DE19962330A1

DE19962330A1 - Magnet coupling for water meter; has magnets on each side of compression plate with recesses with bearing point for magnets and pocket on side opposite water for screen element surrounding magnets

Info

Publication number: DE19962330A1
Application number: DE1999162330
Authority: DE
Inventors: Ernst-Wilhelm Otten; Reinhold Surkau
Original assignee: OTTEN ERNST WILHELM
Current assignee: OTTEN ERNST WILHELM
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: DE19962330B4

Abstract

The coupling has two magnets, which are rotatably supported and separated by a compression plate (1), with water flowing on one side (2). The compression plate has a recess (4,5) with a bearing point (6,7) for a magnet on each side. A pocket is formed on the side (3) on which water does not flow, which surrounds the two recesses at least in the area to hold the magnets, to hold a screen element. An Independent claim is included for a water meter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Magnetisierung von strömenden elektronen- oder kernspinpolarisierten Medien, insbesondere von Gasen oder Flüssigkeiten, ein Verfahren zur Bestimmung des Polarisationsgrades oder der Suszeptibilität derartiger Medien, eine Vorrichtung, genannt Induktionsstoßpolarimeter, zur Bestimmung der Magnetisierung von strömenden elektronen- oder kernspinpolarisierten Medien sowie eine Vorrichtung zur Verabreichung elektronen- oder kernspinpolarisierter Medien mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Magnetisierung.The invention relates to a method for determining the magnetization of flowing electron or nuclear spin polarized media, in particular from Gases or liquids, a method for determining the Degree of polarization or the susceptibility of such media, one Device, called induction impact polarimeter, for determining the Magnetization of flowing electron or nuclear spin polarized Media and a device for administering electron or Nuclear spin polarized media with a device for determining the Magnetization.

Unter polarisierten Medien werden in der vorliegenden Anmeldung Medien verstanden, bei denen ein Teil der Elektronen- oder Kernspins, die ein magnetisches Moment tragen, orientiert sind und zu einer messbaren makroskopischen Magnetisierung führen. Von besonderem Interesse sind hierbei kernspinpolarisierte Gase, wie das Heliumisotop der Massenzahl 3 (³He), das Xenonisotop mit der Massenzahl 129 (¹²⁹Xe) oder elektronenspinpolarisierte Gase, wie Sauerstoff (O₂).In the present application, polarized media are understood to mean media in which some of the electron or nuclear spins that carry a magnetic moment are oriented and lead to a measurable macroscopic magnetization. Of particular interest here are nuclear spin-polarized gases such as the helium isotope with mass number 3 ( ³ He), the xenon isotope with mass number 129 ( ¹²⁹ Xe) or electron spin-polarized gases such as oxygen (O ₂ ).

Auf dem Gebiet der Medizin werden derartige Isotope insbesondere für eine Anwendung in der Kernspintomographie beispielsweise der Lunge diskutiert.In the field of medicine, such isotopes are used in particular for one Application in magnetic resonance imaging, for example of the lungs, is discussed.

Bei der Kernspintomograpie (MRI- bzw. NMR-Tomographie) wird ein Bild des zu untersuchenden Gegenstandes dadurch erzeugt, daß ein Kernspinresonanzsignal der Kernspins des zu untersuchenden Gegenstandes aufgenommen wird. In magnetic resonance imaging (MRI or NMR tomography), an image of the object to be examined generated in that a Nuclear magnetic resonance signal of the nuclear spins of the object to be examined is recorded.

Bei den üblichen bildgebenden Kernspinverfahren, werden die Signale durch Protonenspins induziert, üblicherweise die Protonen des Wassers oder Fettgewebes. Die Stärke des Kernspinsignales ist proportional dem Populationsunterschied, d. h. der Polarisation P zwischen in diesem Beispiel zwei verschiedenen Kernspinzuständen der bildgebenden Kerne und wird durch den Boltzmannfaktor bestimmt. Sie ist von der magnetischen Feldstärke und der Temperatur abhängig. Die Gleichgewichtspolarisation P_B für einen Kern mit Spin I = 1/2 wird dann durch nachfolgende Gleichung gegeben:
In the usual imaging nuclear spin processes, the signals are induced by proton spins, usually the protons of the water or adipose tissue. The strength of the nuclear spin signal is proportional to the population difference, ie the polarization P between two different nuclear spin states of the imaging nuclei in this example and is determined by the Boltzmann factor. It depends on the magnetic field strength and the temperature. The equilibrium polarization P _B for a core with spin I = 1/2 is then given by the following equation:

wobei Nα die Population der Kerne mit einem Spinzustand α (beispielsweise +1/2 ist),
Nβ die Population der Kerne in einem anderen Spinzustand β (beispielsweise -1/2),
γ das gyromagnetische Verhältnis des Kerns,
ℏ die Planksche Konstante dividiert durch 2π,
k die Boltzmann Konstante,
B₀ das Magnetfeld,
T die Temperatur in Kelvin und
µ_N das magnetische Kerndipolmoment.where Nα is the population of nuclei with a spin state α (e.g. +1/2),
Nβ the population of the nuclei in a different spin state β (for example -1/2),
γ the gyromagnetic ratio of the nucleus,
ℏ the Plank constant divided by 2π,
k the Boltzmann constant,
B ₀ the magnetic field,
T is the temperature in Kelvin and
µ _{N is} the magnetic core dipole moment.

Ein Kernspinsignal kann verstärkt werden, in dem die Polarisation der eingesetzten Kernspins auf einen Polarisationswert erhöht wird, der oberhalb des Gleichgewichtswertes der Gleichung (1) für eine vorgegebene Feldstärke und Temperatur liegt. Neben Protonen können auch Isotope wie beispielsweise ³He, ¹²⁹Xe in der Kernspintomographie nachgewiesen werden. Beim Einsatz von Tracergasen wie ³He oder ¹²⁹Xe sind um 3-5 Größenordnung überhöhte Polarisationsgrade notwendig, um die geringere Dichte des Tracer-Gases zu kompensieren und der Protonenbildgebung vergleichbare Signalstärken zu erreichen. Eine Möglichkeit, eine derartige sogenannte Hyperpolarisation aufzubauen, ist das optische Pumpen, welches beispielsweise bei den Gasen ³He und ¹²⁹Xe eingesetzt wird. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die Druckschrift Schearer et al., Phys. Rev. Letters 10: 108-110 (1963) und Eckert et al., Nucl. Instr. and Methods A 320: 53-65 (1992) verwiesen. ³He und ¹²⁹Xe besitzen einen Kernspin I = 1/2, der hyperpolarisiert und für bildgebende Kernspinverfahren eingesetzt werden kann. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die US-A-5642625, die US-A-5612103, die US-A-5545396, die WO 95/27438, die WO 97/37239 sowie J. P. Mugler, B. Driehuys, J. R. Brookeman, G. D. Cates, S. S. Berr, R. G. Bryant, T. M. Daniel, E. E. de Lange, J. H. Downs Jr, C. J. Erickson, W. Happer, D. P. Hinton, N. F. Kassel, T. Maier, C. D. Phillips, B. T. Saam, K. L. Sauer, M. E. Wagshul; "MR Imaging and Spectroscopy Using Hyperpolarized ¹²⁹Xe Gas: Preliminary Human Results"; MRM 37 (1997) 809-815 und M. Ebert, T. Großmann, W. Heil, E. W. Offen, R. Surkau, M. Leduc, P. Bachert, M. V. Knopp, L. R. Schad, M. Thelen; "Nuclear magnetic resonance imaging with hyperpolarized ³He"; THE LANCET, 347 (1996) 1297-1299.A nuclear spin signal can be amplified by increasing the polarization of the nuclear spins used to a polarization value which is above the equilibrium value of equation (1) for a predetermined field strength and temperature. In addition to protons, isotopes such as ³ He, ¹²⁹ Xe can also be detected in magnetic resonance imaging. When using tracer gases such as ³ He or ¹²⁹ Xe, polarization degrees that are 3-5 orders of magnitude higher are necessary to compensate for the lower density of the tracer gas and to achieve signal strengths comparable to proton imaging. One possibility of building up such a so-called hyperpolarization is optical pumping, which is used, for example, for the gases ³ He and ¹²⁹ Xe. In this regard, reference is made, for example, to Schearer et al., Phys. Rev. Letters 10: 108-110 (1963) and Eckert et al., Nucl. Instr. and Methods A 320: 53-65 (1992). ³ He and ¹²⁹ Xe have a nuclear spin I = 1/2, which is hyperpolarized and can be used for imaging nuclear spin processes. In this regard, reference is made, for example, to US-A-5642625, US-A-5612103, US-A-5545396, WO 95/27438, WO 97/37239 and JP Mugler, B. Driehuys, JR Brookeman, GD Cates, SS Berr, RG Bryant, TM Daniel, EE de Lange, JH Downs Jr, CJ Erickson, W. Happer, DP Hinton, NF Kassel, T. Maier, CD Phillips, BT Saam, KL Sauer, ME Wagshul; "MR Imaging and Spectroscopy Using Hyperpolarized ¹²⁹ Xe Gas: Preliminary Human Results"; MRM 37 (1997) 809-815 and M. Ebert, T. Großmann, W. Heil, EW Offen, R. Surkau, M. Leduc, P. Bachert, MV Knopp, LR Schad, M. Thelen; "Nuclear magnetic resonance imaging with hyperpolarized ³ He"; THE LANCET, 347 (1996) 1297-1299.

