DE102008059313A1 - NMR-Messaparatur mit Durchfluss-Probenkopf und druckgasbetriebener Mischkammer, insbesondere zur para-Wasserstoff-induzierten Polarisierung einer flüssigen NMR-Messprobe - Google Patents

NMR-Messaparatur mit Durchfluss-Probenkopf und druckgasbetriebener Mischkammer, insbesondere zur para-Wasserstoff-induzierten Polarisierung einer flüssigen NMR-Messprobe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1; 21; 31; 41) zum Präparieren und Vermessen einer Kernspinresonanz(=NMR)-Messprobe (10), umfassend - einen Durchfluss-NMR-Probenkopf (2) mit einer ersten (3) und einer zweiten Zuleitung (14) jeweils zum Zu- und Ableiten einer flüssigen NMR-Messprobe (10), - mindestens eine Kammer (4, 22; 32), wobei die Kammer (4, 22; 32) an eine der Zuleitungen (3, 14) angeschlossen ist, - einen Probenzuführungsanschluss (5) zum Einbringen der flüssigen Messprobe (10) in die Vorrichtung (1; 21; 31; 41), wobei mindestens eine Kammer (4, 22; 32) mindestens einen Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung (9; 24, 25; 42, 43, 46, 47) und zur Druckgasentlastung (8; 23, 27; 48a, 48b) aufweist, und wobei mindestens eine Kammer (4, 22; 32) Mittel zum Durchmischen von in dieser Kammer (4, 22; 32) enthaltener flüssiger Messprobe (10) mit einem Gas aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei der NMR-spektroskopischen Vermessung von flüssigen Messproben, auf die katalytisch eine Spinordnung übertragen werden kann, der Verbrauch an Messprobe reduziert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer Kernspinresonanz(=NMR)-Messprobe, umfassend einen Durchfluss-NMR-Probenkopf.
  • Kernspinresonanz(=NMR)-Spektroskopie ist ein Verfahren der instrumentellen Analytik, mit dem insbesondere die chemische Zusammensetzung von Messproben bestimmt werden kann. Dabei werden Hochfrequenz(=HF)-Pulse in die Messprobe, die sich in einem starken statischen Magnetfeld befindet, eingestrahlt, und die elektromagnetische Reaktion der Probe wird vermessen.
  • Flüssige Messproben werden üblicherweise in NMR-Probenröhrchen gefüllt, und das befüllte NMR-Probenröhrchen wird zum Messort im NMR-Spektrometer verbracht, meist unter Nutzung einer automatischen (beispielsweise pneumatischen) Transporteinrichtung. Nach der Vermessung wird das NMR-Probenröhrchen wieder entfernt.
  • Alternativ ist es möglich, eine flüssige Messprobe über ein Leitungssystem in einen so genannten Durchfluss-NMR-Probenkopf zu fördern. Im Durchfluss-NMR-Probenkopf befindet sich eine typischerweise gegenüber einer Zu- und einer Ableitung verbreiterte Messzelle. Die flüssige Messprobe wird einem Vorrat entnommen und durch das Leitungssystem gepumpt, typischerweise unter Einsatz einer Transportflüssigkeit, die die flüssige Messprobe im Leitungssystem anschiebt. Nach Durchführung der Messung wird die Messprobe ausgefördert. Durchflusszellen für ein NMR-Spektrometer werden beispielsweise in der DE 10 2006 029 496 A1 beschrieben; eine Vorrichtung zum Fördern von flüssiger Probe für eine Durchfluss-NMR-Messung ist bekannt geworden aus der DE 10 2006 023 223 B3 . Die Vermessung von flüssigen NMR-Proben im Durchfluss-Verfahren vereinfacht den automatischen Transport der Messprobe zum Messort.
  • Nach der Vermessung im Durchflussverfahren wird eine flüssigen Messprobe ausgefördert. Dazu wird Transportflüssigkeit (und/oder eine nächste flüssige Messprobe) durch eine Zuleitung der Messzelle in die Messzelle eingepumpt, und die vermessene Messprobe wird über eine Ableitung aus der Messzelle ausgespült und in einen Ausguss geleitet. Nachteilig an diesem Vorgehen ist, dass die Messprobe bei dieser Vermessung verbraucht wird.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Signalausbeute bei NMR-Experimenten durch eine vorgelagerte Probenpräparation, genannt para-Wasserstoff induzierte Polarisation (para-Hydrogen induced polarization, auch PHIP abgekürzt) zu verstärken. Die WO 99/24080 beschreibt dabei einen PHIP-Prozess, bei dem para-Wasserstoff (pH2) an eine symmetrische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, die einen C13-Kern enthält addiert wird, wobei die Spinordnung von pH2 auf den C13-Kern übergeht. Da bei der Addition des pH2 die chemische Struktur der Messsubstanz verändert wird, kann diese vorgelagerte Präparation nur einmalig stattfinden, und die Messsubstanz wird entsprechend nach der Messung verworfen.
  • In der nachveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP2008/004865 wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem eine Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung von einem symmetrischen Molekül, insbesondere para-Wasserstoff, mit Hilfe eines Katalysators mit Stellen geordneter Umgebung, insbesondere mit Hilfe eines Metallkomplexes, mit einfachen Aktivierungsmaßnahmen auf einen hyperpolarisierbaren Kern einer Messsubstanz übertragen werden kann. Die Aktivierungsmaßnahmen können beispielsweise ein mechanisches Durchmischen der Gesamtheit von symmetrischem Molekül, Messsubstanz und Katalysator, oder die Beaufschlagung eines magnetischen Wechselfeldes auf diese Gesamtheit umfassen. Die katalytische Spinordnungs-Übertragung verändert die chemische Struktur der Messsubstanz nicht. An den hyperpolarisierten Kernen können NMR-Experimente mit verbessertem Signal-zu-Untergrundverhältnis durchgeführt werden.
  • Nach den Aktivierungsmaßnahmen baut sich die übertragene Spinordnung in der Messsubstanz jedoch in kurzer Zeit wieder ab, so dass durch das Verbringen der Messprobe in das Spektrometer bereits Signal verloren geht. Weiterhin wird die Spinordnung im Rahmen von anschließenden NMR-Experimenten verbraucht, so dass jede Probe nach Aktivierung nur einmal vermessen werden kann.
  • Durch eine Vermessung von aktivierter, flüssiger Messprobe im Durchflussbetrieb kann die Zeit zwischen Aktivierung der Messprobe und Beginn der NMR-Messungen verkürzt werden und somit mehr Signal erhalten werden. Auch kann eine Messprobe, die die ihr übertragene Spinordnung infolge eines NMR-Experiments wieder verloren hat, schnell durch eine frische Messprobe ersetzt werden, so dass durch schnelle, wiederholte NMR-Messungen das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert werden kann.
  • Allerdings wird durch einen schnellen Ersatz der Messprobe in einem solchen Durchflussbetrieb viel flüssige Messprobe verbraucht, wodurch ein solches Vorgehen recht teuer wird.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der NMR-spektroskopischen Vermessung von flüssigen Messproben, auf die katalytisch eine Spinordnung übertragen werden kann, insbesondere wie in der PCT/EP2008/004865 beschrieben, den Verbrauch an Messprobe zu reduzieren.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer Kernspinresonanz(=NMR)-Messprobe, umfassend
    • – einen Durchfluss-NMR-Probenkopf, mit einer ersten und einer zweiten Zuleitung jeweils zum Zu- und Ableiten einer flüssigen NMR-Messprobe,
    • – mindestens eine Kammer, wobei die Kammer an eine der Zuleitungen angeschlossen ist,
    • – einen Probenzuführungsanschluss zum Einbringen der flüssigen Messprobe in die Vorrichtung,
    wobei mindestens eine Kammer mindestens einen Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung und zur Druckgasentlastung aufweist, und wobei mindestens eine Kammer Mittel zum Durchmischen von in dieser Kammer enthaltener flüssiger Messprobe mit einem Gas aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine einfache Wiederverwendung und schnelle Reaktivierung einer Messsubstanz in einer flüssigen Messprobe, wobei auf die Messsubstanz katalytisch Spinordnung von einem Gas übertragbar ist, nachdem die Messsubstanz durch ein NMR-Experiment die ihr übertragene Spinordnung wieder verloren hat.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über mindestens eine Kammer, in der die katalytische Übertragung von Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung von einem symmetrischen Molekül, welches als ein Gas oder in einem Gasgemisch vorliegt, auf einen hyperpolarisierbaren Nukleus der Messsubstanz erfolgen kann. Die Messsubstanz liegt dabei flüssig oder in einer flüssigen Lösung vor (”flüssige Messprobe”). Die flüssige Messprobe kann in der Kammer mit dem das symmetrische Molekül enthaltenden Gas (”Reaktionsgas”) durchmischt werden, um die Übertragung der Spinordnung vorzubereiten (oder im Einzelfall auch bereits zu bewirken). Geeignete Mittel zum Durchmischen können beispielsweise ein Rührer, oder auch eine Gaseinleitungsöffnung im unteren Kammerbereich sein. Zusätzlich kann die Kammer mit Vorrichtungen zur Optimierung der Spinübertragung und der Selektion eines bevorzugten Spinzustandes (”Aktivierungmittel”) ausgestattet sein, etwa magnetischen Wechselfeldgeneratoren. In der Kammer wird auch der Katalysator vorgelegt; der Katalysator kann in der flüssigen Messprobe gelöst sein, oder auch als ein Festkörper in der Kammer installiert sein. Die Auswahl des Gases, das die symmetrischen Moleküle enthält, des Katalysators und der Messsubstanz sowie die Verfahren bei der Übertragung der Spinordnung können wie in der PCT/EP2008/004865 beschrieben erfolgen, deren Offenbarung hiermit in die vorliegende Beschreibung vollinhaltlich aufgenommen wird.
