝结的极化129Xe气体融化流出冷凝管或容器30，并由与机载出口接管50相通的收集或输送容器50A收集。
图1A示出了一个优选的氦超极化装置10’。与上述129Xe超极化装置10基本类似，3He超极化装置10，在极化单元22中对3He进行极化，并在气体出口接管50处将气体收集到储存或输送容器50A中。氦装置的某些管路系统与氙装置的不同，因为与超极化氙的连续过程不同，氦是分批处理的。
在用于装置10之前，储存容器50A(以及其它储存、输送或收集腔)最好(反复地)进行清洗和/或排空，以便于将氧气、水汽及其类似物去除掉。最好，使用低真空泵来进行第一次排空，然后将高纯度气体引入到容器中来清除残余的杂物。最好，再进行额外的排空处理以便于将氧气浓度降到10-6-10-10大气压或更低。当然，也可使用涡轮分子泵、低温泵和/或扩散泵(加热或不加热)来处理或排空容器，从而将水汽或水的任何单分子或表面上的其它微小污物清除掉，这样进一步降低超极化气体的接触感应退极化作用。
【极化气体的弛豫过程】
当超极化时，极化气体的弛豫时间(T1)的理论上限根据基础物理解释的碰撞张弛来确定，即：由于超极化气体原子相互碰撞而不存在其它退极化因素，对于给定试样衰减或退极化作用所耗费的时间。例如，在3He-3He碰撞过程中，3He原子通过偶极-偶极相互作用而弛豫，同时，在129Xe-129Xe碰撞过程中，129Xe原子通过N-I自旋相互作用(其中，N是分子角动量，I表示原子核的自旋)而弛豫。换句话说，与原子自旋取向改变有关的角动量变化通过被碰撞原子的旋转角动量吸收而保存守恒。在任何情况下，由于在惰性气体-惰性气体碰撞过程中这两个过程都发生，因此，两种最终的张弛率与气体压力成正比(T1与压力成反比)。在一个大气压下，3He的理论弛豫时间(T1)大约为744-760小时，而129Xe的弛豫时间大约是56小时。详见Newbury等人在48 Phys.Rev.A.1993年第6期第4411页发表的“Gaseous3He-3He Magnetic Dipolar Spin Relaxation”(“气态3He-3He磁双极自旋弛豫”)和Hunt等人在130 Phys.Rev.1963年第2302页发表的“Nuclear Magnetic resonance of 129Xe in Natural Xenon”。(“129Xe在天然氙中的原子核磁响应”)令人遗憾的是，其它弛豫过程妨碍了对这些理论弛豫时间的认识。例如，气态129Xe和3He容器壁的碰撞(“表面张弛”)在过去曾经支配控制了大多数的弛豫过程。对于3He，在对氦具有低渗透性的特殊玻璃容器中，可实现大多数已知的较长弛豫时间。Driehuys等人的美国专利US5612103公开了使用涂层来防止超极化惰性气体特别是129Xe的表面感应原子核自旋弛豫。这里作为参考将该专利的内容引入。类似地，上文中代理号为5770-12的Deaton等人的美国专利申请公开了优选的气体接触表面材料及其厚度、O形圈和阀或密封材料和/或与气体极化状态亲和、也就是可防止表面/接触感应弛豫过程的涂层。
当收集了超极化气体时，通常就送到医院或使用者手中。这就意味着，超极化装置可就近设置在医院，这样就可将超极化气体直接送给病人，或者将气体从中心区进行输送，尽管其远离极化地点。远距离极化站相对于现场装置通常要求较长的T1，以便有足够的装载和输送时间。但是，集中设置的极化装置可减少设备数目并降低与多个位于每个影像点的现场装置相关的维护成本。在任何情况下，超极化气体通常从收集容器或输送容器排出，并通过一些临时限定的病人输气系统分散给病人，这样，在输送中气体的超极化状态足以产生有用的临床影像。
【抽取系统】
显然，这里的描述主要是针对液体或气体，但本发明的方法可用于多种流体，并不局限于说明书中所描述的情况。这里所使用的术语“流体”包括液体、气体及其混合物。
A.液体抽取
如图所示，图2B示出了本发明超极化气体抽取系统的一个实施例。在该实施例中，容器50A(图2A)从超极化装置中取出，并输送离开极化地点。然后，容器准备释放出气体。如图2B所示，液体源70与液体入口72相联。阀35处于打开状态，液体流入容器30中。打开阀38使超极化气体进入流出通道76。图2B示出了一个可供选择的第二阀37，阀37可将脱气的液体保持在容器中。如图2B所示，在抽取过程中，容器50A最好定位成使气体流出通道76位于液体入口72上方。在工作时，增加的液体量与超极化气体接触，并推动或促使超极化气体离开容器50A而进入流出通道76。最好，将液体量调节到使容器中残余的液体与抽取出的气体分开，以便于作为气体吸入物使用。这种方法的优点是使容器50A中所要排出的基本上所有的超极化气体具有较小的稀释度和/或超极化气体的退极化作用。
图3示出了一种具有改进容器50A的液体抽取系统。在该实施例中，容器50A具有两个口，一个入口230和一个出口234。如图所示，出口234位于容器的不同侧(最好是相对侧)，并偏离入口230。如图6和9所示，穿过容器中心的轴线200将容器分成四个四分之一部分。最好，入口230位于其中一个底部四分之一部分处，而出口234位于相对的顶部四分之一部分处。每个口234和230可操纵地与阀235和231相联，从而分别来控制气体的排出和液体的流入。在抽取过程中，这种结构允许容器50A定位成出口234位于容器的顶端部分并处于入口230上方。如图所示，液体源70最好利用重力使液体70’流入容器中。当然，也可采用其它的控制或有源输入装置(例如：泵、挤压封套、注射器及其类似装置)。
如图3所示，入口230包括连接器232，连接器可将液体源70与容器50A相联。类似地，出口234包括可与病人输气容器250相联的连接器236。病人输气容器250最好是一个可压扁的输气包。当然，作为一种病人输气容器250的替换形式，气体可直接从出口/流出通道234输送给病人(例如：如图13所示，输送到一个设置在病人鼻子/嘴部的吸气罩255中)。
图4示出了液体抽取系统的另一种实施例。在该实施例中，液体源370是一个注射器。抽取液体371通过注射器370注入/喷入与容器50C连通的入口310中。如图所示，入口310设置在一段与容器50C中的气体相通的肘形管311上，并与注射器的一部分相联。最好，入口310是弹性的，其由弹性材料构成并将隔膜容纳于其中，从而提供一种气密密封。在同一实施例中，入口310是一种路厄氏连接器。而且，最好，入口是自恢复型的，这样，当注射器插入其中时，就可与注射器形成气密密封，而当抽出注射器370时，就自动地压扁或关闭来封住该口。
如上所述，液体与超极化气体接触。因此，对于在体内使用的情况，最好，所选择的抽取液体是无毒和对超极化气体是无退极化作用的。而且，对于具有较高氧气溶解度的液体，最好，将液体处理为与超极化气体更相容。例如，最好在进入带有超极化气体的容器或输送容器之前，液体至少部分地脱氧和/或部分地去离子。最好，液体进行灭菌处理，并基本上被脱氧和/或基本上被去除离子。也可对液体进行其它的改进和处理使其更易于极化。例如，可取代液体的某一元素或进行氘化和类似的处理。而且，所选择的液体最好可使超极化气体基本上不溶于该液体。且超极化气体在液体中的溶解度最好约小于0.2。例如，氙在水中的溶解度约为0.14(氦约为0.01)。相反，氙在己烷中的溶解度约为2.0，因此，对于该气体而言，将己烷作为抽取液体就是一种非常糟糕的选择(更不用说其具有毒性了)。
当然，多种液体也可作为抽取液体使用，例如：无论是易混的还是不易混的液体混合物或组合物。试验表明一种适当的液体是水。水是相容的并基本上对3He和129Xe无退极化作用。
在一个例子中，将大约20立方厘米的部分脱气的水加入到一个250ml容器的腔中，从而使容器中气体的相关T1从大约8小时变为大约5小时。如图5所示，从该试验所得的极化作用衰减曲线是一种指数衰减曲线。该试验表明该有源抽取系统是适当的/适用的。优选地，紧接着在完成抽取之后(特别是在使用3He时)，抽取出的超极化气体保持T1等于至少约80％或更大，最好，紧接着在抽取开始之前，T1值为90％或更大(假定是一个经适当处理、清洁和适宜于输送的容器)。
B.作为掩蔽剂的液体
本发明的另一个方面涉及在可能接触超极化气体的物理装置或容器中将液体用作掩蔽剂。容器中气体的有效T1与气体所接触的材料是相加的关系。也就是，有效T1将按照下述方程非线性地增加。
1/T1腔＋1/T1材料＝1/T1有效       方程1.0
因此，有效T1与腔表面面积、材料以及与气体接触的任何其它材料有关。通过防止气体与衰变材料接触，可增大或保持有效T1。
如图6B所示，容器50D的(预定)暴露内表面533为液体所覆盖。最好，液体570与超极化气体的相容性比衰变的接触表面或部件(例如：普通O形圈、阀、密封及其类似物)要大，液体进入容器50D，以避免不希望气体接触的表面与超极化气体直接接触。其优点是，对不希望气体接触的表面(密封等)的其它特性保持不变。另外，如果用作遮罩密封及类似物，在不要求材料具有特殊成分(可能价格昂贵)的情况下，可使用市场上购买的密封件。这是由于液体(或流体)覆盖了表面或部件，从而通过使气体与已相对于不希望气体接触的表面或部件改善了弛豫性的材料进行接触来将可能退极化的区域遮蔽而与超极化气体隔离开。而且，最好液体基本上对超极化气体是不退极化的(并可防止超极化气体溶解于其中)，这样，与没有液体掩蔽的气体相比，延长了容器中气体的极化寿命。如上所述，由于液体要与(在优选实施例中，是可吸入的)超极化气体接触，因此，液体最好是无毒的。对于具有高氧气溶解度的液体而言，最好，液体至少部分地脱氧/去离子。另外，也可使用一种或多种液体，而且，液体可如上所述进行其它的或附加的改性或处理。
在操作时，如图6A和6B所示，将一定量的液体放入装有极化气体的容器50D中。然后，将容器50D放置成使容器中的液体遮盖住阀530或其它不希望气体接触的材料或部件，从而避免气体与它们接触，也就是，使液体位于气体和阀的中间，以便于遮盖住阀从而使阀与极化气体隔离开。例如，在一个试验中，将15立方厘米的去离子/脱氧水注入带有阀且预先装满极化气体的1升容积的塑料袋中。然后，将袋放置成使袋中的水完全遮盖住阀，从而使阀与极化气体隔离开。加入塑料袋中的水使T1增大了约1小时。
C.利用气体进行抽取