Ganz allgemein wird bei der ³He und der ¹²⁹Xe Kernresonanz-Tomographie ein Bolus eines hyperpolarisierten ³He oder ¹²⁹Xe-Gases mit einem Atemzug der zu untersuchenden Person zugeführt und das Kernspinsignal desselben dazu verwendet, ein Bild der Atemwege und der Lunge zu erzeugen. Da das natürliche Vorkommen von ³He oder ¹²⁹Xe im Körper vernachlässigbar ist und nach längstens einigen Minuten die Hyperpolarisation auf den Gleichgewichtswert abgefallen ist, sind die ³He oder ¹²⁹Xe-Signale des gerade eingeatmeten Bolus gegenüber Signalen anderen Körperregionen unzweideutig detektierbar. In general, in ³ He and ¹²⁹ Xe nuclear magnetic resonance imaging, a bolus of a hyperpolarized ³ He or ¹²⁹ Xe gas is supplied with one breath to the person to be examined and the nuclear spin signal is used to generate an image of the airways and lungs. Since the natural occurrence of ³ He or ¹²⁹ Xe in the body is negligible and after a maximum of a few minutes the hyperpolarization has dropped to the equilibrium value, the ³ He or ¹²⁹ Xe signals of the bolus just inhaled can be unambiguously detected compared to signals from other body regions.

Da der ³He-Bolus bei der ³He-Kernspintomographie in verschiedenen Zeitpunkten des Atemzuges gegeben werden kann, ist es möglich, Kernspinbilder zu erzeugen, die unterschiedliche Teile der Atemwege abbilden, beispielsweise die Tracheen oder den alveolaren Raum. In letzterem tritt schließlich eine Mischung des Tracergases mit der übrigen Atemluft ein.Since the ³ He bolus can be given at different times during the breath in ³ He magnetic resonance imaging, it is possible to generate magnetic resonance images that depict different parts of the airways, for example the tracheae or the alveolar space. A mixture of the tracer gas with the rest of the breathing air finally occurs in the latter.

Aufgrund der notwendigen Sauerstoffversorgung des zu untersuchenden ist anzustreben, die applizierte Gasmenge weitestmöglich zu reduzieren, wobei aber eine vorgegebene Signalintensität nicht unterschritten werden darf.Due to the need to supply oxygen to be examined to strive to reduce the amount of gas applied as much as possible, whereby but it must not fall below a predetermined signal intensity.

Die Verwendung von hyperpolarisiertem ³He zur Abbildung morphologischer Eigenschaften, beispielsweise der Atemwegsstruktur in der Lunge, sind in der Veröffentlichung H. U. Kauczor, R. Surkau, T. Roberts: "MRI using hyperpolarized mobil gases"; Eur. Radiol. 8 (1998) 820-827 beschrieben. Die dortigen Untersuchungen basieren auf der ³He-Kernspintomographie.The use of hyperpolarized ³ He for imaging morphological properties, for example the airway structure in the lungs, are described in the publication HU Kauczor, R. Surkau, T. Roberts: "MRI using hyperpolarized mobil gases"; Eur. Radiol. 8 (1998) 820-827. The investigations there are based on ³ He magnetic resonance imaging.

Mit der bildgebenden Kernspintomographie, beispielsweise von hyperpolarisiertem ³He können aber auch funktionale Bilder der Lunge gewonnen werden.Functional images of the lungs can also be obtained using imaging magnetic resonance imaging, for example of hyperpolarized ³ He.

Mit Hilfe der bildgebenden Kernresonanz von hyperpolarisierten Gasen ist es auch möglich, die Mikrostruktur komplexer Strukturen mit Hilfe von Diffusionsmessungen zu bestimmen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf J. P. Mugler III, J. R. Brookeman, J. Night-Scott, T. Maier, E. E. Delange und B. L. Bogorad; "Regional Measurements of ³He-Diffusion Coefficient in the human lung"; Proc. Int. Soc. Magn. Reson. Med. 6. Meeting 1998; 1906 verwiesen.With the help of the nuclear magnetic resonance of hyperpolarized gases it is also possible to determine the microstructure of complex structures with the help of diffusion measurements. In this regard, for example, JP Mugler III, JR Brookeman, J. Night-Scott, T. Maier, EE Delange and BL Bogorad; "Regional Measurements of ³ He Diffusion Coefficient in the Human Lung"; Proc. Int. Soc. Magn. Reson. Med. 6th meeting 1998; Referred to in 1906.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der funktionalen ³He-Kernspintomographie ist die Auswertung der Intensität von Ausschnitten von aufeinanderfolgenden Bildern, die während oder nach dem Atemholen gewonnen wurden. Aus den Bildern mit Subsekundenabstand lassen sich z. B. die Belüftungsgeschwindigkeiten von Lungenbereichen bestimmen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf H. Rupert, J. R. Brookeman, J. Mugler III; "Real time MR imaging of pulmonary gas-flow dynamics with hyperpolarized ³He"; Proc. Int. Soc. Mag. Reson. Med. 6, Meeting 1989, 1909 und W. G. Schreiber, K. Markstaller, R. Surkau, H.-U. Kauczor, B. Eberle, M. Thelen; "Ultrafast gardient echoimaging of lung ventilation using hyperpolarized ³He"; MRI Radiology 209(P) (1998) 432 verwiesen.Another area of application for functional ³ He magnetic resonance imaging is the evaluation of the intensity of sections of successive images obtained during or after breathing. From the pictures with sub-second spacing z. B. determine the ventilation rates of lung areas. In this regard, for example, H. Rupert, JR Brookeman, J. Mugler III; "Real time MR imaging of pulmonary gas-flow dynamics with hyperpolarized ³ He"; Proc. Int. Soc. Mag. Reson. Med. 6, Meeting 1989, 1909 and WG Schreiber, K. Markstaller, R. Surkau, H.-U. Kauczor, B. Eberle, M. Thelen; "Ultrafast gardient echo imaging of lung ventilation using hyperpolarized ³ He"; MRI Radiology 209 (P) (1998) 432.

Weiterhin kann aus dem zeitlichen Verlauf von Intensitäten innerhalb bestimmter Lungenabschnitte auf den Sauerstoffgehalt in dem betreffenden Volumen geschlossen werden. Dies basiert auf der Kopplung zwischen Kernspins des hyperpolarisierten Gases und den Elektronenspins des paramagnetischen O₂, die eine Relaxation der hyperpolarsierten Gaspolarisation innerhalb einiger Sekunden verursachen. Dafür muß sehr genau die zeitliche Abnahme der Bildhelligkeit gemessen werden, wofür größtmögliche Signal/Rauschverhältnisse anzustreben sind.Furthermore, the course of intensities over time within certain lung sections allows conclusions to be drawn about the oxygen content in the relevant volume. This is based on the coupling between nuclear spins of the hyperpolarized gas and the electron spins of the paramagnetic O ₂ , which cause a relaxation of the hyperpolarized gas polarization within a few seconds. For this, the temporal decrease in the image brightness must be measured very precisely, for which the greatest possible signal / noise ratios should be aimed for.

Vorteilhafterweise wird das hyperpolarisierte Gas in Mengen hergestellt, die wesentlich über der Menge liegen, die zur Erzeugung von Bildern benötigt wird, um mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Zielsetzung aufnehmen zu können. Mit Vorteil wird dann in der Anwendung nur ein Teil des Gases z. B. in Form eines Bolus appliziert. Andererseits ist es für klinische Studien und Messungen erstrebenswert, ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit in bezug auf die Größe der Boli und Genauigkeit ihrer primären Kernspinpolarisation zu erreichen.The hyperpolarized gas is advantageously produced in quantities that lie significantly above the amount required to generate images is going to take multiple shots with different objectives can. It is then advantageous to use only part of the gas in the application, e.g. B. applied in the form of a bolus. On the other hand, it is for clinical trials and Measurements desirable, a high degree of reproducibility related towards the size of the boluses and the accuracy of their primary nuclear polarization to reach.

Da die Heliumatome gegenüber Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen andere physikalische und physiologische Eigenschaften aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der ³He-Bolus nur einen relativ geringen Teil der gesamten eingeatmeten Luft ausmacht. Since the helium atoms have different physical and physiological properties compared to oxygen and nitrogen molecules, it is advantageous if the ³ He bolus only makes up a relatively small part of the total inhaled air.

Die aufgenommene Signalintensität hängt von einer Vielzahl von Parametern ab und kann wie nachfolgend beschrieben werden:
The recorded signal intensity depends on a variety of parameters and can be described as follows:

S = qP_Bn sin(α).γ.B₀.µ_N (2)
S = qP _B n sin (α) .γ.B ₀ .µ _N (2)

worin
q ein Proportionalitätsfaktor,
P_B der Polarisationsgrad der Spins, die für die Kernspinresonanz zur Verfügung stehen,
n die Teilchendichte der Spins in Spins/Volumen,
α der sogenannte Flip-Winkel, unter dem die Magnetisierung gegenüber der Richtung des Feldes von B₀ nach der NMR-Anregung geneigt ist,
γ das gyromagnetische Verhältnis des Isotops,
B₀ der Wert des magnetischen Feldes und
µ_N das magnetische Kerndipolmoment des Isotops
ist.wherein
q a proportionality factor,
P _{B is} the degree of polarization of the spins that are available for nuclear magnetic resonance,
n the particle density of the spins in spins / volume,
α the so-called flip angle at which the magnetization is inclined with respect to the direction of the field of B ₀ after the NMR excitation,
γ the gyromagnetic ratio of the isotope,
B ₀ the value of the magnetic field and
µ _{N is} the magnetic core dipole moment of the isotope
is.