  • Durch Ausnutzen eines relativen Überdrucks in der Kammer kann flüssige Messprobe in den Durchfluss-NMR-Probenkopf gefördert werden. Nach Abschluss der Vermessung kann durch Nutzung eines relativen Unterdrucks in der Kammer die flüssige Messprobe zurück in die Kammer gefördert werden. Insbesondere im Falle von einfachen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Druckgasbeaufschlagung und Druckgasentlastung der Kammer durch den Probenkopf, d. h. über die erste und zweite Zuleitung, erfolgen. Im Mehrkammersystemen hingegen erfolgt typischerweise die Druckgasbeaufschlagung oder Entlastung an einer Kammer unmittelbar (ohne Zwischenschaltung des Probenkopfs).
  • Druckgasbeaufschlagung und Druckgasentlastung erfolgen erfindungsgemäß über einen oder mehrere Anschlüsse, die direkt oder indirekt in die Kammer führen. Die Druckgasbeaufschlagung erfolgt typischerweise durch Öffnen einer Verbindung zu einer Druckgasquelle (z. B. eine Druckgasflasche oder ein lokales Druckgasversorgungssystem innerhalb eines Laborgebäudes), die unter Überdruck (> 1 bar, meist 1,5 bar oder mehr) steht; die Druckgasentlastung erfolgt typischerweise durch Öffnen einer Verbindung zur Umgebung (mit Luftdruck ca. 1 bar), insbesondere innerhalb eines Abzugs.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit ein Pendeln von flüssiger Messprobe zwischen der mindestens einen Kammer und dem Probenkopf, insbesondere um eine zwischenzeitliche Reaktivierung der Messsubstanz in der Kammer zu ermöglichen. Im Falle mehrerer Kammern kann die flüssige Messprobe auch von Kammer zu Kammer, insbesondere unter Zwischenschaltung des Probenkopfes, pendeln. In einer oder beiden Kammern kann dann eine Reaktivierung erfolgen.
  • Im Rahmen dieser Reaktivierung kann somit dieselbe Messsubstanz, die kurz zuvor die ihr übertragene Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung verloren hat, erneut eine Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung übertragen bekommen. Die Messsubstanz wird somit nicht endgültig verbraucht, sondern rezykliert; insbesondere braucht Messsubstanz nicht verworfen werden. Für die Reaktivierung der Messsubstanz kann, falls nötig, erneut Gas, das die symmetrischen Moleküle enthält, zugemischt werden, oder noch in der Kammer und/oder der Messprobe vorhandenes oder gelöstes Gas, das seine Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung noch nicht übertragen hat, aufgebraucht werden.
  • Man beachte, dass zur Aufbringung von Gasdruck für Transportzwecke ein anderes Gas (insbesondere ein inertes Gas) eingesetzt werden kann als zur Spinübertragung. In diesem Fall sind typischerweise zwei Anschlüsse zur Druckgasbeaufschlagung der Kammer vorgesehen, für das Transportgas (oft Stickstoff, Argon oder ein anderes Edelgas, oder ein Gemisch dieser Gase) und das Gas zur Spinübertragung (meist para-Wasserstoff). Die Druckgasbeaufschlagungsanschlüsse für Transportgas und Reaktionsgas münden dann typischerweise in verschiedene Kammern.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet über das pendelnde Verbringen der flüssigen Messprobe und die damit mögliche mehrmalige Aktivierung und Vermessung derselben Messprobe eine deutliche Reduktion des Verbrauchs an Messprobe.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Kammern vorhanden, wobei eine erste Kammer an die erste Zuleitung angeschlossen ist, und wobei eine zweite Kammer and die zweite Zuleitung angeschlossen ist. Zwischen den beiden Kammern kann die flüssige Messprobe pendeln. Nach einer Aktivierung von flüssiger Messprobe in einer der Kammern kann je nach Probenvorrat (bei ausreichend langer Spinrelaxationszeit) auch mehrfach in den Probenkopf und die nachgeschaltete zweite Kammer gefördert und im Probenkopf gemessen werden, ohne erneut die restliche Messprobe aktivieren zu müssen. Die zweite Kammer kann ebenfalls zum Aktivieren von flüssiger Messprobe genutzt werden, wodurch Umpump-Prozesse vermieden werden können. Die zweite Kammer kann schließlich als Überdruckbehälter (Druckspeicher) fungieren, um die Förderung (insbesondere Rückförderung) der Messprobe mit Gasdruck zu vereinfachen.
  • Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der die erste und die zweite Kammer jeweils einen Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung und Druckgasentlastung aufweisen. Dadurch wird die Förderung der Messprobe zwischen den Kammern erleichtert; insbesondere braucht dann keine der Kammern Gasdruck zu speichern, etwa über eine zwischenzeitliche NMR-Messung hinweg.
  • Bei einer anderen, bevorzugten Weiterbildung sind die erste Kammer und die zweite Kammer über eine Gasdruckausgleichsleitung miteinander verbunden, welche ein schaltbares Ventil enthält. Die Gasdruckausgleichsleitung mit Ventil vereinfacht die Handhabung der Vorrichtung. Im Einzelfall kann durch die Druckgasleitung die Zahl der Anschlüsse für Druckgasbeaufschlagung und Entlastung oder auch der Verbrauch an Druckgas reduziert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die in einer geschlossenen Stellung die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung unterbricht. Dadurch können stabile Verhältnisse für die NMR-Messung im Durchfluss-NMR-Probenkopf erreicht werden.
  • Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass in der geschlossenen Stellung der Ventileinrichtung probenkopfseitig die erste und zweite Zuleitung miteinander kurzgeschlossen sind. Dadurch kann mit einem einzigen Ventil (etwa einem 4-Port-2-Positionen Drehventil mit Verbindung von jeweils zwei benachbarten Ports) die Unterbrechung der ersten und zweiten Zuleitung erfolgen, und für die NMR-Messung der Durchfluss-NMR-Probenkopf verschlossen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen, dass in der geschlossenen Stellung der Ventileinrichtung kammerseitig die erste und zweite Zuleitung miteinander kurzgeschlossen sind. Die erste und zweite Zuleitung können in so weit als Druckausgleichsleitung genutzt werden; ein im Bereich der zweiten Zuleitung eingerichteter Anschluss (oder Anschlüsse) zur Druckgasbeaufschlagung und Druckgasentlastung können dann auch für die an der ersten Zuleitung angeschlossene Kammer verwendet werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die erste Zuleitung und/oder die zweite Zuleitung einen Flüssigkeitssensor aufweist, insbesondere im Bereich des Eingangs des Probenkopfes oder innerhalb des Probenkopfes. Dadurch kann auf einfache Weise die ausreichende Befüllung (oder auch die vollständige Entleerung) des Probenkopfes bestimmt werden. Es wird ein sparsamer Umgang mit der flüssigen Messprobe, und eine rasche und zuverlässige Einstellung der korrekten Messbedingungen ermöglicht.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der ein Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung mit einem Reservoir von para-Wasserstoff verbunden ist. Para-Wasserstoff ist eine vergleichsweise kostengünstige und experimentell erprobte Quelle von Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung eines symmetrischen Moleküls, zur katalytischen Übertragung auf hyperpolarisierbare Kerne in der Messsubstanz. Man beachte, dass der para-Wasserstoff auch als Transportgas eingesetzt werden kann. Die Kern-Spinordnung in Para-Wasserstoff ist über viele Monate gut stabil und daher auch für Praxisanwendungen gut geeignet.
  • Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der zumindest die Innenflächen der Zuleitungen und der mindestens einen Kammer aus nichtmetallischem Material bestehen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung einer Kammer in einem unteren Teil dieser Kammer mündet und eine Fritte aufweist. Dies ermöglicht eine feinperlige Gaseinleitung, insbesondere für para-Wasserstoff, so dass gleichzeitig eine gute Durchmischung mit der (überstehenden) flüssigen Messprobe beim Einleiten erreicht werden kann. Bevorzugt weist der Anschluss noch ein Rückschlagventil auf, um das Eindringen von flüssiger Messprobe in die Gasleitung zu verhindern.
  • Besonders bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der mindestens eine Kammer einen Katalysator enthält, der den beiden Protonen von para-Wasserstoff eine geordnete Umgebung bietet, die die beiden Protonen chemisch oder magnetisch unterscheidet. Der Katalysator kann dann die Spinordnungsübertragung von para-Wasserstoff an den hyperpolarisierbaren Kern der Messsubstanz gewährleisten. Im einfachsten Fall ist der Katalysator ein in der Kammer angeordneter Feststoff (insbesondere eine Befüllung mit Zeolithkugeln, oder eine Beschichtung der Innenoberfläche der Kammer). Der Katalysator kann auch in der flüssigen Messprobe gelöst sein. Man beachte, dass die Auswahl eines geeigneten Katalysators auch von der Messsubstanz abhängen kann.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform enthält der Katalysator einen Metallkomplex, insbesondere einen Iridiumkomplex, oder ein Zeolith. Diese Katalysatoren haben sich in der Praxis bewährt.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der mindestens eine Kammer mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines kontrollierten Magnetfeldes, insbesondere eines magnetischen Wechselfeldes, im Inneren dieser Kammer versehen ist. Ein kontrolliertes Magnetfeld vermag die Übertragung von Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung vom symmetrischen Molekül (etwa para-Wasserstoff) auf den hyperpolarisierbaren Kern der Messsubstanz zu optimieren. Die Einrichtung selbst ist in der Regel außerhalb der Kammer angeordnet. Die Einrichtung kann insbesondere bewegliche Permanentmagnete umfassen, oder auch Spulen mit Wechselstrombeaufschlagung.
  • Bevorzugt ist dabei eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der das von der Einrichtung erzeugte und kontrollierte Magnetfeld im Inneren der Kammer räumlich inhomogen ist, insbesondere wobei das kontrollierte Magnetfeld Feldstärken im Bereich zwischen 0,2 μT und 0,1 T umfasst oder Teilbereiche davon. Gradienten im Wechselfeld können die Spinübertragung zusätzlich verbessern.
  • Bei einer anderen Weiterbildung der obigen Ausführungsform umfasst das von der Einrichtung erzeugte und kontrollierte Magnetfeld ein Wechselfeld mit einer Wechselfeldfrequenz zwischen 10 mHz und 10 kHz, insbesondere zwischen 1 Hz und 1 kHz. Diese Frequenzbereiche haben sich in bisherigen Versuchen bewährt.
  • Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Kammern mit einer Rüttelvorrichtung versehen. Durch Rütteln (wiederholtes Verschwenken) der Kammer samt ihren Inhalts kann nicht nur die Durchmischung der flüssigen Messprobe mit überstehendem Gas verbessert werden, sondern auch die Spinordnungsübertragung verbessert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Rütteln in einem inhomogenen Hintergrund-Magnetfeld erfolgt.
  • Erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines NMR-Experiments unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verfahren zur Durchführung eines NMR-Experiments mit erhöhter Messempfindlichkeit an einer Messsubstanz, die hyperpolarisierbare Atomkerne enthält, unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten:
    • a) Bereitstellen eines Gases mit einer Temperatur TF, das räumlich symmetrische Moleküle mit jeweils zwei Hälften enthält, mit einer Kernspin-Zustandsverteilung der symmetrischen Moleküle, die bei dieser Temperatur TF nicht einer Bolzmannverteilung entspricht;
    • b) Bereitstellen der Messsubstanz mit einer definierten chemischen Zusammensetzung;
    • c) Bereitstellen eines Katalysators, der Stellen einer geordneten Umgebung für die zwei Hälften des symmetrischen Moleküls und die Messsubstanz bereitstellt, die sich an jeder dieser Stellen anlagern können, und wobei die geordnete Umgebung die beiden Hälften des angelagerten, symmetrischen Moleküls chemisch oder magnetisch unterscheidet, und wobei die geordnete Umgebung eine Wechselwirkung über skalare oder dipolare Kopplung zwischen den zwei Hälften des symmetrischen Moleküls und der angelagerten Messsubstanz erlaubt,
    • d) Zusammenbringen des bereitgestellten Gases, der bereitgestellten Messsubstanz und des bereitgestellten Katalysators, wodurch die Kernspin-Ordnung des symmetrischen Moleküls auf die hyperpolarisierbaren Kerne der Messsubstanz übertragen wird, während einer zeitweiligen Anlagerung der symmetrischen Moleküle, der Messsubstanz und des Katalysators, wobei letztendlich die chemische Zusammensetzung der Messsubstanz unverändert bleibt, und
    • e) Durchführung einer NMR-Messung an der Messsubstanz, die in Schritt d) präparierte, hyperpolarisierte Kerne enthält, die dadurch gekennzeichnet, ist i) dass Schritt d) in einer Kammer der Vorrichtung durchgeführt wird, ii) dass anschließend zumindest ein Teil der Messsubstanz durch Gasdruck über eine der Zuleitungen in den Durchfluss-NMR-Probenkopf gefördert wird, iii) dass anschließend Schritt e) an der im Durchfluss-NMR-Probenkopf befindlichen Messsubstanz erfolgt, iv) und dass anschließend die sich im Durchfluss-NMR-Probenkopf befindende Messsubstanz durch Gasdruck in eine Kammer der Vorrichtung gefördert wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders vorteilhaft dazu eingesetzt werden, bei einem NMR-Präparations- und Messverfahren nach der PCT/EP2008/004865 mitzuwirken. Besagte PCT-Anmeldung enthält detaillierte Erläuterungen zu den Schritten a) bis e) sowie Verfahrensvarianten und Ausführungsbeispiele, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden können; diese Erläuterungen, Verfahrensvarianten und Ausführungsbeispiele werden hiermit in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird katalytisch auf die Messsubstanz eine Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung übertragen und in einem NMR-Experiment ausgemessen. Danach kann dieselbe Messsubstanz, da sie zuvor bei der Übertragung der Spinordnung keine Veränderung ihrer chemischen Struktur erfahren hat, ohne weiteres erneut für eine NMR-Messung bereitgehalten werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß in einer Kammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und die Messprobe kann in einer Kammer der Vorrichtung auch rasch erneut eine Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung übertragen bekommen. Die Messsubstanz (in Gestalt einer flüssigen Messprobe) wird somit nicht verbraucht und kann daher kostensparend rezykliert werden. Dabei hat sich das Transportsystem über Gasdruck besonders bewährt.