在该实施例中，利用第二气体将超极化气体从一个容器输送到另一个容器中。由于上面已描述了液体输送的一个优选实施例，因此，这里就只涉及利用抽取气体或抽取气体混合物(多种气体)来将超极化气体从容器或输送容器中输送出来。
图7和8示出了气体抽取系统600、700。在这两个实施例中，容器50C与上述容器相同，但是，本发明的方法和所用的容器并不局限于此。如图所示，容器50C包括入口230和出口234。在该实施例中，抽取气体670进入入口230并与容器中的超极化气体接触，从而迫使气体经出口234流出。由于抽取气体670要与超极化气体接触，因此，最好抽取气体是无毒的(这样就不会污染超极化气体)并对超极化气体基本上是不退极化的。最好，第二气体或抽取气体(或气体混合物)670相对于超极化气体具有明显不同的密度。例如，氮气是不活泼的、无毒，且其密度高于3He但小于129Xe，因此，氮气就适合于与3He和129Xe一起使用。另外，氦也是不活泼的且无毒，并可用于抽取129Xe。在任何情况下，在20℃时，氦的密度约为0.17g/l氙的密度约为5.49g/l，氮气的密度约为1.17g/l，这种密度的不同就保证了按照本发明可成功地抽取超极化气体。
在一个实施例中，如图7所示，超极化气体是相对较轻的气体(低密度气体)3He。因此，抽取气体670进入到容器底部，且进入容器50C的抽取气体体积增加就迫使较轻重量的气体(3He)离开容器顶部经出口234进入收集容器250或输送地。相反，如图8所示，超极化气体是相对较重的气体(高密度气体)129Xe。因此，抽取气体770进入容器的顶部，并迫使较重的超极化气体经出口234离开容器底部。在一个实施例中，抽取气体670、770以同一速率和同一方式进入，并在前边界面与超极化气体接触，但在超极化气体被排出/离开容器时基本上仍与超极化气体无关(也就是，气体基本上仍未相互混合)。在另一个实施例中，进入的抽取气体670、770与超极化气体混合，从而形成气体混合物一最好在气体到达出口234时已经如此。混合物中超极化气体的量最好可为信号成像(实用的MRI临床成像)提供足够量的超极化气体并适合于病人吸入。最好，在此实施例中，容器的形状和大小设定为可提供至少一次病人吸入量的超极化气体混合物。而且，最好容器的入口和出口230、234位于容器的相对侧或相对端，并相互(左右)偏离开。如图所示，入口和出口230、234位于容器中心线的相对两侧，并最好位于穿过容器中心的二维轴线200的相对两侧和两端(相对的四分之一部分)(见图7)。
D.机械抽取
在该实施例中，机械抽取装置，如泵(隔膜泵、回转泵或离心泵)或其它机械装置可用作气体输送源，并以对超极化气体轻微退极化的方式将超极化气体从容器中抽取出来。如果使用泵或其它动力机械，最好对装置的气体接触表面和部件进行遮罩处理以避免与超极化气体直接接触，并且/或者由支持超极化作用的材料制成或涂敷有支持超极化作用的材料。
1.注射器抽取
在一个优选实施例中，如图9A和9B所示，气密注射器870插入到容器或输送容器50D中，这样，注射器就与容器中的超极化气体流体连通。最好，注射器870经具有气密密封效果的外部入口810插入容器。适当的密封结构包括隔膜和路厄氏连接器。如图9A所示，容器50D最好包括位于腔体834和入口810之间的阀831，以便于载运和储存过程中在容器有时承受增压时保持密封810完整无损。在操作时，打开阀831，注射器的一端871插入到容器入口810中，当柱塞873缩回(拉出)时，一定量的超极化气体被抽入到注射器的腔体872中。然后，超极化气体就被封闭在注射器870中，并可方便地排入到病人输气装置(如吸入罩)中，或者进入另一个输送容器，如图9B所示的可压扁的输气包250。最好，注射器870由聚合物制成，或在气体接触表面上涂敷聚合物或高纯度金属涂层以避免或减小任何可能的退极化作用。而且，最好对注射器870进行预先处理，通过排空和清除的方法对其腔体872中的残留气体进行脱氧处理。详见代理号为5770-12的美国专利申请，这里作为参考引用其内容。
如图9B所示，为输出或排出超极化气体，注射器870最好插入到一个与病人输气容器250相通的口中。压下注射器870的柱塞，就可将气体“泵出“注射器并输入到病人输气容器250中。与上述入口810类似，输气入口885最好与注射器870形成气密密封，从而在不污染超极化气体试样的情况下将超极化气体和氧气输入到容器/口885中。
如图9B所示，联接件880形成的密封通道将气体从注射器870输送到输气容器250。联接件880分别为注射器870和病人输气容器250或吸气罩(图13，255)提供通道连接器885和888。尽管未示出，象上面所讨论的那样，也可使用阀和其它密封结构。其优点是，该方法允许一定量的气体进入输送装置/容器中，因此可输送较为精确定量的超极化气体，从而降低了由留在容器中不可使用的气体所造成的残留浪费。另外，可控的输送和抽取能够预知输送量，与传统的系统相比，降低了产品成本。
2.可膨胀的抽取装置
图10和11示出了本发明的另一个实施例。容器50E包括设置在容器50E内的弹性件910，该弹性件与容器中的超极化气体流体连通。在操作时，弹性件910从第一位置(图10所示)膨胀到第二位置(图11所示)。因此，膨胀的弹性件910移动一个距离或深度进入容器中，从而将超极化气体排出出口936而进入输送通道或病人输气容器250中。膨胀对进入容器上游流体入口的流体较为敏感。如图所示，弹性件910设置在流体入口915和容器50E内的超极化气体之间。如上面所述的液体抽取方法那样，容器50E的出口/通道934最好与入口915相对设置。如图11所示，压扁的弹性件910伸出较小。
最好，弹性件910固接在容器上，这样，它就在入口915壁或周边形成气密密封。阀916可设置在弹性件的上游以使进入容器的氧气最少。如图11所示，这种密封连接使弹性件形成屏障表面925来包容进入弹性件910并使其膨胀的流体，从而与超极化气体隔离和分离开。另外，弹性件910可与进入的流体一起膨胀，但也使一部分膨胀流体在弹性件910的下游进入容器50E，从而象上述气体抽取方法那样形成气体混合物。例如，包含氮气的膨胀气体可进入流体入口915并使弹性件910膨胀。弹性件910可包括孔或以一种可限定有孔的方式固定到容器上，从而使一部分氮气经孔通过(未示出)。然后通过将弹性件910膨胀到膨胀位置来将氮气和超极化气体排出出口934。
在任何情况下，由于弹性件屏障表面925要与超极化气体接触，因此，最好它由支持极化的材料制成(或涂敷有这种材料)，以避免接触感应极化作用。
当超极化气体从输送容器中抽取出时，就被收集到病人输气装置中，如图11所示的可压扁的输气包250。这种包可方便地压缩，从而迫使超极化气体进入设置在接受治疗的人上的吸气罩255中。另外，如图13所示，超极化气体可象这里所描述的那样进行抽取，并将其直接输给接受治疗的病人。
E.高效输送容器
在一个实施例中，其可减小对活动或机械第二抽取装置的需求，与普通的输气容器相比，容器本身的结构可减少残留在输气容器中的气体量。在该实施例中，设置一个低容积高压输送容器来输送超极化气体。甚至在没有机械抽取的第二装置的情况下，就象普通的抽取方法那样，容器中的气体也可释放到与大气压力平衡的状态。但是，由于使用的是腔体较小的容器，因此，与较大的低压输送容器相比，在1个大气压的情况下，极少体积的气体残留在腔体中。
在一个优选实施例中，容器的尺寸设计为500cc’s(立方厘米)或更小，压力约为3-10大气压。对于。3He，容器的尺寸最好小于约200cc’s，压力约为5-10大气压。更好的是，3He容器的尺寸约为200毫升或更小，压力约为6-10大气压。这就使等效气体含量约为1.2升的气体通过打开阀而与所需输气点的环境压力平衡来使整个1升气体恰好被抽出。
在另一个实施例中，本发明的输送容器22可用作极化腔(图1，22)。在该实施例中，输送容器是极化腔22，并可从超极化装置10(未示出)上拆下。因此，输送容器形成一个双作用容器，其可进行极化作用，还可用作一个输送容器；这种结构可减少气体输送装置的数目，因此提高了输送效率并降低了残留气体的浪费量。
F.低温冷却气体抽取装置
图14还示出了本发明的另一个方面。其示出了本发明的一种改进的输送方法的实施例。特别是，该图表明将容器50A冷却到所需的温度(最好低于水的冰点，也就是，温度低于0度)。较好，将容器冷却到至少约195°K(例如通过将容器置于干冰(CO2)中)。最好，将容器或腔体置于如液氮或液氦这样的低温下来进行冷却。例如，如图14所示，将容器50A置于液氮浴(77°K)140中。在该图中，真空容器141中装有大量冷却液体，容器50A至少部分地浸入其中。尽管图示是完全浸入的，但本发明并不局限于此。真空容器141还可仅仅容纳一部分容器，或者其中仅有少量冷却液体。另外，当然也可采用其它冷却装置来将容器冷却到所需的温度，但并不局限于制冷装置、冰浴以及其它低温技术等。在操作时，超极化气体流出极化单元22并进入冷却输送容器腔中。容器的冷却壁允许在腔体中容纳更大体积的超极化气体(与非冷却腔体相比)，因此增大了所收集的超极化气体量。换句话说，在较低的温度下，气体按照方程PV＝nRT进行压缩，因此更多的气体被容纳在低压腔体中。
总之，气体的“充装效果”可由室温与冷却剂温度的比值来进行描述。对于液氮，充装效果可表示为295/77或3.8。这样，对于干冰，充装效果约为295/195或1.51，而对于水的冰点，该值仅有约295/273或1.08。因此，尽管可采用其它的值，但最好所选择的冷却剂温度所能达到的充装效果至少约为1.08，较好至少约为1.51，最好至少约为3.8。当然，如上所述，预备好容器是非常重要的，例如通过排空和清除处理(在使用前清洁容器)来预备好容器。
在一个优选实施例中，将超极化的3He收集到冷却容器或腔体中。在另一个优选实施例中，3He或129Xe从极化单元22中出来并流入封闭容器50A中，这样，流出极化单元的超极化气体混合物(除去碱金属)(例如“排出的”混合气)被收集并封闭在容器中。然后将容器密封并升温到环境温度。这与用于连续处理129Xe的低温冷凝管装置(保留仅有的129Xe，并将残留的气体混合物导出容器)是不同的。另外，也可对设置在极化单元22或输送容器后面的管道和其它腔体进行冷却。