Das Rauschsignal N andererseits ist durch die intrinsischen Eigenschaften des Detektors, insbesondere der Detektionsspule, des Verstärkers und der Umgebung vorgegeben, so daß der Rauschpegel festliegt.The noise signal N, on the other hand, is due to the intrinsic properties the detector, in particular the detection coil, the amplifier and the Given environment, so that the noise level is fixed.

Aus all dem folgt, daß die Erzielung eines bestimmten Signal-Rausch- Verhältnisses S/N einen entsprechend hohen Wert des Produktes P.n.sin(α) erfordert. Nimmt man mit demselben Bolus eine Vielzahl aufeinanderfolgender Lungenaufnahmen auf, so ist es erforderlich, daß für alle Bilder ein ausreichender Wert für S/N vorliegt. Bei einem Magnetfeld von B = 1,5 Tesla unter Verwendung von FLASH-Sequenzen zur Untersuchung von Menschen ist typischerweise eine Gasmenge von 200 bis 300 bar cm³ ³He notwendig, wobei die Polarisation P zwischen 20 und 40% liegt. Bei derartigen Bedingungen können beispielsweise 50 Bilder mit Auflösung von 128 × 128 Pixel aufgenommen werden, je nach Bildfrequenz, Lungenbeschaffenheit und Flip-Winkel.It follows from all of this that the achievement of a certain signal-to-noise ratio S / N requires a correspondingly high value of the product Pnsin (α). If you take a large number of consecutive lung images with the same bolus, it is necessary that there is a sufficient S / N value for all images. With a magnetic field of B = 1.5 Tesla using FLASH sequences for examining humans, a gas quantity of 200 to 300 bar cm ³ ³ He is typically necessary, the polarization P being between 20 and 40%. Under such conditions, for example, 50 pictures with a resolution of 128 × 128 pixels can be taken, depending on the frame rate, lung condition and flip angle.

Die in der Lunge eingestellte Spindichte ergibt sich aus dem Volumen V_L, in dem das Gas plaziert wird, und der verwendeten Gasmenge V_G.p an hyperpolarisiertem Gas, die appliziert wird zu
The spin density set in the lungs results from the volume V _L in which the gas is placed and the amount of gas V _G .p of hyperpolarized gas used which is applied

n = V_G/V_L.p_G/p_o.N_A/V_m (3)
n = V _G / V _L .p _G / p _o .N _A / V _m (3)

mit
p_o = 1013 mb
P_G = Druck in der Lunge
N_A = 6.022 × 10²³/mol Avogadro-Konstante
V_m = 0.02441 m³/mol Molvolumen unter Normalbedingungen.With
p _o = 1013 mb
P _G = pressure in the lungs
N _A = 6,022 × 10 ²³ / mol Avogadro constant
V _m = 0.02441 m ³ / mol molar volume under normal conditions.

Für vorgegebene Dichten muß also ein bestimmtes Volumen V_G hyperpolarisiertes Gas verabreicht werden. Für solche Untersuchungen ist es daher notwendig, den Polarisationsgrad P des verabreichten hyperpolarisierten Gases zu kennen, um das für das gewünschte Signal S notwendige Volumen V_G bestimmen zu können.For given densities, a certain volume V _{G of} hyperpolarized gas must therefore be administered. For such investigations, it is therefore necessary to know the degree of polarization P of the hyperpolarized gas administered in order to be able to determine the volume V _G necessary for the desired signal S.

Die Bestimmung von P vor jeder Applikation empfiehlt sich, weil eine langsame zeitliche Abnahme der Polarisation des im Vorratsbehälter gelagerten hyperpolarisierten Gases aufgrund einer Vielzahl von Relaxationsprozessen beobachtet wird (beispielsweise aufgrund einer Wandrelaxation sowie Relaxation aufgrund von inhomogenen Magnetfeldern). Die Verluste aus diesen Relaxationsprozessen können durch Anpassung des Volumens V_G an hyperpolarisiertem Gas kompensiert werden, um die geforderte Signalintensität S in dem Gesamtvolumen V_L zu erreichen. The determination of P before each application is recommended because a slow temporal decrease in the polarization of the hyperpolarized gas stored in the storage container is observed due to a large number of relaxation processes (for example due to wall relaxation and relaxation due to inhomogeneous magnetic fields). The losses from these relaxation processes can be compensated for by adapting the volume V _G to hyperpolarized gas in order to achieve the required signal intensity S in the total volume V _L.

Zur Bestimmung der Polarisation bei hohen Drücken existieren im Stand der Technik bereits Verfahren. So sind Verfahren zur Bestimmung der Kernspinpolarisation eines hyperpolarisierten Gases aus der DE 197 42 543 bekannt geworden.To determine the polarization at high pressures exist in the prior art Technology already process. So are procedures for determining the Nuclear spin polarization of a hyperpolarized gas from DE 197 42 543 known.

Bei dem aus der DE 197 42 543 bekannt gewordenen Verfahren wurde der Polarisationsgrad eines hyperpolarisierten Gases, das in einem Behälter aufbewahrt wird, gemessen. Bei diesem Verfahren wird die Tatsache genutzt, daß die Stärke des statischen Magnetfeldes des kernspinpolarisierten Gases, mit Polarisationsgrad P, der im Bereich von 0,1% bis 100% liegt, ein Magnetfeld B_d erzeugt, das eine Stärke im Bereich von nT bis µT aufweist. Wenn der Behälter, in dem das hyperpolarisierte Gas aufbewahrt wird, z. B. eine sphärische Gestalt aufweist, dann hat das Magnetfeld außerhalb des Behälters eine Verteilung, die der eines Punktdipols entspricht.In the method which has become known from DE 197 42 543, the degree of polarization of a hyperpolarized gas which is stored in a container was measured. This method makes use of the fact that the strength of the static magnetic field of the nuclear spin-polarized gas, with degree of polarization P, which is in the range from 0.1% to 100%, generates a magnetic field B _d which has a strength in the range from nT to µT having. If the container in which the hyperpolarized gas is stored, e.g. B. has a spherical shape, then the magnetic field outside the container has a distribution that corresponds to that of a point dipole.

Bei einem kugelförmigen Behälter gilt dann für das Magnetfeld B_d, das vom polarisierten Gas im Außenraum des Gehäuses verursacht wird, beispielsweise in der Äquatorialebene des Dipols:
In the case of a spherical container, the following then applies to the magnetic field B _d , which is caused by the polarized gas in the exterior of the housing, for example in the equatorial plane of the dipole:

R ist der Kugeldurchmesser und r der Abstand, den die Meßeinrichtung vom Mittelpunkt der Gefäßkugel senkrecht zur Dipolachse aufweist. Es ist µ₀ = 1,257 × 10^-6 Vs/Am, die Induktionskonstante. Nach Gleichung (4) kann aus dem durch eine empfindliche Meßeinrichtung bestimmten B_d der interessierende, absolute Polarisationsgrad P berechnet werden. Das Produkt P.n.µ_N = M ist die Magnetisierung des Gases mit seiner Polarisation P.R is the sphere diameter and r is the distance that the measuring device has from the center of the vessel sphere perpendicular to the dipole axis. It is µ ₀ = 1.257 × 10 ^-6 Vs / Am, the induction constant. According to equation (4) of interest, absolute degree of polarization P may be selected from the determined by a sensitive measuring device B are calculated _d. The product Pnµ _N = M is the magnetization of the gas with its polarization P.

Legt man beispielsweise einen Polarisationsgrad von P = 50% und eine Teilchenzahldichte von n = 10²⁰/cm³ (entsprechend einem Partialdruck von ca. 4 bar bei Raumtemperatur) zugrunde, so erreicht das Feld für den Fall von ³He mit µ_N = 1,075 × 10^-26 Am² am Kugelrand (r = R) den Wert von B_d = 0,22 µT. Dieser Wert liegt in der Größenordnung von 1 Promille des die Polarisation aufrechterhaltenden homogenen Magnetfeldes, welches beispielsweise innerhalb von Transporteinheiten für polarisierte Gase herrscht. Letztere sind in DE 197 42 548 C2 offenbart.If, for example, a degree of polarization of P = 50% and a particle number density of n = 10 ²⁰ / cm ³ (corresponding to a partial pressure of approx. 4 bar at room temperature) are taken as a basis, the field for the case of ³ He with µ _N = 1.075 × 10 ^-26 Am ² at the edge of the sphere (r = R) the value of B _d = 0.22 µT. This value is of the order of 1 per mille of the polarization-maintaining homogeneous magnetic field, which prevails, for example, within transport units for polarized gases. The latter are disclosed in DE 197 42 548 C2.