  • Bevorzugt ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, die vorsieht, dass für das Verfahren eine Vorrichtung umfassend zwei Kammern eingesetzt wird, und dass nach Schritt iv) zunächst die Schritte ii), iii) und iv) wenigstens einmal für einen weiteren Teil der Messsubstanz wiederholt werden. Mit anderen Worten, in Schritt i) wird eine größere Menge an Messsubstanz präpariert, die für mehrere Befüllungen des NMR-Durchfluss-Probenkopfs ausreicht, und nach Vermessung einer Probenkopffüllung wird der Probenkopf aus der restlichen präparierten Messsubstanz erneut befüllt und eine NMR-Messung durchgeführt. Dadurch können besonders schnell hintereinander eine Vielzahl von NMR-Messungen ohne erneute Probenpräparation durchgeführt werden. Die bereits vermessene Messsubstanz wird in einer zweiten Kammer zwischengelagert, typischerweise bis die Messsubstanz der ersten Kammer vollständig verbraucht ist.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine Verfahrensvariante, die vorsieht, dass anschließend an Schritt iv) in einem Schritt
    • v) die ausgeförderte Messsubstanz in der Kammer gerüttelt oder einem kontrollierten Magnetfeld, insbesondere magnetischen Wechselfeld, ausgesetzt wird,
    und anschließend die Schritte ii) und iii), und bevorzugt auch noch Schritt iv), an der in Schritt v) behandelten Messsubstanz erneut vorgenommen werden. In Schritt v) wird eine erneute Aktivierung der soeben vermessenen Messsubstanz vorgenommen, d. h. es wird erneut eine Spinordnungsübertragung vom Gas mit den räumlich symmetrischen Molekülen (meist para-Wasserstoff, pH2) auf die Messsubstanz vorgenommen bzw. unterstützt. In Schritt v) erfolgt dabei typischerweise meist und bevorzugt keine erneute Zuführung von Gas mit symmetrischen Molekülen aus einem Reservoir, sondern es wird restliches, unverbrauchtes, in der Vorrichtung bereits vorhandenes Gas genutzt. Nach den Schritten v), ii) iii) und iv) können ein oder mehrere weitere Zyklen mit den Schritten v), ii), iii), iv) eingeleitet werden. Falls die Messsubstanz in mehreren Teilen vermessen wird, so erfolgt die Behandlung gemäß Schritt v) typischerweise nach dem Schritt iv) der letzten Wiederholung der Schritte ii), iii), iv). Die in Schritt v) behandelte Messsubstanz kann dann wiederum in mehreren Teilen vermessen werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Verfahrensvariante finden Schritt i) und Schritt v), und gegebenenfalls wiederholte Schritte v), in der identischen Kammer statt. Dann braucht nur eine Kammer mit Aktivierungsmitteln (wie einem Rüttler oder einem magnetischen Wechselfeldgenerator) ausgestattet zu sein. Nötigenfalls kann die Messsubstanz für einen Schritt v) zunächst von einer Kammer in eine andere Kammer durch Gasdruck umgefördert werden.
  • Bei einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Weiterentwicklung der obigen Verfahrensvariante finden Schritt i) und Schritt v) und gegebenenfalls aufeinander folgende, wiederholte Schritte v), in verschiedenen Kammern statt. In diesem Fall wird Messsubstanz in derjenigen Kammer, in die sie nach erfolgter Vermessung gefördert wurde, erneut aktiviert und steht schnell wieder für eine erneute NMR-Messung zur Verfügung. Ein Umfördern ist dann nicht erforderlich.
  • Bei einer anderen, bevorzugten Verfahrensvariante wird in Schritt i) und/oder in Schritt v) die Messsubstanz in der Kammer einem statischen Magnetfeld zwischen 0,1 mT und 0,5 T ausgesetzt. Das statische Magnetfeld kann die Spinübertragung vom Gas mit den symmetrischen Molekülen auf die Messsubstanz (bzw. deren hyperpolarisierbare Kerne) verbessern.
  • Besonders bevorzugt ist noch eine Verfahrensvariante, bei der zur Förderung der Messsubstanz durch Gasdruck zumindest teilweise ein Puffergas, insbesondere N2 oder ein Edelgas, verwendet wird. Das Puffergas kann insbesondere ein inertes Gas sein. Das kostengünstige Puffergas kann zum Transport der Messsubstanz verwendet werden, so dass diese Aufgabe nicht vom in der Regel teuren, die symmetrischen Moleküle enthaltenden Gas (etwa pH2) zu übernommen werden braucht. Somit können Kosten gespart werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a1f eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit einer einzigen Kammer, in verschiedenen Stadien des erfindungemäßen Verfahrens;
  • 2a2d eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit einer zweiten Kammer als Ausgleichsbehälter, in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 3a3f eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit einer zweiten Kammer zur Aktivierung der Messsubstanz, in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 4a4e eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit Ausgleichsleitung, in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 5a eine schematische Darstellung einer Aktivierungsvorrichtung mit beweglichen Permanentmagneten für eine Kammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 5b eine schematische Darstellung einer Aktivierungsvorrichtung mit Magnetspulen für eine Kammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 5c eine schematische Darstellung einer Aktivierungsvorrichtung mit einem Rüttler für eine Kammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die 1a zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer flüssigen NMR-Messprobe.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst einen NMR-Durchfluss-Probenkopf 2, in dem eine Messzelle 2a ausgebildet ist, und der in einem nicht dargestellten, typischerweise supraleitenden Magneten angeordnet ist. Der Probenkopf 2 ist über eine erste Zuleitung 3 mit einer Kammer 4 verbunden. Die Kammer 4 verfügt über einen Probenzuführungsanschluss 5, der mit einem Probenventil 5a gesichert ist, und an das ein Probenreservoir 5b angeschlossen ist. Im Probenreservoir 5b ist eine flüssige Messprobe 10 (gepunktet dargestellt) enthaltend eine Messsubstanz eingefüllt. Die Messsubstanz enthält hyperpolarisierbare Kerne für eine NMR-Messung. Die Kammer 4 verfügt weiterhin über einen Gasablass 6 mit einem Gasablassventil 6a.
  • Der Innenraum der Kammer 4 kann über eine Einrichtung 7 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes (hier eine mit Wechselstrom beaufschlagbare Magnetspulenanordnung) einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden. In der Kammer 4 ist weiterhin ein Katalysator angeordnet, hier in Form einer (nicht näher dargestellten) Beschichtung der Kammer-Innenwand. Die Kammer 4 ist somit als eine Präparationskammer (mit Aktivierungseinrichtung und Katalysator) ausgebildet.
  • Der Probenkopf 2 ist weiterhin an eine zweite Zuleitung 14 angeschlossen, die zu einem Druckgasentlastungsanschluss 8 mit einem Entlastungsventil 8a und einem Druckgasbeaufschlagungsanschluss 9 mit einem Beaufschlagungsventil 9a und einem Druckgasreservoir 9b führt. Im Druckgasreservoir 9b ist hier para-Wasserstoff unter Überdruck bevorratet. Der Gasdruck in der Kammer 4 kann über den Druckgasentlastungsanschluss 8 und den Druckgasbeaufschlagungsanschluss 9 indirekt über den zwischengeschalteten Probenkopf 2 beeinflusst bzw. eingestellt werden.
  • In der ersten Zuleitung 3 ist ein erster Flüssigkeitssensor 11 angeordnet, und die zweite Zuleitung 14 enthält einen zweiten Flüssigkeitssensor 12.
  • In der in 1a gezeigten Situation ist die Kammer 4 noch nicht mit der flüssigen Messprobe 10 befüllt. Die Zuleitungen 3, 14 sind ebenfalls noch nicht mit Messprobe 10 befüllt, erkennbar an den durchgezogenen Linien.
  • Die Befüllung der Kammer 4 ist in 1b illustriert. Das Probenventil 5a wird geöffnet, so dass die Messprobe 10 aus dem Probenreservoir 5b in die Kammer 4 einströmen kann (hier im Rahmen einer Injektion). Um einen Widerstand gegen das Einströmen infolge eines sich in der Kammer 4 aufbauenden Gasdrucks zu vermeiden, ist auch das Entlastungsventil 6a geöffnet (Dies ist nicht nötig, wenn der Probenzuführungsanschluss 5 beim Einfüllen der Messprobe nicht dicht gegen die Umgebung schließt).
  • Es schließt sich die Begasung der Messprobe 10 durch (hier) para-Wasserstoff aus dem Druckgasreservoir 9b an, dargestellt in 1c. Dazu wird das Gasdruckbeaufschlagungsventil 9a geöffnet. Para-Wasserstoff strömt dann durch den Probenkopf 2 und die Zuleitungen 3, 14 von unten in die Messprobe 10 in der Kammer 4 ein, wobei die Messprobe 10 und der para-Wasserstoff (der symmetrische Moleküle mit nicht-Gleichgewichts-Spinordnung enthält) durchmischt. Die erste Zuleitung 3 mündet zu diesem Zweck in einem Teil der Kammer 4, über dem noch Messprobe 10 steht (hier am tiefsten Punkt der Kammer 4). Um zunächst noch keinen Gasdruck in der Kammer 4 aufzubauen, ist das Entlastungsventil 6a geöffnet (Alternativ kann auch schon bei der Befüllung ein Gasdruck aufgebaut werden).