在优选实施例的另一个方面，低温冷却气体的抽取在将温度控制到使更“可控”或精确充入量的气体导入到容器中的情况下进行。一种在低温冷却过程中控制温度的方式是引导冷的氮气流过设置在输送容器附近的加热元件。可将温度传感器设置在输送容器附近来测量容器的温度。将其信息反馈给加热元件来自动地“断开”或“接通”，从而保持输送容器具有所需的温度(介于室温和冷却剂温度之间)。这就允许经过输送容器后产生温度变化(从大约77K变到室温)。这种可控的温度梯度可使连续输送或接受容器装满(基本上)相同量的超极化气体。这种可控量是所希望的(在一定误差范围内)，这样，可输送或供给病人精确的剂量。例如，当气体被抽入第一容器中时，极化单元从大约8大气压的压力开始工作。但是，在充满下一个接着的容器之前，单元压力被耗尽。因此，可通过温度梯度控制抽取率，从而来控制从单元流出而进入温度可控(温度梯度)容器的气体量，以便将基本上相同量的气体输送到两个连续的充装容器中。另外，可竖直设置多个容器(未示出)来同时充装，例如通过同时使两个或三个或更多个(最好尺寸相同)容器与极化单元接合，这样，就可将每一个冷却到相同的温度。将超极化气体流向下引导到主流出通道中，并分配到距单元等距离的多条分支通道中。最好，多个容器具有相同的尺寸、体积和(冷却)温度。分支通道将气体导入与其相通的容器中，从而在每个容器中充入大致相同量的气体。
G.容器/材料
由于容器的面积形状可影响退极化作用率，因此，最好容器结构可使容器的自由气体空间体积(V)最大，同时使接触超极化气体的表面面积(A)最小(也就是，减小比值A/V)。最好，容器的尺寸和形状使A/V值约小于1.0，更好是约小于0.75。在一个实施例中，容器大致为球形。
最好，容器材料包括非磁性高纯度金属膜片、高纯度金属氧化物、高纯度绝缘体或半导体(例如高纯度硅)和聚合物。这里的“高纯度”包括含有小于约1ppm的铁或顺磁杂质且最好小于约1ppb的铁或顺磁杂质的材料。用于容器的优选聚合物包括对超极化气体具有较低溶解度的材料。为此，术语“聚合物”一般包括均聚物、共聚物、三元共聚物及其类似物。类似地，术语“掺合物和混合物”包括不易混合的和易混合的掺合物和混合物。适当的材料包括聚烯烃(例如：聚乙烯、聚丙烯)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯类聚合物、聚二烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、polynitrile、纤维素、纤维素衍生物及它们的掺合物和混合物，但并不局限于这些材料。最好，容器的涂覆层或表面包括高密度聚乙烯、约50％结晶度的聚丙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺或纤维素及其掺合物和混合物。
当然，聚合物可进行改性处理。例如，将卤素作为取代基或将聚合物氘化(或部分氘化)(用氘核代替氢核)可减小弛豫率。氘化聚合物的方法早已为人所知。例如，US3657363、US3966781和US4914160就公开了碳氢聚合物的氘化方法，这里作为参考进行引用。通常，这些方法利用催化作用将氘核取代氢核。优选的氘化碳氢聚合物和共聚物包括氘化链烷烃、聚烯烃及其类似物。这种聚合物和共聚物及其类似物也可按照已有的方法进行交联。
最好，聚合物基本上不含例如色心、自由电子、色素、其它衰变添加剂等顺磁杂质或夹杂物。任何所选择的增塑剂或添加剂应当使接触或接近超极化惰性气体的磁性杂质最少。
另外，在另一个实施例中，接触表面可由高纯度金属制成。高纯度金属的优点是有较低的弛豫性/相对于超极化惰性气体的退极化抵抗面。
如上所述，任何这些材料都可作为一个涂覆在基层上的表面或作为一个材料层而确定一个亲和的接触表面。如果作为一个涂覆层，可通过已知的任何技术来进行(例如，通过溶解涂覆、化学汽相淀积、熔接、粉末冶金等)。烃类油脂也可用作涂覆层。存储器具或容器可以是刚性的或弹性的。刚性容器可由PyrexTM玻璃、铝、塑料、PVC或类似物制成。弹性容器最好是可压扁的包，最好是可压扁的聚合物或金属薄膜包。抗氧化和低溶解度的材料有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、TedlarTM(聚氟乙烯)、赛珞玢和聚丙烯腈，但并不局限于这些。
最好，一定要保证所有的配件、密封和接触或靠近超极化气体的类似物品由支持极化作用或基本上不会降低超极化气体的极化状态的材料制成。例如，很多可在市场上购买到的密封件由含氟聚合物(除了上述的TedlarTM以外)制成，由于超极化气体在材料中具有溶解性，这些含氟聚合物对于129Xe或3He超极化气体的保存并不是特别有利。
由于大多数普通的密封材料是含氟聚合物，它们可能对气体产生退极化作用。这种作用对3He特别严重，这是由于较大的氟原子在聚合物中形成较大的空隙空间，因此，氦在大多数含氟聚合物中具有较高的溶解度。最好，本发明的容器使用含有基本上纯净的(基本上不含磁性杂质)碳氢化合物材料的密封件、O形圈、垫圈及其类似物，例如那些含有聚烯烃(包括聚乙烯、聚丙烯及其共聚物和掺合物，但并不局限于此)。另外，使用烃类油脂还可有助于形成或产生真空气密密封。因此，如果用阀来控制腔体30中的气体，最好由一个磁性纯的(至少表面)O形圈和/或烃类油脂形成。当然，如果使用添加剂和增塑剂，最好所选择的添加剂和增塑剂可使如纯碳黑这样的磁性杂质最少。
在另一个实施例中，正如容器的表面一样，O形密封圈由涂覆有高纯度金属的暴露表面形成。
类似地，O形圈或密封件可涂覆至少“Lp”厚的聚合物外露层或由其构成。内层厚度(“Lth”)至少与由以下方程确定的极化衰变长度标尺(“Lp”)一样厚。 L p = T p D p 其中，Tp是聚合物中惰性气体原子核自旋弛豫时间，而Dp是聚合物中惰性气体的扩散系数。
例如，将一层基本上纯的聚乙烯设置在可在市场上购买到的O形圈上。对于129Xe而言，一种优选的O形圈材料是涂覆橡胶的TeflonTM。
当使用具有较长的表面弛豫时间的包时，其它张弛机理就变得非常重要。一种最重要的补充张弛机理是由于惰性气体与顺磁氧气的碰撞。由于氧气具有磁力矩，其可以与氢核同样的方式张弛超极化气体。因此，一定要通过预先对容器进行仔细处理来降低存储容器内的氧气含量，例如通过反复地进行排空和进行纯粹的气体排出过程。最好，对容器进行处理使氧气浓度可提供大约1000小时或更长的T1。最好，对容器进行处理使氧气浓度的大约为6.3×10-6个大气压或更小或者大约10-7个大气压或更小，最好是小于约1×10-10个大气压。另外，如上所述，排空/排出过程可包括加热容器或其它排空或抽出方法，以便于将任何残留(单分子)的水汽或水分除去。
最好，在使用之前准备好病人接合装置、存储腔体、相关的设备以及接管，以便于使医院或抽取地点所需要作的准备工作最少。因此，优选的预先处理或设备预备方法，例如清洁、清除和排空可连接的管道和病人输气容器(见图3的250、251)或其它用于除去氧气和顺磁杂质的装置最好在离开抽取地点的地方进行。在准备/处理之后，可将管道251和输气包250保存在医院，以便在其中的惰性气体或有益于健康的液体的压力下进行使用。这种预先充入的气体或液体存储物可使容器或部件的脱气(来自材料基体的气体如氧气可迁移到接触表面上的腔体中)潜能最小化，并还可使渗透到容器中的空气最少。另外，或者除预先处理以外，可用截止阀或其它阀控口来密封加压管道和输气容器(和/或注射器)。另外，真空气密阀可使管道和容器在真空条件下而不是强制正压条件下保存。
H.标定站
最好，在输给和/或供给病人之前，对超极化气体进行标定来确定气体的功效或极化强度。其优点是，这种标定可使“存储寿命”贴附到输气容器上，以便针对临时限定的产品使用寿命向使用者发出警告。这种可靠的标定可减少向病人输入无效的超极化气体。在一个优选实施例中，在最终使用地对超极化气体进行标定。最好，在气体从装载或输送容器50A-E抽取出来之后，就对气体进行标定。更好是，在气体充入输气容器250时，对超极化气体进行标定。而且最好在将气体置于靠近临床或医院终端使用点的保护区(也就是，稳定磁场)时，对气体进行标定。在产品处于其最终输送箱中或位于其目的地时，和/或在产品处于保护环境(例如适当的防护装置和/或均匀磁场)中时，其允许对产品进行可靠的有代表性的标定，并在装载过程中保护产品免于受潜在的特别有问题的衰变因素(也就是，EMI等)影响。而且，最好在标定完成之后，容器贴上根据检测日期和使用截止日和或时间确定的确认/检验外标签。
在一个优选实施例中，所设计的输送容器的尺寸和形状可装有多剂量的超极化气体，然后在保护目的地进行分离而形成单剂量的病人输气容器。可对单剂量容器进行功效测试并在外部注明日期/打上印记或印上最佳使用日期/时间。这种进行标定和在外部具有可视标识的产品可便于使用者识别，并在病人输气/最终使用之前将“过期的”或“退极化的”产品排除在外。
通常，如图15所示，标定是在标定站150进行，标定站150最好采用低场NMR波谱仪155将RF脉冲传输到设置在超极化气体试样附近的表面线圈160。然后，波谱仪接收至少一个由经处理来确定其极化程度的超极化气体(最好包含在单剂量病人输气容器中)所返回的信号165。如图所示，标定站150最好包括一套提供低磁场的Helmholtz线圈152(最好其直径约为24英寸)和(NMR)表面线圈170(最好其直径约为1英寸，且大约有350匝)。表面线圈170设置在平台172上，并优选地将表面线圈170设置在Helmholtz线圈152的中心。这里所用的术语“低场”包括大约100高斯以下的磁场。最好，标定站的场强约为5-40高斯，最好是约20高斯。因此，相应的3He信号频率范围约为16-128KHz，优选的频率约为64KHz。类似地，129Xe的频率范围约为5.9-47KHz，优选的是约23.6KHz。