Der Polarisierungsgrad P eines hyperpolarisiterten Gases kann somit mit Hilfe einer statischen Magnetfeldmessung gemäß der DE 197 42 543 C2 bestimmt werden.The degree of polarization P of a hyperpolar sitered gas can thus be used a static magnetic field measurement according to DE 197 42 543 C2 become.

Will man Messungen und Ergebnisse auswerten, bei denen der Grad der Polarisation des hyperpolarisierten Gases im Augenblick der Anwendung benötigt wird, so ist es von entscheidender Bedeutung, auch den Polarisationsgrad eines strömenden Gases zu wissen, da während Transport und Verabreichungsprozeß die Polarisation, wie sie beispielsweise mit dem Verfahren nach DE 197 42 543 C2 bestimmt wurde, um ein unbekanntes Maß abnehmen kann. In einem derartigen Fall ist die Kenntnis lediglich des Ergebnisses der vorausgegangenen, statischen Bestimmung unzureichend.Do you want to evaluate measurements and results in which the degree of Polarization of the hyperpolarized gas at the moment of application is needed, so it is vitally important Knowing degree of polarization of a flowing gas because during transportation and administration process the polarization, as for example with the The method according to DE 197 42 543 C2 was determined to an unknown degree can decrease. In such a case, knowledge is only that Result of the previous static determination is inadequate.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein System zur Verfügung zu stellen, das die Bestimmung der Polarisation eines strömenden Mediums nach Entnahme aus einem Probenbehälter, wie beispielsweise in der DE 197 42 548 C2 offenbart, erlaubt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Magnetisierung eines elektronen- oder kernspinpolarisierten Mediums aus der Änderung des magnetischen Flusses beim Einströmen und/oder Ausströmen einer Einrichtung, genannt "Induktionsstoßpolarimeter", zur Bestimmung des magnetischen Flusses ermittelt wird. Eine derartige Einrichtung zur Bestimmung des magnetischen Flusses umfaßt bevorzugt einen elektrischen Leiter, beispielsweise eine Spule, in der eine Spannung induziert wird, die aus der Änderung des magnetischen Flusses resultiert, die das ein- oder ausströmende magnetisierte Gas verursacht.The object of the invention is therefore to provide a system that the determination of the polarization of a flowing medium after removal from a sample container, such as in DE 197 42 548 C2 revealed, allowed. According to the invention this is solved in that the Magnetization of an electron or nuclear spin polarized medium from the Change in magnetic flux as it flows in and / or out a device called "induction impact polarimeter" for determining the magnetic flux is determined. Such a device for Determination of the magnetic flux preferably comprises an electrical one Conductor, for example a coil, in which a voltage is induced, the the change in magnetic flux that results in the one or escaping magnetized gas causes.

Bevorzugt ist es, wenn die Spule einen rohrförmigen Abschnitt umgibt, durch den das Medium geleitet werden kann.It is preferred if the coil surrounds a tubular section through through which the medium can be directed.

Um die Magnetisierung eines polarisierten Mediums absolut zu bestimmen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Magnetisierung, beispielsweise eine Röhre, zunächst mit einem vergleichsweise schwach magnetisierten Medium, beispielsweise reinem Stickstoff, befüllt oder vollständig evakuiert ist. Aus der Änderung des Induktionssignales beim Einströmen des polarisierten Mediums kann dann die absolute Magnetisierung ermittelt werden.In order to absolutely determine the magnetization of a polarized medium, advantageously provided that the device for determining the Magnetization, for example a tube, initially with a comparatively weakly magnetized medium, for example pure Nitrogen, filled or completely evacuated. From the change of Induction signals when the polarized medium flows in can then absolute magnetization can be determined.

Die Bestimmung der Magnetisierung ist auch möglich, wenn sich in der Röhre zunächst ein polarisiertes Medium befindet, das durch ein nicht polarisiertes Medium verdrängt wird, so daß beim Ausströmen des polarisierten Mediums eine Induktionsspannung umgekehrten Vorzeichens in der Spule erzeugt wird.The determination of the magnetization is also possible if it is in the tube is initially a polarized medium, which is replaced by a non-polarized Medium is displaced so that when the polarized medium flows out an induction voltage of opposite sign is generated in the coil.

Eine Kalibrierung des Induktionssignales kann vorgenommen werden, wenn ein polarisiertes Medium mit bekannter Magnetisierung in die Einrichtung zur Bestimmung der Magnetisierung, beispielsweise einer Röhre, einströmt oder aus ihr herausströmt.The induction signal can be calibrated if a polarized medium with known magnetization in the device for Determination of the magnetization, for example a tube, flows in or flows out of it.

Neben dem Verfahren zur Bestimmung des Magnetisierungsgrades stellt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Verfügung, die ein Rohr oder einen Behälter, in den das elektronen- oder kernspinpolarisierte Medium ein- oder herausströmt, umfaßt. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter derart angeordnet ist, daß bei in das Rohr bzw. den Behälter einströmenden polarisiertem Medium eine Spannung im elektrischen Leiter induziert wird. In addition to the method for determining the degree of magnetization, the Invention also provides a device that is a pipe or a Container into which the electron or nuclear spin polarized medium enters or flows out, includes. According to the invention, this device is thereby characterized in that the electrical conductor is arranged such that when in the tube or the container flowing polarized medium Voltage is induced in the electrical conductor.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden.The invention is intended to serve as an example with reference to the drawings to be discribed.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a eine erfindungsgemäße Röhre, zum Zeitpunkt t = 0 s, das heißt ohne in die Röhre eingetretenes magnetisiertes Medium, Fig. 1a shows a tube according to the invention, at the time t = 0 s, that is, without which has entered into the tube magnetized medium,

Fig. 1b eine Röhre mit Meßspulen zum Zeitpunkt t₁ mit einströmendem magnetisiertem Medium, FIG. 1b a tube having search coils at the time t ₁ with inflowing magnetized medium,

Fig. 2a den Verlauf der aufgenommenen Magnetisierung über der Zeit, Fig. 2a shows the course of the recorded magnetization over time,

Fig. 2b den Verlauf des induzierten Ladestroms, FIG. 2b shows the course of the induced charging current

Fig. 2c den Verlauf der aufintegrierten Ladespannung, Fig. 2c the course of aufintegrierten charging voltage,

Fig. 3 einen beispielhaften analogen Integrator zur Aufintegrierung des aufgrund der Magnetisierung hervorgerufenen induzierten Signals, Fig. 3 shows an exemplary analog integrator for Aufintegrierung the evoked due to the magnetization induced signal,

Fig. 4 eine Einrichtung zur Verabreichung eines Bolus von hyperpolarisiertem Gas mit einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung. Fig. 4 shows a device for administering a bolus of hyperpolarized gas with a measuring device according to the invention.

Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung des Magnetisierungsgrades die Tatsache ausgenutzt, daß beim Einströmen oder Ausströmen eines Mediums durch beispielsweise eine Röhre 1 eine Spannung in der die Röhre umgebenden Spule 3 induziert wird. Die Induktionsspannung U_i wird dazu verwendet, die Magnetisierung des polarisiertem Mediums, beispielsweise des hyperpolarisierten Gases zu bestimmen. Bei bekannter Dichte und magnetischem Moment des Gases kann aus der mit Hilfe der induzierten Spannung bestimmten Magnetisierung die Polarisation von kernspinpolarisierten Gasen berechnet werden. Generell gilt, daß beispielsweise dann, wenn ein nicht polarisiertes bzw. unpolarisiertes Medium 5 durch ein polarisiertes Medium 7 ersetzt wird, der magnetische Fluß ϕ = MA_t in der Spule sich ändert, was wiederum eine Spannung U_i aufgrund nachfolgenden Gesetzes:
According to the invention the fact is utilized for determining said degree of magnetisation that a voltage is induced in the coil 3 surrounding the tube during the inflow or outflow of a medium by, for example, a tube. 1 The induction voltage U _i is used to determine the magnetization of the polarized medium, for example the hyperpolarized gas. If the density and magnetic moment of the gas are known, the polarization of nuclear spin-polarized gases can be calculated from the magnetization determined with the aid of the induced voltage. In general, for example, if a non-polarized or unpolarized medium 5 is replaced by a polarized medium 7 , the magnetic flux ϕ = MA _t in the coil changes, which in turn causes a voltage U _i due to the following law:

U_i = -(d/dt.ϕ).N = -µ₀(d/dt.M) A_T.N (5)
U _i = - (d / dt.ϕ) .N = -µ ₀ (d / dt.M) A _T .N (5)

erzeugt, wobei M die Magnetisierung des Mediums, A_t der Querschnitt der Röhre und d/dt die Ableitung nach der Zeit ist. Dabei wurde angenommen, daß die Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den elektrischen Leitern bzw. parallel zur Spulenachse orientiert ist. Sollten Magnetisierungsrichtung und Spulenachse einen Winkel β einschließen, so reduziert sich das induzierte Signal auf
generated, where M is the magnetization of the medium, A _{t is} the cross section of the tube and d / dt is the derivative over time. It was assumed that the direction of magnetization was oriented perpendicular to the electrical conductors or parallel to the coil axis. If the direction of magnetization and the coil axis enclose an angle β, the induced signal is reduced to

U_i' = cosβ.U_i (6)
U _i '= cosβ.U _i (6)

wobei U_i gemäß Gleichung (5) gegeben ist. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im weiteren β = 0 und U_i' = U_i angenommen.where U _{i is given} according to equation (5). Without restricting generality, β = 0 and U _i '= U _{i are} assumed below.