  • Anschließend erfolgt der Druckaufbau in der Kammer 4, dargestellt in 1d. Nach Verschluss des Entlastungsventils 6a sammelt sich einströmender para-Wasserstoff in der Kammer 4 oberhalb der Messprobe 10 unter Aufbau eines Gasdrucks an, bis ein Gleichgewicht mit dem Gasdruck des Druckgasreservoirs 9b erreicht ist. Dann kann das Druckgasbeaufschlagungsventil 9a wieder geschlossen werden. Danach (oder auch schon während des Druckaufbaus) wird die Einrichtung 7 unter Wechselstrom gesetzt, so dass die in der Kammer 4 zusammengebrachte Gesamtheit von Messprobe 10 (enthaltend die Messsubstanz mit den hyperpolarisierbaren Kernen), der Katalysator und der para-Wasserstoff die Spinordnungsübertragung vollziehen.
  • Der in der Kammer 4 aufgebaute Gasdruck wird nun zur Förderung der Messprobe 10 in den Probenkopf 2 genutzt, vgl. 1e. Nach Verschluss des Gasdruckbeaufschlagungsventils 9a wird das Gasdruckentlastungsventil 8a geöffnet. Das unter Überdruck stehende Gas in der Kammer 4 drückt die Messprobe 10 durch die erste Zuleitung 3 in den Probenkopf 2, und insbesondere in die Messzelle 2a, und auch darüber hinaus in die zweite Zuleitung 14 (vgl. die mit Messprobe 10 gefüllten, gepunkteten Abschnitte der Zuleitungen 3, 14).
  • Sobald am zweiten Flüssigkeitssensor 12 in der zweiten Zuleitung 14 flüssige Messprobe 10 festgestellt wurde, wird das Gasdruckentlastungsventil 8a unverzüglich geschlossen, vgl. 1f, so dass keine Messprobe mehr fließt. In diesem Zustand kann die in der Messzelle 2a des Probenkopfs 2 vorhandene Messprobe 10 in einem NMR-Experiment vermessen werden.
  • In dem Zustand von 1f hat sich bevorzugt auch der Gasdruck in der Kammer 4 wieder normalisiert. Nach Abschluss der NMR-Messung an der Messprobe 10 kann dann, entsprechend wiederum 1d, die Messprobe 10 durch Öffnen des Gasdruckbeaufschlagungsventils 9a wieder zurück in die Kammer 4 gefördert werden, und das Verfahren wie bereits beschrieben fortgesetzt werden: Insbesondere kann dann erneut Gasdruck in der Kammer 4 aufgebaut werden und die Messprobe 10 mit noch vorhandenem (und teilweise ersetztem) para-Wasserstoff erneut aktiviert werden. Sodann kann die Messprobe 10 durch Öffnen des Druckentlastungsventils 8a wieder in die Messzelle 2a gefördert und vermessen werden, und so fort.
  • Die 2a zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 zum präparieren und Vermessen einer flüssigen NMR-Messprobe. Im folgenden werden vor allem die Unterschiede zur Vorrichtung von 1a1f erläutert.
  • Die Vorrichtung 21 verfügt über eine erste Kammer 4, die als Präparationskammer insbesondere mit der Einrichtung 7 ausgebildet ist, und eine zweite Kammer 22, die als Ausgleichsbehälter ausgebildet ist. Die erste Kammer 4 verfügt über einen lokalen Druckgasentlastungsanschluss 23 mit einem Druckgasentlastungsventil 23a, und über einen lokalen Druckgasbeaufschlagungsanschluss 24, mit einem Druckgasbeaufschlagungsventil 24a und einem Druckgasreservoir 24b für ein unter Überdruck stehendes inertes Transportgas, hier Argon. Die zweite Kammer 22 verfügt ebenfalls über einen lokalen Druckgasentlastungsanschluss 27, mit einem Druckgasentlastungsventil 27a, und einem Druckgasbeaufschlagungsanschluss 25, mit einem Druckgasbeaufschlagungsventil 25a und einem Druckgasreservoir 25b, in dem als Reaktionsgas mit symmetrischen Molekülen und Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung para-Wasserstoff unter Überdruck gelagert ist.
  • Die beiden Kammern 4, 22 sind über die erste Zuleitung 3, den Probenkopf 2 und die zweite Zuleitung 14 miteinander verbunden. In die Zuleitungen 3, 14 ist eine Ventileinrichtung 26 integriert. In einer ersten, in 2a gezeigten Stellung, schließt die Ventileinrichtung 26 die Zuleitungen 3, 14 miteinander sowohl probenkopfseitig als auch kammerseitig kurz.
  • Die 2a illustriert zunächst die Begasung der Messprobe 10 in der ersten Kammer 4 mit para-Wasserstoff bei geöffnetem Druckgasbeaufschlagungsventil 25a der zweiten Kammer 22 und geöffnetem Druckgasentlastungsventil 23a der ersten Kammer 4. Anschließend wird die Messprobe 10 in der ersten Kammer 4 mit der Einrichtung 7 aktiviert (nicht gesondert dargestellt).
  • Daraufhin wird ein Teil der Messprobe 10 durch Gasdruckbeaufschlagung mit Transportgas über das geöffnete Gasdruckbeaufschlagungsventil 24a der ersten Kammer 4 in den Probenkopf 2 geleitet, vgl. 2b. Dazu ist die Ventileinrichtung 26 in einer zweiten Stellung, in der die erste Zuleitung 3 von der ersten Kammer 4 zum Probenkopf 2 ununterbrochen geschaltet ist, und auch die zweite Zuleitung 14 vom Probenkopf 2 zur zweiten Kammer 22 ununterbrochen geschaltet ist. In der Illustration von 2b ist dabei das Gasdruckentlastungsventil 27a der zweiten Kammer 22 geöffnet, so dass in der zweiten Kammer 22 kein Druck aufgebaut wird (Alternativ könnte auch, zur Einsparung von Reaktionsgas, in dieser Phase das Gasdruckentlastungsventil 27a geschlossen sein, und ein Gasdruck in der zweiten Kammer 22 aufgebaut werden).
  • Sobald eine ausreichende Menge an Messprobe 10 in den Probenkopf 2 geflossen ist, was mittels des zweiten Flüssigkeitssensors 12 erkannt werden kann, oder auch als Gleichgewichtszustand durch eine Höherlagerung der zweiten Kammer 22 gegenüber der ersten Kammer 4 eingerichtet werden kann, wird die Ventileinrichtung 26 in die erste Stellung zurückgestellt, vgl. 2c. Durch den probenkopfseitigen Kurzschluss der Zuleitungen 3, 14 werden die Strömungsverhältnisse im Probenkopf 2 (strömungslos) stabil gehalten, und die NMR-Messung kann an der in der Messzelle 2a befindlichen flüssigen Messprobe 10 erfolgen. Gleichzeitig erfolgt in der Illustration von 2c ein Druckausgleich der beiden Kammern 4, 22 über die kammerseitig kurzgeschlossenen Zuleitungen 3, 14.
  • Zur Rückförderung der Messprobe aus der zweiten Kammer 22 und dem Probenkopf 2 kann das Druckgasbeaufschlagungsventil 25a der zweiten Kammer 22 bei geöffnetem Druckgasentlastungsventil 23a der ersten Kammer 4 geöffnet werden, vgl. 2d. Dabei wird Reaktionsgas (pH2) aus dem Druckgasreservoir 25b zur Förderung der Messprobe 10 eingesetzt (Falls in der zweiten Kammer 22 zuvor ein Überdruck durch Transportgas eingerichtet und bei der Messung nicht entlastet wurde, kann auch dieser Überdruck zum Rücktransport der Messprobe 10 genutzt werden; dafür kann die Ventileinrichtung 26 durch ein einfaches Sperrventil in einer der Zuleitungen 3, 14 oder auch zwei einfache Sperrventile jeweils in der ersten und zweiten Zuleitung 3, 14 ersetzt werden).
  • Die 3a beschreibt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer NMR-Messprobe. Es werden wiederum vor allem die Unterschiede zur Ausführungsform von 2a2d erläutert.