最好，容器250设置在表面线圈170的上表面，并大致位于Helmholtz线圈152的中心。通常，在操作时，所选择的RF脉冲(预定脉冲、频率、振幅和周期)从NMR装置155传输到表面线圈170。频率与磁场场强和特定的气体相对应，其例子已在上面进行了描述。该RF脉冲产生一个振荡磁场，振荡磁场使至少一些超极化的3He或129Xe原子核偏离其静态磁场平衡位置。偏离的原子核开始以其相关的Larmour频率(对应于脉冲频率)进行旋进调整。进动自旋在表面线圈上感应出电压，电压可经处理而呈现为一个信号165。电压被回收(通常是放大)到计算机中，且信号符合一种指数衰减的正弦波形。如图所示，回收到计算机中的信号165是接收信号的Fourier变换信号。该信号的峰-峰电压与极化强度(利用已知的标定常量)成正比。然后，计算机可计算出极化强度，并产生与所希望的极化强度有关的经计算的优选使用日期和时间。显然，也可使用其它的标定或确定超极化强度的方法，并仍然属于本发明所限定的产品标识和标定或产品使用或期限确定的方法。例如，检测由极化3He自旋所产生的微小磁场。而且，如图15所示，排空气缸177及其相关的真空和排空装置178设置在标定站附近。在一个优选实施例中，排空和真空装置设置在标定站中或其附近，这样，在标定之前，容器可在标定站150处进行清洁(排空和纯净气体清洗)。因此，标定站可与充气和清洁站组合在一起。例如，刚性输送容器可将超极化气体从超极化地点输送到位于使用地的标定站。在标定站清洁输气容器250(或按照上面所描述的进行预先清洁处理)。最好按照本发明的一种方法，将气体从输送容器中抽入到位于标定站的输气容器250中。装入容器250中的被抽取气体可立刻方便地测量或标识/标定其刚性或超极化强度，并为现在或将来使用进行标记。
上面对本发明进行了详细的描述，但本发明并不局限于此。尽管上面描述了本发明的几个具体实施例，显然，在本质上不脱离本发明教导和优点的情况下，可对上述实施例进行多种改进。因此，所有的这种改进都应认为是包含在本发明权利要求书所限定的保护范围之内。在权利要求书中，采用装置加功能的权利要求来试图覆盖这里所描述的可执行所述功能的结构以及结构上的等同物和等效的结构。因此，可以理解，前面所描述的仅仅是示意性的，并不能认为本发明就局限于这些特定的实施例中，而且，所述实施例的变型以及其它的实施方式都落在本发明权利要求书所限定的保护范围之内。本发明由权利要求书及其包含于此的等同技术方案来确定。

Claims (57)

1.一种从容器中抽取超极化惰性气体的方法，其包括以下步骤：
将液体导入到含有大量超极化惰性气体的容器中；
使容器中的超极化气体与液体接触；以及
将超极化气体从容器中排出并离开液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述导入步骤之前，液体基本上是被脱氧的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述导入步骤之前，液体至少部分地被脱氧和去离子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，液体包括水。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液体是无菌和无毒的。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，液体基本上对超极化惰性气体是无退极化作用的，这样，在抽取之后，气体仍保持足够的超极化强度以便于产生临床使用的磁共振图像。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，超极化惰性气体具有相关的超极化寿命，所述的抽取步骤对超极化气体的退极化作用很小，这样，超极化气体仍保持至少90％的初始极化强度，紧接在抽取之前进行初始极化强度的测量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导入步骤通过使用注射器将大量液体注入容器中来进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导入步骤包括通过重力作用引入与容器流体连通的液体源。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超极化气体不溶解于液体。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超极化气体是无毒的，并将其导入到医用输送系统中以便通过吸气装置输给病人。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超极化惰性气体是3He和129Xe中的一种。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液体包括至少部分地被脱氧和去离子的水，且超极化惰性气体是3He。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液体是无菌的，且超极化气体基本上不溶解于液体。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，容器包括一个液体入口和一个气体出口，气体出口与流出通道流体连通，且出口设置在容器上，出口位于容器入口的相对侧，并位于入口的上方。
16.一种从容器中抽取超极化惰性气体的方法，其包括以下步骤：
将流体导入到含有大量超极化惰性气体的容器中；以及
使容器中的超极化气体与流体接触；并从容器中排出超极化气体。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，流体是无毒的气体。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，流体是无毒的液体，且超极化惰性气体流出容器，并基本上与液体分开和脱离。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，超极化惰性气体流出容器，并基本上与抽取气体分开和脱离，且抽取气体的密度与超极化气体的密度明显不同，从而使超极化气体与抽取气体的混合最小。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，超极化气体是129Xe，其具有一个第一密度，抽取气体具有一个第二密度，所述第一密度大于所述第二密度。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，超极化气体是3He，其具有一个第一密度，抽取气体具有一个第二密度，所述第一密度小于所述第二密度。
22.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，至少一些抽取气体与超极化气体一起流出容器，从而形成适合于病人吸入的气体混合物。
23.一种从容器中抽取大量超极化惰性气体的方法，其包括以下步骤：
将超极化气体输送源与容器相连接；以及
将容纳在容器中的大量超极化气体抽入到与容器密封连接的流出通道中，以便于超极化惰性气体从容器中导出，从而可控制地从容器中抽取大量的超极化气体。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述连接步骤通过将注射器插入到容器中来进行，所述抽取步骤通过缩回注射器的柱塞来进行，从而将大量超极化气体抽入到注射器中。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，气体输送源是活塞、真空泵和注射器中的一种。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，容器包括一个入口，该入口可密封地将注射器的端部容纳于其中。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，气体输送源的气体接触表面由支持极化作用的材料制成，从而使由接触感应弛豫造成的极化作用损失最小。
28.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
将抽取的超极化气体容纳在设置于容器流出通道附近的腔体中；以及
将抽取的超极化气体排出腔体而进入到病人输气包或吸气罩中。
29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，该方法还包括将抽取的超极化气体从注射器中排出而进入到病人输气包或吸气罩中。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，病人输气包具有一个适合于将注射器的一部分容纳于其中的进口通道，且该方法还包括压扁病人输气包的外部从而将超极化气体输给病人的步骤。
31.一种遮蔽暴露表面以避免接触感应弛豫对超极化气体造成退极化作用的方法，该方法包括以下步骤：
将大量的流体导入到含有超极化气体的容器中；以及
用流体覆盖容器的至少一个预定的暴露内表面，以避免预定的内表面与超极化气体直接接触，因此用支持极化作用的液体来遮蔽暴露表面。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，流体是液体，且该方法还包括将容器放置成使液体流向预定的暴露区域的步骤。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，预定区域包括密封件和阀中的至少一个。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，液体包括去离子和脱氧的水。
35.一种可减少容器中超极化惰性气体残留量的方法，该方法包括以下步骤：
使容器的容积小于约500立方厘米；
将大量超极化惰性气体导入到容器中；
将容器中的压力提高到至少约3个大气压；
密封容器；
将容器从极化地点运送到远离极化地点的地方；以及
将密封的容器打开，使容器与病人输气装置之间的容器压力平衡，从而将超极化气体从容器中释放到病人输气装置中。
36.一种从容器中排出超极化气体的方法，其包括以下步骤：
设置一个与装有超极化气体的容器内腔流体连通的弹性件；
使弹性件膨胀而伸入容器中并与超极化气体接触；以及
迫使超极化气体流出容器并离开膨胀的弹性件。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，容器包括位于容器相对两侧的一个入口和一个出口，弹性件固接到入口上，进入的流体使弹性件膨胀，并使超极化气体经出口流出容器。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，弹性件包括一个表面，该表面涂敷有可避免超极化气体退极化的材料或由这种材料制成。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，该方法还包括使弹性件瘪掉的步骤。
