JP2001522681A - Fluid administration device - Google Patents

Fluid administration device

Info

Publication number
JP2001522681A
JP2001522681A JP2000520685A JP2000520685A JP2001522681A JP 2001522681 A JP2001522681 A JP 2001522681A JP 2000520685 A JP2000520685 A JP 2000520685A JP 2000520685 A JP2000520685 A JP 2000520685A JP 2001522681 A JP2001522681 A JP 2001522681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
inlet
conduit
gas
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000520685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ヴァイラー、ノーバート
エバーレ、バルザサー
エバート、ミヒャエル
グロスマン、ティノ
ハイル、ヴェルナー
カウクツァー、ハンス−ウーリッヒ
ラウアー、ラース
マークスタラー、クラウス
オッテン、アーンスト
スーカウ、ラインハード
Original Assignee
ヴァイラー、ノーバート
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴァイラー、ノーバート filed Critical ヴァイラー、ノーバート
Publication of JP2001522681A publication Critical patent/JP2001522681A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M15/00Inhalators
    • A61M15/02Inhalators with activated or ionised fluids, e.g. electrohydrodynamic [EHD] or electrostatic devices; Ozone-inhalators with radioactive tagged particles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0813Measurement of pulmonary parameters by tracers, e.g. radioactive tracers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A61M2016/0018Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical
    • A61M2016/0021Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical with a proportional output signal, e.g. from a thermistor

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Loading And Unloading Of Fuel Tanks Or Ships (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、可変容量流体貯蔵部と、前記貯蔵部から流体出口につながっている流体導管と、第1流体入口と、第2流体入口と、前記導管と前記貯蔵部との間の流体の流れを検出するように配置された第1検出器と、前記第1入口から前記導管を通って前記貯蔵部へと流体が流れるのを可能にするかまたは阻止するように配置された第1弁と、第1の設定では、前記第2の入口から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にするとともに、前記貯蔵部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止し、第2の設定では、前記貯蔵部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にするとともに、前記第2入口から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止する第2弁と、前記第2入口から前記導管への流体の流れを検出するように配置された第2検出器と、前記第1および第2弁の動作を制御するように配置された駆動器とを備えた流体投与装置を提供する。 (57) The present invention provides a variable volume fluid reservoir, a fluid conduit leading from the reservoir to a fluid outlet, a first fluid inlet, a second fluid inlet, the conduit and the reservoir. A first detector arranged to detect fluid flow between the first inlet and the first inlet through the conduit and into or out of the reservoir. A first valve and, in a first setting, allowing fluid to flow from the second inlet through the conduit to the outlet, and from the reservoir to the outlet through the conduit. A second setting to allow fluid to flow from the reservoir through the conduit to the outlet and to prevent the fluid from flowing from the second inlet to the outlet through the conduit. A second valve for preventing fluid from flowing into said second inlet; A fluid detector comprising a second detector arranged to detect the flow of fluid from the conduit to the conduit and a driver arranged to control the operation of the first and second valves. I do.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、並べられた不連続相(例えば、固体粒子、液体飛沫、小胞(例えば
、ミセル、リポソーム、微小な泡、マイクロバルーン等)などを選択的に含む流
体塊(例えば、液体塊またはガス塊)を配送するのに適した装置(以後、「アプ
リケータ」と呼ぶ)に関する。特に、本アプリケータは、人間または空気呼吸動
物(例えば、哺乳類、爬虫類、または鳥類)の呼吸系にガス塊を配送するのに適
している。さらに特定的には、アプリケータは、過分極ガス塊を配送するのに適
している。
[0001] The present invention provides a fluid mass (eg, such as solid particles, liquid droplets, vesicles (eg, micelles, liposomes, microbubbles, microballoons, etc.), and the like, which is selectively arranged. The present invention relates to a device suitable for delivering a liquid or gaseous mass (hereinafter referred to as an "applicator"), in particular for the respiration of humans or air-breathing animals (e.g. mammals, reptiles or birds). Suitable for delivering a gas mass to the system, and more particularly, the applicator is suitable for delivering a hyperpolarized gas mass.

【0002】 磁気共鳴造影法(MRI)において、観察中の被検体の画像は、被検体内の核
スピンがゼロでない原子核からの核磁気共鳴信号を用いて生成される。従来のM
RIでは、信号に関与する原子核(「造影原子核」)はプロトン、一般には水の
プロトンである。MR信号の強度は、造影原子核の様々な核スピン状態間での数
の相違(分極)に比例し、一方このことはボルツマン分布に支配され、磁場およ
び温度に依存する。I=1/2造影原子核についての平衡分極P0は、以下の式 で表される。
In magnetic resonance imaging (MRI), an image of a subject under observation is generated using nuclear magnetic resonance signals from nuclei having non-zero nuclear spins in the subject. Conventional M
In RI, the nuclei involved in the signal ("imaging nuclei") are protons, generally water protons. The strength of the MR signal is proportional to the number difference (polarization) between the various nuclear spin states of the imaging nucleus, while this is governed by the Boltzmann distribution and depends on the magnetic field and temperature. The equilibrium polarization P 0 for the I = 1/2 contrast nucleus is expressed by the following equation.

【0003】[0003]

【数1】 (Equation 1)

【0004】 上記式はThe above equation is

【0005】[0005]

【数2】 (Equation 2)

【0006】 で近似される。 ここで、Nαは、1つのスピン状態α(例えば、+1/2)における原子核の数
、 Nβは、他のスピン状態β(例えば、−1/2)における原子核の数、 Yは、原子核の磁気回転比、
Is approximated by Here, Nα is the number of nuclei in one spin state α (eg, + /), Nβ is the number of nuclei in another spin state β (eg, − /), and Y is the magnetic property of the nuclei. Rotation ratio,

【0007】[0007]

【外1】 [Outside 1]

【0008】 は、2πで除したプランク定数、 kは、ボルツマン定数、 B0は磁場(または磁束密度)、 Tは、ケルビン温度、 μは、磁気コア双極子モーメントである。Is the Planck constant divided by 2π, k is the Boltzmann constant, B 0 is the magnetic field (or magnetic flux density), T is the Kelvin temperature, and μ is the magnetic core dipole moment.

【0009】 近年、造影原子核をMR造影装置の磁場強度および動作温度における平衡値よ
りも高い分極値に分極(過分極)することによってMR信号の強度を高めること
が可能であることが見出された。
In recent years, it has been found that the intensity of the MR signal can be increased by polarizing (hyperpolarizing) the contrast nucleus to a polarization value higher than the equilibrium value at the magnetic field strength and the operating temperature of the MR imaging apparatus. Was.

【0010】 過分極を成し遂げるための1つの方法として、3Heの光学ポンピング(例え ば、Schearerら、Phys. Rev. Letters 10: 108-110 (1963)、およびEckertら、N
ucl. Instr.およびMethods A320: 53-65 (1992)を参照)が挙げられる。3Heは
、核スピンIが1/2であり、MRIにおける造影原子核として用いることがで
きる(例えば、US-A-5642625、US-A-5612103、US-A-5545396、WO95/27438、WO97
/37239、Songら、J. Mag. Res. A 115: 127-130 (1995)およびMiddletonら、Mag
. Res. Med. 33: 271-275 (1995)を参照)。
[0010] One way to accomplish hyperpolarization, 3 the He optical pumping (eg a, Schearer et al, Phys Rev. Letters 10:. 108-110 (1963), and Eckert et al., N
ucl. Instr. and Methods A320 : 53-65 (1992)). 3 He is a nuclear spin I is 1/2, can be used as contrast nuclei in MRI (e.g., US-A-5642625, US -A-5612103, US-A-5545396, WO95 / 27438, WO97
/ 37239, Song et al., J. Mag. Res.A 115 : 127-130 (1995) and Middleton et al., Mag.
Res. Med. 33 : 271-275 (1995)).

【0011】 一般に、3He MRIにおいては、過分極3He塊が被検体の呼吸系(例えば 、気管、肺、および肺胞腔)に配送され、3HeからのMR信号が肺の画像を生 成するために用いられる。体内の他の場所で自然に発生する3Heは無視できる 程度なので、体内の呼吸系以外の領域からの信号は無視できる程度である。[0011] In general, 3 in the He MRI, hyperpolarized 3 He mass subject respiratory (e.g., trachea, lung, and alveolar spaces) is delivered to the raw image MR signal is high from 3 He Used to generate Since 3 He, which occurs naturally elsewhere in the body, is negligible, signals from regions of the body other than the respiratory system are negligible.

【0012】 ヘリウム原子は、被検体が通常呼吸する空気の大半を構成する酸素および窒素
分子に対して、例えば、拡散能力について異なる特性を有する。従って、呼吸系
内での3He塊の分布の仕方が空気とそれほど異ならない場合、3He塊は、呼吸
摂取量全体の比較的低い割合を構成するようにすることが望ましい。
Helium atoms have different properties, for example, in their ability to diffuse with respect to the oxygen and nitrogen molecules that make up the majority of the air normally breathed by a subject. Therefore, where the distribution of the 3 He mass in the respiratory system is not very different from that of air, it is desirable that the 3 He mass constitute a relatively low proportion of the total respiratory intake.

【0013】 さらに、3He塊を呼吸摂取の異なる段階で配送することができる場合、呼吸 系の異なる部分(例えば、肺胞腔または気管)を強調するMR画像を生成するこ
とが可能である。
[0013] Further, if the 3 He mass can be delivered at different stages of respiratory intake, it is possible to generate MR images that emphasize different parts of the respiratory system (eg, alveolar space or trachea).

【0014】 さらに、単一の画像を生成するのに必要な量をかなり上回る量の過分極ガスを
製造および供給できれば便利であり、従って非常に大量のガスを収容する過分極
ガス源を用いて再生可能な大きさのガス塊を形成可能なことが望まれる。塊の大
きさおよび配置に関する高レベルでの再現性が、組織的臨床研究およびプロトコ
ルのために望まれる。
Further, it would be advantageous to be able to produce and supply an amount of hyperpolarized gas well in excess of that required to produce a single image, and thus use a source of hyperpolarized gas that contains a very large amount of gas. It is desirable to be able to form a gas mass of a reproducible size. A high level of reproducibility with regard to mass size and placement is desired for histological clinical studies and protocols.

【0015】 従って、呼吸摂取の望ましい時点において、望ましい量の過分極3He塊を被 検体が呼吸摂取できるように配送することが可能な装置が要求される。Therefore, there is a need for a device that can deliver a desired amount of hyperpolarized 3 He mass at a desired point in time of respiratory ingestion so that the subject can inhale.