Um den gewünschten Magnetisierungsgrad aus dem induzierten Spannungssignal U_i ermitteln zu können, muß das Induktionssignal über das Zeitintervall t₀ bis t₁, über das sich die Änderung des magnetischen Flusses erstreckt, aufintegriert werden.
In order to be able to determine the desired degree of magnetization from the induced voltage signal U _i , the induction signal must be integrated over the time interval t ₀ to t ₁ over which the change in the magnetic flux extends.

In den Fig. 1a und 1b ist die zeitliche Entwicklung der Grenze zwischen einem vergleichsweise schwach magnetisierten Medium 5 und einem magnetisierten Medium, beispielsweise einem hyperpolarisierten Gas 7 dargestellt, wenn das hyperpolarisierte Gas im laminaren Fluß in der Röhre das nicht magnetisierte bzw. polarisierte Medium verdrängt. Die Grenze zwischen nicht polarisiertem Medium und polarisiertem Medium ist in Fig. 1a und Fig. 1b mit 9 bezeichnet. Der Übergangsbereich zwischen dem nicht magnetisierten Medium 5 und dem magnetisierten Medium 7 ist mit 11 bezeichnet. Die Länge des Übergangsbereiches 11 wiederum bestimmt die Zeitdauer Δt = t₁-t₀ des Auf- oder Abbaus des magnetischen Flusses in der Spule. Bei gegebener Flußänderung ist das induzierte Spannungssignal U_i umgekehrt proportional zu Δt, weswegen hohe Strömungsgeschwindigkeiten und steile Fronten beim Medienwechsel bevorzugt sind.In FIGS. 1a and 1b is the temporal development of the boundary between a relatively weak magnetic medium 5 and a magnetic medium such as a hyperpolarized gas 7 is shown when the hyperpolarized gas in the laminar flow in the tube, the non-magnetized or polarized medium displaced . The boundary between non-polarized and polarized medium medium is shown in Fig. 1a and Fig. 1b indicated by 9. The transition region between the non-magnetized medium 5 and the magnetized medium 7 is denoted by 11 . The length of the transition region 11 in turn determines the time period Δt = t ₁ -t _{0 of} the build-up or breakdown of the magnetic flux in the coil. For a given flow change, the induced voltage signal U _{i is} inversely proportional to Δt, which is why high flow velocities and steep fronts are preferred when changing media.

In Fig. 2a ist der Anstieg der Magnetisierung über der Zeit t beim Einströmen in die Spule 3 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist der Anstieg 20 der Magnetisierung aufgrund des in die Röhre einströmenden hyperpolarisierten Mediums. Da nachfolgend auf das hyperpolarisierte Medium die Röhre wiederum mit nicht magnetisierter Substanz gespült wird, ergibt sich beim Ausströmen ein Abfall der Magnetisierung 22 und eine Signalumkehr. Die Fig. 2b und 2c zeigen den induzierten Ladestrom und die Ladespannung einer Kapazität C eines analogen Integrators wie er in Fig. 3 näher beschrieben wird. Im nachfolgenden sollen zwei Beispiele beschrieben werden:
Beim ersten Beispiel ersetzt ein hyperpolarisiertes Gas, beispielsweise ³He Luft gleichen Druckes und im zweiten Beispiel strömt ein hyperpolarisiertes Gas, beispielsweise ³He in eine evakuierte Röhre. Für den ersten Fall kann eine Zeitdauer Δt von 16 ms und für den zweiten Fall eine Zeitdauer von 0,16 ms angenommen werden, wenn man einen Röhrendurchmesser D_t von 1,5 cm für den Fall der laminaren Strömung und 0,8 cm für den Fall eines Flusses ins Vakuum annimmt sowie einen Fluß f von 600 cm³/s im Falle des laminaren Flusses und 60000 cm³/s im Falle des Flusses in ein Vakuum. Die Werte f des Flusses wurden unter Zugrundelegen eines Gasvolumens von 300 cm³ von hyperpolarisiertem Gas berechnet, das in die Röhre innerhalb von 0,5 sek einströmt. Im Falle des Vakuums wurde angenommen, daß der Gasfluß 100 mal schneller erfolgt. In Fig. 2a, the increase of the magnetization is a function of time t shown on flowing in the coil 3. The increase 20 in the magnetization due to the hyperpolarized medium flowing into the tube can be clearly seen. Since the tube is in turn rinsed with non-magnetized substance after the hyperpolarized medium, there is a drop in magnetization 22 and a signal reversal when it flows out. Figs. 2b and 2c show the induced charging current and the charging voltage of a capacitor C of an analogue integrator as described in more detail in Fig. 3. Two examples are described below:
In the first example, a hyperpolarized gas, for example ³ He air replaces the same pressure and in the second example a hyperpolarized gas, for example ³ He flows into an evacuated tube. For the first case, a time period Δt of 16 ms and for the second case, a time period of 0.16 ms can be assumed if one has a tube diameter D _t of 1.5 cm for the case of the laminar flow and 0.8 cm for the Assumes a flow into a vacuum and a flow f of 600 cm ³ / s in the case of the laminar flow and 60,000 cm ³ / s in the case of the flow in a vacuum. The values f of the flow were calculated on the basis of a gas volume of 300 cm ³ of hyperpolarized gas which flows into the tube within 0.5 seconds. In the case of vacuum, the gas flow was assumed to be 100 times faster.

Die Induktivität L der Spule zusammen mit dem Spulenwiderstand R_L bestimmt wiederum die Zeitkonstante τ_c = L/R_L der Detektionsspule, die stets viel kürzer sein muß als Δt, um den einfachen Zusammenhang zwischen M und dem integrierten Spannungssignal in Gleichung (7) durch eine zusätzliche zeitabhängige Funktion der Form exp(-(L/R_L)t) im Integranden nicht zu verfälschen. Betreffend die Induktivität und den Widerstand von Spulen mit großer Windungszahl wird auf D. Nührmann "Das große Werkbuch Elektronik", Franzis-Verlag GmbH, 6. Auflage, 1994, S. 954-965 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird.The inductance L of the coil together with the coil resistance R _L in turn determines the time constant τ _c = L / R _{L of} the detection coil, which must always be much shorter than Δt by the simple relationship between M and the integrated voltage signal in equation (7) not to falsify an additional time-dependent function of the form exp (- (L / R _L ) t) in the integrand. Regarding the inductance and resistance of coils with a large number of turns, reference is made to D. Nührmann "The Great Workbook Electronics", Franzis-Verlag GmbH, 6th edition, 1994, pp. 954-965, the disclosure content of which is fully incorporated in the present application .

Berechnet man das Induktionssignal für den Fall von hyperpolarisierten ³He und legt eine Magnetisierung von M = 1,00 E-07 Tesla/µ₀, entsprechend einer Kernspinpolarisation von P = 30% bei Normaldruck und 20°C Temperatur, zugrunde sowie die oben angegebenen Zeitdauern für Δt und die in Tabelle 1 niedergelegten Daten der Spule, so folgt für die induzierte Spannung aus
If one calculates the induction signal for the case of hyperpolarized ³ He and uses a magnetization of M = 1.00 E-07 Tesla / µ ₀ , corresponding to a nuclear spin polarization of P = 30% at normal pressure and 20 ° C temperature, as well as the above Time durations for Δt and the data of the coil set out in Table 1, it follows for the induced voltage

U_i = M'.A_t. N/Δt
U _i = M'.A _t . N / Δt

ein Wert von 10,8 µV für Beispiel 1 bzw. 15,4 µV für Beispiel 2.a value of 10.8 µV for example 1 or 15.4 µV for example 2.

Tabelle 1 Table 1

Dimensionen der Spule für Beispiel 1 und 2 Dimensions of the coil for example 1 and 2

Nachfolgend sollen diese Werte mit Störungen aufgrund von Fluktuationen von elektromagnetischen Feldern und Rauschen verglichen werden. Rauschsignale der Spule können minimiert werden, wenn die Röhre der Meßeinrichtung zur Bestimmung der Magnetisierung von einer Abschirmung hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise einem Kupfergehäuse, umgeben ist. Das Rauschen wird dann im wesentlichen durch die Ladungsfluktuationen im Draht der Spule bestimmt. Bei einer Temperatur von T = 293° Kelvin ergibt sich ein Rauschsignal U_{i_noise} im Bereich von 5 E-07 bzw. 2,5 E-07 Volt aus U_{i_noise} = √4kT.R_LΔf mit Konstanten aus Tabelle 1.In the following, these values are to be compared with disturbances due to fluctuations in electromagnetic fields and noise. Noise signals from the coil can be minimized if the tube of the measuring device for determining the magnetization is surrounded by a shield of high electrical conductivity, for example a copper housing. The noise is then essentially determined by the charge fluctuations in the wire of the coil. At a temperature of T = 293 ° Kelvin, a noise signal U _{i_noise} in the range of 5 E-07 or 2.5 E-07 volts _results from U _{i_noise} = √4kT.R _L Δf with constants from Table 1.