40.一种用于容纳大量超极化惰性气体的容器，其包括：
一个腔体；
位于所述腔体中的大量超极化惰性气体；以及
一个弹性件，该弹性件与所述腔体中的超极化气体相联通，该弹性件具有一个第一压扁位置和一个第二膨胀位置，当处于所述第二位置时，所述弹性件比处于第一位置时伸入到腔体中更远的距离。
41.根据权利要求40所述的容器，其特征在于，所述容器还包括一个流体入口和一个与所述腔体连通的出口。
42.根据权利要求41所述的容器，其特征在于，所述弹性件根据进入所述入口的流体来移动到所述第二位置。
43.根据权利要求42所述的容器，其特征在于，所述弹性件密封在所述腔体的一部分上，这样，所述弹性件就位于所述入口和所述超极化气体之间，所述弹性件可避免所述超极化气体与所述流体入口接触。
44.一种用于输送超极化惰性气体的容器，其包括：
一个气体存储腔；
位于所述存储腔中的大量超极化气体；以及
一个与所述存储腔流体连通的入口，所述入口是弹性结构的以便将注射器的一个部分容纳于其中。
45.根据权利要求44所述的容器，其特征在于，所述入口包括一个阀和一个从外部可接近的并与所述容器流体连通的连接器。
46.根据权利要求44所述的容器，其特征在于，所述入口包括一个密封件，其由支持位于所述腔体中的所述超极化气体极化作用的材料制成。
47.根据权利要求44所述的容器，其特征在于，所述容器还包括位于所述入口附近的大量液体，从而形成支持极化作用的遮蔽剂以避免所述超极化气体在所述容器中的极化强度损失。
48.根据权利要求47所述的容器，其特征在于，所述液体包括基本上脱氧的水。
49.一种用于将大量超极化惰性气体从极化地点输送到远离极化地点的使用目的地的容器，其包括：
一个具有两个相对端部的气体存储腔；
位于所述存储腔的大量超极化惰性气体；
一个与所述存储腔相通的入口；以及
一个与所述存储腔相通的出口，其特征在于，所述入口和出口相互间隔开地设置在所述存储腔的不同侧。
50.根据权利要求49所述的容器，其特征在于，所述入口和出口相互错开，并位于由从所述相对端部之间的容器中心穿过的直线所确定的容器中心线的相对两侧。
51.根据权利要求49所述的容器，其特征在于，所述容器还包括位于所述入口和出口中的至少一个附近的大量液体，以避免所述气体和所述至少一个口直接接触，从而形成一种退极化作用遮蔽剂以避免所述超极化气体在所述容器中的极化强度损失。
52.根据权利要求51所述的容器，其特征在于，所述液体包括基本上脱氧的水。
53.一种用于从极化单元分配超极化气体的方法，其包括以下步骤：
设置一个与极化单元流体连通的腔体；
将大量超极化气体导出极化单元并导入到腔体中；
冷却腔体的至少一部分，从而增大腔体中气体的体积和压力，并促进大量超极化气体从极化单元中输出。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，所述超极化气体是3He，所述冷却步骤包括在导入步骤进行过程中将腔体置于液氮温度中。
55.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，所述容器是一种封闭容器，其可收集到所有从极化单元中流出的气体。
56.一种识别大量超极化气体的超极化状态的方法，其包括以下步骤：
将含有大量超极化物质的容器置于磁场中，
确定容器中超极化物质的极化强度；
将一个可从外部看到的并与超极化物质所需的极化强度有关的储存期限标签贴在容器上；以及
将所标识的容器保护起来以免受磁场梯度退极化程度的影响。
57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括将信号传输给容器中的超极化物质，并接收返回的信号，返回信号与容器中超极化物质的超极化强度相对应。
CN99813887A 1998-09-30 1999-09-30 超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器 Pending CN1328472A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/163,721 US6237363B1 (en) 1998-09-30 1998-09-30 Hyperpolarized noble gas extraction methods masking methods and associated transport containers
US09/163,721 1998-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1328472A true CN1328472A (zh) 2001-12-26

Family

ID=22591288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN99813887A Pending CN1328472A (zh) 1998-09-30 1999-09-30 超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器

Country Status (16)

Country Link
US (5) US6237363B1 (zh)
EP (1) EP1123117B1 (zh)
JP (1) JP2002526168A (zh)
CN (1) CN1328472A (zh)
AT (1) ATE324120T1 (zh)
AU (2) AU764801B2 (zh)
BR (1) BR9914172A (zh)
CA (1) CA2344671C (zh)
DE (1) DE69931060T2 (zh)
DK (1) DK1123117T3 (zh)
ES (1) ES2263295T3 (zh)
HU (1) HUP0203653A2 (zh)
MX (1) MXPA01003291A (zh)
NO (1) NO20011596L (zh)
NZ (1) NZ510684A (zh)
WO (1) WO2000020042A2 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102364333A (zh) * 2011-11-11 2012-02-29 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种永磁极化器
CN102563932A (zh) * 2012-02-29 2012-07-11 江苏太阳宝新能源有限公司 太阳能光热发电储能罐体气体封离装置及其方法
CN102967834A (zh) * 2012-11-23 2013-03-13 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种磁共振引擎装置及方法
CN103807598A (zh) * 2014-03-04 2014-05-21 李炳南 用于人体消化系统检测成像的成像气体及其储气装置
CN103815907A (zh) * 2014-03-04 2014-05-28 李炳南 用于人体呼吸系统检测成像的成像气体及其储气装置
CN106896065A (zh) * 2017-01-19 2017-06-27 合肥工业大学 一种基于超极化气体的极化腔体系统及其使用方法
CN108693085A (zh) * 2018-03-29 2018-10-23 重庆山楂树科技有限公司 粉尘检测用气体储存装置
CN113867427A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置和方法
CN114644322A (zh) * 2022-04-15 2022-06-21 宁波诺丁汉大学 超极化稀有气体生产设备

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6286319B1 (en) * 1998-09-30 2001-09-11 Medi-Physics, Inc. Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
US6523356B2 (en) 1998-09-30 2003-02-25 Medi-Physics, Inc. Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
WO2000050914A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-31 Medi-Physics, Inc. Portable system for monitoring the polarization level of a hyperpolarized gas during transport
US6295834B1 (en) 1999-06-30 2001-10-02 Medi-Physics, Inc. NMR polarization monitoring coils, hyperpolarizers with same, and methods for determining the polarization level of accumulated hyperpolarized noble gases during production
US6648130B1 (en) * 1999-08-11 2003-11-18 Medi-Physics, Inc. Hyperpolarized gas transport and storage devices and associated transport and storage methods using permanent magnets
EP1265527A2 (en) 2000-03-13 2002-12-18 Medi-Physics, Inc. Diagnostic procedures using direct injection of gaseous hyperpolarized ?129 xe and associated systems and products