【0016】 1つの態様によると、本発明は、可変容量流体貯蔵部と、前記貯蔵部から流体
出口につながっている流体導管と、第1流体入口と、第2流体入口と、前記導管
と前記貯蔵部との間の流体の流れを検出するように配置された第1検出器と、前
記第1入口から前記導管を通って前記貯蔵部へと流体が流れるのを可能にするか
または阻止するように配置された第1弁と、第1の設定では、前記第2入口から
前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にするとともに、前記貯蔵
部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止し、第2の設定では
、前記貯蔵部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にすると
ともに、前記第2入口から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止
する第2弁と、前記第2入口から前記導管への流体の流れを検出するように配置
された第2検出器と、前記第1および第2弁の動作を制御するように配置された
駆動器とを備えた流体投与装置を提供する。
According to one aspect, the invention includes a variable volume fluid reservoir, a fluid conduit leading from the reservoir to a fluid outlet, a first fluid inlet, a second fluid inlet, the fluid conduit and the fluid conduit. A first detector arranged to detect fluid flow to and from a reservoir; and allowing or preventing fluid from flowing from the first inlet through the conduit to the reservoir. A first valve, arranged in a first setting, to allow fluid to flow from the second inlet through the conduit to the outlet, and from the reservoir through the conduit. Preventing fluid from flowing to the outlet, and in a second setting, allowing fluid to flow from the reservoir through the conduit to the outlet and from the second inlet through the conduit A second blocking fluid from flowing to said outlet A valve, a second detector arranged to detect fluid flow from the second inlet to the conduit, and a driver arranged to control the operation of the first and second valves. A fluid administration device is provided.

【0017】 本発明の装置「アプリケータ」は、主に、過分極ガスを被検体の呼吸系に配送
することを目的とし、以下ではこの点について記載しているが、本発明の装置は
また、上記のように、他の少なくとも1つの流体相(例えば、液体、液体内固体
懸濁液、液体内ガス分散液、エアゾール、ガス、ガス混合物、ガス内粉末分散液
等)の塊を配送するのにも適している。しかし、以後このような「液体」を単に
ガスと呼び、液体の流れおよび液体入口等をガスの流れおよびガス入口等と呼ぶ
The device “applicator” of the present invention is primarily intended for delivering hyperpolarized gas to the respiratory system of a subject, and is described below in this regard. Deliver a mass of at least one other fluid phase (eg, liquid, solid-in-liquid suspension, gas-in-liquid dispersion, aerosol, gas, gas mixture, powder-in-gas dispersion, etc.), as described above. Also suitable for However, hereinafter, such a "liquid" is simply called a gas, and the flow of the liquid and the liquid inlet are called the flow of the gas and the gas inlet.

【0018】 本発明のアプリケータの主要な目的は、呼吸摂取中に異なるガスを導入するこ
とである。この場合、異なるタイプのガスの混合物は極力避けるべきである。添
付の図面の図1は、2種類の異なるガスを用いた場合を概略的に示している。ホ
ース(1)は、最初、空気などの第1のタイプのガス(2)で満たされている。
これに続いて、第2のガスタイプ(3)(例えば、過分極3He)、次に第1の タイプのガス(4)で満たされている。ホースの内容物が呼吸中に吸い込まれる
と、このガスシーケンスは、混合されずに肺まで通過する。但し、乱流または過
剰に高い流速によって混合が起こらないものとする。従って、ホース内のガス塊
(3)の配置および量に応じて、肺の特定の部分に所定量のガスを配置すること
が可能である。
The main purpose of the applicator of the present invention is to introduce different gases during inhalation. In this case, mixtures of different types of gases should be avoided as much as possible. FIG. 1 of the accompanying drawings schematically shows the case where two different gases are used. The hose (1) is initially filled with a first type of gas (2), such as air.
This is followed by a second gas type (3) (eg, hyperpolarized 3 He) and then filled with a first type of gas (4). As the contents of the hose are inhaled during breathing, this gas sequence passes through the lungs without mixing. However, it is assumed that mixing does not occur due to turbulent flow or excessively high flow velocity. Thus, depending on the location and amount of gas mass (3) in the hose, it is possible to place a predetermined amount of gas in a specific part of the lung.

【0019】 本発明のアプリケータは、例えばガスの流れを第2出口(例えば、通気孔)、
または3Heを再利用するために収集する第2貯蔵部に向けることによって、ガ スの流れが出口から第2弁に戻るのを阻止する第3弁が設けられていることが望
ましい。
[0019] The applicator of the present invention provides, for example, a gas flow through a second outlet (eg, a vent),
Alternatively, a third valve is desirably provided which prevents gas flow from returning to the second valve by directing it to a second reservoir for collecting 3 He for reuse.

【0020】 この第3弁は、被検体が呼息するときにこのような逆戻りを阻止するように配
置されるのが好ましく、駆動器によって制御されるか、または出口でガスの流れ
が逆転したときに自動的に作動する受動弁であってもよい。もしくは、第2弁が
、出口からのガスの流れが第1貯蔵部または第2入口まで通過するのを阻止し、
その代わりにガスの流れを第2出口または第2貯蔵部に方向づける第3の設定を
有していてもよい。この配置では、第3弁は不要である。
The third valve is preferably arranged to prevent such reversion when the subject exhales, is controlled by a driver or the gas flow is reversed at the outlet A passive valve that sometimes operates automatically may be used. Alternatively, the second valve prevents gas flow from the outlet from passing to the first storage or the second inlet,
Alternatively, it may have a third setting to direct the gas flow to the second outlet or the second reservoir. In this arrangement, a third valve is not required.

【0021】 第1貯蔵部は、任意の可変容量貯蔵部、例えば、可動ピストンを備えた(即ち
、注射器におけるような)円筒体、可撓性袋、ベローズ等であり得る。しかし、
特に都合のよい実施形態では、第1貯蔵部は、第1検出器が取り付けられる通気
孔を備えた剛体コンテナ内に配置された伸張可能なコンテナ(例えば、プラスチ
ック、好ましくは、ヘリウムを遮断する膜またはこのような膜でコーティングさ
れたプラスチックで形成された折り畳み式ベローズ)の形態をとる。伸張可能な
コンテナに対して流入・流出するガスの流れによって、通気孔を通る対応するガ
スの流れが引き起こされ、伸張可能なコンテナに対して流入・流出するガスの流
れを間接的に検出および測定することが可能になる。
The first reservoir may be any variable volume reservoir, for example, a cylinder with a movable piston (ie, as in a syringe), a flexible pouch, a bellows, or the like. But,
In a particularly advantageous embodiment, the first reservoir is an extensible container (eg, a plastic, preferably a helium blocking membrane) disposed within a rigid container with a vent to which the first detector is mounted. Or a foldable bellows made of plastic coated with such a membrane. Gas flows into and out of the extensible container cause corresponding gas flows through the vents to indirectly detect and measure gas flows in and out of the extensible container. It becomes possible to do.

【0022】 アプリケータの特に好ましい実施形態では、第2入口へのガスの流れは呼吸器
からのものである。本実施形態では、第2弁が第2の設定にあるとき、呼吸器か
らのガスの流れは変更されて可変容量貯蔵部の外部に圧力を与え、その貯蔵部か
ら被検体へのガスの流れが、呼吸器から被検体への前/後のガスの流れと同じ圧
力となることが好ましい。アプリケータが、可変容量貯蔵部が最少容量に達し、
第2弁が第1の設定に戻り得るときを検出する検出器(例えば、圧力差検出器)
を有することも好ましい。
In a particularly preferred embodiment of the applicator, the gas flow to the second inlet is from a respirator. In this embodiment, when the second valve is in the second setting, the flow of gas from the respirator is altered to provide pressure outside the variable volume storage, and the flow of gas from the storage to the subject. Is preferably at the same pressure as the gas flow before / after from the respirator to the subject. The applicator reaches the minimum capacity of the variable capacity storage,
A detector (eg, a pressure difference detector) that detects when the second valve can return to the first setting
It is also preferred to have

【0023】 特定の環境下では、可変容量貯蔵部からの異なる流体(ガス)を別々に、また
は共に混合して投与するのが望ましい。この場合、導管には、もう1つの(第3
)入口ともう1つの(第4)弁を設け、第3入口から導管を通って可変容量貯蔵
部にガスが流れるのを阻止または可能にするように配置すべきである。このよう
に他の流体を可変容量貯蔵部を介して投与するためのアプリケータの動作は、第
1入口からの流体を投与するための動作と同等であってもよく、駆動器は第4弁
も制御できるように配置されるのが好ましい。
Under certain circumstances, it may be desirable to administer different fluids (gases) from the variable volume reservoir separately or mixed together. In this case, the conduit contains another (third)
3.) An inlet and another (fourth) valve should be provided and arranged to prevent or allow gas to flow from the third inlet through the conduit to the variable volume reservoir. Thus, the operation of the applicator for dispensing another fluid through the variable volume reservoir may be equivalent to the operation for dispensing the fluid from the first inlet, and the driver may include a fourth valve. Is preferably arranged so that it can also be controlled.

【0024】 本発明のアプリケータの駆動器の動作は、検出器からの信号およびオペレータ
による設定入力(例えば、望ましい塊の大きさおよび配置)に応答して制御器(
例えば、コンピュータ)により制御されるのが好ましい。
The operation of the driver of the applicator of the present invention is controlled in response to signals from the detector and operator-set inputs (eg, desired mass size and placement).
For example, it is preferably controlled by a computer.

【0025】 従って、1つの実施形態では、本発明は、肺および呼吸系にガス中で搬送され
るガス物質を正確に与えるための装置であって、以下の要素を有する。
Thus, in one embodiment, the present invention is an apparatus for accurately providing a gaseous substance carried in a gas to the lungs and respiratory system, comprising the following elements:

【0026】 第1ガス物質、特に分極原子(原子核)を含むガスを導入するための第1入口
(203)。
A first inlet (203) for introducing a first gaseous substance, in particular a gas containing polarized atoms (nuclei).

【0027】 第1入口(203)に接続され、第1ガス物質の投与量を測定するための計量
装置(230、231)。
A metering device (230, 231) connected to the first inlet (203) for measuring the dose of the first gaseous substance.

【0028】 第2ガス物質、特に空気または酸素含有ガスを導入するための第2入口(30
1、305)。
A second inlet (30) for introducing a second gaseous substance, in particular air or an oxygen-containing gas.
1, 305).

【0029】 第2入口(301、305)を通って導入された第2ガス物質の量を測定する
ための測定装置(304)。
A measuring device (304) for measuring the amount of the second gas substance introduced through the second inlet (301, 305).

【0030】 第1および第2ガス物質のための出口(241、243)。Outlets (241, 243) for the first and second gaseous substances.

【0031】 一方で計量装置(230、231)および第2入口(301、305)に接続
され、他方で出口(241、243)に接続され、第1弁設定において、出口(
241、243)を第2入口(301、305)に選択的に接続し、第2弁設定
において、出口(241、243)を計量装置(230、231)に選択的に接
続するための切り換え弁(240)。
On the one hand, it is connected to the metering device (230, 231) and the second inlet (301, 305) and on the other hand to the outlet (241, 243), and in the first valve setting, the outlet (
241 and 243) to a second inlet (301, 305) and a switching valve for selectively connecting an outlet (241 and 243) to a metering device (230 and 231) in a second valve setting. (240).

【0032】 ここで、計量装置(230、231)は、第1入口(203)に接続され、ハ
ウジング(230)内に配置された伸張可能なコンテナ(231)を備える。ハ
ウジング(230)には少なくとも1つの通気孔(235、236)が設けられ
、その通気孔(235、236)には他の測定装置が接続されている。それによ
り、コンテナ(231)の伸張時にハウジング(230)から流出し、および/
またはコンテナ(231)の収縮時にハウジング(230)へ流入するガスを測
定する。
Here, the weighing device (230, 231) comprises an extensible container (231) connected to the first inlet (203) and arranged in the housing (230). The housing (230) is provided with at least one vent (235, 236) to which another measuring device is connected. Thereby, it flows out of the housing (230) when the container (231) is extended, and / or
Alternatively, the gas flowing into the housing (230) when the container (231) contracts is measured.

【0033】 2つの測定装置(304、232、244)および切り換え弁(240)に接
続された制御ユニット(220)。制御ユニット(200)は、 計量装置(230、231)の伸張可能なコンテナ(231)への第1ガス物
質の流入量を、他の測定装置(232、244)によって測定される、計量装置
(230、231)のハウジング(230)から排出されたガスの量に基づいて
制御し、 上記の第1測定装置(304)によって測定される第2ガス物質の量に基づい
て、または特定の期間が終了した後に、切り換え弁(240)を第1弁設定から
第2弁設定に切り換え、 他の測定装置(232、244)によって測定される、計量装置(230、2
31)のハウジング(230)へ流入するガスの量に基づいて、第2弁設定から
第1弁設定へ切り換え弁(240)を切り換える。
A control unit (220) connected to the two measuring devices (304, 232, 244) and the switching valve (240). The control unit (200) measures the inflow of the first gaseous substance into the extensible container (231) of the metering device (230, 231), which is measured by another measuring device (232, 244). 230, 231) based on the amount of gas discharged from the housing (230), and based on the amount of the second gaseous substance measured by the first measuring device (304), or when a specific period of time After completion, the switching valve (240) is switched from the first valve setting to the second valve setting and the metering device (230,2,2) is measured by another measuring device (232,244).
The switching valve (240) is switched from the second valve setting to the first valve setting based on the amount of gas flowing into the housing (230) of 31).

【0034】 アプリケータの弁、導管等は、第2弁の後、線形のガスの流れが優勢となるよ
うに、即ち、塊を拡散させ、異なるガスのタイプを混合する乱流を避けるように
構築されるのが好ましい。
The valves, conduits, etc. of the applicator are such that, after the second valve, a linear gas flow predominates, ie, to diffuse lumps and avoid turbulence mixing different gas types. Preferably it is constructed.

【0035】 アプリケータは、様々な塊の量を可能にし、塊を呼吸摂取全体の所望の部分に
配置することを可能にするように設計されるのが望ましい。さらに、アプリケー
タは、単一の供給、または、例えば、塊の量、塊の配置、呼吸量等を変化させ得
る一連の供給が可能となるように設計されるのが好ましい。さらに、単一のガス
またはガス混合物(例えば、3Heなどの過分極ガスと、過分極ガスの緩和時間 を短くしないガス(例えば、窒素などのガス)との混合物)の塊の投与を可能に
するようにアプリケータを設計することが望ましい。このような場合、一般に、
非緩和ガス(例えば、N2)は、まず、可変容量貯蔵部に満たされ、その直後に 、選択された量の過分極3Heと混合される。次に、例えば、ガスの流れを検討 するために、希釈された3Heの長い塊が投与され得る。
The applicator is desirably designed to allow for varying chunk volumes and to place the chunks in the desired portion of the overall respiratory intake. Further, the applicator is preferably designed to allow a single supply or a series of supplies that can vary, for example, the volume of the mass, the placement of the mass, the amount of respiration, and the like. In addition, it allows for the administration of a single gas or a mass of a gas mixture (eg, a mixture of a hyperpolarized gas such as 3 He and a gas that does not shorten the relaxation time of the hyperpolarized gas (eg, a gas such as nitrogen)). It is desirable to design the applicator to do so. In such cases, generally,
A non-relaxed gas (eg, N 2 ) is first filled in the variable volume reservoir and immediately thereafter mixed with a selected amount of hyperpolarized 3 He. Then, a long mass of diluted 3 He can be administered, for example, to study gas flow.

【0036】 望ましくは、アプリケータが動作することによって、即ち、出口を通ってガス
シーケンスが生成されることによって、被検体の呼吸が著しく干渉されたり、ま
たははっきりと感知できるほど呼吸が妨害されてはならない。
[0036] Desirably, the applicator is operated, ie, a gas sequence is generated through the outlet, such that the subject's breathing is significantly interfered with or is appreciably obstructed. Not be.

【0037】 さらに、用いられるガス(例えば、3He)は、高価であるので、アプリケー タはこれを回収するように設計されるのが好ましい。In addition, the gas used (eg, 3 He) is expensive, so the applicator is preferably designed to recover it.

【0038】 臨床の見地から、3タイプの呼吸は以下のように区別され得る。From a clinical point of view, the three types of respiration can be distinguished as follows:

【0039】 (1)個人の努力による自由で(妨害されない)自発的な呼吸。(1) Free (unhindered) spontaneous breathing by individual effort.

【0040】 (2)呼吸器の助けによる自発的な呼吸。(2) Spontaneous breathing with respiratory assistance.

【0041】 (3)呼吸器による制御された呼吸。(3) Respiratory controlled breathing.

【0042】 呼吸器は、圧力制御または流れ制御により呼吸を制御することができる。即ち
、呼吸形式(3)では、吸息中に圧力またはガスの流れが制御される。自発的な
呼吸では、吸い込まれる空気の量は時間によって変化するが、呼吸器にって量を
制御された呼吸では、同じ呼吸ガス量が常に導入される。本明細書に記載する発
明は、これらすべての形態の呼吸に適用可能である。
The respirator may control respiration by pressure control or flow control. That is, in the breathing mode (3), the pressure or the flow of gas is controlled during inspiration. In spontaneous breathing, the amount of air inhaled varies with time, whereas in respiratory controlled volume breathing, the same respiratory gas volume is always introduced. The invention described herein is applicable to all these forms of respiration.

【0043】 過分極ヘリウム−3ガス(3He)の導入、例えば、3He MRIについての 本発明の実施形態では、さらにいくつかの特徴が所望される。これらの特徴につ
いては3He MRIの特別な特徴を簡単に述べた後に説明する。
In the embodiment of the present invention for the introduction of hyperpolarized helium-3 gas ( 3 He), for example, 3 He MRI, some additional features are desired. These features will be described after briefly discussed the special feature of 3 the He MRI.

【0044】 3He原子の核は、磁気モーメントμが関連する、量子数のスピンI=1/2 を担持する。これらのモーメントは、外部磁場の存在下で磁力線に平行または非
平行に自ら配向する。しかし、磁場に平行な磁気モーメントを有する原子の数と
、磁場に非平行な磁気モーメントを有する原子の数は不均衡である。このことは
、上記の分極式によって説明されている。ここで、B0は磁場強度(さらに正確 には、磁束密度)であり、k=1.38×10-23J/K、ボルツマン定数であ り、Tはケルビン温度である。3Heでは、磁気コア双極子モーメントμ=1. 075×10-26Am2であるので、B0=1.5テスラおよびT=310KのM RI装置における典型的な磁場では、分極P=3.8×10-6である。通常の条
件下でのガス密度、即ち、(310Kおよび1.013バールのガス圧力におけ
る)p=2.33×1019原子数/cm3では、この分極は、MRIを用いて中 空空間におけるガス分布の画像を得るのには充分でない。MR共鳴信号は弱すぎ
る。
The nucleus of the 3 He atom carries the quantum number spin I = 1 /, associated with the magnetic moment μ. These moments orient themselves parallel or non-parallel to the lines of force in the presence of an external magnetic field. However, the number of atoms having a magnetic moment parallel to the magnetic field is imbalanced with the number of atoms having a magnetic moment non-parallel to the magnetic field. This is explained by the polarization equation above. Here, B 0 is the magnetic field strength (more precisely, the magnetic flux density), k = 1.38 × 10 −23 J / K, the Boltzmann constant, and T is the Kelvin temperature. In 3 He, the magnetic core dipole moment μ = 1. Since it is 075 × 10 −26 Am 2 , the polarization P = 3.8 × 10 −6 for a typical magnetic field in an MRI apparatus with B 0 = 1.5 Tesla and T = 310 K. At gas density under normal conditions, ie, p = 2.33 × 10 19 atoms / cm 3 (at 310 K and a gas pressure of 1.013 bar), this polarization is determined by MRI in the air space. Not enough to get an image of the gas distribution. The MR resonance signal is too weak.

【0045】 しかし、3He分極は、周囲温度で、かつmTのオーダーの(即ち、ボルツマ ン平衡分極をはるかに上回る)低い磁場では、1に近接した値まで引き上げられ
る。このプロセスは「光学ポンピング」として知られており、その技術的な実現
および物理的な原理は、Colegroveら、Phys. Rev. 132: 2561-2572 (1963)、Wal
tersら、Phys. Rev. Lett. 8: 439-442 (1962)、Schearerら、Phys. Rev. Lett.
10: 108-110 (1963)、Eckertら、Nucl. Instr. & Meth. A320: 53-65 (1992)、
Beckerら、Nucl. Instr. & Meth. A346: 45-51 (1994)、Heilら、Phys. Lett. A 201 : 337-343 (1995)、Beckerら、Journal of Neutron Research 5: 1-10 (1996
)、およびSurkauら、Nucl. Instr. & Meth. A384: 444-450 (1997)に記載されて
いる。B0=1.5テスラでボルツマン平衡における生体水または脂肪組織にお ける分極プロトンの密度よりも1から2桁多い分極スピンの密度p×Pが得られ
る。(通常、分極プロトンは、MRIにおいて、即ち、1H−MRIにおいて信 号源として作用する)。
However, the 3 He polarization is pulled up to a value close to 1 at ambient temperature and at low magnetic fields on the order of mT (ie, well above Boltzmann equilibrium polarization). This process is known as "optical pumping" and its technical realization and physical principles are described in Colegrove et al., Phys. Rev. 132 : 2561-2572 (1963), Wal
ters et al., Phys. Rev. Lett. 8 : 439-442 (1962); Schearer et al., Phys. Rev. Lett.
10: 108-110 (1963), Eckert et al., Nucl Instr & Meth A320:. .. 53-65 (1992),
Becker et al., Nucl. Instr. & Meth. A346 : 45-51 (1994), Heil et al., Phys. Lett. A 201 : 337-343 (1995), Becker et al., Journal of Neutron Research 5 : 1-10 (1996).
), And Surkau et al., Nucl. Instr. & Meth. A384 : 444-450 (1997). At B 0 = 1.5 Tesla, a density p × P of polarized spins that is one to two orders of magnitude higher than the density of polarized protons in biological water or adipose tissue at Boltzmann equilibrium is obtained. (Typically, polarized protons act as a signal source in MRI, ie, in 1 H-MRI).

【0046】 核磁気共鳴では、磁気モーメントは、B0に垂直に励起され、その結果、磁気 共鳴信号が適切な受信コイルに誘導される。これは、分極を犠牲にして発生する
。分極は、核共鳴励起中に磁場の方向からどのくらい強く磁気モーメントが偏向
されるかによって部分的または全体的に破壊される。1H−MRI中で用いられ るボルツマン分極は、0.3から3秒の特性緩和時間T1で再び元に戻るが、こ れに比べて3He過分極は、10から30秒の特性緩和時間T1で、肺における高
い初期値からはるかに小さいボルツマン平衡値へと減衰し元に戻らない。
In nuclear magnetic resonance, the magnetic moment is excited perpendicular to B 0 , so that a magnetic resonance signal is induced in the appropriate receiving coil. This occurs at the expense of polarization. Polarization is partially or totally destroyed by how strongly the magnetic moment is deflected from the direction of the magnetic field during nuclear resonance excitation. The Boltzmann polarization used in 1 H-MRI returns to its original state with a characteristic relaxation time T 1 of 0.3 to 3 seconds, whereas the 3 He hyperpolarization has a characteristic relaxation of 10 to 30 seconds. At time T 1 , it decays from a high initial value in the lungs to a much smaller Boltzmann equilibrium value.

【0047】 高い磁場(B0=1.5テスラ)における3He MRIでは、RF励起(核共 鳴励起)は、画像に必要なマトリクスサイズに応じて繰り返される。しかし、肺
画像では、3Heガス充填は1回だけ行われる。従って、各3He核共鳴励起にお
ける磁気モーメントは、各励起後、次のRF励起のための元の分極のcos(α
)(α=2°、cos(α)=99.9%)を保存するために、例えば、2°の
角度αだけB0軸からわずかに偏向される。(即ち、低いフリップ角を有するス ピンエコーシーケンス、例えば、RAREシーケンス、またはFLASHシーケ
ンスなどの勾配エコーシーケンスが用いられる。)このことは、外部で得られた 3 Heガスの過分極が供給中に保持される必要があることを強調している。
A high magnetic field (B0= 1.5 Tesla)ThreeIn He MRI, RF excitation (nuclear resonance excitation) is repeated according to the matrix size required for the image. But the lungs
In the image,ThreeHe gas filling is performed only once. Therefore, eachThreeHe nuclear resonance excitation
The magnetic moment at each excitation is the cos (α) of the original polarization for the next RF excitation after each excitation.
) (Α = 2 °, cos (α) = 99.9%), for example, to save 2 °
B only for angle α0Slightly deflected from the axis. (Ie, a spin echo sequence having a low flip angle, eg, a RARE sequence, or a FLASH sequence).
A gradient echo sequence such as an impedance is used. This was obtained externally Three It emphasizes that the hyperpolarization of He gas needs to be maintained during delivery.

【0048】 核スピン励起に加えて、3Heガスの過分極を破壊し得る一連の作用がある。 これらのうち最も重要なものとしては、磁場勾配による緩和、ガスコンテナの壁
上の緩和、酸素(O2)の混合が挙げられる。約10-7/cmの(dBz/dz)
/B0における従来の商業用の断層撮影の磁場の相対的な縦勾配は、非常に小さ い。横勾配(dBr/dr)/B0は同様の大きさであるため、ガス圧力が1バー
ルの場合、T1値は、
In addition to nuclear spin excitation, there is a series of actions that can destroy the hyperpolarization of 3 He gas. The most important of these are relaxation by magnetic field gradients, relaxation on gas container walls, and mixing of oxygen (O 2 ). Of about 10 -7 / cm (dB z / dz)
The relative longitudinal gradient of the magnetic field of conventional commercial tomography at / B 0 is very small. Since the lateral gradient (dB r / dr) / B 0 is of similar magnitude, for a gas pressure of 1 bar, the T 1 value is

【0049】[0049]

【数3】 (Equation 3)

【0050】 となり、これは約10-9-1である。Which is about 10 −9 h −1 .

【0051】 換言すれば、このような勾配は、測定可能なT1緩和を引き起こさない。(d Br/dr)/B0が約1.67×10-4/cmである、造影にとって許容可能な
最大勾配磁場でも、p=1バールでわずか1/T1=5×10-4/hの緩和率に しか到達せず、これは無視できる程度である。しかし、MRI装置の磁石の開口
部では、(dBr/dr)/B0=約10-1/cmまでの勾配が発生し、これはT 1 =約21秒の緩和時間に対応する。従って、過分極3Heガスは、残存分極P(
P=P0exp(−Δt/T1)、ここで、P0は初期分極である)を最大にする 、例えば、0.95(95%)より高い値に保持し、それをできるだけ維持する
ために、例えば1秒未満の時間Δt内でこの領域を通って迅速に搬送されなけれ
ばならない。
In other words, such a gradient can be measured by a measurable T1Does not cause relaxation. (DBr/ Dr) / B0Is about 1.67 × 10-Four/ Cm, acceptable for imaging
Only 1 / T at p = 1 bar, even at maximum gradient fields1= 5 × 10-Four/ H is only reached, which is negligible. However, the magnet opening of the MRI system
In the section, (dBr/ Dr) / B0= About 10-1/ Cm, which is due to T 1 = Corresponds to a relaxation time of about 21 seconds. Therefore, hyperpolarizationThreeHe gas has residual polarization P (
P = P0exp (−Δt / T1), Where P0Is the initial polarization), for example, keep it above 0.95 (95%) and keep it as high as possible
For example, it must be quickly conveyed through this area within a time Δt of less than one second.
Must.

【0052】 強磁性物質は、均一な磁場を歪ませ、はるかに強い勾配を得る。従って、強磁
性物質は、アプリケータを構築するための材料としては避けるのが好ましい。例
えば、プラスチック、チタン、またはガラスなどの非強磁性物質は、磁場を歪ま
せないため、基本的に適切である。しかし、非強磁性物質は、ガスコンテナ材料
として用いられる場合、壁緩和特性が異なる。長期間にわたって3He分極を保 持するためには、緩和時間T1を数時間から数日の範囲にする特別なガラスコン テナが好ましい(Heilら、(前出)を参照)。過分極ガスと接触する弁はチタン
で形成されるのが好ましい(Beckerら、(1994)(前出)を参照)。プラスチック
を用いてもよいが、限定された範囲でしか適切でない。なぜなら、3Heはその 多孔性構造に浸透し、その中で消極化し得るからである。典型的な緩和時間は、
分範囲である。しかし、核スピン断層撮影自体においては、すべての可動部分は
、通常、プラスチックで形成される。これは、移動金属部分が核共鳴断層撮影に
干渉することが証明されているからである。
Ferromagnetic materials distort a uniform magnetic field and obtain much stronger gradients. Therefore, ferromagnetic materials are preferably avoided as a material for constructing the applicator. For example, non-ferromagnetic materials such as plastic, titanium, or glass are basically suitable because they do not distort the magnetic field. However, non-ferromagnetic materials have different wall relaxation properties when used as gas container materials. In order to maintain 3 He polarization over a long period of time, a special glass container with a relaxation time T 1 in the range of several hours to several days is preferred (see Heil et al., Supra). The valve in contact with the hyperpolarized gas is preferably formed of titanium (see Becker et al., (1994), supra). Plastics may be used, but are only appropriate to a limited extent. 3 He can penetrate the porous structure and become depolarized therein. A typical relaxation time is
Minute range. However, in nuclear spin tomography itself, all moving parts are usually made of plastic. This is because moving metal parts have been shown to interfere with nuclear resonance tomography.

【0053】 これに加えて、酸素ガスを含む常磁性の不純物は、少なくとも貯蔵部と第2弁
との間のアプリケータの部分から除去されるのが好ましい。酸素は、強い緩和効
果をもたらし、299kにおいて、
In addition, paramagnetic impurities, including oxygen gas, are preferably removed from at least a portion of the applicator between the reservoir and the second valve. Oxygen provides a strong relaxation effect, at 299k,

【0054】[0054]

【数4】 (Equation 4)

【0055】 である。ここで[O2]は、3Heガスにおけるアマガー単位の酸素密度である(
Saamら、Phys. Rev. A 52: 862-865 (1995)を参照)。この結果、例えば、窒素 ガスを流すことによって酸素が除去されるように、比較的厚い導管等の壁が望ま
しい。新しい3He源をアプリケータに取り付けるとき、少量(例えば、約20 mL)の3Heで3He入口(図2の(203))を洗い流し、空気を除去するこ
とも望ましい。
Is as follows. Here, [O 2 ] is the oxygen density in amager units in 3 He gas (
Saam et al., Phys. Rev. A 52 : 862-865 (1995)). As a result, relatively thick walls, such as conduits, are desirable so that oxygen is removed, for example, by flowing nitrogen gas. When installing a new 3 He source to the applicator, a small amount (e.g., about 20 mL) washed away 3 He inlet at the 3 He (in FIG. 2 (203)), it is also desirable to remove the air.

【0056】 アプリケータが生きている被検体と共に用いられる場合、衛生面もまた考慮さ
れなければならない。検査中の患者の呼吸ガスに接触する部分は、使い捨て可能
であるか、または滅菌もしくは殺菌可能であることが好ましい。従って、このよ
うな「接触」構成要素に用いられる材料は、120℃までの温度で形状が安定し
ていることが望ましい。
When the applicator is used with a living subject, hygiene considerations must also be considered. Preferably, the portion that comes into contact with the patient's breathing gas under examination is disposable or sterilizable or sterilizable. Therefore, it is desirable that the materials used for such "contact" components be stable in shape at temperatures up to 120C.

【0057】 アプリケータの構成要素のすべてが、非磁性材料、特に非金属材料、より好ま
しくは電気的に導電性のない材料(例えば、プラスチック)で形成されているの
が望ましい。可動部分は特にプラスチックで形成されているのが望ましい。
Preferably, all of the components of the applicator are made of a non-magnetic material, especially a non-metallic material, more preferably a material that is not electrically conductive (eg, plastic). The movable part is preferably made of plastic.

【0058】 収縮および伸張時にそれぞれ計量装置のハウジングへ流出しまたはハウジング
から流出するガスの量を決定する測定装置は、ハウジングの通気孔に接続された
流量計、およびハウジングの内部とアプリケータの出口との間の圧力差を測定す
るハウジングの通気孔に接続された差圧計を有する。次に、切り換え弁(第2弁
)は、測定値に応答して切り換えられ得る。
The measuring device, which determines the amount of gas flowing into or out of the housing of the metering device during contraction and extension, respectively, consists of a flow meter connected to the housing vent and the interior of the housing and the outlet of the applicator. And a pressure gauge connected to the vent of the housing for measuring the pressure difference between The switching valve (second valve) can then be switched in response to the measurement.

【0059】 材料を適切に選択することによって、本発明のアプリケータは、核スピン断層
撮影機内に配置され得る。(この点に関する材料の適切な選択は上記ですでに記
載している)。
By appropriate selection of the materials, the applicator of the invention can be placed in a nuclear spin tomograph. (The appropriate choice of material in this regard has already been described above).

【0060】 過分極ガス投与では、装置内の無効空間、特に第1入口と可変容量貯蔵部との
間および貯蔵部と出口との間の空間は最小限にすることが望ましい。これにより
、時間的な遅延または壁との接触による分極の不要な損失の減少を助けることが
できる。
For hyperpolarized gas dosing, it is desirable to minimize the dead space in the device, especially the space between the first inlet and the variable volume reservoir and between the reservoir and the outlet. This can help reduce unnecessary loss of polarization due to time delays or wall contact.

【0061】 過分極3Heの他に、アプリケータは、他の過分極ガス、例えば、129Xeおよ
び他の過分極I=1/2原子核(例えば、13C、15Nまたは29Si)を含む化合
物と共に用いてもよい。
In addition to hyperpolarized 3 He, the applicator also contains other hyperpolarized gases, for example 129 Xe and other hyperpolarized I = 1 / nuclei (eg, 13 C, 15 N or 29 Si). It may be used together with a compound.

【0062】 他の態様によると、本発明は、流体(好ましくは、ガス、特に過分極ガス)M
R造影剤が被検体に塊で投与され、MR造影剤が分布する被検体の少なくとも一
部のMR像(好ましくは、非プロトンMR像)が生成される磁気共鳴造影法であ
って、前記流体が本発明による装置を用いて投与されることを特徴とし、前記流
体が好ましくは被検体の呼吸系に投与される磁気共鳴造影法を提供する。
According to another aspect, the invention relates to a fluid (preferably a gas, in particular a hyperpolarised gas) M
A magnetic resonance imaging method, wherein an R contrast agent is administered to a subject in a lump, and an MR image (preferably, an aprotic MR image) of at least a part of the subject in which the MR contrast agent is distributed is generated. Is administered using a device according to the invention, wherein said fluid is preferably administered to a subject's respiratory system.

【0063】 本発明の方法による造影は従来通りに行われ得る。Imaging according to the method of the present invention may be performed conventionally.

【0064】 塊の投与は、呼吸摂取のうちの2から100%、より好ましくは5から30%
を占めるのが都合よく、呼吸摂取の任意の段階で行われ得る。投与されるガスが
過分極化されている場合、少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%のP値
に分極化されるのが好ましい。
The administration of the bolus is 2-100% of the respiratory intake, more preferably 5-30%
And may be performed at any stage of respiratory intake. If the administered gas is hyperpolarised, it is preferably polarized to a P value of at least 5%, preferably at least 10%.

【0065】 本明細書で参照した文献を参考のために援用する。The documents referred to herein are incorporated by reference.

【0066】 ここで、本発明の実施態様をさらに添付の図面を参照しながら記載する。[0066] Embodiments of the present invention will now be further described with reference to the accompanying drawings.

【0067】 図2は、3He塊を供給するために用いられる装置モジュールの全体像を参照 符号(10)で示す。検査中のヒト(101)は、核スピン断層撮影機(102
)の磁場内に横たわっている。呼吸空気はホース(301)を通ってアプリケー
タ(20)を通過し、アプリケータ(20)はその空気を患者の方へ運搬する。
吐き出された空気はライン(302)を通って回収することができる。
FIG. 2 shows, by reference numeral (10), an overview of the device module used to supply the 3 He mass. The human (101) under examination is a nuclear spin tomograph (102).
A) lying in the magnetic field. Breathing air passes through the applicator (20) through the hose (301), which carries the air to the patient.
The exhaled air can be recovered through line (302).

【0068】 呼吸が制御される場合、摂取空気は制御条件下で呼吸器(30)から提供され
得る。これにより呼吸空気内での特殊な酸素密度の調整も可能なる。特殊ガスが
呼吸の後回収されることを目的とする場合、特殊ガスは、例えば袋(303)内
に集められ得る。
When breathing is controlled, inspired air may be provided from the respirator (30) under controlled conditions. This also allows for special oxygen density adjustments in the breathing air. If the special gas is intended to be collected after breathing, the special gas may be collected, for example, in a bag (303).

【0069】 特殊ガス塊は、患者の頭の近くで核スピン断層撮影機内に配置されたアプリケ
ータ(20)によって呼吸空気に挿入される。この結果、呼吸ホース内での避け
ることのできない無効量を除いて、無効量の発生を避けることができる。過分極 3 Heの貯蔵部(201〜203)は、本明細書では、アプリケータ(20)の 一部と見なされる。ガスは外部で過分極化され、コンテナ(201)内に配置さ
れる。コンテナは、供給者または製造者のもとで充填されている。コンテナ(2
01)は、例えば、弁(202)付きのガラスセルからなり、接続フランジ(2
03)を介してアプリケータ(20)に接続され得る。3Heコンテナ(201 )自体は非常に長い緩和時間を可能にするが、過分極3Heと接触する他のすべ ての表面は小さくなくてはならない。特定量のガスが通過するとき、対応する体
積での滞留時間は短くなるので、その後発生する分極損失も小さい。これが、ア
プリケータを核スピン断層撮映機内に配置することが望ましい理由である。これ
と対照的に、窒素などの洗浄ガスは、例えば、外部に配置されたシリンダ(21
0)からライン(211)を通って導入され得る。アプリケータ(20)自体は
、電気的、空気圧式、および液圧式器具および制御ライン(221)を介してア
プリケータ(20)に接続されているコンピュータ(220)で制御される。
The special gas mass is applied to an application placed in a nuclear spin tomograph near the patient's head.
Data (20) into the breathing air. As a result, avoid in the breathing hose
Except for the ineffective amount that cannot be changed, occurrence of an ineffective amount can be avoided. Hyperpolarization Three The He reservoirs (201-203) are considered herein as part of the applicator (20). The gas is externally hyperpolarized and placed in a container (201).
It is. Containers are filled under the supplier or manufacturer. Container (2
01) is, for example, a glass cell with a valve (202), and has a connection flange (2).
03) to the applicator (20).ThreeThe He container (201) itself allows for very long relaxation times,ThreeAll other surfaces in contact with He must be small. When a certain amount of gas passes, the corresponding body
Since the residence time in the product is shorter, the subsequent polarization loss is smaller. This is
This is why it is desirable to place the predicator in a nuclear spin tomograph. this
In contrast, a cleaning gas such as nitrogen is, for example, an externally located cylinder (21
0) through line (211). The applicator (20) itself
Via electrical, pneumatic and hydraulic instruments and control lines (221).
It is controlled by a computer (220) connected to the replicator (20).

【0070】 図3は、アプリケータ(20)の概略図を示す。破線で規定されている領域内
の構成要素は断層撮影機の磁場内に配置されている。これらの材料および寸法は
、前述した要件を満たすのが好ましい。特に、呼吸ガスを運搬する断面はすべて
、例えば直径22mmの円の面積に対応する比較的大きな断面積で設計されるの
が好ましい。これにより、560ml/秒までの層流が可能になる。
FIG. 3 shows a schematic view of the applicator (20). Components within the area defined by the dashed line are located in the magnetic field of the tomograph. These materials and dimensions preferably fulfill the requirements described above. In particular, all the cross sections carrying the respiratory gas are preferably designed with a relatively large cross-sectional area, for example corresponding to the area of a circle with a diameter of 22 mm. This allows laminar flow up to 560 ml / sec.

【0071】 所望のガス塊を与える前に、患者はライン(301/305)、弁(240)
、およびライン(241)を通して吸息し、ライン(302)を通して呼息する
。塊を投与する際、ガス(2)(図1)がライン(241)に導入されると、ラ
イン(301)および(305)からの通常のガスの流れは弁(240)によっ
て妨げられ、この代わりに、ベローズ(231)からある量のガスが患者まで運
搬される(図4を参照)。ベローズ(231)は、ハウジング(230)内に配
置されている。切り換え位置(図3で示す弁(240)が、右側に置き換えられ
ている)にある切り換え弁を用いて、ベローズはライン(305)に接続される
。アプリケータ(20)が呼吸器に接続されている場合、ハウジング(230)
には、呼吸器からの呼吸空気の予備圧力がかけられる。この結果、ベローズ(2
31)は押圧されて空になり、ライン(206)、弁(240)、およびライン
(241)を通ってベローズに元々充填されていたガスは患者まで導かれる。ベ
ローズ(231)が空になると(圧力差センサ(244)での圧力増加によって
検出される)、弁(240)はリセットされ、患者への通常の呼吸の流れが続行
される(図3を参照)。圧力差センサ(244)は、ライン(242)を介して
ハウジング(230)内の通気孔(235)に接続されている。
Prior to providing the desired mass of gas, the patient is placed in line (301/305), valve (240)
, And exhale through line (241) and exhale through line (302). When administering the mass, when gas (2) (FIG. 1) is introduced into line (241), the normal gas flow from lines (301) and (305) is obstructed by valve (240). Instead, a certain amount of gas is delivered from the bellows (231) to the patient (see FIG. 4). Bellows (231) is located within housing (230). The bellows is connected to the line (305) using a switching valve in a switching position (the valve (240) shown in FIG. 3 has been replaced on the right). A housing (230) when the applicator (20) is connected to a respirator;
Is pre-pressurized with breathing air from the respirator. As a result, the bellows (2
31) is depressed and emptied, and the gas originally filling the bellows through line (206), valve (240) and line (241) is led to the patient. When the bellows (231) is empty (detected by an increase in pressure at the pressure difference sensor (244)), the valve (240) is reset and normal respiratory flow to the patient continues (see FIG. 3). ). The pressure difference sensor (244) is connected to a vent (235) in the housing (230) via a line (242).

【0072】 過分極ガスが投与されている場合、吐き出された空気は、好ましくは、アプリ
ケータに逆戻りすべきではない。呼吸器が用いられているとき、呼吸器は吸息お
よび呼息状態をモニタし、それに従ってライン(301)を通してガスを自由に
通過させるか、またはライン(302)の端部の弁(不図示)を開口する。この
動作モードでは、ライン(241)および(302)はY片によって口に直接接
続され、ガスはマウスピースによって供給される。
If hyperpolarized gas is being administered, the exhaled air should preferably not return to the applicator. When the respirator is in use, the respirator monitors inspiration and expiration conditions and allows gas to pass freely through line (301), or a valve (not shown) at the end of line (302). ). In this mode of operation, lines (241) and (302) are connected directly to the mouth by a Y-piece and gas is supplied by a mouthpiece.

【0073】 アプリケータ(20)が呼吸器を用いずに使用されている場合、患者は通常、
ライン(301)および(305)、弁(240)、ならびにライン(241)
を通して空気を吸い込む。空気がアプリケータ(20)に逆戻りするのを阻止す
るために、受動的に作動する弁(245)(図5)が用いられる。呼息するとき
、弁(245)はライン(241)を閉塞し、ライン(302)を開ける。この
動作モードでは、患者は、弁(240)が切り換えられた後、吸息してベローズ
(231)を空にする。この場合も、圧力差センサ(244)における圧力差に
よって弁(240)は元の状態に切り換えられる。
When the applicator (20) is used without a respirator, the patient will typically
Lines (301) and (305), valve (240), and line (241)
Inhale air through. A passively actuated valve (245) (FIG. 5) is used to prevent air from returning to the applicator (20). When exhaling, valve (245) closes line (241) and opens line (302). In this mode of operation, the patient inhales and empties the bellows (231) after the valve (240) is switched. Also in this case, the valve (240) is switched to the original state by the pressure difference in the pressure difference sensor (244).

【0074】 図6は、受動的に作動する弁(310)および(311)が吸息ライン(30
1)および呼息ライン(302)に設けられたアプリケータを示す。これは、こ
れらの弁と組み合わせてY片を用いることによって成し遂げることができ、この
ようにして図5の弁(245)などの市販の弁によって引き起こされ得る過分極
ガスの緩和を避けることができる。
FIG. 6 shows that the passively actuated valves (310) and (311) are
1) shows the applicator provided in the exhalation line (302). This can be accomplished by using a Y-piece in combination with these valves, thus avoiding the relaxation of hyperpolarized gas that can be caused by commercially available valves such as valve (245) in FIG. .

【0075】 患者の呼吸プロセスをモニタするために、流量計(304)が、吸息ブランチ
(ライン301、305)に挿入されている。ベローズ(231)は、呼息状態
において、外部ガスシリンダからライン(211)を通って、または3Heタン ク(201)(その弁(202)はフランジに取り付けられた後開かれる)から
充填される。ガスは、コンピュータ制御される弁(212)および(204)に
よってそれぞれ、予め押圧により空になったベローズ(231)に充填される。
充填量は、供給される塊の量に応じて決定される。この場合、ガスの流れは、運
搬されるガス量が例えば約0.5秒以内にベローズ(231)に充填されるよう
に、計量弁(213)および(205)によってそれぞれ調整される。計量弁(
205)の設定は、ライン(211)またはタンク(201)における(大気圧
に関連した)予備圧力に従って決定される。この予備圧力は、タンク(201)
にどのくらいのガスが残存しているのかに従って、窒素の場合は通常4バールで
あり、3Heの場合は2から0バールである。
To monitor the patient's respiratory process, a flow meter (304) has been inserted into the inspiration branch (lines 301, 305). Bellows (231) is in the expiratory state, are filled from the through line (211) from an external gas cylinder, or 3 He tank (201) (the valve (202) is opened after being attached to the flange) You. The gas is filled into the bellows (231) previously emptied by pressing, respectively, by means of the computer-controlled valves (212) and (204).
The filling amount is determined according to the amount of the supplied mass. In this case, the gas flow is regulated by metering valves (213) and (205), respectively, such that the amount of gas carried is filled in bellows (231) within, for example, about 0.5 seconds. Measuring valve (
The setting of 205) is determined according to the pre-pressure (related to atmospheric pressure) in line (211) or tank (201). This preliminary pressure is applied to the tank (201)
Is usually 4 bar for nitrogen and 2 to 0 bar for 3 He, depending on how much gas remains in the reactor.

【0076】 貯蔵部(231)を充填する際、空気はハウジング(230)から除去され、
通気孔(236)に接続されている流量計(232)、弁(233)、およびこ
の状態で開口しているライン(234)を通って排出される。流量計で測定され
たデータは、ベローズ(231)が充填されているときに記録され、一時的に集
積される。このように決定される排出空気量は、ベローズ(231)に充填され
るガス量に相当する。従って、後者の量は、間接的に決定され、特に特定の材料
と接触したときの緩和感度の観点から、分極ガスを取り扱う点で有利である。こ
の測定量に基づいて、0.5秒の充填時間の場合、ガス量は5%未満の相対的な
エラーで再現可能に充填され得る。
When filling the reservoir (231), air is removed from the housing (230),
It is discharged through a flow meter (232) connected to a vent (236), a valve (233), and a line (234) which is open in this state. The data measured by the flow meter is recorded when the bellows (231) is filled, and is temporarily accumulated. The amount of exhaust air determined in this way corresponds to the amount of gas charged into the bellows (231). Therefore, the latter amount is determined indirectly, and is advantageous in handling polarized gas, especially from the viewpoint of relaxation sensitivity when it comes into contact with a specific material. Based on this measured quantity, for a fill time of 0.5 seconds, the gas volume can be reproducibly filled with a relative error of less than 5%.

【0077】 弁の切り換え時間は既知のガスの流れから予め決定することができるので、弁
切り換え時間による一時的な遅延は補償され、弁は既知の遅延時間だけ早く作動
し得る。これは、特に、塊の投与が20ミリ秒以内の精度で行われることを意味
し、これにより、呼吸の流れを500ml/秒に想定した場合、予め吸い込んだ
不確かなガス量はΔq<500ml/秒未満に限定される。20ミリ秒では、即
ち、10ml未満である。すべての場合において、弁(240)と患者との間の
ライン(241)における無効容積からのガスは供給されるべき塊が患者に到達
する前に予め吸い込まれなければならないことに留意されたい。従って、アプリ
ケータ(20)は、患者の頭のすぐ隣りに配置されるのが有利である。ライン(
241)内の無効容量は、本明細書に記載する実施形態では60ml程度であり
得る。
Since the switching time of the valve can be predetermined from the known gas flow, the temporary delay due to the valve switching time is compensated for and the valve can operate earlier by the known delay time. This means, in particular, that the dosing of the bolus takes place within an accuracy of less than 20 milliseconds, whereby assuming a respiratory flow of 500 ml / sec, the uncertain gas volume inhaled beforehand is Δq <500 ml / Limited to less than a second. In 20 milliseconds, ie less than 10 ml. Note that in all cases, gas from the dead volume in the line (241) between the valve (240) and the patient must be inhaled before the mass to be delivered reaches the patient. Accordingly, the applicator (20) is advantageously located right next to the patient's head. line(
The dead volume in 241) can be as much as 60 ml in the embodiments described herein.

【0078】 用いられる弁、計量弁、および流量計は、可能な限り、従来から市販されてい
る構成要素であればよい。本実施形態における弁(204)および(233)は
、液圧式で作動し、必要な寸法で設計され、適切に選択された材料から製造され
得る。弁(240)は、液圧式で都合よく作動し、切り換え状態で、すべての入
口および出口が接続されるようにうまく設計される。このため、弁が切り換えら
れるときに患者へのガスの流れが妨げられない。
As far as possible, the valves, metering valves and flow meters used may be any conventionally available components. The valves (204) and (233) in this embodiment operate hydraulically, are designed with the required dimensions, and can be manufactured from appropriately selected materials. The valve (240) is conveniently designed to operate hydraulically and in the switched state, all inlets and outlets are connected. Thus, the flow of gas to the patient is not obstructed when the valve is switched.

【0079】 アプリケータを通って転送される際の3Heの分極損失をテスト測定した。ア プリケータの関連の構成要素の緩和効果をNMR方法によって測定した。Heを
遮断する膜で形成されているベローズは、純粋な窒素ガスですべての酸素残留物
をよく洗い流した後、20から40分の緩和時間を示した。1回だけの呼吸量の
ガスを、供給前に長くとも数秒だけベローズに貯蔵するので、分極損失は1%未
満である。弁(240)内で測定される位置依存緩和時間は10秒と20秒との
間で変化するため、1秒以内で流れる場合、3He分極のうち90%を上回る分 極が保持されることになる。ベローズを充填しているとき、および他のラインを
流れているとき、顕著な分極ロスは発生しない。全体として、元々の分極のうち
の90%を上回る分極が患者に到達する。
[0079] The polarization loss of 3 He as transferred through the applicator was tested and measured. The relaxation effect of the relevant components of the applicator was measured by the NMR method. Bellows formed with a He blocking membrane showed a relaxation time of 20 to 40 minutes after thorough flushing of all oxygen residues with pure nitrogen gas. Since only a single breath of gas is stored in the bellows for at most a few seconds before delivery, the polarization loss is less than 1%. Since the position-dependent relaxation time measured in the valve (240) varies between 10 and 20 seconds, more than 90% of the 3 He polarization is retained when flowing within 1 second. become. No significant polarization loss occurs when filling the bellows and flowing through other lines. Overall, more than 90% of the original polarization reaches the patient.

【0080】 図7は、アプリケータを用いて生産された塊がどのくらい急峻に、どのように
配置され得るかを示す。呼吸摂取における異なる点で3He塊が配置された3つ の模擬呼吸摂取(a)、(b)および(c)を作成し、二酸化炭素を呼吸器の空
気に加え、従来のCO2メータを用いてマウスピースにおけるガスのCO2含有量
を測定することによって出口(マウスピース)から排出されるガスの3He含有 量を間接的に測定した。3つの模擬呼吸の3He含有量を重ねて図示する。
FIG. 7 shows how steeply and how the mass produced with the applicator can be arranged. Create three simulated breath intakes (a), (b) and (c) where the 3 He mass is located at different points in the breath intake, add carbon dioxide to the respiratory air, and use a conventional CO 2 meter. It was indirectly measured 3 He content of the gas discharged from the outlet (mouthpiece) by measuring the CO 2 content of the gas in the mouthpiece with. The 3 He content of the three simulated breaths is shown overlaid.

【0081】 図8は、塊の大きさ(持続時間)がどのように変化するかを示す。順番に3H eの塊が大きくなっている4つの模擬呼吸摂取(d)、(e)、(f)および(
g)を作成し、3He含有量を上記図7と同様に決定した。図7のように、結果 を重ねて図示する。
FIG. 8 shows how the chunk size (duration) changes. Four simulated respiratory intakes (d), (e), (f), and (f), in which the mass of 3 He increases in order
g) Create and a 3 He content was determined in the same manner as in FIG. 7. As shown in FIG. 7, the results are shown in an overlapping manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 ホース内の他の2種類のガスの流れの間に配置されたガスの塊を概略的に示す
FIG. 1 schematically shows a gas mass located between two other gas flows in a hose.

【図2】 本発明によるアプリケータの概略図FIG. 2 is a schematic diagram of an applicator according to the present invention.

【図3】 空気が被検体の患者に与えられている動作位置にある図2のアプリケータの概
略図
FIG. 3 is a schematic diagram of the applicator of FIG. 2 in an operative position in which air is being provided to a subject patient.

【図4】 被検体の患者が、ガス塊、例えば、過分極3Heを供給されている動作位置に ある図2のアプリケータの概略図FIG. 4 is a schematic diagram of the applicator of FIG. 2 in an operating position where the patient of the subject is being supplied with a gas mass, eg, hyperpolarized 3 He

【図5】 空気がアプリケータの出口に逆戻りするのを阻止するための受動的に作動する
逆止め弁を備えた、図3のアプリケータに相当する他のアプリケータの概略図
FIG. 5 is a schematic view of another applicator corresponding to the applicator of FIG. 3 with a passively actuated check valve to prevent air from returning to the outlet of the applicator.

【図6】 図4と同じ動作位置にある他のアプリケータの概略図FIG. 6 is a schematic diagram of another applicator in the same operating position as FIG. 4;

【図7】 3つの模擬呼吸における3He濃度を示すグラフFIG. 7 is a graph showing 3 He concentration in three simulated breaths.

【図8】 4つの模擬呼吸における3He濃度を示すグラフFIG. 8 is a graph showing 3 He concentration in four simulated breaths.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成11年12月14日(1999.12.14)[Submission date] December 14, 1999 (Dec. 14, 1999)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】 アプリケータ [Title of the Invention] Applicator

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項11[Correction target item name] Claim 11

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】 本発明は、並べられた不連続相(例えば、固体粒子、液体飛沫、小胞(例えば
、ミセル、リポソーム、微小な泡、マイクロバルーン等)などを選択的に含む流
体塊(例えば、液体塊またはガス塊)を配送するのに適した装置(以後、「アプ
リケータ」と呼ぶ)に関する。特に、本アプリケータは、人間または空気呼吸動
物(例えば、哺乳類、爬虫類、または鳥類)の呼吸系にガス塊を配送するのに適
している。さらに特定的には、アプリケータは、過分極ガス塊を配送するのに適
している。 US-A-4932401(Perkins)は、酸素と麻酔ガスとの混合物を患者に投与するた めの置換計測装置を開示している
[0001] The present invention provides a fluid mass (eg, such as solid particles, liquid droplets, vesicles (eg, micelles, liposomes, microbubbles, microballoons, etc.), and the like, which is selectively arranged. The present invention relates to a device suitable for delivering a liquid or gaseous mass (hereinafter referred to as an "applicator"), in particular for the respiration of humans or air-breathing animals (e.g. mammals, reptiles or birds). US-A-4932401 (Perkins) is suitable for delivering a gas mass to a system and more particularly for delivering a hyperpolarized gas mass. the mixture discloses substituted measuring apparatus order to be administered to a patient with.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0016】 1つの態様によると、本発明は、可変量流体貯蔵部と、前記貯蔵部から流体出
口につながっている流体導管と、第1流体入口と、第2流体入口と、前記導管と
前記貯蔵部との間の流体の流れを検出するように配置された第1検出器と、前記
第1入口から前記導管を通って前記貯蔵部へと流体が流れるのを可能にするかま
たは阻止するように配置された第1弁と、第2弁と、前記第1および第2弁の動 作を制御するように配置された駆動器とを備え、前記第2弁が、第1の設定では 、前記第2入口から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にする とともに、前記貯蔵部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止 し、第2の設定では、前記貯蔵部から前記導管を通って前記出口へと流体が流れ るのを可能にするとともに、前記第2入口から前記導管を通って前記出口へと流 体が流れるのを阻止し、第2検出器が前記第2入口から前記導管への流体の流れ を検出するように配置されていることを特徴とする流体投与装置を提供する
According to one aspect, the invention includes a variable fluid reservoir, a fluid conduit leading from the reservoir to a fluid outlet, a first fluid inlet, a second fluid inlet, the conduit and the fluid conduit. A first detector arranged to detect fluid flow to and from a reservoir; and allowing or preventing fluid from flowing from the first inlet through the conduit to the reservoir. a first valve arranged to the second valve, and a arranged driver to control the operation of the first and second valve, the second valve is in the first set , while enabling the said second inlet fluid to flow to said outlet through said conduit, to prevent from the reservoir of fluid flows to the outlet through said conduit, second set of So yes from the reservoir fluid from Ru flows to the outlet through the conduit As well as the ability, through the conduit from the second inlet to prevent the fluid material from flowing into the outlet, so that the second detector detects the flow of fluid to the conduit from the second inlet A fluid administration device is provided, wherein the fluid administration device is disposed .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 グロスマン、ティノ ドイツ、デー 55131 マインツ、フライ ヘル−フォン−シュタイン−シュトラッセ 28 (72)発明者 ハイル、ヴェルナー フランス、エフ 38760 ヴァルセ−アリ エー ル エリゼ、ラ ギロディエール (72)発明者 カウクツァー、ハンス−ウーリッヒ ドイツ、デー 65191 ヴィースバーデン、 キルヒバッハシュトラッセ 24 (72)発明者 ラウアー、ラース ドイツ、デー 55129 マインツ、ドクト ル.−カール−シュラム−シュトラッセ 2 (72)発明者 マークスタラー、クラウス ドイツ、デー 55218 インゲルハイム、 ホーホシュトラッセ 4 (72)発明者 オッテン、アーンスト ドイツ、デー 55127 マインツ、カール −オルフ−シュトラッセ 47 (72)発明者 スーカウ、ラインハード ドイツ、デー 55128 マインツ、ヴィリ −ヴォルフ−シュトラッセ 22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW -Strasse 28 (72) Inventor Heil, Werner France, F 38760 Walce-Arière Elysées, La Girodiere (72) Inventor Kaukzer, Hans-Urich Germany, Day 65191 Wiesbaden, Kirchbachstrasse 24 (72) Inventor Lauer, Lars Germany, Day 55129 Mainz, Doctor. -Karl-Schram-Strasse 2 (72) Inventor Mark Staller, Claus Germany, Day 55218 Ingelheim, Hochstrasse 4 (72) Inventor Otten, Ernst Germany, Day 55127 Mainz, Karl-Orf-Strasse 47 (72) Invention Sukau, Rhinehard Germany, Day 55128 Mainz, Willi-Wolf-Strasse 22

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可変容量流体貯蔵部と、前記貯蔵部から流体出口につながって
いる流体導管と、第1流体入口と、第2流体入口と、前記導管と前記貯蔵部との
間の流体の流れを検出するように配置された第1検出器と、前記第1入口から前
記導管を通って前記貯蔵部へと流体が流れるのを可能にするかまたは阻止するよ
うに配置された第1弁と、第1の設定では、前記第2の入口から前記導管を通っ
て前記出口へと流体が流れるのを可能にするとともに、前記貯蔵部から前記導管
を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止し、第2の設定では、前記貯蔵部か
ら前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを可能にするとともに、前記第
2入口から前記導管を通って前記出口へと流体が流れるのを阻止する第2弁と、
前記第2入口から前記導管への流体の流れを検出するように配置された第2検出
器と、前記第1および第2弁の動作を制御するように配置された駆動器とを備え
た流体投与装置。
1. A variable volume fluid reservoir, a fluid conduit leading from the reservoir to a fluid outlet, a first fluid inlet, a second fluid inlet, and a fluid conduit between the conduit and the reservoir. A first detector arranged to detect flow, and a first valve arranged to allow or block fluid flow from the first inlet through the conduit to the reservoir. And, in a first setting, allowing fluid to flow from said second inlet through said conduit to said outlet and fluid flowing from said reservoir through said conduit to said outlet. And in a second setting, allowing fluid to flow from said reservoir through said conduit to said outlet and fluid flowing from said second inlet through said conduit to said outlet A second valve for preventing
A fluid comprising: a second detector arranged to detect a flow of fluid from the second inlet to the conduit; and a driver arranged to control the operation of the first and second valves. Dosing device.
【請求項2】 前記貯蔵部が通気孔を有する剛体コンテナ内に配置された可撓
性コンテナであり、前記第1検出器が前記通気孔を通る流体の流れを検出するよ
うに配置されている請求項1に記載の装置。
2. The storage device according to claim 1, wherein the storage unit is a flexible container disposed in a rigid container having a vent, and the first detector is arranged to detect a flow of a fluid through the vent. The device according to claim 1.
【請求項3】 前記出口から前記導管を通って第2出口または第2貯蔵部への
流体の流れを方向づけ、前記流体の流れが前記可変容量貯蔵部に到達するのを阻
止するように作用する弁がさらに設けられた請求項1および2のいずれか1項に
記載の装置。
3. Directing fluid flow from the outlet through the conduit to a second outlet or second reservoir, and acts to prevent the fluid flow from reaching the variable volume reservoir. Apparatus according to any one of claims 1 and 2, further comprising a valve.
【請求項4】 前記第1入口に取り付けられた過分極ガス源をさらに備えた請
求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a hyperpolarized gas source attached to the first inlet.
【請求項5】 前記第2入口に取り付けられた呼吸器をさらに備えた請求項1
から4のいずれか1項に記載の装置。
5. The apparatus of claim 1, further comprising a respirator attached to the second inlet.
The device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 第3入口、および前記第3入口から前記可変容量貯蔵部への流
体の流れを可能にするか、または阻止するように配置された第3弁をさらに備え
、前記駆動器がさらに前記第3弁の動作を制御するように配置されている請求項
1から5のいずれか1項に記載の装置。
6. The apparatus further comprising a third inlet, and a third valve arranged to allow or block fluid flow from the third inlet to the variable volume reservoir, wherein the driver is Apparatus according to any of the preceding claims, further arranged to control the operation of the third valve.
【請求項7】 前記可変容量貯蔵部の内面、および前記第1入口を通って前記
導管に入り、前記導管から前記出口を通って排出される流体が接触可能なすべて
の面が非磁性材料で形成されている請求項1から6のいずれか1項に記載の装置
7. The inner surface of the variable volume reservoir and all surfaces accessible to fluid entering the conduit through the first inlet and exiting the conduit through the outlet are non-magnetic materials. 7. The device according to claim 1, wherein the device is formed.
【請求項8】 前記非磁性材料がガラス、チタン、およびプラスチックから選
択された請求項7に記載の装置。
8. The apparatus of claim 7, wherein said non-magnetic material is selected from glass, titanium, and plastic.
【請求項9】 前記第2弁と前記出口との間の前記導管が、前記導管を通過す
る流体の流れが実質的に層状となるように構成されている請求項1から8のいず
れか1項に記載の装置。
9. The conduit of claim 1, wherein the conduit between the second valve and the outlet is configured such that fluid flow through the conduit is substantially laminar. The device according to item.
【請求項10】 非磁性材料で構成されている請求項1から9のいずれか1項
に記載の装置。
10. The device according to claim 1, wherein the device is made of a non-magnetic material.
【請求項11】 第1ガス物質、特に、分極した原始(原子核)を含むガスを
導入するための第1入口(203)と、 前記第1入口(203)に接続され、前記第1ガス物質の供給すべき量を計量
して投与するための計量装置(230、231)と、 第2ガス物質を導入するための第2入口(301、305)と、 前記第2入口(301、305)を通って導入される前記第2のガス物質の量
を測定するための測定装置(304)と、 前記第1および第2ガス物質のための出口(241、243)と、 一方で前記計量装置(230、231)および前記第2入口(301、305
)に接続され、他方で出口(241、243)に接続され、第1弁設定では前記
出口(241、243)を前記第2入口(301、305)に選択的接続し、第
2弁設定では前記出口(241、243)を前記計量装置(230、231)に
選択的に接続する切り換え弁(240)と、 前記第1入口(203)に接続され、前記コンテナ(231)の伸張時に前記
ハウジング(230)から流出し、および/または前記コンテナ(231)の収
縮時に前記ハウジング(230)へ流入するガスを測定するための他の測定装置
(232、244)が接続されている、少なくとも1つの通気孔(235、23
6)を備えたハウジング(230)内に配置された、伸張可能なコンテナ(23
1)を備えた計量装置(230、231)と、 前記2つの測定装置(304、232、244)および前記切り換え弁(24
0)に接続され、 前記計量装置(230、231)の前記伸張可能なコンテナ(231)への前
記第1ガス物質の流入量を、前記他の測定装置(232、244)によって測定
される前記計量装置(230、231)の前記ハウジング(230)から排出さ
れたガスの量に基づいて制御し、 前記第1測定装置(304)によって測定される前記第2ガス物質の量に基づ
いて、または特定の期間が終了した後に、前記第1弁設定から前記第2弁設定に
前記切り換え弁(240)を切り換え、 前記他の測定装置(232、244)によって測定される前記計量装置(23
0、231)の前記ハウジング(230)へ流入するガスの量に基づいて、前記
第2弁設定から前記第1弁設定へ前記切り換え弁(240)を切り換える制御ユ
ニット(220)とを備えた請求項1から10のいずれか1項に記載の装置。
11. A first gas substance, in particular a first inlet (203) for introducing a gas containing polarized primitives (nuclei), and said first gas substance connected to said first inlet (203). A metering device (230, 231) for measuring and administering an amount to be supplied, a second inlet (301, 305) for introducing a second gaseous substance, and the second inlet (301, 305). A measuring device (304) for measuring the amount of said second gaseous substance introduced therethrough; outlets (241, 243) for said first and second gaseous substances; (230, 231) and the second entrance (301, 305)
) And on the other hand connected to the outlets (241, 243), selectively connecting the outlets (241, 243) to the second inlets (301, 305) in a first valve setting, and in the second valve setting A switching valve (240) for selectively connecting the outlets (241, 243) to the metering devices (230, 231); and a housing connected to the first inlet (203) for extending the container (231). At least one other measuring device (232, 244) for measuring gas flowing out of (230) and / or into the housing (230) when the container (231) contracts. Vent holes (235, 23
The expandable container (23) located in the housing (230) with the
1) a weighing device (230, 231), the two measuring devices (304, 232, 244) and the switching valve (24)
0), wherein the flow rate of the first gaseous substance into the extensible container (231) of the metering device (230, 231) is measured by the other measuring device (232, 244). Controlling based on the amount of gas discharged from the housing (230) of the metering device (230, 231), based on the amount of the second gas substance measured by the first measuring device (304), or After a certain period of time, the switching valve (240) is switched from the first valve setting to the second valve setting, and the metering device (23) measured by the other measuring device (232, 244)
A control unit (220) for switching the switching valve (240) from the second valve setting to the first valve setting based on the amount of gas flowing into the housing (230) of the (230). Item 11. The apparatus according to any one of items 1 to 10.
【請求項12】 コンピュータ制御手段をさらに備えた請求項1から10のい
ずれか1項に記載の装置。
12. The apparatus according to claim 1, further comprising computer control means.
【請求項13】 流体MR造影剤が塊で被検体に投与され、前記造影剤が分布
する前記被検体の少なくとも一部のMR画像が生成され、前記流体が請求項1か
ら12のいずれか1項に記載の装置を用いて投与されることを特徴とする磁気共
鳴造影法。
13. The method according to claim 1, wherein the fluid MR contrast agent is administered in a lump to the subject, and an MR image of at least a part of the subject in which the contrast agent is distributed is generated. A magnetic resonance imaging method, wherein the magnetic resonance imaging method is administered using the device described in the section.
【請求項14】 前記MR造影が3He−NMR造影である請求項13に記載 の方法。14. The method of claim 13, wherein said MR imaging is a 3 He-NMR imaging.
JP2000520685A 1997-11-14 1998-11-13 Fluid administration device Pending JP2001522681A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19750467.1 1997-11-14
DE19750467 1997-11-14
DE19813790 1998-03-28
DE19813790.7 1998-03-28
PCT/EP1998/007516 WO1999025243A1 (en) 1997-11-14 1998-11-13 Apparatus for fluid administration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001522681A true JP2001522681A (en) 2001-11-20

Family

ID=26041596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000520685A Pending JP2001522681A (en) 1997-11-14 1998-11-13 Fluid administration device

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1030594A1 (en)
JP (1) JP2001522681A (en)
CN (1) CN1281345A (en)
AU (1) AU1874399A (en)
BR (1) BR9814968A (en)
CA (1) CA2309996A1 (en)
HU (1) HUP0100529A2 (en)
IL (1) IL136116A0 (en)
NO (1) NO20002478L (en)
PL (1) PL340503A1 (en)
WO (1) WO1999025243A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006519064A (en) * 2003-02-26 2006-08-24 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド MRI / NMR compatible hyperpolarized gas delivery valve for ventilators and related gas delivery methods
JP2006525080A (en) * 2003-04-22 2006-11-09 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド One-period volume control and measurement system, method, and device for respiratory hyperpolarized gas transmission for MRI / NMR

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1090250A1 (en) 1998-06-17 2001-04-11 Medi-Physics, Inc. Hyperpolarized gas transport device and associated transport method
US6128918A (en) * 1998-07-30 2000-10-10 Medi-Physics, Inc. Containers for hyperpolarized gases and associated methods
US6423387B1 (en) 1998-06-17 2002-07-23 Medi-Physics, Inc. Resilient containers for hyperpolarized gases and associated methods
US6286319B1 (en) * 1998-09-30 2001-09-11 Medi-Physics, Inc. Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
US6523356B2 (en) 1998-09-30 2003-02-25 Medi-Physics, Inc. Meted hyperpolarized noble gas dispensing methods and associated devices
US6237363B1 (en) 1998-09-30 2001-05-29 Medi-Physics, Inc. Hyperpolarized noble gas extraction methods masking methods and associated transport containers
US6284222B1 (en) 1998-11-03 2001-09-04 Medi--Physics, Inc. Hyperpolarized helium-3 microbubble gas entrapment methods
AU4686899A (en) 1999-02-23 2000-09-14 Medi-Physics, Inc. Portable system for monitoring the polarization level of a hyperpolarized gas during transport
US6295834B1 (en) 1999-06-30 2001-10-02 Medi-Physics, Inc. NMR polarization monitoring coils, hyperpolarizers with same, and methods for determining the polarization level of accumulated hyperpolarized noble gases during production
US6648130B1 (en) 1999-08-11 2003-11-18 Medi-Physics, Inc. Hyperpolarized gas transport and storage devices and associated transport and storage methods using permanent magnets
JP2003509130A (en) * 1999-09-16 2003-03-11 ザ ジョンズ ホプキンズ ユニバーシティ Distributed architecture for devices used in high magnetic field and / or RF environments
EP1265527A2 (en) 2000-03-13 2002-12-18 Medi-Physics, Inc. Diagnostic procedures using direct injection of gaseous hyperpolarized ?129 xe and associated systems and products
CA2414610A1 (en) 2000-07-13 2002-01-24 Medi-Physics, Inc. Diagnostic procedures using 129xe spectroscopy characteristic chemical shift to detect pathology in vivo
US7179450B2 (en) 2001-09-20 2007-02-20 Medi-Physics, Inc. Methods for in vivo evaluation of pulmonary physiology and/or function using NMR signals of polarized Xe
EP1534990B1 (en) 2002-07-23 2006-10-25 Medi-Physics, Inc. Automated dynamic pressure-responsive hyperpolarized gas dispensing systems, and associated methods and computer program products
CN103495251B (en) * 2013-07-18 2016-01-20 中国科学院武汉物理与数学研究所 Human body hyperpolarized gas breathing equipment under a kind of non-narcotization

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3666955A (en) * 1970-07-08 1972-05-30 Edgar L Suprenant Automatic control system for radioactive regional ventilation studies
US4169465A (en) * 1977-05-04 1979-10-02 James A. Walls Method and apparatus for obtaining non-invasive cardio-pulmonary measurements
US4810392A (en) * 1987-04-17 1989-03-07 W. R. Grace & Co. Sample dispensing system for liquid chromatography
US4932401A (en) * 1988-04-01 1990-06-12 Perkins Warren E Two-gas variable ratio, variable dose, metering system and method of use
US5370112A (en) * 1993-07-01 1994-12-06 Devilbiss Health Care, Inc. Method and means for powering portable oxygen supply systems
US5545396A (en) 1994-04-08 1996-08-13 The Research Foundation Of State University Of New York Magnetic resonance imaging using hyperpolarized noble gases
US5612103A (en) 1995-06-07 1997-03-18 Princeton University Coatings for production of hyperpolarized noble gases
WO1997037239A1 (en) 1996-03-29 1997-10-09 Lawrence Berkeley National Laboratory Enhancement of nmr and mri in the presence of hyperpolarized noble gases
US5642625A (en) 1996-03-29 1997-07-01 The Trustees Of Princeton University High volume hyperpolarizer for spin-polarized noble gas
DE19619471C1 (en) * 1996-05-14 1997-10-16 Siemens Ag Nuclear spin tomography apparatus with lower-strength magnetic system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006519064A (en) * 2003-02-26 2006-08-24 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド MRI / NMR compatible hyperpolarized gas delivery valve for ventilators and related gas delivery methods
JP2006525080A (en) * 2003-04-22 2006-11-09 メディ−フィジックス・インコーポレイテッド One-period volume control and measurement system, method, and device for respiratory hyperpolarized gas transmission for MRI / NMR

Also Published As

Publication number Publication date
HUP0100529A2 (en) 2001-06-28
WO1999025243A1 (en) 1999-05-27
BR9814968A (en) 2000-10-03
NO20002478D0 (en) 2000-05-12
AU1874399A (en) 1999-06-07
PL340503A1 (en) 2001-02-12
NO20002478L (en) 2000-07-13
IL136116A0 (en) 2001-05-20
EP1030594A1 (en) 2000-08-30
CA2309996A1 (en) 1999-05-27
CN1281345A (en) 2001-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001522681A (en) Fluid administration device
Deninger et al. Quantification of regional intrapulmonary oxygen partial pressure evolution during apnea by 3He MRI
Eberle et al. Analysis of intrapulmonary O2concentration by MR imaging of inhaled hyperpolarized helium-3
Kauczor et al. MRI using hyperpolarized noble gases
US7610914B2 (en) MRI/NMR-compatible, tidal volume control and measurement systems, methods, and devices for respiratory and hyperpolarized gas delivery
Black et al. In vivo He-3 MR images of guinea pig lungs.
US6595211B2 (en) Magnetic resonance imaging method
Driehuys et al. Pulmonary perfusion and xenon gas exchange in rats: MR imaging with intravenous injection of hyperpolarized 129Xe
JPH10501708A (en) Magnetic resonance imaging using hyperpolarized noble gas
US5694934A (en) MR studies in which a paramagnetic gas is administered to a living patient
Hedlund et al. MR-compatible ventilator for small animals: computer-controlled ventilation for proton and noble gas imaging
Nouls et al. A constant‐volume ventilator and gas recapture system for hyperpolarized gas MRI of mouse and rat lungs
Möller et al. Signal dynamics in magnetic resonance imaging of the lung with hyperpolarized noble gases
Martin et al. The pharmacokinetics of hyperpolarized xenon: implications for cerebral MRI
Mills et al. Functional magnetic resonance imaging of the lung
Chen et al. Ventilation‐synchronous magnetic resonance microscopy of pulmonary structure and ventilation in mice
Santyr et al. Rapid and efficient mapping of regional ventilation in the rat lung using hyperpolarized 3He with flip angle variation for offset of RF and relaxation (FAVOR)
Virgincar et al. A portable ventilator with integrated physiologic monitoring for hyperpolarized 129Xe MRI in rodents
Emami et al. Improved technique for measurement of regional fractional ventilation by hyperpolarized 3He MRI
US9999756B2 (en) System for delivery of gaseous imaging contrast agents and methods for using same
Lilburn et al. Validating excised rodent lungs for functional hyperpolarized xenon-129 MRI
Imai et al. Small animal imaging with hyperpolarized 129Xe magnetic resonance
Chen et al. Dynamic lung morphology of methacholine‐induced heterogeneous bronchoconstriction
Crémillieux et al. Three‐dimensional quantitative MRI of aerosolized gadolinium‐based nanoparticles and contrast agents in isolated ventilated porcine lungs
CN109363680A (en) A kind of portable respiration device and method for lung&#39;s dynamic magnetic resonance imaging