Diese Rauschsignale liegen im typischen Bereich des Eingangsrauschens von MOSFET-Verstärkern und sind um zwei 10er-Potenzen niedriger als die Amplituden der detektierten Signale. Das S/N ist damit in der Größenordnung 10-100 und ausreichend. Eine Maximierung der Signalleistung und damit des S/N erreicht man im übrigen durch eine in Fig. 3 nicht näher gezeigte Anpassung der Eingangsimpedanz eines Eingangsverstärkers an den Widerstandswert R_L der Meßspule.These noise signals are in the typical range of the input noise of MOSFET amplifiers and are two powers of ten lower than the amplitudes of the detected signals. The S / N is therefore in the order of 10-100 and sufficient. Maximizing the signal power and thus the S / N can be achieved by adapting the input impedance of an input amplifier to the resistance value R _{L of} the measuring coil (not shown in FIG. 3).

Um die Magnetisierung des hyperpolarisierten Gases bestimmen zu können, muß das Induktionssignal U_i aufintegriert werden, wie bereits zuvor mit Gleichung (7) beschrieben. In Fig. 3 ist ein Schaltkreis in analoger Ausführung dargestellt, um ein Induktionssignal U_i aufzuintegrieren. Das induzierte Spannungssignal U_i in der Spule ruft im Widerstand R_L einen Strom I_i = U_i/R_L hervor, da der Minus-Eingang des Verstärkers A₁ auf Erdpotential liegt. Mit Hilfe des Verstärkers A₁ wird die induzierte Spannung U_i in eine Spannung U₁ um Faktor
In order to be able to determine the magnetization of the hyperpolarized gas, the induction signal U _i must be integrated, as previously described with equation (7). In Fig. 3 a circuit is shown in an analog design to integrate an induction signal U _i . The induced voltage signal U _i in the coil causes a current I _i = U _i / R _L in the resistor R _L , since the minus input of the amplifier A _{1 is} at ground potential. With the aid of amplifier A ₁ , the induced voltage U _{i is converted} into a voltage U ₁ by a factor

verstärkt, bevor sie über den Widerstand R₃ dem Operationsverstärker A₂ zugeführt wird. amplified before it is fed to the operational amplifier A ₂ via the resistor R ₃ .

Die Diode D stellt sicher, daß der ansteigende Ast 20 oder der abfallende Ast 22 aufintegriert werden. Andernfalls würde nach Durchtritt eines Bolus von magnetisiertem Medium, beispielsweise des ³He-Bolus wieder eine Löschung des aufintegrierten Signals stattfinden. Nimmt man nun der Einfachheit halber an, daß der Widerstand R_d einen unbegrenzt großen Wert hat, so fließt ein Strom I₃ = U₁/R₃ über den Kondensator C nach R₄. Damit ein Strom I₃ über den Kondensator C fließt, nimmt die Ausgangsspannung am Ausgang des Verstärkers A₂ wie folgt zu:
The diode D ensures that the rising branch 20 or the falling branch 22 are integrated. Otherwise, after the passage of a bolus of magnetized medium, for example the ³ He bolus, the integrated signal would be deleted again. Assuming, for the sake of simplicity, that the resistance R _{d has} an unlimited value, a current I ₃ = U ₁ / R _{3 flows} through the capacitor C to R ₄ . So that a current I _{3 flows} through the capacitor C, the output voltage at the output of the amplifier A _{2 increases} as follows:

wobei Q die Ladung ist, die im Kondensator gespeichert wird, die wiederum proportional zur zu messenden Magnetisierung gemäß nachfolgender Formel ist:
where Q is the charge that is stored in the capacitor, which in turn is proportional to the magnetization to be measured according to the following formula:

Der Verstärker A₃ dient dazu, den Integrationsteil vom Ausgang der Schaltung zu entkoppeln und stellt U_C um Faktor V₃ verstärkt als Ausgangsspannung U_out mit einem niedrigen Ausgangswiderstand zur Verfügung.The amplifier A ₃ serves to decouple the integration part from the output of the circuit and provides U _C amplified by a factor V ₃ as the output voltage U _out with a low output resistance.

Bevor eine Messung durchgeführt wird, wird U_out auf 0 gesetzt, indem der Schalter S kurzzeitig geschlossen wird und der Kondensator C entladen wird. Der Widerstand R_d ist notwendig, um den Verstärker A₂ zu stabilisieren, da kleinste Störungen am Eingang des Verstärkers A₂ dazu führen würden, daß dieser oszilliert aufgrund eines hohen Verstärkungsverhältnisses. In Tabelle 2 sind beispielhafte Werte elektrischer Prozeßgrößen, wie sie in Fig. 3 auftreten, angegeben. Before a measurement is carried out, U _{out is set} to 0 by briefly closing switch S and discharging capacitor C. The resistor R _d is necessary to stabilize the amplifier A ₂ , since the smallest disturbances at the input of the amplifier A ₂ would cause it to oscillate due to a high amplification ratio. Table 2 shows exemplary values of electrical process variables as they occur in FIG. 3.

Tabelle 2 Table 2

Bei Durchströmen eines Bolus von magnetisiertem Medium mit einem zeitlichen Verlauf der Magnetisierung, wie in Fig. 2a dargestellt, ergeben sich Ladestrom und Ladespannung am Kondensator wie in Fig. 2b und 2c dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, daß eine Aufintegration aufgrund der in der Schaltung in Fig. 3 zwischen R₃ und Verstärker A₂ vorgesehenen Diode D nur im Bereich des Anstiegs der Magnetisierung erfolgt, nicht jedoch im Bereich des Abfalls. Die Spitzenspannung, wie in Fig. 2c gezeigt, wiederum ist bei entsprechender Kalibrierung, beispielsweise mit Hilfe eines Gases vorbestimmter Magnetisierung ein Maß für die zu bestimmende Magnetisierung eines unbekannten, in die Röhre 1 einströmenden Mediums.When a bolus of magnetized medium flows through with a time course of the magnetization, as shown in FIG. 2a, the charging current and charging voltage at the capacitor result as shown in FIGS. 2b and 2c. It can be clearly seen that upward integration takes place due to the diode D provided in the circuit in FIG. 3 between R ₃ and amplifier A ₂ only in the region of the increase in the magnetization, but not in the region of the decrease. The peak voltage, as shown in FIG. 2c, in turn, with appropriate calibration, for example with the aid of a gas of predetermined magnetization, is a measure of the magnetization to be determined of an unknown medium flowing into the tube 1 .

Nachfolgend soll die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Magnetisierungsgrades von strömenden elektronen- oder kernspinpolarisierten Medien in einer Vorrichtung zur Verabreichung eines Bolus von magnetisiertem Medium beschrieben werden.The use of a device according to the invention for Determination of the degree of magnetization of flowing electron or Nuclear spin polarized media in a device for administering a Bolus of magnetized medium are described.

Wird eine derartige Vorrichtung in einem Kernspintomographen verwendet, so müssen einige zusätzliche Bedingungen eingehalten werden. Insbesondere muß darauf geachtet werden, daß die Verbindung nach außerhalb des bildgebenden Kernspingerätes nur drahtlos erfolgt, und die das polarisierte Gas umgebenden Medien nicht relaxierend wirken. Des weiteren sollte darauf geachtet werden, daß die Wegstrecke zwischen Detektionsspule und der Verstärkereinrichtung möglichst kurz gewählt wird, um den Rauschanteil im Signal niedrig zu halten. Beispielhaft könnte dies durch eine Anordnung der Detektionsspule direkt auf der Platine des elektronischen Schaltkreises und die Verwendung einer Batterie als Spannungsquelle realisiert werden. Die Signalübertragung an das außerhalb angeordnete Anzeigegerät bzw. die außerhalb angeordnete Anzeigeeinheit kann mit Hilfe von Faserlichtleitern erfolgen.If such a device is used in an MRI scanner, then some additional conditions must be met. In particular care must be taken to ensure that the connection outside the imaging nuclear spin device is done wirelessly, and that the polarized Media surrounding gas do not have a relaxing effect. Furthermore, it should be on be made sure that the distance between the detection coil and the Amplifier device is chosen as short as possible to the noise component in the Keep signal low. This could be exemplified by an arrangement of the Detection coil directly on the circuit board of the electronic circuit and the use of a battery as a voltage source can be realized. The Signal transmission to the display device located outside or the display unit located outside can be made using fiber optic cables respectively.

In Fig. 4 ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bestimmung der Magnetisierung eines Mediums in einem Kernspintomographen schematisch dargestellt. Bezugszeichen 20c bezeichnet die gesamte Einrichtung, die Mittel zur Signalaufnahme und die Übertragungsmittel innerhalb des bildgebenden Kernspinresonanz-Gerätes. Bezugsziffer 40 bezeichnet die Mittel zur Entgegennahme und Darstellung des aufgenommenen Induktionssignales außerhalb des Kernspinresonanz-Gerätes. Die Anzeigeeinrichtung 40 kommuniziert mit der Verabreichungskontrolleinheit 214 über Leitung 223, beispielsweise eine elektrischer Verbindung. Die Kontrolleinheit 214 schaltet das Ventil 204 des Behälters 201, in dem das magnetisierte Medium gespeichert ist. Das Schalten des Ventiles 204 erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Preßluft über die Preßluftleitung 221b. Wird das Ventil 204 derart geöffnet und nach einer gewissen Zeit τ geschlossen, so fließt spontan eine vorbestimmte Menge, das heißt ein Bolus an magnetisiertem Medium, beispielsweise ein Bolus an hyperpolarisiertem ³He-Gas, durch die Leitung 206 und die Detektionsspule 250 in eine Meßeinrichtung 232 und die nicht dargestellte, sich daran anschließende Verabreichungseinheit 20b. Betreffs die Verabreichungseinheit wird auf die PCT-Anmeldung PCT/EP 98/07516 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.In FIG. 4 is the use of an inventive means for determining the magnetization of a medium in a nuclear spin tomograph shown schematically. Reference numeral 20 c denotes the entire device, the means for signal recording and the transmission means within the imaging magnetic resonance apparatus. Reference numeral 40 designates the means for receiving and displaying the recorded induction signal outside the magnetic resonance device. The display device 40 communicates with the administration control unit 214 via line 223 , for example an electrical connection. The control unit 214 switches the valve 204 of the container 201 in which the magnetized medium is stored. The valve 204 is switched, for example, with the aid of compressed air via the compressed air line 221 b. If the valve 204 is opened in this way and closed after a certain time τ, a predetermined amount, i.e. a bolus of magnetized medium, for example a bolus of hyperpolarized ³ He gas, flows spontaneously through the line 206 and the detection coil 250 into a measuring device 232 and the adjoining administration unit 20 b, not shown. With regard to the administration unit, reference is made to the PCT application PCT / EP 98/07516, the disclosure content of which is incorporated in full in the present application.

Die Flußrate in der Leitung 206 und damit die Flußrate des Bolus kann mit Hilfe des Flußsteuerventils 205 eingestellt werden. Nimmt man an, daß die Leitung 206 zunächst mit einem nicht polarisierten Medium beispielsweise über die Ventile 213a und 212a von einer Quelle mit nicht polarisiertem Medium 211a, die vorliegend nicht näher dargestellt ist, gespeist wird, so führt das plötzliche Einströmen von magnetisiertem Medium, beispielsweise hyperpolarisiertem ³He, zu einer Induktionsspannung in der Spule 250, die mit Hilfe der nachgeschalteten Integrationseinheit 251, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, aufintegriert wird. Das von der analogen Integrationseinheit 251 erhaltene Ausgangssignal wird mit Hilfe der Einrichtung 252 in einen digitalen Wert gewandelt und diese digitale Information beispielsweise mit Hilfe einer Leuchtdiode 253, die an einen Faserlichtleiter 222a angeschlossen ist, an eine Empfangsdiode 263 am anderen Ende des Faserlichtleiters gesandt. Das primäre Signal wird von der Empfangseinrichtung 262 wiederum in z. B. digitale Spannungssignale konvertiert und entweder auf der Anzeigeeinrichtung 265 angezeigt oder an die Kontrolleinheit 214 übermittelt. The flow rate in line 206, and thus the flow rate of the bolus, can be adjusted using flow control valve 205 . Assuming that line 206 is initially supplied with a non-polarized medium, for example via valves 213 a and 212 a, from a source with non-polarized medium 211 a, which is not shown in more detail here, then the sudden inflow of magnetized leads Medium, for example hyperpolarized ³ He, to an induction voltage in the coil 250 , which is integrated with the help of the downstream integration unit 251 , as shown for example in FIG. 3. The output signal obtained from the analog integration unit 251 is converted into a digital value with the aid of the device 252 and this digital information is sent, for example, with the aid of a light-emitting diode 253 , which is connected to a fiber-optic cable 222 a, to a receiving diode 263 at the other end of the fiber-optic cable. The primary signal is in turn received by the receiving device 262 in z. B. converted digital voltage signals and either displayed on the display device 265 or transmitted to the control unit 214 .

Von der Steuereinrichtung 214 der Verabreichungsvorrichtung kann auf der anderen Seite über Empfänger 262, LED 264, Faserlichtleiter 222b und Empfänger 254 die Einrichtung 252 veranlaßt werden, den Kondensator in der Integrationseinheit 251 zu entladen, bevor eine Messung gestartet wird.By the control device 214 of the delivery device LED fiber light guide, the device can on the other side via the receiver 262, 264, 222 b and receiver 254 are caused to 252, to discharge the capacitor in the integration unit 251 before a measurement is started.

Als ferngesteuerter Schalter S kann ein MOSFET-Transistor oder ein transistorgetriebenes REED-Relais zum Einsatz gelangen, die über eine Spannung des Ausgangs der Übertragungseinrichtung 252 gesteuert werden. Die Übertragungs- und Empfangseinrichtungen 252 und 262 sind im Regelfall hochintegrierte Schaltkreise beispielsweise mit einem RISC-Prozessor PIC12C67X für die Übertragungseinheit 252 und PIC16C7X für die Empfängereinheit 262.A MOSFET transistor or a transistor-driven REED relay can be used as the remote-controlled switch S, which are controlled via a voltage of the output of the transmission device 252 . The transmission and reception devices 252 and 262 are generally highly integrated circuits, for example with a RISC processor PIC12C67X for the transmission unit 252 and PIC16C7X for the receiver unit 262 .

Das von der Spule 250 detektierte Signal wird von einer Vielzahl von Parametern beeinflußt, beispielsweise dem Querschnitt der Leitung bzw. des Rohres 206 sowie der Spule 250 und den Eigenschaften des Verstärkers.The signal detected by the coil 250 is influenced by a large number of parameters, for example the cross section of the line or the pipe 206 and the coil 250 and the properties of the amplifier.

Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, anstelle der numerischen Bestimmung eines Kalibrierungsfaktors diesen mit Hilfe einer Kalibrierungsmessung zu ermitteln.For this reason, it is advantageous to use numerical determination instead a calibration factor to this with the help of a calibration measurement determine.

Hierzu wird das Signal eines Gases bekannter Magnetisierung gemessen. Als Kalibrierungsmittel kann beispielsweise reiner Sauerstoff dienen, der aufgrund seines hohen paramagnetischen molaren Suszeptibilität von χ_m = 3,45e-3 cm³/mol in einem Magnetfeld von beispielsweise B = 1,5 T eine Magnetisierung
For this purpose, the signal of a gas of known magnetization is measured. Pure oxygen, for example, can serve as a calibration agent, which, due to its high paramagnetic molar susceptibility of χ _m = 3.45e-3 cm ³ / mol, magnetizes in a magnetic field of, for example, B = 1.5 T.

M = (χ_m n B)/(N_Aµ₀) (10)
M = (χ _m n B) / (N _A µ ₀ ) (10)

von 2,12e-7 T/µ₀ besitzt, die hier näherungsweise vorausgesetzt wird (n: Teilchenzahldichte von Sauerstoff bei herrschendem Druck und Temperatur (in diesem Beispiel Atmosphärendruck und Raumtemperatur)). Sie ist von der gleichen Größenordnung wie die von hyperpolarisiertem ³He. Der Sauerstoff wird aus dem Sauerstoffbehälter, der vorliegend nicht näher dargestellt wird, über Ventil 212b und 213b dem Induktionsstoßpolarimeter mit beispielhafter Meßspule 250 beispielsweise anstelle des hyperpolarisierten Gases zugeführt. Um einen sehr kurzen Übergangsbereich 11 wie in Fig. 1b dargestellt, zu erhalten, und damit kurze Zeiten Δt und hohe induzierte Spannungen U_i ist es vorteilhaft, die Ventile zu 212b und 213b nahe dem Ventil 205 innerhalb der bildgebenden Kernspineinrichtung zu plazieren. Hat man durch das Einströmen von magnetisiertem Sauerstoff ein Kalibriersignal S(O₂) bestimmt, so kann die ³He-Polarisation eines ³He-Bolus, der einströmt und das Signal S (³He) induziert, durch nachfolgende Gleichung bestimmt werden:
of 2.12e-7 T / µ ₀ , which is approximately assumed here (n: particle number density of oxygen at the prevailing pressure and temperature (in this example, atmospheric pressure and room temperature)). It is of the same order of magnitude as that of hyperpolarized ³ He. The oxygen is supplied from the oxygen container, which is not shown in more detail here, via valve 212 b and 213 b to the induction impact polarimeter with exemplary measuring coil 250, for example instead of the hyperpolarized gas. In order to obtain a very short transition region 11 as shown in FIG. 1b, and thus short times Δt and high induced voltages U _i , it is advantageous to place the valves to 212 b and 213 b near the valve 205 within the imaging nuclear spin device. If a calibration signal S (O ₂ ) has been determined by the inflow of magnetized oxygen, the ³ He polarization of a ³ He bolus that flows in and induces the signal S ( ³ He) can be determined by the following equation:

Die Proportionalitätskonstante C ergibt sich nach Gleichung (4) und (10) zu
The proportionality constant C results from equations (4) and (10)

mit
n_He: Teilchenzahldichte des beispielhaften ³He-Gases (in Atomen/Volumen) und
n₀: Teilchenzahldichte des Sauerstoffs (in Molekülen/Volumen),
wobei B₀ das äußere Magnetfeld am Ort des Induktionsstoßpolarimeters ist. Mit B = 1,5 Tesla, n_He = n₀ und obigen Werten ist C = 1,57.With
n _He : particle number density of the exemplary ³ He gas (in atoms / volume) and
n ₀ : particle number density of oxygen (in molecules / volume),
where B _{0 is} the external magnetic field at the location of the induction impact polarimeter. With B = 1.5 Tesla, n _He = n ₀ and the above values, C = 1.57.

Mit Hilfe der Kalibrierungsmethode ist es möglich, die Polarisation eines hyperpolarisierten Mediums unbekannter Polarisation mit einem Fehler von ΔP besser als absolut 10% zu bestimmen. With the help of the calibration method it is possible to determine the polarization of a hyperpolarized medium of unknown polarization with an error of ΔP better than to determine absolutely 10%.

Nachdem die Kalibrierung der Einrichtung zur Bestimmung des Magnetisierungsgrades vorgenommen wurde, sind folgende Betriebsmodi möglich:
After the calibration of the device for determining the degree of magnetization has been carried out, the following operating modes are possible:

1. The control unit 214 is operated such that a predetermined bolus volume of hyperpolarized gas is always made available and the polarization of which is measured with each administration.
2. The control unit 214 is operated such that a predetermined number of hyperpolarized nuclei are applied to provide a predetermined density of polarized spin within the lungs.

Beim zweitgenannten Betriebsmodus wird der Fluß dann unterbrochen, wenn das Produkt aus gemessener Polarisation und eingeströmter ³He-Menge seinen vorbestimmten Wert erreicht hat.In the second-mentioned operating mode, the flow is interrupted when the product of the measured polarization and the ³ He quantity that has flowed in has reached its predetermined value.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Polarisation eines eingeleiteten Bolus bestimmt wird und hieraus die benötigte Menge momentan berechnet wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, vorbestimmte Werte aus Polarisierung.Menge reproduzierbar zu verabreichen, selbst wenn der Grad der Polarisation innerhalb des Vorratsbehälters 201 mit der Zeit abfiele.It is particularly preferred if the polarization of an introduced bolus is determined and the amount required is currently calculated from this. In this way, it is possible to reproducibly administer predetermined values from Polarization.Quantity, even if the degree of polarization within the storage container 201 declined over time.

Um zu verhindern, daß beim Schalten der Feldgradienten zur Aufnahme der Bilder der Kernspintomographieeinrichtung die Signalaufnahmeeinheit 20c durch Überlastung geschädigt wird, ist es vorteilhaft, einen Schalter parallel zur Spule zu schalten. Während des bildgebenden Verfahrens wird der Schalter geschlossen und schließt Spule und Verstärkereingänge kurz, so daß eine Beschädigung der Meßeinrichtung sowie der Integrationseinrichtung verhindert wird. Die Messung der Magnetisierung kann entweder vor Schalten der Feldgradienten oder danach vorgenommen werden.To prevent the signal recording unit 20 c from being damaged by overloading when switching the field gradients for taking the images of the magnetic resonance imaging device, it is advantageous to connect a switch in parallel with the coil. During the imaging process, the switch is closed and short-circuits the coil and amplifier inputs, so that damage to the measuring device and the integration device is prevented. The magnetization can be measured either before switching the field gradients or afterwards.

Die vorliegende Erfindung eines Induktionsstoßpolarimeters erlaubt somit erstmals nicht nur die Verabreichung eines vorbestimmten Gasvolumens wie in der Patentanmeldung PCT/EP 98/07516 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich mitaufgenommen wird, sondern auch die Messung des zweiten wichtigen Wertes in der bildgebenden Kernresonanz mit hyperpolarisierten Gasen, nämlich die zur Verfügung stehenden Polarisationen. Aus einem Reservoir können dann vorbestimmte Mengen an polarisierten Spins beim Atmen verabreicht werden.The present invention of an induction surge polarimeter thus allows for the first time not only the administration of a predetermined gas volume such as described in the patent application PCT / EP 98/07516, the Full disclosure content in the present application is included, but also the measurement of the second important Value in the imaging nuclear magnetic resonance with hyperpolarized gases, namely the available polarizations. From a reservoir can then predetermined amounts of polarized spins when breathing be administered.

Dies ermöglicht eine reproduzierbare funktionale MR-Bildgebung mit unterschiedlichen, aber genau vorbestimmten Werten aus Polarisierung.Volumen.This enables reproducible functional MR imaging with different but precisely predetermined values Polarization.Volume.

Van besonderem Vorteil ist auch, daß sich dieses Induktionsstoßpolarimeter baulich und funktionell auf einfache Weise in eine Applikationseinheit zur Inhalation von hyperpolarisierten Gasen als Tracer für eine MR-Bildgebung integrieren läßt.A particular advantage is that this induction impact polarimeter structurally and functionally in an application unit Inhalation of hyperpolarized gases as a tracer for MR imaging integrates.

Claims

1. A method for determining the magnetization M of flowing electron- or nuclear spin-polarized media, in particular gases or liquids, characterized in that the magnetization M is determined from a change in the magnetic flux when inflowing and / or outflowing a device for determining the magnetization.

2. The method according to claim 1, characterized in that the device for determining the magnetization of an electrical Includes conductor in which a voltage is induced and from which Induction signal determines the change in magnetic flux becomes.

3. The method according to claim 2, characterized in that the device for determining the magnetization at least one has tubular portion which comprises a coil.

4. The method according to any one of claims 2 to 3, characterized in that the induction signal in the time in which an electron or nuclear polarized medium in the device for determining the magnetic flux flows in or flows out of it, is integrated.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the device for determining the magnetization with a comparatively weakly magnetized medium filled or evacuated and the absolute magnetization of the magnetized medium the induction signal of the inflowing magnetic medium is determined.

6. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the device for determining the magnetization with a magnetized medium is filled and the absolute magnetization of the magnetized medium from the induction signal of the outflowing magnetized medium is determined when the device with comparatively weakly magnetized medium is filled.

7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the magnetized medium is a nuclear spin polarized gas comprising one of the following isotopes
³ He, ¹²⁹ Xe, ¹⁹ F, ¹³ C, ³¹ P
is.

8. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the magnetized medium is an electron spin polarized gas comprising one of the following isotopes O ₂ .

9. The method according to any one of claims 5-8, characterized in that the induction signal of a magnetized medium known Magnetization, which in the device for determining the Magnetization flows in or flows out of it, recorded becomes.

10. The method according to claim 9, characterized in that the medium of known magnetization in a magnetic field predetermined strength is magnetized oxygen gas.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that magnetization with an accuracy of more precisely 50% is determined.

12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that magnetization with an accuracy of more precisely absolute 10% is determined.

13. Method for determining the degree of polarization P of flowing media polarized by electron or nuclear spin, in particular gases or liquids, characterized in that the degree of polarization P from the density, the magnetic moment and the magnetization of the medium according to one of the claims 1 to 12 was determined is determined.

14. The method according to claim 13, characterized in that the Degree of polarization P with an accuracy of absolutely 50% is determined.

15. The method according to claim 13, characterized in that the Degree of polarization P with an accuracy of more precisely 10% is determined.

16. A method for determining the molar susceptibility χ _m of flowing electron-spin-polarized media, in particular gases or liquids, characterized in that the molar susceptibility χ _m from the density, the magnetic field strength, the Avogadro number and the degree of magnetization of the medium, according to one of the claims 1 to 11 was determined is determined.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized characterized in that the device for determining the magnetization part of a Device for administering gases.

18. A method of administering a predetermined amount of electron or nuclear spin polarized medium, the predetermined amount is the product of volume and magnetization, characterized in that the magnetization according to a method according to one of the claims 1 to 11 is determined.

19. Device for determining the magnetization of flowing electron or nuclear spin polarized media, in particular gases or liquids, comprising

1. 19.1 a line or a container into which the electron or nuclear spin polarized medium flows in and / or out,
2. 19.2 at least one electrical conductor which at least partially surrounds the line or the container,

characterized in that

1. 19.3 the electrical conductor is arranged such that a medium flowing into the line or the container of higher or lower magnetization than the medium in the container induces a voltage in the electrical conductor from which the magnetization is determined.

20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the electrical conductor is a coil.

21. Device according to one of claims 19 to 20, characterized characterized in that the device comprises an electromagnetic shield and the Pipe or the container from the electromagnetic shield is surrounded.

22. Device according to one of claims 19 to 21, characterized in that the device further comprises one or more of the following devices:
an integrator for integrating the induction signal,
an amplifier for amplifying the induction signal,
a transmission and / or display device for displaying the induction signal and
a computer device for determining the polarization or the susceptibility from the determined magnetization.

23. Device for administering gases, characterized in that the administration device a device for determining the Magnetization according to any one of claims 19 to 22.

24. The device according to claim 23, characterized in that the device comprises a control device which, depending on that by means of the device for determining the magnetization certain magnetization a predetermined amount of electron or nuclear spin polarized medium for administration poses.

25. The device according to claim 24, characterized in that the device for determining the magnetization with the Control device is connected via an optical data line.