CA2414610A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-24 Medi-Physics, Inc. Diagnostic procedures using 129xe spectroscopy characteristic chemical shift to detect pathology in vivo
WO2003060815A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-24 Riverborne Communications, Llc Point-of-sale activation and subsequent registration of products
JP2004530474A (ja) * 2001-04-24 2004-10-07 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド 過分極化希ガスを加湿するための方法および装置および関連加湿医薬等級吸入可能過分極化ガス産物
GB0122270D0 (en) * 2001-09-14 2001-11-07 Secretary Trade Ind Brit Measurement of the polaristion of a gas
US7179450B2 (en) * 2001-09-20 2007-02-20 Medi-Physics, Inc. Methods for in vivo evaluation of pulmonary physiology and/or function using NMR signals of polarized Xe
US7287390B2 (en) * 2001-10-22 2007-10-30 Medi-Physics, Inc. Optical pumping modules, polarized gas blending and dispensing systems, and automated polarized gas distribution systems and related devices and methods
EP1438599A1 (en) * 2001-10-22 2004-07-21 Medi-Physics, Inc. Automated modular hyperpolarizers
AU2003269207A1 (en) * 2002-05-16 2003-12-02 Medi-Physics, Inc Methods and systems for determining polarization of a gas based on electron paramagnetic resonance
EP1558942A2 (en) * 2002-05-17 2005-08-03 Medi-Physics, Inc. Methods, systems, circuits, and computer program products for determining polarization of a gas
US7979919B2 (en) * 2002-12-19 2011-07-19 Rapid Intervention Technologies, Inc. Full body harness
NZ540078A (en) 2002-12-20 2007-05-31 Medi Physics Inc Calibration of a polarization measurement station
JP4593562B2 (ja) * 2003-04-22 2010-12-08 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド Ｍｒｉ／ｎｍｒに対応した呼吸用の過偏極気体伝達のための１周期ボリューム制御及び計測システム、方法及びデバイス
JP3978159B2 (ja) * 2003-07-03 2007-09-19 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 磁気共鳴撮像システム
US7281393B2 (en) * 2004-04-21 2007-10-16 University Of New Hampshire Method and apparatus for accumulating hyperpolarized xenon
JP2007021008A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Hitachi Ltd Ｄｎｐ過分極手段を備えた磁気共鳴イメージング装置
US9543052B2 (en) * 2005-10-31 2017-01-10 Hbar Technologies, Llc Containing/transporting charged particles
US8405022B2 (en) 2006-09-20 2013-03-26 University Of New Hampshire Thermal management technology for polarizing xenon
WO2008036369A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 University Of New Hampshire Thermal management technology for polarizing xenon
JP4817317B2 (ja) * 2006-11-24 2011-11-16 独立行政法人産業技術総合研究所 核スピン偏極希ガスの製造装置と核磁気共鳴分光装置並びに核磁気共鳴イメージング装置
US8731640B2 (en) 2007-03-28 2014-05-20 General Electric Company Fluid path system for dissolution and transport of a hyperpolarized material
US20080240998A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Urbahn John A Fluid path system for dissolution and transport of a hyperpolarized material
WO2009143368A2 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 University Of Utah Non-cryogenic storage cell for hyperpolarized 129xe
EP2309283B1 (en) * 2008-08-01 2012-09-19 Osaka University Polarized xenon gas concentration method, polarized xenon gas manufacturing supply device, and mri system
US7633290B1 (en) * 2008-09-09 2009-12-15 General Electric Company Apparatus and method for a fully automated preparation of a hyperpolarizing imaging agent
WO2010146502A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mri with hyperpolarisation device using photons with orbital angular momentum
WO2010146517A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mri thermometry combined with hyperpolarisation device using photons with orbital angular momentum
WO2010150209A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. A hyperpolarized contrast agent dispenser for magnetic resonance imaging
US20110068793A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 The Regents Of The University Of California SOLVATED HYPERPOLARIZED XeNMR AND MRI SIGNAL AMPLIFICATION BY GAS EXTRACTION
US8698493B2 (en) * 2011-08-05 2014-04-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Noble gas magnetic resonator
US10408895B2 (en) * 2013-03-15 2019-09-10 Bruker Biospin Corporation Polarization sample geometry
WO2015031676A2 (en) 2013-08-28 2015-03-05 Psychemedics Corporation Integrity testing of hair samples
US9874622B2 (en) 2013-09-27 2018-01-23 General Electric Company Hyperpolarized media transport vessel