  • Die Vorrichtung 31 weist eine erste Kammer 4 und eine zweite Kammer 32 auf, die beide mit einer Einrichtung 7 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes und mit einem (nicht dargestellten) Katalysator ausgestattet sind und somit als Präparationskammern ausgebildet sind. Beide Kammern 4, 32 verfügen jeweils über Gasdruckentlastungsanschlüsse 27, 23 und Gasdruckbeaufschlagungsanschlüsse 24, 25. Allerdings sind beide Gasdruckreservoirs 24c, 25b mit para-Wasserstoff unter Überdruck bevorratet.
  • 3a zeigt zunächst die Begasung von Messprobe 10 in der ersten Kammer 4 mit para-Wasserstoff, der aus dem Druckgasreservoir 25b der zweiten Kammer 32 durch die kammerseitig kurzgeschlossenen Zuleitungen 3, 14 strömt.
  • Anschließend wird ein erster Teil der Messprobe 10 aus der ersten Kammer 4 mittels Gasdruck des Druckgasreservoirs 24c der ersten Kammer 4 in den Probenkopf 2 und (zu einem geringen Teil) in die zweite Kammer 32 gefördert, vgl. 3b.
  • Wenn genügend Messprobe 10 in den Probenkopf 2 gefördert wurde, was durch den Flüssigkeitssensor 12 erkannt werden kann, wird die Druckbeaufschlagung unterbrochen und die Ventileinrichtung 26 verstellt, so dass der Probenkopf 2 abgetrennt wird. Bei probenkopfseitigem Kurzschluss der Ventileinrichtung 26 wird die in der Messzelle 2a enthaltene flüssige Messprobe 10 einer NMR-Messung unterzogen, vgl. 3c. Dabei wird der Druck in den Kammern 4, 32 durch den kammerseitigen Kurzschluss der Zuleitungen 3, 14 ausgeglichen, wobei die Gasdruckentlastungsventile 23a, 27a geschlossen sind.
  • Sodann wird ein zweiter Teil der Messprobe 10 aus der ersten Kammer 4 mittels Gasdruck des Druckgasreservoirs 24c der ersten Kammer 4 in den Probenkopf 2 gefördert, vgl. 3d. Dabei wird gleichzeitig die gerade vermessene Messprobe 10 aus der Messzelle 2a in die zweite Kammer 32 weitergefördert. Nach erneuter Abtrennung des Probenkopfes 2 durch die Ventileinrichtung 26 kann eine weitere Messung an der nunmehr in der Messzelle 2a befindlichen Messprobe 10 durchgeführt werden (Vermessung der Messprobe 10 in Teilen, nicht gesondert dargestellt). Man beachte, dass ausreichende Fördermengen von Messprobe für eine neue Befüllung der Messzelle 2a mittels Durchflusszählern in einer Zuleitung 3, 14 oder auch durch Füllstandsmessungen in den Kammern 4, 32 bestimmt werden können.
  • Nachdem die gesamte Messprobe 10 (nach gegebenenfalls abschnittweiser Vermessung im NMR-Probenkopf 2) in die zweite Kammer 32 gefördert worden ist, wird in der zweiten Kammer 32 die Messprobe 10 erneut mit der Einrichtung 7 der zweiten Kammer 32 aktiviert. Zusätzlich kann eine erneute Begasung der Messprobe mit para-Wasserstoff aus dem Druckgasreservoir 24c der ersten Kammer 4 stattfinden, vgl. 3e.
  • Die Messprobe 10 kann anschließend wieder von der zweiten Kammer 32 in die erste Kammer 4 durch Druckgasbeaufschlagung aus dem Druckgasreservoir 25b der zweiten Kammer 32 überführt werden, vgl. 3f, wobei die im Probenkopf 2 nach jedem Förderschritt im Probenkopf 2 enthaltene Messprobe 10 wiederum vermessen werden kann, und so fort.
  • Die 4a beschreibt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer NMR-Messprobe. Es werden wiederum vor allem die Unterschiede zur Ausführungsform von 3a3f erläutert.
  • Die Vorrichtung 41 verfügt wiederum über zwei Kammern 4, 32, die jeweils als Präparationskammern mit Einrichtungen 7 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes im Inneren der jeweiligen Kammern 4, 32 ausgebildet sind.
  • Die erste Kammer 4 verfügt über einen unteren Gasdruckbeaufschlagungsanschluss 42, der über eine Fritte 44 und ein Rückschlagventil (nicht eingezeichnet) in die Kammer 4 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der (vollständig) eingefüllten Messprobe 10 führt. Weiterhin ist ein oberer Gasdruckbeaufschlagungsanschluss 43 für die Kammer 4 vorgesehen, der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet (und teilweise über eine Ausgleichsleitung 48 verläuft). Beide Anschlüsse 42, 43 sind über Gasdruckbeaufschlagungsventile 42a, 43a gegenüber einem Druckgasreservoir (mit para-Wassserstoff) 24c absperrbar. Zusätzlich ist an der ersten Kammer 4 ein ventilgesicherter Ablass 45 zu einem Ausguss oder Abfallbehälter vorgesehen. In ähnlicher Weise verfügt die zweite Kammer 32 über einen unteren Gasdruckbeaufschlagungsanschluss 46 mit Fritte 49 und einen oberen Gasdruckbeaufschlagungsanschluss 47, Gasdruckbeaufschlagungsventile 46a, 47a und einen ventilgesicherten Ablass 50.
  • Die erste und zweite Zuleitung 3, 14 führen von den Kammern 4, 32 direkt (ohne Ventileinrichtung) an den Probenkopf 2.
  • Beide Kammern 4, 32 sind über die Ausgleichsleitung 48 und über ein Ausgleichsventil 51 miteinander verbindbar. Über das Ausgleichsventil 51 kann auch eine Druckentlastung der Kammern 4, 32 ausgeübt werden, so dass die Anschlüsse der Ausgleichsleitung 48 an den Kammern 4, 32 als Druckgasentlastungsanschlüsse 48a, 48b angesehen werden können.
  • 4a zeigt zunächst das Befüllen der ersten Kammer 4 mit der Messprobe 10 aus dem Probenreservoir 5b. Dabei öffnet das Ausgleichsventil 51 den Druckgasentlastungsanschluss 48a der ersten Kammer 4. Man beachte, dass der (normale) Gasdruck in der zweiten Kammer 32 einem Überströmen von Messprobe 10 durch den Probenkopf 2 entgegenwirkt.
  • 4b illustriert die Begasung der Messprobe 10 in der ersten Kammer 4 durch die Fritte 44 des unteren Gasdruckbeaufschlagungsanschlusses 42. Dabei wird der aus dem Druckgasreservoir 24c einströmende para-Wasserstoff feinperlig in die flüssige Messprobe 10 eingeblasen, wodurch eine gute Durchmischung von Messprobe 10 und pH2-Gas einritt. Das Ausgleichsventil 51 bleibt dafür in der bisherigen Stellung. Dabei oder danach wird die Messprobe 10 durch die Einrichtung 7 der ersten Kammer 4 aktiviert.
  • 4c illustriert den Transfer von Messprobe 10 aus der ersten Kammer 4 in den Probenkopf 2 und (durch den Probenkopf 2) auch in die zweite Kammer 32. Dazu wird in der ersten Kammer 4 über den oberen Druckgasbeaufschlagungsanschluss 43 die erste Kammer 4 mit Gasdruck beaufschlagt (dies wäre auch über den unteren Gasdruckbeaufschlagungsanschluss 42 möglich). Das Ausgleichsventil 51 verschließt dabei den Druckgasentlastungsanschluss 48a der ersten Kammer 4. Hingegen ist die zweite Kammer 32 über den Druckgasentlastungsanschluss 48b und das Ausgleichsventil 51 druckentlastet.
  • Zum Vermessen der Messprobe 10 im Probenkopf 2 wird der Gaszustrom abgestellt, und das Ausgleichsventil 51 ganz geschlossen (bzw. kammerseitig kurzgeschlossen), vgl. 4d. Dadurch wird eine weitere Strömung von flüssiger Messprobe 10 verhindert.
  • Wie bereits zu 3a3f beschrieben, kann auch in der zweiten Kammer 32 Messprobe begast und aktiviert werden, und von der zweiten Kammer 32 wieder in die erste Kammer 4 durch den Probenkopf 2 zurückgefördert werden.
  • Zusätzlich zeigt 4e, dass durch Druckgasbeaufschlagung durch (hier) nur eines der Druckgasreservoirs (hier 24c) die beiden Kammern 4, 32 über die Ablässe 45, 50 entleert werden könne; dabei schließt das Ausgleichsventil 51 die Kammern 4, 32 über die Ausgleichsleitung 48 kurz.
  • 5a zeigt beispielhaft eine Methode der Aktivierung von Messprobe 10 in einer Kammer 4 im Rahmen der Erfindung, indem in der näheren Umgebung außerhalb der Kammer 4 Permanentmagnete 61 bewegt werden, insbesondere oszillierend mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 1000 Hz. Dadurch wird effektiv ein magnetisches Wechselfeld im Inneren der Kammer 4 erzeugt, was den Spinordnungstransfer zwischen para-Wasserstoff und den hyperpolarisierbaren Kernen der Messsubstanz in der Messprobe 10 verbessert. Man beachte, dass der dabei eingesetzte Katalysator, der Stellen geordneter Umgebung bereitstellt, dabei auch in der Messprobe 10 gelöst vorliegen kann.
  • 5b illustriert eine Aktivierung der Messprobe 10 für die vorliegende Erfindung durch ein magnetisches Wechselfeld, welches durch eine Einrichtung 7 erzeugt wird, in der Magnetspulen enthalten sind, die mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden. Auch dadurch ist ein magnetisches Wechselfeld im inneren der Kammer 4 erzeugbar. 5b zeigt zusätzlich einen Rührer 63, mit dem die Durchmischung von Messprobe 10 und über der Messprobe 10 stehendem Gas verbessert oder induziert werden kann, insbesondre wenn das Gas nicht oder nicht feinperlig unter dem Flüssigkeitsspiegel der Messprobe 10 eingeleitet werden kann.
  • Schließlich zeigt 5c eine Rüttelvorrichtung 62, mit dem die Kammer 4 samt ihrem Inhalt, insbesondere der Messprobe 10, zur erfindungemäßen Aktivierung in verschiedene Richtungen beschleunigt und wieder abgebremst (”gerüttelt”) werden kann. Diese mechanische Behandlung kann für sich schon eine Spinübertragung begünstigen. Auch ist es möglich, die Kammer 4 in einem Hintergrundmagnetfeld anzuordnen, was ebenfalls die Aktivierung verbessern kann. Ist das Hintergrundfeld im Bereich der Kammer 4 inhomogen, so kann auch das Rütteln effektiv ein magnetischen Wechselfeld in der Kammer 4 bewirken. Man beachte, dass zum Rütteln die Kammer 4 über flexible Leitungen, etwa Kunststoffschläuche oder biegsame Glaskapillaren, mit den übrigen Bauteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Präparieren und Vermessen einer NMR-Messprobe verbunden sein sollte.
  • Erläuterungen von Begriffen zur erfindungsgemäßen Spinordnungsübertragung
  • Eine Stelle einer geordneten Umgebung eines Katalysators wirkt als Vermittler zwischen einem symmetrischen Molekül (oder dessen Hälften) und der Messsubstanz. Eine Stelle (ein Ort) geordneter Umgebung erlaubt vor allem eine Anordnung von sowohl dem symmetrischen Molekül und der Messsubstanz an der Stelle (dem Ort), d. h. sie erlaubt eine Art von Bindung des symmetrischen Moleküls und der Messsubstanz zu der Stelle (zu dem Ort). Typischerweise ist die Bindung relativ lose, und kann insbesondere von koordinativem Typus sein.
  • Wenn ein symmetrisches Molekül bzw. seine zwei Hälften an einer Stelle geordneter Umgebung angelagert sind, werden die beiden Hälften des symmetrischen Moleküls chemisch oder magnetisch unterscheidbar. Mit anderen Worten, die Symmetrie des symmetrischen Moleküls wird gebrochen. Wenn ein symmetrisches Molekül (bzw. dessen beide Hälften) und die Messsubstanz an einer Stelle geordneter Umgebung angeordnet sind, führt die Stelle geordneter Umgebung weiterhin eine Kopplung der Kernspins der Hälften des symmetrischen Moleküls und der Messsubstanz (bzw. deren hyperpolarisierbaren Kernen) herbei. Der Kopplungsmechanismus kann insbesondere skalare Kopplung oder dipolare Kopplung sein. In der Regel bewirkt die Stelle geordneter Umgebung eine enge räumliche Nachbarschaft zwischen den spintragenden Atomen des symmetrischen Moleküls und den hyperpolarisierbaren Kernen der Messsubstanz auf atomarer Ebene.
  • Im Rahmen des Polarisationstransfers kommt es netto zu keiner chemischen Reaktion. Die chemische Identität, also die chemische Summenformel und die chemische (räumliche) Struktur, der Messsubstanz sind vor und nach dem Spinordnungstransfer identisch.
  • Die geordnete Umgebung kann in der Form eines homogenen oder heterogenen Katalysators vorliegen. Beispielsweise kann ein heterogenes System umfassen ein unterstütztes Übergangsmetall-Zentrum, einen mikroskopischen Kanal in einem Material, etwa in einem Zeolith, einem Nanoröhrchen oder einem Nanopartikel, ein Lösungsmittel mit Flüssigkristall- Eigenschaften, oder etwas anderes, was eine kurzreichweitige magnetische Differenzierung in Hinblick auf das ansonsten symmetrische Molekül und die zu polarisierende Messsubstanz schafft.
  • Die Messsubstanz ist typischerweise ein Molekül, kann aber auch ein Ion, ein Polymer, ein Nanopartikel, eine supermolekulare Verbindung, ein Peptid, ein Protein, oder etwas anderes mit einer chemischen Identität sein.
  • Beispiele für Kombinationen von symmetrischen Molekülen, Messsubstanzen und Katalysatoren mit Stellen geordneter Umgebung können der PCT/EP2008/004865 entnommen werden.
  • Zusammenfassend beschreibt die vorliegende Erfindung eine NMR-Messapparatur mit mindestens einer Präparationskammer, in der, insbesondere bei Raumtemperatur, ein Gas wie para-Wasserstoff als Träger einer Nicht-Gleichgewichts-Spinordnung mit einem Katalysator, insbesondere einem Iridium-Metall-Komplex, und mit einer in einer flüssigen Messprobe vorliegenden Messsubstanz, die hyperpolarisierbare Kerne enthält, zusammengebracht und aktiviert werden können, so dass die Spinordnung von dem Gas auf die hyperpolarisierbaren Kerne der Messsubstanz katalytisch und ohne chemische Veränderung der Messsubstanz übertragen wird. Die hyperpolarisierten Kerne sind in NMR-Experimenten mit höherer Signalausbeute vermessbar, etwa in PH-INEPT-Experimenten. Die Messsubstanz kann als hyperpolarisierbare Kerne insbesondere H, D, 29Si, 13C, 15N, 31P oder 19F enthalten, und weiter insbesondere als Elektronendonatoren zur Anlagerung am Katalysator N, NH, S, P oder O enthalten. Neben der Präparationskammer weist die NMR-Messapparatur auch einen Durchfluss-NMR-Probenkopf auf, in den mittels Gasdruck die aktivierte Messsubstanz eingefördert, vermessen und in dieselbe oder eine weitere Kammer, die ebenfalls eine Präparationskammer oder auch nur eine Ausgleichskammer sein kann, wieder ausgefördert werden kann. Die ausgeförderte Messsubstanz kann erneut – und ohne die NMR-Messapparatur verlassen zu müssen – mit dem Gas (pH2) aktiviert und mittels Gasdruck erneut in den Probenkopf eingefördert werden, um weitere NMR-Messungen an der aktivierten Messsubstanz vornehmen zu können. Die Messapparatur weist in so fern einen oder mehrere Gasdruckbeaufschlagungs- und Gasdruckentlastungsanschlüsse auf, die eine pendelnde Förderung der flüssigen Messprobe zwischen dem Probenkopf und mindestens einer Kammer mittels Gasdruck ermöglichen. Mit der erfindungsgemäßen NMR-Messapparatur kann zum einen Messsubstanz auch bei schneller Messfolge eingespart werden, da gerade vermessene Messsubstanz schnell in der Messapparatur erneut aktiviert werden kann und insbesondre nicht verworfen zu werden braucht; zum anderen kann auch Gas (pH2) eingespart werden, denn die weiteren Aktivierungen können auch mit noch in der Messapparatur vorhandenem, noch nicht verbrauchtem Gas (pH2) durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006029496 A1 [0004]
    • - DE 102006023223 B3 [0004]
    • - WO 99/24080 [0006]
    • - EP 2008/004865 [0007, 0011, 0014, 0038, 0101]

Claims (24)

  1. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) zum Präparieren und Vermessen einer Kernspinresonanz(=NMR)-Messprobe (10), umfassend – einen Durchfluss-NMR-Probenkopf (2), mit einer ersten (3) und einer zweiten Zuleitung (14) jeweils zum Zu- und Ableiten einer flüssigen NMR-Messprobe (10), – mindestens eine Kammer (4, 22; 32), wobei die Kammer (4, 22; 32) an eine der Zuleitungen (3, 14) angeschlossen ist, – einen Probenzuführungsanschluss (5) zum Einbringen der flüssigen Messprobe (10) in die Vorrichtung (1; 21; 31; 41), wobei mindestens eine Kammer (4, 22; 32) mindestens einen Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung (9; 24, 25; 42, 43, 46, 47) und zur Druckgasentlastung (8; 23, 27; 48a, 48b) aufweist, und wobei mindestens eine Kammer (4, 22; 32) Mittel zum Durchmischen von in dieser Kammer (4, 22; 32) enthaltener flüssiger Messprobe (10) mit einem Gas aufweist.
  2. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kammern (4, 22; 32) vorhanden sind, wobei eine erste Kammer (4) an die erste Zuleitung (3) angeschlossen ist, und wobei eine zweite Kammer (22; 32) and die zweite Zuleitung (14) angeschlossen ist.
  3. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kammer (4, 22; 32) jeweils einen Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung (9; 24, 25; 42, 43, 46, 47) und Druckgasentlastung (8; 23, 27; 48a, 48b) aufweisen.
  4. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (4) und die zweite Kammer (22; 32) über eine Gasdruckausgleichsleitung (48) miteinander verbunden sind, welche ein schaltbares Ventil (51) enthält.
  5. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (26) vorgesehen ist, die in einer geschlossenen Stellung die erste Zuleitung (3) und die zweite Zuleitung (14) unterbricht.
  6. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der geschlossenen Stellung der Ventileinrichtung (26) probenkopfseitig die erste und zweite Zuleitung (3, 14) miteinander kurzgeschlossen sind.
  7. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der geschlossenen Stellung der Ventileinrichtung (26) kammerseitig die erste und zweite Zuleitung (3, 14) miteinander kurzgeschlossen sind.
  8. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (3) und/oder die zweite Zuleitung (14) einen Flüssigkeitssensor (11, 12) aufweist, insbesondere im Bereich des Eingangs des Probenkopfes (2) oder innerhalb des Probenkopfes (2).
  9. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung (9; 24, 25; 42, 43, 46, 47) mit einem Reservoir von para-Wasserstoff (9b; 25b; 24c) verbunden ist.
  10. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenflächen der Zuleitungen (3, 14) und der mindestens einen Kammer (4, 22; 32) aus nichtmetallischem Material bestehen.
  11. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss zur Druckgasbeaufschlagung (9; 24, 25; 42, 43, 46, 47) einer Kammer (4, 22; 32) in einem unteren Teil dieser Kammer (4, 22; 32) mündet und eine Fritte (44, 49) aufweist.
  12. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kammer (4, 22; 32) einen Katalysator enthält, der den beiden Protonen von para-Wasserstoff eine geordnete Umgebung bietet, die die beiden Protonen chemisch oder magnetisch unterscheidet.
  13. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator einen Metallkomplex, insbesondere einen Iridiumkomplex, oder ein Zeolith enthält.
  14. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kammer (4, 22; 32) mit einer Einrichtung (7) zur Erzeugung eines kontrollierten Magnetfeldes, insbesondere magnetischen Wechselfeldes, im Inneren dieser Kammer (4, 22; 32) versehen ist.
  15. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Einrichtung (7) erzeugte und kontrollierte Magnetfeld im Inneren der Kammer (4, 22; 32) räumlich inhomogen ist, insbesondere wobei das kontrollierte Magnetfeld Feldstärken im Bereich zwischen 0,2 μT und 0,1 T umfasst oder Teilbereiche davon.
  16. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Einrichtung (7) erzeugte und kontrollierte Magnetfeld ein Wechselfeld mit einer Wechselfeldfrequenz zwischen 10 mHz und 10 kHz, insbesondere zwischen 1 Hz und 1 kHz umfasst.
  17. Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kammern (4, 22; 32) mit einer Rüttelvorrichtung (62) versehen ist.
  18. Verfahren zur Durchführung eines NMR-Experiments mit erhöhter Messempfindlichkeit an einer Messsubstanz, die hyperpolarisierbare Atomkerne enthält, unter Verwendung einer Vorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Gases mit einer Temperatur TF, das räumlich symmetrische Moleküle mit jeweils zwei Hälften enthält, mit einer Kernspin-Zustandsverteilung der symmetrischen Moleküle, die bei dieser Temperatur TF nicht einer Bolzmannverteilung entspricht; b) Bereitstellen der Messsubstanz mit einer definierten chemischen Zusammensetzung; c) Bereitstellen eines Katalysators, der Stellen einer geordneten Umgebung für die zwei Hälften des symmetrischen Moleküls und die Messsubstanz bereitstellt, die sich an jeder dieser Stellen anlagern können, und wobei die geordnete Umgebung die beiden Hälften des angelagerten, symmetrischen Moleküls chemisch oder magnetisch unterscheidet, und wobei die geordnete Umgebung eine Wechselwirkung über skalare oder dipolare Kopplung zwischen den zwei Hälften des symmetrischen Moleküls und der angelagerten Messsubstanz erlaubt, d) Zusammenbringen des bereitgestellten Gases, der bereitgestellten Messsubstanz und des bereitgestellten Katalysators, wodurch die Kernspin-Ordnung des symmetrischen Moleküls auf die hyperpolarisierbaren Kerne der Messsubstanz übertragen wird, während einer zeitweiligen Anlagerung der symmetrischen Moleküle, der Messsubstanz und des Katalysators, wobei letztendlich die chemische Zusammensetzung der Messsubstanz unverändert bleibt, und e) Durchführung einer NMR-Messung an der Messsubstanz, die in Schritt d) präparierte, hyperpolarisierte Kerne enthält, dadurch gekennzeichnet, i) dass Schritt d) in einer Kammer (4, 22; 32) der Vorrichtung (1; 21; 31; 41) durchgeführt wird, ii) dass anschließend zumindest ein Teil der Messsubstanz durch Gasdruck über eine der Zuleitungen (3; 14) in den Durchfluss-NMR-Probenkopf (2) gefördert wird, iii) dass anschließend Schritt e) an der im Durchfluss-NMR-Probenkopf (2) befindlichen Messsubstanz erfolgt, iv) und dass anschließend die sich im Durchfluss-NMR-Probenkopf (2) befindende Messsubstanz durch Gasdruck in eine Kammer (4, 22; 32) der Vorrichtung (1; 21; 31; 41) gefördert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verfahren eine Vorrichtung (1; 21; 31; 41) umfassend zwei Kammern (4, 22; 32) eingesetzt wird, und dass nach Schritt iv) zunächst die Schritte ii), iii) und iv) wenigstens einmal für einen weiteren Teil der Messsubstanz wiederholt werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an Schritt iv) in einem Schritt v) die ausgeförderte Messsubstanz in der Kammer (4, 22; 32) gerüttelt oder einem kontrollierten Magnetfeld, insbesondere magnetischen Wechselfeld, ausgesetzt wird, und anschließend die Schritte ii) und iii), und bevorzugt auch noch Schritt iv), an der in Schritt v) behandelten Messsubstanz erneut vorgenommen werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt i) und Schritt v), und gegebenenfalls wiederholte Schritte v), in der identischen Kammer (4, 22; 32) stattfinden.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt i) und Schritt v) und gegebenenfalls aufeinander folgende, wiederholte Schritte v), in verschiedenen Kammern (4, 22; 32) stattfinden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt i) und/oder in Schritt v) die Messsubstanz in der Kammer (4, 22; 32) einem statischen Magnetfeld zwischen 0,1 mT und 0,5 T ausgesetzt wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung der Messsubstanz durch Gasdruck zumindest teilweise ein Puffergas, insbesondere N2 oder ein Edelgas, verwendet wird.
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