EP3043156B1 (en) * 2015-01-07 2018-03-07 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Method for dispensing or aspirating fluid
CN108211419B (zh) * 2016-12-22 2019-06-04 中国科学院沈阳自动化研究所 基于视觉的自动液-液萃取方法
WO2024205826A1 (en) * 2023-03-24 2024-10-03 Polarean, Inc. Systems for automated volumetry, blending and dispensing of gas

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB194704A (en) 1922-03-10 1923-11-08 Charles Dupuis Improvements in apparatus for hypodermic injections of oxygen or other gases
US2865541A (en) * 1956-10-08 1958-12-23 Harry F Hicks Sprayer
US3467096A (en) 1966-04-12 1969-09-16 Ferrell S Horn Multiple hypodermic syringe arrangement
US3945539A (en) * 1966-08-16 1976-03-23 Thiokol Corporation Method and apparatus for expelling fluids
US3508686A (en) * 1966-08-16 1970-04-28 Thiokol Chemical Corp Apparatus for positively displacing fluids
US3657363A (en) 1967-09-15 1972-04-18 Us Army Process for the deuteration of the hydroxyl position of organic alcohols
US3748864A (en) 1969-01-21 1973-07-31 Airco Inc Process for recovery and containment of radioactive gases
US3966781A (en) 1970-12-17 1976-06-29 Merck Sharp & Dohme (I.A.) Corporation Deuteration of functional group-containing hydrocarbons
US3858572A (en) 1972-10-27 1975-01-07 Kendall & Co Insufflation device
FR2226145A1 (en) 1973-04-20 1974-11-15 Radiologie Cie Gle Inert contrast gas injection system - with injected gas volume indicator during radiological examination
US3893278A (en) 1973-08-15 1975-07-08 Gen Electric Method of manufacturing capsules containing gaseous radioisotope
US3926176A (en) * 1973-08-15 1975-12-16 Gen Electric Radioactive gas-containing polymeric capsule
DE2426764C2 (de) 1974-06-01 1981-07-09 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zum Abtrennen von Krypton aus einem radioaktiven Abgasgemisch und Gastrennanlage zum Durchführen des Verfahrens
US4417909A (en) 1978-12-04 1983-11-29 Airco, Inc. Gas separation process
US4369048A (en) 1980-01-28 1983-01-18 Dallas T. Pence Method for treating gaseous effluents emitted from a nuclear reactor
US4367737A (en) 1981-04-06 1983-01-11 George Kozam Multiple barrel syringe
US4450407A (en) 1981-10-02 1984-05-22 Litton Systems, Inc. Magnetic resonance cell and method for its fabrication
US4775522A (en) 1983-03-04 1988-10-04 Children's Hospital Research Foundation, A Division Of Children's Hospital Medical Center NMR compositions for indirectly detecting a dissolved gas in an animal
US4586511A (en) 1983-03-04 1986-05-06 Children's Hospital Medical Center Methods and compositions for detecting and imaging a gas in an animal by nuclear magnetic resonance
US4599462A (en) 1983-05-25 1986-07-08 University Of Utah Methods for making solid solutions from normally immiscible components and for modifying the surface structure of solid materials
DE3518283C2 (de) 1985-05-22 1994-09-22 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zur Entfernung leichter flüchtiger Verunreinigungen aus Gasen
US4914160A (en) 1988-06-23 1990-04-03 Hormoz Azizian Deuteration of unsaturated polymers and copolymers
US4971258A (en) 1988-08-26 1990-11-20 Ihi Master Metal Ltd. Method of making high-purity fine particles of reactive metals and manufacturing vessel therefor
US5039500A (en) 1988-11-18 1991-08-13 Kyodo Oxygen Co., Ltd. Process for producing xenon
US4977749A (en) 1989-04-25 1990-12-18 Sercel Jeffrey P Apparatus and method for purification of gases used in exciplex (excimer) lasers
US5161382A (en) 1991-05-24 1992-11-10 Marin Tek, Inc. Combined cryosorption/auto-refrigerating cascade low temperature system
WO1993011059A1 (en) * 1991-11-27 1993-06-10 James Owen Camm Dispenser
US5545396A (en) * 1994-04-08 1996-08-13 The Research Foundation Of State University Of New York Magnetic resonance imaging using hyperpolarized noble gases
US5612103A (en) 1995-06-07 1997-03-18 Princeton University Coatings for production of hyperpolarized noble gases
US5617860A (en) 1995-06-07 1997-04-08 Smithsonian Astrophysical Observatory Method and system for producing polarized 129 Xe gas
FR2744932B1 (fr) 1996-02-16 1998-04-30 Centre Nat Rech Scient Installation et procede pour la production d'helium-3 polarise en phase vapeur, en particulier pour l'imagerie par rmn
BR9711082A (pt) * 1996-03-29 2000-01-11 Lawrence Berkeley National Lab Realce de rmn emri na presença de gases mopbres hiperpolarizados.
US5642625A (en) 1996-03-29 1997-07-01 The Trustees Of Princeton University High volume hyperpolarizer for spin-polarized noble gas
US5809801A (en) 1996-03-29 1998-09-22 The Trustees Of Princeton University Cryogenic accumulator for spin-polarized xenon-129
DE19613082C2 (de) 1996-04-02 1999-10-21 Koenig & Bauer Ag Verfahren und Vorrichtung zur qualitativen Beurteilung von bearbeitetem Material
DE19619471C1 (de) 1996-05-14 1997-10-16 Siemens Ag Kernspintomographiegerät mit Vorpolarisation
US5894110A (en) 1996-09-30 1999-04-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Twist-on wire connector
US5934103A (en) 1997-04-22 1999-08-10 Northrop Grumman Corporation Method and apparatus for production of spin-polarized medical-grade xenon 129 gas by laser optical pumping
US6085743A (en) 1997-05-30 2000-07-11 The Regent Of The University Of Michigan Polarized gas delivery system/method
AU8119298A (en) 1997-06-19 1999-01-04 Nycomed Imaging As Overhauser magnetic resonance imaging (ormi) method comprising ex vivo polarization of a magnetic resonance (mr) imaging agent
IL129173A (en) 1997-08-12 2002-03-10 Bracco Research Sa Gas-containing micro-bubbles and a process for making the IRM imaging factor that contains them
FR2768568B1 (fr) 1997-09-17 2000-02-25 Centre Nat Rech Scient Procede et equipement pour la preparation d'un gaz d'helium hyperpolarise a forte pression, application dudit procede
DE19742548C2 (de) 1997-09-26 1999-10-07 Otten Ernst Wilhelm Magneteinrichtung für Tansport und Aufbewahrung kernspinpolarisierter Gase und Verfahren zur Entnahme dieser Gase
DE19742543C2 (de) * 1997-09-26 1999-09-23 Otten Ernst Wilhelm Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Polarisationsgrades kernspinpolarisierter Gase, insbesondere des Heliumisotops ·3·He sowie ·1··2··9·Xe
HUP0100529A2 (hu) 1997-11-14 2001-06-28 Weiler, Norbert Berendezés és eljárás áramló kőzeg célba juttatására
US6278893B1 (en) * 1998-01-05 2001-08-21 Nycomed Imaging As Method of magnetic resonance imaging of a sample with ex vivo polarization of an MR imaging agent
GB2333458A (en) 1998-01-27 1999-07-28 Marconi Gec Ltd Injection system for pre-polarised fluid used in magnetic resonance (MR) measurements
EP1086334B1 (fr) * 1998-06-16 2004-02-25 Intelligent Safety Development Dispositif de protection individuelle contre les risques mecaniques, electriques ou thermiques
EP1445622A3 (en) 1998-06-17 2004-12-15 Medi-Physics, Inc. Hyperpolarized gas transport device
JP2002518652A (ja) 1998-06-17 2002-06-25 メディ‐フィジクス，インコーポレイテッド 過分極化されたガスのための弾性容器
US6168048B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-02 American Air Liquide, Inc. Methods and systems for distributing liquid chemicals
US6467479B1 (en) 1998-10-09 2002-10-22 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Method and apparatus for delivering a measured of a gas

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102364333A (zh) * 2011-11-11 2012-02-29 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种永磁极化器
CN102364333B (zh) * 2011-11-11 2014-03-12 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种永磁极化器
CN102563932A (zh) * 2012-02-29 2012-07-11 江苏太阳宝新能源有限公司 太阳能光热发电储能罐体气体封离装置及其方法
CN102967834A (zh) * 2012-11-23 2013-03-13 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种磁共振引擎装置及方法
CN102967834B (zh) * 2012-11-23 2014-10-15 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种磁共振引擎装置及方法
CN103807598A (zh) * 2014-03-04 2014-05-21 李炳南 用于人体消化系统检测成像的成像气体及其储气装置
CN103815907A (zh) * 2014-03-04 2014-05-28 李炳南 用于人体呼吸系统检测成像的成像气体及其储气装置
CN103807598B (zh) * 2014-03-04 2016-06-01 合肥工业大学 一种储存成像气体的储气装置
CN106896065A (zh) * 2017-01-19 2017-06-27 合肥工业大学 一种基于超极化气体的极化腔体系统及其使用方法
CN106896065B (zh) * 2017-01-19 2019-06-18 合肥工业大学 一种基于超极化气体的极化腔体系统及其使用方法
CN108693085A (zh) * 2018-03-29 2018-10-23 重庆山楂树科技有限公司 粉尘检测用气体储存装置
CN108693085B (zh) * 2018-03-29 2020-07-28 重庆山楂树科技有限公司 粉尘检测用气体储存装置
CN113867427A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置和方法
CN113867427B (zh) * 2021-09-28 2023-12-12 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置和方法
CN114644322A (zh) * 2022-04-15 2022-06-21 宁波诺丁汉大学 超极化稀有气体生产设备
CN114644322B (zh) * 2022-04-15 2024-02-06 宁波诺丁汉大学 超极化稀有气体生产设备

Also Published As

Publication number Publication date
US6427452B2 (en) 2002-08-06
US6543236B2 (en) 2003-04-08
US6667008B2 (en) 2003-12-23
DE69931060D1 (de) 2006-06-01
NZ510684A (en) 2003-06-30
EP1123117A2 (en) 2001-08-16
WO2000020042A2 (en) 2000-04-13
DE69931060T2 (de) 2007-04-26
NO20011596L (no) 2001-05-30
EP1123117B1 (en) 2006-04-26
WO2000020042A9 (en) 2000-11-09
WO2000020042A3 (en) 2000-09-21
HUP0203653A2 (en) 2003-09-29
ES2263295T3 (es) 2006-12-01
US6237363B1 (en) 2001-05-29
BR9914172A (pt) 2001-06-19
DK1123117T3 (da) 2006-08-28
US20030147780A1 (en) 2003-08-07
ATE324120T1 (de) 2006-05-15
JP2002526168A (ja) 2002-08-20
CA2344671C (en) 2010-04-27
AU2003254749A1 (en) 2003-11-13
AU2343100A (en) 2000-04-26
CA2344671A1 (en) 2000-04-13
US20020152756A1 (en) 2002-10-24
NO20011596D0 (no) 2001-03-29
MXPA01003291A (es) 2004-01-28
AU764801B2 (en) 2003-08-28
US20010029739A1 (en) 2001-10-18
US6537825B1 (en) 2003-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1328472A (zh) 超极化惰性气体抽取方法、遮蔽方法和相关的输送容器
US6270802B1 (en) Method and apparatus for formulating microspheres and microcapsules
US20090188211A1 (en) Bag wrinkle remover, leak detection systems, and electromagnetic agitation for liquid containment systems
CN1337885A (zh) 超极化氦－3微泡气体的截留方法
US9686978B2 (en) Platelet concentrate preservation method
CN102884412A (zh) 容器放气检测方法
CN110312499A (zh) 柔性袋保护体、含生物制药液的系统及使用该系统的方法
EP2247707A1 (en) Bag wrinkel remover, leak detection systems, and electromagnetic agitation for liquid containment systems
CN1357111A (zh) 工艺
US6286319B1 (en) Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
CN102459693A (zh) 使用有机硅前体的pecvd涂层
CN206250319U (zh) 一种电池电解液调配装置
US6523356B2 (en) Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
CN102460131A (zh) 用于检查涂覆表面的放气方法
CN1117942C (zh) 超极化气体的弹性容器
GB2286326A (en) Improvements in or relating to methods andapparatus for manufacturing mozzarella cheese
CN1419641A (zh) 超极化气体运输装置和相关的运输方法
TW201739439A (zh) 血小板濃縮物保存裝置
CN107309004A (zh) 一种血清存储架
WO2008107385A1 (en) Process and apparatus for sterilizing liquids for medical use
CN104616714A (zh) 一种高浓度Na125I溶液生产装置
CN205620312U (zh) 用于检测保健品中维生素e的试剂盒
CN115676099A (zh) 一种药品的冷链运输装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
C10 Entry into substantive examination
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication