JP2002518652A - 過分極化されたガスのための弾性容器 - Google Patents

過分極化されたガスのための弾性容器

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JP2002518652A
JP2002518652A JP2000555036A JP2000555036A JP2002518652A JP 2002518652 A JP2002518652 A JP 2002518652A JP 2000555036 A JP2000555036 A JP 2000555036A JP 2000555036 A JP2000555036 A JP 2000555036A JP 2002518652 A JP2002518652 A JP 2002518652A
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gas
hyperpolarized
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layer
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ゾリンガー，デイヴィッド・エル
ディートン，ダニエル・エム
ドリーハイス，バスティアン
ハッソン，ケントン・シー
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メディ‐フィジクス，インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 弾性多層容器が、例えばガスなどの大量の過分極化希ガス流体を収容するように形成され、少なくとも２つの層を有する壁を含み、第１の層は、接触誘導スピン緩和を最小化する表面を有し、第１及び第２の層は、酸素に対してほぼ非透過性である。容器は、特に、3Ｈｅを収集及び輸送するのに適する。弾性容器は、例えば重合体、重水素化重合体、または金属薄膜などの、圧力に同時に応答する材料層から成ることも可能である。容器は、ガス流が、輸送の間、容器の大部分の容積から流出するのを抑制するために、細管および／またはポートまたは弁隔離手段を含むことも可能である。弾性容器は、充満された弾性容器をしぼばせるまたは潰すことにより、標的境界面に、過分極化希ガスを直接に送達することが可能である。さらに、129Ｘｅにおいて４時間を越え、3Ｈｅにおいて６時間を越えるＴ1を有する単層弾性容器は、選択された緩和性値を有する材料を含む。さらに、ポート付属具または弁部材と、細管及びポート隔離手段のうちの１つ以上を有するバッグは、容器弁及び付属具の減極効果を最小化する。過分極化ガスの緩和時間測定値を使用して、未知の重合体または液体におけるガス溶解度を決定するための方法が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、空軍科学研究局（ＡＦＯＳＲ）許可番号Ｆ４１６２４−９７−Ｃ−
９００１および国立保険研究所（ＮＩＨ）許可番号１ Ｒ４３ ＨＬ５９０２２
−０１に基づいて米国政府の支持をもってなされた。
【０００２】 （関連出願） 本出願は、１９９８年６月１７日付出願の米国仮出願番号第６０／０８９，６
９２号から優先権を主張する。１９９８年７月３０日付出願の関連特許出願番号
第０９／１２６，４４８号は共に審査中である。これらの書類の内容を以下に詳
細に引用するごとく参照して具体化する。
【０００３】 （技術分野） 本発明は、過分極化希ガス用の加工、貯蔵、運搬、送出コンテナに関する。
【０００４】 （背景技術） 従来、磁気共鳴映像法（“ＭＲＩ”）は人体内の（水の陽子内に存在する）水
素分子の核を励起することにより画像を作成するために利用されている。しかし
ながら、最近では分極希ガスが、これまで本様式において納得のいかない画像を
作成してきた人体の特定領域および部位の改良画像を作成することが可能である
とわかってきた。分極ヘリウム−３（"3Ｈｅ"）およびキセノン−１２９（"129
Ｘｅ"）が本目的に特に適しているとわかっている。残念ながら、以下にさらに
述べるように、ガスの分極状態は取り扱うには不安定であり、好ましくないこと
に環境条件は比較的速くに分極状態から崩壊する恐れがある。
【０００５】 過分極化装置は分極希ガスを生成および蓄積するために使用される。過分極化
装置は天然または均衡水準を越える（129Ｘｅまたは3Ｈｅのような）特定の希ガ
ス核の分極、すなわちボルツマン分極を人工的に高める。そのような増加が好ま
しいのは、それによってＭＲＩ信号強度が増強し、医者は人体内の実体のより良
い画像を得ることができるからである。Ａｌｂｅｒｔらによる米国特許番号第５
，５４５，３９６号を参照されたい。本特許明細書の記載内容を本明細書の記載
の一部としてここに引用する。
【０００６】 過分極化ガスを生成するために、一般には希ガスをルビジウム（“Ｒｂ”）の
ような光学的にポンピングされるアルカリ金属蒸気と共に混合する。これらの光
学的にポンピングされる金属蒸気は希ガスの核と衝突して、「スピン交換」とし
て知られる現象を介して希ガスを過分極化する。アルカリ金属蒸気の「光学的ポ
ンピング」はアルカリ金属用の第一主要共鳴の波長（たとえばＲｂには７９５ｎ
ｍ）でアルカリ金属蒸気を環状分極光で照射することにより生まれる。一般的な
状態では、基底状態の原子が励起され、その後基底状態に崩壊して戻る。適度な
磁場（１０ガウス）の下では、基底および励起状態の間での原子の循環が数マイ
クロセカンドで原子のほぼ１００％の分極を生むことが可能である。この分極は
一般にアルカリ金属の単独原子価電子特性によって行われる。非ゼロ核スピン希
ガスがあるところでは、アルカリ金属蒸気原子は、原子価電子の分極が相互スピ
ン・フリップ「スピン交換」を介して希ガス核へ移送される状態で希ガス原子と
衝突する恐れがある。
【０００７】 スピン交換が完了すると、過分極化ガスは、無毒または無菌合成を形成するた
めに患者の体内への導入前にアルカリ金属から分離される。残念ながら、収集の
間および収集後は、過分極化ガスは比較的速く分解もしくは崩壊する（その過分
極化状態を失う）恐れがあり、それゆえ慎重に取り扱い、収集し、運搬し、貯蔵
しなければならない。過分極化ガスの縦緩和時間に関連する"Ｔ1"崩壊定数は、
ガスサンプルを所定のコンテナ内で消極するのにかかる時間の長さを説明するた
めにしばしば用いられる。環境および取り扱い要因に対する過分極化状態が不安
定であり、また計画される最終用途すなわち患者へ送出する前にガスが過分極化
状態から好ましくない崩壊を起こす可能性があるため、過分極化ガスの取り扱い
は重要である。患者またはエンドユーザーへガスを送出するのと同様に、過分極
化ガスを加工、運搬、貯蔵することにより、磁気傾斜、周囲の接触不純物などの
ような種々の緩和機構に対して過分極化ガスを曝露することができる。
【０００８】 一般に、129Ｘｅおよび3Ｈｅのような過分極化ガスは、比較的自然な環境下で
収集され、硬質なパイレックスTMコンテナのような特殊ガラスコンテナ内へ運搬
されてきた。しかしながら、これらの硬質なコンテナからガスの大半を抽出する
ためには、一般には複合ガス抽出装置が必要である。3Ｈｅおよび129Ｘｅのよう
な過分極化ガスもまた単一層で弾性のあるテドラー（登録商標）およびテフロン
（登録商標）バッグに一時的に貯蔵される。しかしながら、これらのコンテナの
もたらす緩和時間は比較的短い。
【０００９】 過分極化状態の崩壊を阻害する一方法がＤｒｉｅｈｕｙｓらによる米国特許番
号第５，６１２，１０３号、発明の名称「Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄ
ｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｐｅｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｎｏｂｌｅ Ｇａｓｅｓ
」に記載されている。一般的に、本発明は、収集チャンバまたは貯蔵ユニットの
表面の崩壊効果を阻害するために過分極化ガスと接触する（パイレックスTMコン
テナのような）物理的システム上の表面塗料として改質ポリマーの使用を記載し
ている。
【００１０】 しかしながら依然として、優性および次優性の緩和機構に取り組んで削減し、
過分極化ガスを好適な対象へ送出するために必要な物理的システムの煩雑さを減
らす必要がある。一つ以上のこれら要因の効果を最小限に抑えることによって、
過分極化状態の持続時間を増やすことにより製品の寿命を増加させることができ
る。このような増加が好ましいのは、過分極化製品をより長い運搬距離を運搬し
た時、および／または以前に実行可能であったよりも初期分極からより長期間貯
蔵した時に、送出時の効果的な映像法を可能にする十分な分極を持続できるから
である。
【００１１】 （発明の目的および要約） 上記したところに鑑みて、本発明の目的は、収集した分極ガスの消極を阻害し
、3Ｈｅおよび129Ｘｅに関して過去に達成されているものよりも長いＴ1を提供
するために形成される改良型弾性コンテナ内の過分極化ガスを加工および収集す
ることにある。
【００１２】 本発明の他の目的は、過分極化ガスを対象へ送出するために必要な処理または
物理的相互作用の量を削減するために、運搬コンテナおよび送出機構の両方の役
割を果たすように形成されうる改良コンテナを提供することにある。
【００１３】 本発明のさらなる目的は、コンテナ内のガスの分極寿命を延長して、貯蔵、運
搬、送出の間に失われる分極量を削減することが可能な改良型の比較的複雑では
ない経済的なコンテナを提供することにある。
【００１４】 また本発明の他の目的は、一つ以上の常磁性不純物、酸素曝露、表面緩和に帰
属するガス（特に3Ｈｅ）の過分極化状態の消極効果を最小限に抑える方法、表
面材料、コンテナを提供することにある。
【００１５】 本発明のさらなる目的は、過分極化129Ｘｅまたは3Ｈｅに関してポリマーまた
は液体におけるガス溶解度の決定方法を提供することにある。
【００１６】 これらおよびその他の目的は、関連する表面もしくは接触消極を最小限に抑え
るように作用する（所定の厚みの）第１材料の内側接触表面を形成することによ
り表面もしくは接触誘導消極を減らすように形成される弾性コンテナに注目した
本発明によって満たされている。特に、本発明の第１の特徴は、ある量の過分極
化ガスを収容するためのコンテナに注目している点である。コンテナには、ある
量の過分極化ガスを保持するための閉鎖チャンバを定めるよう形成された内外層
からなる少なくとも一つの壁が含まれる。内層は過分極化ガスの接触誘導分極損
を阻害する所定の厚さおよび関連する緩和性値を有する。外層は内層の上に横た
わる酸素シールドを定める。当然ながら、選択した材料が分極しやすい接触表面
として作用し、コンテナのチャンバ内への酸素分子の誘導に対して耐久性もある
場合は、これら二層を一体化することができる。コンテナにはまたある量の過分
極化希ガスと、過分極化ガスを獲得および解放するためにチャンバと流動連結し
て壁に取り付けられる出入口が含まれる。
【００１７】 好ましくは、コンテナ材料は材料単独では、結果的に3Ｈｅには６時間以上、1 29 Ｘｅには４時間以上の効果的なＴ1となるように選択される。さらに、酸素シ
ールドは、コンテナ内への酸素移動を約５×１０-6ａｍｇｔ／ｍｉｎ以下、より
好ましくは約１×１０-7ａｍｇｔ／ｍｉｎ以下にまで減らすように形成されるの
が好ましい。さらに内層の厚さ（"Ｌth"）は方程式によって決定されうる分極崩
壊長縮尺（"Ｌp"）と少なくとも同じ厚さであることが好ましい。
【数２】 ここでのＴpはポリマー内の希ガス核のスピン緩和時間であり、Ｄpはポリマー内
の希ガス拡散係数である。
【００１８】 都合のよいことに、分極崩壊長縮尺よりも大きな厚さを有する接触表面を使用
することによって、過分極化ガスが基材（第１層の基礎となる材料）をサンプリ
ングするのを最小限に抑えたり防ぐことさえ可能となる。事実、高拡散定数を有
する（3Ｈｅのような）過分極化ガスには、分極崩壊長縮尺よりも実質的に薄い
ポリマー塗料を備えた表面は、そのような塗料を全く有さない表面よりも分極に
おいてより有害な影響を受ける恐れがある。これは分極ガスが基礎材料内に保持
されて、長時間基礎材料もしくは基材と相互作用する可能性があるからであって
、薄い塗料が存在しない場合以上の消極を潜在的に生ずることになる。
【００１９】 本発明のさらなる特徴は、拡張可能なチャンバを定める単一層もしくは多層の
材料で形成された壁を備えたコンテナに注目している点である。壁の内側表面は
内部に保持した（無毒な）過分極化流体（少なくとも一部溶解もしくは液化した
過分極化ガス）用の低緩和性値を有する材料で形成される。壁はチャンバ内の酸
素の移動を阻害するために酸素シールドを定めるように形成される。コンテナ内
に保持される過分極化流体のＴ1は約６時間以上である。
【００２０】 好適な実施形態では、本発明のコンテナは過分極化3Ｈｅを収容するように形
成されており、内層は少なくとも１６から２０ミクロンの厚さである。その他の
好適な実施形態では、コンテナは拡張可能なポリマーバッグである。好ましくは
、ポリマーバッグには、ポリマー内および最終的には分極ガス保持チャンバ内へ
の酸素の移動を抑制するポリマー上に配置される金属塗料が含まれる。その他の
好適な実施形態では、穴が開かないように金属層上に（ポリマーチャンバの反対
に）第三層が追加される。都合のよいことに、獲得した過分極化ガスを、バッグ
をつぶしてチャンバからガスを排出させるためにバッグ上に圧力をかけることに
よって、対象の吸入接合点へと送出することができる。次にこれが補助送出機構
に関する要件を除外する。コンテナが実質的に常磁性不純物のないＯリングのよ
うなシールを使用することはさらに好適である。過分極化ガスを備えたシールの
近接位置によってこの部品がガスの消極における優性要因となる可能性がある。
従って、シールもしくはＯリングがポリエチレン、ポリプロピレン、共重合体、
およびその混合物のような実質的に純粋なポリオレフィンから形成されることが
好ましい。当然ながら、（実質的に純粋なカーボンブラックなどのような）過分
極化しやすい充填材を使用することもできる。また、Ｏリングまたはシールは、
ＬＤＰＥ、重水素化したＨＤＰＥまたはその他の低緩和性材料および適切な材料
および／またはチャンバ内に保持される過分極化ガスに関して低透過性を有する
その他の好適な材料のような表面材料でコーティングすることもできる。さらに
コンテナを、運搬および／または貯蔵の間に（結合金具、バルブなどのような）
潜在的に消極する部品からコンテナ内の過分極化ガスの大半を分離するために、
一旦ガスをコンテナ内に収容するように形成することもできる。
【００２１】 上述の好適な実施形態と同様に、本発明のその他の側面は、過分極化ガスを保
持するための多層弾性コンテナである点にある。コンテナは内部にある量の過分
極化ガスを保持するために拡張可能なチャンバを定めるように形成された第１材
料の第１層からなる。好ましくは、第１層は、内部に保持する過分極化ガスの表
面もしくは接触消極を阻害するのに十分な所定の厚さを有し、第１層材料は緩和
性値"Ｙ"を有する。また、緩和性値"Ｙ"は3Ｈｅに関しては約０．００１２ｃｍ
／ｍｉｎ未満であり、129Ｘｅには約０．０１ｃｍ／ｍｉｎ未満であることが好
ましい。コンテナには、第１層が第２層とチャンバの間にあるように配置される
第２材料の第２層も含まれており、第１および第２層は圧力の印加に同時に反応
し、第１層および第２層の一方もしくは両方はチャンバ内の酸素透過性を抑制す
るための酸素シールドとして作用する。
【００２２】 材料の追加層を第１層および第２層の中間に配置されすることができる。ある
好適な実施形態では、過分極化ガスは第１層材料内に低緩和性値を有し、第２層
は好ましくは第１層内の酸素の移動をシールドすることができる材料からなる。
その他の好適な実施形態では、弾性コンテナは（酸素シールドおよび接触表面の
両方として作用することが可能な）金属フィルムで形成される第１層を有する。
本実施形態では、緩和性値が129Ｘｅおよび3Ｈｅに関して各々約０．００２３ｃ
ｍ／ｍｉｎおよび０．０００８ｃｍ／ｍｉｎ未満であることが好ましい。異なる
状態では、コンテナ内のガスのＴ1が理論上の限度の５０％を越えるように、過
分極化ガスが金属表面上では高移動性を、または金属接触表面については小吸収
エネルギーを有することが好ましい。
【００２３】 本発明のさらなる側面は、過分極化ガスを貯蔵し、目標へ運搬、送出する方法
に注目している点である。本方法にはある量の過分極化ガスを多層弾性コンテナ
内へ誘導することが含まれる。コンテナは、酸素シールドを提供する（すなわち
コンテナ内への酸素の運搬を妨げる）少なくとも一つの材料からなる壁を有する
。好ましくは、コンテナはある量の過分極化ガスを獲得するために拡張される。
コンテナはその内部に過分極化ガスを収容するようにシールドされる。コンテナ
は過分極化の場所から離れた場所へ運搬される。過分極化ガスは、チャンバを圧
縮することにより、かつ、そこから過分極化ガスを排出させることにより、目標
へ送出される。好ましくは、過分極化状態を維持するためには、コンテナは、分
極時間から送出へと、好ましくない外部磁場および／または磁場勾配からコンテ
ナを保護するために近接して維持される均一磁場へ実質的に継続してシールドお
よび／または曝露される。過分極化ガスの追加量を輸送するために（再滅菌後）
再利用できるようにコンテナを形成することはさらに好ましい。
【００２４】 同様に、本発明のさらなる側面は、上述のように毛管幹（capillary stem）を
備えた単一層もしくは多層弾性バッグを形成している点である。毛管幹はバルブ
閉鎖時にコンテナからの過分極化ガスの流れを制限するように形成される。毛管
幹は好ましくはコンテナ部とバルブ部材の中間に配置されて、それ自体が過分極
化ガス（または液体）入出通路の一部を形成する。毛管幹は好ましくは、過分極
化ガスの流れを阻害するような大きさと形状で分極しやすい材料で形成されるガ
ス接触表面を含む内側通路と共に形成される。毛管幹は好ましくは、弾性コンテ
ナがガスを解放可能に獲得でき、バルブ閉鎖時にガスのいかなる潜在的消極効力
からも保護されるようにバルブに動作可能に連結される。
【００２５】 同様に、本発明のさらなる側面は、上述のように運搬および貯蔵の間にバッグ
部からガスまたは流体を導く分離部材を備えた単一層もしくは多層弾性バッグを
形成している点である。分離部材はそれ自体が、過分極化ガスまたは流体の大部
分が、バッグに動作可能に連結される選択部品（連結金具、バルブ、Ｏリング）
と接触するのを阻害する。好適な実施形態では、分離部材はその上でのガスの移
動を阻害するために該部分に近接するバッグ部を圧縮するように配置されたクラ
ンプにより供給される。
【００２６】 本発明のさらなる側面は、ある量の過分極化ガスを収容するための拡張可能な
貯蔵コンテナを準備する方法である。該方法には、過分極化ガスコンテナ内へ窒
素またはヘリウム（好ましくはグレード５もしくはそれ以上）のような実質的に
純粋なある量のパージガスを提供して、過分極化ガスコンテナを拡張することが
含まれる。次にコンテナはパージガスを除去するためにつぶされる。コンテナ壁
内の酸素はコンテナ内の酸素部分圧力を減少することにより脱気され、それによ
りコンテナ壁内に吸着された酸素の実質的な量は、除去可能な気相におけるコン
テナのチャンバ内へ移動する。好ましくは脱気段階後、コンテナを窒素（再度、
好ましくはグレード５もしくはそれ以上）のようなある量の貯蔵ガスで満たす。
コンテナのさらなる脱気を阻害するために、コンテナの壁全体の圧力差を減少さ
せる圧力でガスをコンテナ内へ導入する。好ましくは、その後コンテナは将来の
使用に備えて貯蔵される（その使用については前提条件の点から時期をみて間隔
を空ける）。貯蔵窒素および脱気した酸素を、ある量の過分極化ガスを充満させ
る前にコンテナから除去する。好ましくは、使用前に貯蔵庫から除去した後、あ
る量の過分極化ガスを充満させる前にコンテナを真空にすることにより窒素を除
去する。
【００２７】 本発明の他の側面は、（公知ではない）ポリマーもしくは特定流体内の過分極
化ガス（129Ｘｅまたは3Ｈｅ）の溶解度を決定する方法に注目している点である
。該方法には、公知の空隙率を有するコンテナ内へ過分極化希ガスの第１量を導
入し、コンテナ内の過分極化ガスの第１緩和時間を測定することが含まれる。好
適材料の実質的に清潔なサンプルがコンテナ内に配置されて、過分極化希ガスの
第２量がコンテナ内へ導入される。第２過分極化ガスの第２緩和時間がサンプル
材料と共にコンテナ内で測定される。サンプルのガス溶解度は二つの測定された
緩和時間の間の差異に基づいて決定される。材料サンプルはチャンバまたはコン
テナの空隙率内に挿入される公知の幾何学的表面領域／容積を備えた構造上硬質
なサンプルである可能性がある。また、材料サンプルが一部チャンバを満たす液
体である場合もある。
【００２８】 都合のよいことに、本発明の方法およびコンテナは、内部に保持される過分極
化ガスまたは液体またはその混合物の緩和時間を改善する（Ｔ1を延長する）こ
とができる。コンテナは、過分極化ガスに接触する表面（過分極化ガス接触表面
）が過分極化希ガスに関して低緩和性値材料の最小の深さまたは厚さを有するよ
うに形成される。さらに、コンテナは、コンテナのガスチャンバ内への酸素の移
動を阻害するようにも形成される。さらにコンテナはコンテナのガスチャンバ内
への酸素の移動を阻害するためにも形成される。さらに、コンテナ自体は、金属
またはポリマーバッグのような弾性材料からコンテナを形成することにより接触
表面を定めることができる。好ましくは、バッグは運搬または貯蔵の間に過分極
化ガスがバッグに関連して潜在的に消極する部品に接触することを阻害するよう
に形成される。
【００２９】 コンテナは好ましくは、各材料層がコンテナに対する強度、穿刺抵抗、酸素抵
抗の一つもしくはそれ以上を具備する多層コンテナである。さらに、少なくとも
内側表面は分極しやすい接触表面を具備するように形成される。この弾性形状は
比較的複雑ではないコンテナおよび増加したＴ1を具備し、簡便に再利用するこ
とができる。ガス接触表面は好ましくはポリマーまたは高純度金属で形成される
。
【００３０】 さらに、さらなる送出車両／設備を必要とせずに患者の接合点内にガスを送出
するために、弾性または折畳式コンテナを利用することが可能である。このため
、後に過分極化ガスの分極寿命を増加できる過分極化ガスの曝露、加工、物理的
操作を減らすことができる。高純度接触表面を備えた弾性コンテナは他の過分極
化ガスと同様に129Ｘｅおよび3Ｈｅの両方に極めて有利となりうる。しかしなが
ら、拡張可能な（ポリマー）コンテナおよび塗料／層は特に過分極化3Ｈｅに適
している。さらに、本発明は好ましくは、逸脱した磁場、特に他の緩和機構を容
易に左右することが可能な有害な振動場からガスをシールドするために、輸送コ
ンテナ内の均一磁場内に過分極化ガスを備えたコンテナを配置する。
【００３１】 さらに、過去において特にヘリウムについて困難である、時には不正確である
と判明しているポリマーまたは流体内のガス溶解度を決定するために本発明を利
用することができる。
【００３２】 都合のよいことに、本発明の一つの側面は今や表面材料の予測作用を表す方法
を提供し、過分極化ガスを収集、加工、運搬するために使用される物理的システ
ムにおいて接触材料として使用されるポリマーの緩和特性を決定するのに特に適
している。例えば、本発明は（測定および／または計算した）種々の材料の緩和
特性をうまく提供する。これらの緩和値を、ガスの溶解度、接触材料の表面領域
、およびコンテナ内のガス空隙率に応じてコンテナ内の過分極化ガスの緩和時間
（Ｔ1）を決定するために使用することができる。本情報は、コンテナ内のガス
の過分極化寿命を、大量生産システムにおいて予め達成できる以上に延長するた
めに有利に利用することができる。
【００３３】 本発明の前述およびその他の目的および特徴は以下に詳細に説明する。
【００３４】 （好適な実施形態の詳細な説明） 本発明は、添付図面に関して以下にさらに詳細に述べ、本発明の好適な実施形
態を示すこととする。しかしながら、本発明は、多数の異なる形式で具体化され
てもよく、以下に述べる実施形態に限定されると解釈されるべきではない。全体
を通じて同じ番号は同じ構成要素を表す。層および領域は明確にするために拡大
して表す。議論を簡単にするために、「過分極化ガス」という単語は過分極化ガ
ス単独を、またはガス状、液状、固体であっても一以上の他の部品と接触または
混合する過分極化ガスを説明するために使用する。このように以下に記載の過分
極化ガスは、（体内への導入に適するように無毒である）過分極化ガス組成／混
合であり、そのため過分極化希ガスは他の希ガスおよび／または他の不活性また
は活性構成要素と混合されうる。また、以下に使用するように、「過分極化ガス
」という単語は、過分極化ガスが他の液体内に溶解されるか、もしくは実質的に
液状、すなわち「液体分極ガス」に変化するように加工される製品を含む。この
ように、この単語は「ガス」という言葉を含んでいるものの、この言葉は分極「
ガス」製品を得るために過分極化装置を経て製造されるガスを示して記述的に経
緯をたどるために使用される。要約すれば、以下に使用するように、「ガス」と
いう単語は、一以上の構成要素を含み、一以上の物理的形式に存在する過分極化
希ガスを記述的に示すために特定の箇所で使用されている。
【００３５】 好適な（単独または合成の）過分極化希ガスを表１に記載する。本表は例示す
るためのもので、これに限定するものではない。
【００３６】
【表１】
【００３７】過分極化 これまで分極ガスを分極、蓄積、獲得するために種々の技術が採用されてきた
。例えば、Ｃａｔｅｓらによる米国特許番号第５，６４２，６２５号にはスピン
分極希ガス用大容量過分極化装置が記載されており、Ｃａｔｅｓらによる米国特
許番号第５，８０９，８０１号にはスピン分極129Ｘｅ用低温アキュムレータが
記載されている。本特許明細書の記載内容は、本明細書の記載の一部としてここ
に引用される。以下に使用するように、「過分極化する」および「分極する」と
いう単語は交互に使用され、天然もしくは均衡水準を超える特定の希ガス核の分
極を人工的に高めることを意味する。そのような増加は、基材のより良いＭＲＩ
画像および人体の目標領域に応じてより強い映像信号を可能にするので好適であ
る。当業者には公知である通り、過分極化は光学的にポンピングしたアルカリ金
属蒸気を伴うスピン交換もしくは他の準安定交換によって生じうる。Ａｌｂｅｒ
ｔらによる米国特許番号第５，５４５，３９６号を参照されたい。光学的ポンピ
ングシステムにおいてスピン交換相手として作用することが可能なアルカリ金属
にはいかなるアルカリ金属も含まれる。本過分極化技術に好適なアルカリ金属に
は、ナトリウム−２３、カリウム−３９、ルビジウム−８５、ルビジウム−８７
、セシウム−１３３が含まれる。以下の表２にはアルカリ金属同位元素およびそ
れらの関連存在度と核スピンを記載する。本表は例示するためのもので、これに
限定するものではない。
【００３８】
【表２】
【００３９】 また、希ガスは準安定交換を利用して過分極化される（例としてＳｃｈｅａｒ
ｅｒ，Ｌ．Ｄ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，１８０：８３（１９６９）、Ｌａｌｏｅ
，Ｆら、ＡＩＰ ＣｏｎｆＰｒｏｘ＃１３１（Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｐｏｌ
ａｒｉｚｅｄ 3Ｈｅ Ｂｅａｍｓ ａｎｄ Ｔａｒｇｅｔｓ）（１９８４）を
参照）。準安定交換技術は、例えばアルカリ金属手段には必要でない3Ｈｅの直
接光学ポンピングを含む。準安定交換方法は弱無線周波数放電による準安定状態
（２3Ｓ1）に対する基底状態の3Ｈｅ原子（１1Ｓo）の励起を含む。２3Ｓ1原子
は次に3Ｈｅの場合に１．０８μｍの波長を有する循環分極光を利用して光学的
にポンピングされる。この光は、２3Ｓ原子が次に崩壊する準安定状態で高分極
を起こしながら２3Ｐ状態にまで移行させる。２3Ｓ1状態の分極は準安定性原子
と基底状態の原子との間の準安定交換衝突を介して基底状態へと速やかに移行す
る。準安定交換光学ポンピングは、スピン交換ポンピングが作用する同じ低磁場
において作用する。同様の分極は一般に例えば約０から１０トルの低圧でのみ達
成可能である。
【００４０】 一般に記載するように、スピン交換光学的ポンピングシステムには、ガス混合
物は分極チャンバの上流にある過分極化装置内に導入される。大半のキセノンガ
ス混合物には、過分極化のために目標とされる希薄な量のガスと同様のバッファ
ガスが含まれており、好ましくは一連の流れ作業で製造される。例えば、過分極
化129Ｘｅを製造するには、予め混合されるガスの混合比は一般に約８５から８
９％のＨｅ、約５％以下の129Ｘｅ、および約１０％のＮ2である。これに比べて
、過分極化3Ｈｅを製造するには、９９．２５％の3Ｈｅと０．７５％のＮ2の混
合物が８ａｔｍ以上に加圧され加熱されて、バッチ・モードシステムの光学レー
ザー光源に曝露される。どの場合でも、一旦過分極化ガスがポンピングチャンバ
から出ると、収集もしくは蓄積コンテナへと導かれる。
【００４１】 129Ｘｅおよび3Ｈｅの分極用として、一般に５から２０ガウスの配列場がＲｂ
の光学的ポンピング用に提供される。過分極化ガスは磁場のある場所に（貯蔵、
運搬、および好ましくは送出されると同様に）収集される。固体の（凍結した） 129 Ｘｅには、磁場が少なくとも５００ガウス程度であり、より高い磁場が使用
される場合でも、一般には２キロガウス程度であることが好ましい。より低い磁
場は潜在的かつ好ましくは分極ガスの緩和率を増加させるか緩和時間を減少させ
る。3Ｈｅに関しては、磁場は再度より高い（均一の）磁場が使用されても、好
ましくは少なくとも約５から３０ガウスである。磁場は電気もしくは永久磁石に
よって作ることができる。一実施形態では、磁場は収集された過分極化ガスに近
接して配置される磁気ヨーク付近に配置される複数の永久磁石によって作られる
。好ましくは、磁場は、磁場誘導分解を最小限に抑えるために過分極化ガス周辺
に均一に維持される。
【００４２】分極ガス緩和処理 一旦過分極化されると、基礎物理により説明される衝突緩和に基づく分極ガス
の緩和時間（Ｔ1）、すなわち過分極化ガス原子が互いに欠けている他の消極要
因と衝突するために所定のサンプルが崩壊もしくは消極するのにかかる時間に理
論上の上限が生じる。例えば、3Ｈｅ原子は、3Ｈｅ同士の衝突の間に双極分子同
士の相互作用を介して緩和し、一方129Ｘｅ原子は、129Ｘｅ同士の衝突の間にＮ
−Ｉスピン回転相互作用（Ｎは分子角運動量、Ｉは核スピン回転を表す）を介し
て緩和する。換言すれば、核スピンの反転に関連する角運動量チャージは、衝突
原子の回転角運動量に占められることにより維持される。どの場合でも、希ガス
同士の衝突の間に両方の処理が生じるため、両方の結果の緩和比率はガス圧に直
接比例する（Ｔ1は圧力に反比例する）。１気圧では、3Ｈｅの理論上の緩和時間
（Ｔ1）は約７４４から７６０時間であり、一方129Ｘｅについては相当する緩和
時間は約５６時間である。Ｎｅｗｂｕｒｙらの「Ｇａｓｅｏｕｓ 3Ｈｅ−3Ｈｅ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｄｉｐｏｌａｒ Ｓｐｉｎ Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ」４８
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ．，Ｎｏ．６，ｐ．４４１１（１９９３）、Ｈｕｎｔら
の「Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｏｆ 129Ｘｅ
ｉｎ Ｎａｔｕｒａｌ Ｘｅｎｏｎ」１３０Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．ｐ．２３０２
（１９６３）を参照されたい。残念ながら、その他の緩和処理はこれらの理論上
の緩和時間の実現を妨害している。例えば、コンテナ壁とガス状の129Ｘｅおよ
び3Ｈｅの衝突は歴史的に大半の緩和処理の中心となってきた。3Ｈｅに関しては
、公知のより長い緩和時間の大半が、ヘリウムに対して低透過性を有する特殊ガ
ラスコンテナにおいて達成されている。過去には、関連するＴ1の予測可能性を
困難なものとしてきた表面緩和機構の基本的理解は理解しにくいものであった。
【００４３】 Ｄｒｉｅｈｕｙｓらによる米国特許番号第５，６１２，１０３号は、特に129
Ｘｅのような過分極化希ガスの表面誘発核スピン緩和を阻害するための塗料の使
用を記載している。本特許の内容を本明細書の記載の一部としてここに引用する
。Ｄｒｉｅｈｕｙｓらは、ポリジメトキシルシロキサン（“ＰＤＭＳ”）の表面
塗料上の129Ｘｅの核スピン緩和がポリマーマトリックス内の陽子に対する129Ｘ
ｅの核スピンの双極分子結合により優先されうることを認識した。こうして、調
査中に核間の双極分子同士の緩和がシステムを優先することが発見されたため、
（酸素のような常磁性分子の存在のような）常磁性汚染物質が該システム内の優
性緩和機構ではないことが実証された。これは調査中に129Ｘｅが特定のポリマ
ーマトリックス（ＰＤＭＳ）内に実質的に溶解したからであった。Ｂａｓｔｉａ
ａｎ Ｄｒｉｅｈｕｙｓらの「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ Ｍｅｃ
ｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒ−Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ 129Ｘｅ」７４Ｐｈ
ｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，Ｎｏ．２４，ｐｐ．４９４３−４９４６（１９９５
）を参照されたい。
【００４４】 ここでは本発明の一特徴によってポリマー表面上での希ガス消極のより詳細な
理解を提供する。実際には、以下にさらに説明するように、（ただのＰＤＭＳで
はなく）ポリマーシステムの多数における希ガス溶解度によって、核間の双極分
子同士の緩和が分極崩壊比率を優先する原因となりうる。特に、この見識は、3
Ｈｅの緩和の抑制に対してポリマーが特に有効であるということを示している。
さらに、ポリマー表面上の希ガス緩和の予測説明を以下に述べる。都合のよいこ
とに、種々の材料の緩和特性を計算して測定することはここでは可能である。こ
の情報は、希ガスの分極寿命を助長し、持続し、さらに改良することができるよ
り効果的で有利な表面形状および材料特性を提供するために、ガス空隙率および
コンテナの表面領域のようなその他の要因と共に有利に使用できる。これは、過
去において小規模の生産研究所の自然状況外で達成するのが困難であった信頼で
き、繰り返し可能で予測可能な大量分極生産をもたらすことができるコンテナを
提供することに特に役立つ。
【００４５】 一般的には、磁気相互作用は縦緩和時間（Ｔ1）として述べられている緩和の
時定数を変更することができ、一般には異原子が互いに衝突するときに生じる。
コンテナに保持される過分極化希ガスの場合、ガス原子の核磁気モーメントはガ
スを均衡状態もしくは非過分極化状態に戻すように表面材料と相互作用する。磁
気モーメントの強度は表面材料に関連して緩和比率を決定するにあたり限定要因
となりうる。異なる原子および分子は異なる磁気モーメントを有するため、緩和
比率は材料特有のものである。
【００４６】材料の緩和性 過分極化希ガス上の各緩和効果に関する特定材料の特性情報を比較するために
、「緩和性」という単語を使用する。以下に使用するように、「緩和性」（“Ｙ
”）という単語を過分極化ガスサンプルの消極比率（“１／Ｔ1”）に関連する
材料特性を述べるために使用する。ある量の過分極化ガスを保持することができ
るチャンバ量“Ｖc”を有するコンテナには、またコンテナチャンバ内に表面領
域“Ａ”を備えた材料サンプルには、分極ガス原子がコンテナ表面に接触するた
びに消極確率（“ｐ”）を有する。次にチャンバ内のこのガスサンプルの消極比
率（１／Ｔ1）を、ガス原子が表面と衝突する際の比率（“Ｒ”）を倍加するｐ
で表すことができる。
【数３】
【００４７】 ガス原子毎の平均表面衝突比率（Ｒ）は、Ｒ．Ｒｅｉｆの「Ｆｕｎｄａｍｅｎ
ｔａｌｓ ｏｆ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ」ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｃｈ．１２−１４，ｐｐ．４６１−４９３（
１９６５）の統計力学から公知である。
【数４】
【００４８】 本方程式では、“ν”はガス原子の平均熱速度である。129Ｘｅの１ｃｍ3（“
１ｃｃ”）範囲の場合には、領域はＡ＝４πｒ2であり、量はＶ＝４πｒ3／３で
ある。このように、ν＝１５４ｍ／ｓであるから、方程式（２．２）によって衝
突比率Ｒ＝８００ｓ-1が生じる。換言すれば、Ｘｅの各原子は１秒間に８００倍
範囲の表面に接触している。それゆえ、方程式（２．１）によると、各衝突の間
、長いＴ1時間には消極用としてわずかな可能性がなければならない（ｐ＜＜１
）。方程式（２．２）を方程式（２．１）内に代用すると次のようになる。
【数５】
【００４９】 本研究用の測定は室温で行われているので、“ν”は変化しない。それゆえ、
緩和性（“γ”）はγ＝νｐ／４と定義され、以下の結果となる。
【数６】
【００５０】 このように、緩和性（“γ”）は、特定の材料が過分極化ガスサンプル上に有
する消極効果を説明できる材料特性である。
【００５１】 過分極化ガスコンテナを考慮する際には、方程式２．４の１／Ｔ1とＡ／Ｖの
項目間の関係に注意することが重要である。このように、比率“Ａ／Ｖ”は半径
“ｒ”の範囲に関し、この比率は３／ｒまで減少する。それゆえ、１リットル範
囲（１０００ｃｃ、ｒ＝６．２ｃｍ）には、同じ材料でできている１ｃｍ3量（
１ｃｃ、ｒ＝．６２ｃｍ）の範囲よりも１０倍長いＴ1がある。それゆえ、好ま
しくは、コンテナ内の過分極化ガスのＴ1を改良するためには、以下にさらに述
べるように、コンテナを比率Ａ／Ｖの値を小さくするような、すなわちコンテナ
の領域に比例して量を増やすような形および大きさにする。
【００５２】緩和性の決定 方程式２．４は、表面緩和が作用時の唯一の（優性）消極効果である場合にガ
スの緩和性を計算するために使用される。特定の材料を研究する場合には、これ
は問題ではない。テストチャンバの表面、チャンバシール、およびその他の不純
物もまたガスの緩和の原因となる。しかしながら、空のテストチャンバ内の過分
極化ガスと過分極化ガスに接触するよう配置される材料サンプルを含むチャンバ
内の過分極化ガス間の緩和時間差を利用することにより、材料特有の緩和性を決
定することができる。
【００５３】 緩和比率は以下の形式で加法式であることに注意する。
【数７】
【００５４】 一般形式では、Ｔ1 aはテストチャンバ表面の緩和効果を表しており、Ｔb 1は互
いに衝突する過分極化ガス原子の効果などを表している。表面緩和が優性緩和効
果であると仮定すると、緩和比率は材料サンプルとテストチャンバの表面効果を
加えることにより説明することができる。
【数８】 ここではＡmとγmは材料サンプルの各々領域と緩和性を表しており、Ａcとγcは
コンテナまたはチャンバの領域および緩和性に対応する。“Ｖ”はチャンバ内の
ガス空隙率である。この場合、Ｖ＝Ｖc−Ｖmであり、“Ｖc”はチャンバ量、“
Ｖm”は材料サンプルが占めるコンテナ量である。新規材料の緩和性研究では（
材料サンプルはわずかである）、空隙率“Ｖ”はＶcに等しく合理的に概算され
、すなわちＶ＝Ｖcである。（２．６）に代用すると、
【数９】
【００５５】 材料サンプルのないチャンバには本方程式は次のように短くなることに注意す
る。
【数１０】 ここではＴ1cはコンテナまたは空のチャンバ特有の緩和比率である。（２．８）
を（２．７）に代用すると次の式となる。
【数１１】
【００５６】 方程式２．９を解くと公知量と観測結果Ｔ1cを備えたチャンバ内の測定結果Ｔ 1 を具備する特定材料サンプルに関連する緩和性γmを求める式が得られる。
【数１２】
【００５７】 所定の材料の緩和性はより直観的な特性緩和時間に容易に変更することができ
る。比較の一方法は、過去の表面緩和比率の研究に沿って、あたかも問題の材料
でできている１ｃｃの球状細胞があるがごとく緩和比率を説明することである。
そのような細胞（Ａ＝４πｒ2、Ｖ＝４πｒ3／３、ｒ＝．６２ｃｍ）の量と表面
領域を理解して、（２．８）に代用する。
【数１３】
【００５８】 また、このコンテナ幾何学は過去のデータと比較するために緩和項目を標準化
する際の説明用である。参考までに、過去の129Ｘｅ研究から観測されるＴ1値は
、関連のＴcc 1＝３０分を有するためにＲｂ単層表面を備えた極めて清潔なパイ
レックスを示した。
【００５９】緩和性の実験決定 過分極化ガスサンプルをスピンダウンステーションとして公知の材料試験セン
ター内で使用した。本装置は制御した環境下で種々の材料サンプルを試験するた
めに作られたものである。本システムは材料試験チャンバ、パルス−ＮＭＲ分光
計、実験監視ユーザー接合点からなる。柔軟なシステムによって種々のチャンバ
またはバッグは清潔で、分極129Ｘｅまたは3Ｈｅで満たされている。パルフ−NM
R分光計は、所定時間これらの容器からの信号の劣化を記録する。
【００６０】設備設計 図１はスピンダウンステーションの略線図である。本装置は、スピンダウン・
チャンバ１５２と呼ばれるガラスのテストチャンバの周囲に安定したヘルムホル
ツ磁場１５１を発生させるヘルムホルツペアからなる。信号反応周波数（ｆ）は
方程式ｆ＝γＢ0／２πによって表される印加した磁場（Ｂ0）に比例する。この
比例定数は磁気回転比として知られている（ＹHc＝７４００ｓ-1Ｇ-1，(Xe＝２
６７００ｓ-1Ｇ-1）。印加した磁場が安定を維持すれば、コイルを二つのガスの
間でスイッチを切り替えるように調整しなければならない。再調整の代案として
、結果的に両方のガス用に同じ周波数応答となるように磁場強度を調節した。3
Ｈｅには１．０Ａ（７Ｇ磁場）および129Ｘｅには２．５Ａ（２１Ｇ磁場）の電
流を、図１に示すヘルムホルツ磁場により言及されるヘルムホルツペアに印加し
た。
【００６１】 ヘルムホルツ磁場１５１の中央にはこれらの試験で使用される二個のスピンダ
ウン・チャンバの一方が置かれていた。両チャンバは真空にして（基本圧力〜３
０ミリトル）過分極化ガスでチャンバを満たすように弁調節された。各チャンバ
はポリマーサンプルを挿入するために開けることが可能であった（一般には１０
ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ）。図示するように、ＮＭＲコイル１５３はヘルムホル
ツ磁場１５１中央のチャンバの下に置かれている。
【００６２】 第１スピンダウン・チャンバはジメチルジクロロシラン（ＤＭＤＣＳ）でコー
ティングしたPyrex（パイレックス）TM製で、真空シールとしてテフロンTMコー
ティングを施したゴム製Ｏリングを使用した。このチャンバは種々のポリマーサ
ンプル１５４の表面緩和効果を観測するのに適した１１０分特有のＴ1cを有する
。特に、多数の試験の後、Ｔ1cはしばしば減少する。高純度エタノールで十分に
清掃するとチャンバは基線値まで回復した。残念ながら、3Ｈｅの入ったパイレ
ックスTMチャンバのＴ1cは3Ｈｅにとって悪材料から良い材料を区別するのに十
分な長さではなかった。パイレックスTM・スピンダウン・チャンバ内の種々のガ
ラスの試験によって、１７２４アルミノ珪酸ガラス製チャンバは3Ｈｅには十分
に長いＴ1cを有することが示された。
【００６３】 １７２４3ＨｅチャンバはアピエゾンTM真空グリースを必要とする基底シール
を備えて形成された。チャンバは平均１２時間の特有Ｔ1cを有した。チャンバお
よび入口弁の両方をシールするために使用されるApiezon（アピエゾン）TMグリ
ースは、パイレックスTMチャンバ以上に大幅に変動するようにチャンバＴ1cを発
生させた。チャンバを基線値Ｔ1cに回復させるために、高純度ヘキサンでチャン
バを清掃してグリースを除去した。
【００６４】試験手順 スピンダウンステーションを使用して、７つのポリマーサンプルを過分極化12 9 Ｘｅまたは3Ｈｅを使って試験した。これらのポリマーはペンシルバニア州バー
ウィンのＧｏｏｄｆｅｌｌｏｗ，Ｉｎｃ．，から購入した。
【００６５】
【表３】
【００６６】129 Ｘｅまたは3Ｈｅガスに対して広範囲の溶解度を表すために特定のポリマーを
選択した。各ポリマーサンプルをエタノールで清潔にし、各Ｔ1研究用にポリマ
ーサンプルの公知量と表面領域を提供するために規定の大きさと形（通常Ｖ＝２
ｃｍ3、ＳＡ＝４２．６ｃｍ2）に切断した。
【００６７】 各材料測定用に次の段階を行った。 １．試験チャンバの清掃 ２．129Ｘｅまたは3Ｈｅの分極 ３．チャンバ基線（Ｔ1c）を設定するためのＴ1研究の実行 ４．チャンバ内へのポリマーサンプルの設置 ５．129Ｘｅまたは3Ｈｅの分極 ６．ポリマーサンプル（Ｔ1s)を含むチャンバのＴ1研究の実行 ７．特定ポリマーによる緩和比率を求めるためのＴ1cおよびＴ1sの使用
【００６８】ポリマー吸収モデル 緩和性を測定および計算する能力は結果として、材料を識別する物理的特性の
理解ということになりうる。従来のガラスの硬質コンテナを固める広範囲の材料
の初期研究は、ステンレス・スチールのような常磁性または鉄の成分を含む材料
のコンテナよりもはるかに優れている。特に、この試験は異なる材料グループ内
での広範囲の緩和性をも示していた。特に、異なるポリマー材料が緩和性スペク
トル全域で観測された。耐久性および信頼性のような製造要件によって、ポリマ
ー材料は一般に過分極化ガスに使用されるガラス貯蔵コンテナに代わる優秀な代
替品となっている。化学的には、これらの材料の実質的に純粋なサンプルによっ
て表面緩和モデルは比較的複雑ではなくなっている。
【００６９】 検討のために、均一磁場内に過分極化ガスのポリマーコンテナがあると仮定す
る。ポリマーは透過性のある材料であるため、幾分かのガスがコンテナ壁に溶解
する。本システムの唯一の優性緩和機構は、ポリマーコンテナの表面および大部
分の陽子もしくは汚染物質と相互作用する過分極化ガス原子のものである。Ｄｒ
ｉｅｈｕｙｓらは、特殊コーティングしたガラス範囲内の過分極化129Ｘｅの緩
和が表面内の陽子と129Ｘｅ核スピンの間の双極分子連結により優先されると実
証した。Ｄｒｉｅｈｕｙｓらの「Ｈｉｇｈ−ｖｏｌｕｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏ
ｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ−ｐｏｌａｒｉｚｅｄ 129Ｘｅ」６９ Ａｐｐ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．（１２），ｐ．１６６８（１９９６）を参照されたい。Ｘｅ同士
の衝突は５６時間 Ｔ1を有し、一般の従来材料のＴ1時間は２時間以下であるた
め、自由気体の緩和比率は無視することができる。ポリマー表面内に溶解するガ
スはすぐに緩和するため（＜１秒）、コンテナ内の過分極化ガスの大半は自由気
体形態である。それゆえ、このガスの緩和は自由気体とポリマー内に溶解したガ
スの間での連続交換を介して生じる。材料の量では、このガス交換の比率が、溶
解度（“Ｓ”）、拡散係数（“Ｄ”）、透過性（“Ｐ”）の「吸収パラメータ」
によって説明できる。透過性とはポリマーフィルムを介する原子もしくは陽子の
透過である。それは透過分子の構造的および物理的特性と同じく、材料の化学的
および物理的構造に基づく。透過性は溶解度と拡散係数の積によって求められる
（“Ｐ＝Ｓ×Ｄ”）。溶解度（“Ｓ”）はどれほど多くの浸透が所定の材料に溶
解しうるかという目安である。拡散係数（“Ｄ”）はポリマー内での原子の任意
移動性の目安である。ポリマー吸収パラメータは透過可能な表面のある場所で過
分極化ガスの緩和を特徴づけるために使用されうる。
【００７０】ポリマー表面のある場所での緩和 磁化（“Ｍ”）はガス分極“Ｐ”とガス数密度［"Ｇ"］の積によって求められ
、Ｍ＝［Ｇ］Ｐである。表面拡散のある場所での磁化の緩和を支配する方程式は
、
【数１４】 となり、ここでは（“Ｍ（ｘ，ｔ）”）は磁化、（“Ｄ”）は表面材料内のガス
の拡散係数、（“Γ”）はガスの緩和比率である。Ｗ．ＨａｐｐｅｒらのＨｙｐ
．Ｉｎｔ．３８，ｐｐ．４３５−４７０（１９８７）を参照されたい。通例、解
は空間および時間依存性構成要素の積として記載される。
【数１５】 ここでは（“ｍ（ｘ）”）は表面上の磁化の空間配分である。（２．１３）内に
（２．１５）を代用すると空間方程式となる。
【数１６】
【００７１】 この微分方程式は拡散および緩和のある場所で磁化の空間配分を説明する。１
次元チャンバ内の磁化の配分を図２に示す。
【００７２】 チャンバは無限のポリマー壁によって各側上に隣接する幅“２ａ”のガス量で
ある。このチャンバ内のガスの分極には二ヶ所の特定の利害領域がある。コンテ
ナの自由気体部では、分極は空間変化ｘに関して比較的均一である。これに比べ
て、ポリマー表面内の距離ｘでは分極は急激に下落する。この形状は自由空間内
とは反対にポリマー内部での相当速い緩和比率を反映している。
【００７３】 ガスおよびポリマー領域の空間磁化を個別に求めるために方程式（２．１４）
を使用することができる。拡散係数Ｄgおよび本質的緩和比率Γg＝０を備えた気
相では、方程式（２．１４）は次のようになる。
【数１７】
【００７４】 この方程式に対する第１次数対称解は、
【数１８】 同様に、ポリマー領域は拡散係数“Ｄp”および緩和比率Γpを有する。
【数１９】
【００７５】 一つの単純化した仮定は、ポリマー内の緩和比率は観測される緩和比率よりも
はるかに速いということである（Γp＞＞１／Ｔ1）。このように（２．１６）内
の１／Ｔ1項目を無視すると次の形の解が生じる。
【数２０】
【００７６】 適切な境界条件に関連するこれら二つの解は、ポリマーチャンバ内のガスの観
測されたＴ1を求めて解くために使用される。第１境界条件（“ＢＣ”）はポリ
マーガス境界全体に分極の継続を維持する。磁化が分極とガス数密度の積である
と理解することによって、次の式が生まれる。
【数２１】 ここでは（“Ｓ”）はガス数密度の比率、またはオストワルドの溶解係数“Ｓ＝
Ｎp／Ｎg"として定義される。第２境界条件（“ＢＣ２”）は、ガス−ポリマー
境界全体の磁化の交換が両側において等しいために生じる。この交換は、磁化電
流として知られており、境界条件を生むＪm＝−Δｍ（ｘ）として定義される。
【数２２】 ２つの領域のそれぞれにおいて磁化を解くための境界条件を適用することで、以
下の超越方程式が生まれる。
【数２３】
【００７７】 本方程式は、合理的な近似値はｋgａ＜＜１であり、ｔａｎ ｋgａ(ｋgａであ
るが、数的には解くことができる。物理的項目では、これは磁化が気相全体で空
間的に均一であることを示している。それはまた最も遅い複合拡散モードのみを
考察する。この仮定が偽りであるには、壁での緩和比率は、ガスがチャンバ全体
に拡散するのにかかる時間と比べて速くなければならない。拡散時間は一般に数
秒であり、一般的なＴ1値は数分である。この仮定を適用すると次の式が生まれ
る。
【数２４】 解から（２．１５）および（２．１６）にｋgとｋpを代用すると次の式が得られ
る。
【数２５】
【００７８】 ポリマー項内の緩和比率はΓp＝１／Ｔ1pの項に書き換えることができる。緩
和時間Ｔ1について解くと次のようになる。
【数２６】
【００７９】 これの解析は三次元に拡大されて、次の式が生じる。
【数２７】 ここではＶcはチャンバの初期値であり、Ａはポリマーの曝露表面領域であり、
Ｓはポリマー内のガス溶解度である。
【００８０】 Ｔ1、Ｓ間の逆の関係はこの展開からの重要な観測である。Ｈｅ溶解度は一般
にそれに相当するＸｅ溶解度よりも何階級も低い等級であるため、3Ｈｅ用のＴ1 時間は129Ｘｅ用よりもかなり長くなければならない。拡散係数Ｄpに基づく外見
上逆の平方根もある。しかしながら、ポリマー１／Ｔpの緩和時間もまたＤpに基
づいて、Ｔ1上の全体効果を無効にする。これが溶解度を、Ｔ1を決定する際の優
性吸収特性としている。
【００８１】 （２．２１）を無効にするにもかかわらず、拡散係数は、ガスおよびポリマーの
相互作用の長さ縮尺という、別の関心における重要な役割を果たす。分極Ｌp＝
１／ｋpの指数崩壊長さ縮尺は（２．１６）に対する解により得られる。
【数２８】
【００８２】 重要なことに、この縮尺はガスが緩和時間期間内で移動するポリマー内部の深
さを表す。実験データと理論上の予測を比較するためには、材料サンプルが少な
くとも幾分かの長さ縮尺の厚さがあることが好ましい。これは無限のポリマー厚
を仮定するここで開発される表面モデルが拡散処理の正確な近似値であることを
保証する。参考のため、ＬＤＰＥはヘリウムガス用に６．９０ｅ−６ｃｍ2／ｓ
の拡散定数を有し、分極3Ｈｅは約．６０１ｓ（Ｔ1 p＝０．６０１秒）のポリマ
ー内の緩和時間を有する。この結果の長さ縮尺は約２０μｍであり、以下に記載
する研究で使用する１ｍｍポリマーサンプルよりも何倍も小さい。
【００８３】吸収モデルを使用するＴ1値の予想 種々のポリマー表面のある場所で過分極化ガスに関するＴ1値を予測するため
の方程式（２．２１）を使用するには、特定ガスおよびポリマー（Ｔ1 p、Ｓ、Ｄ
）を連結するパラメータと同様に試験環境（Ｖc3Ａp）の知識が必要である。残
念ながら、溶解度および拡散データ連結ガスおよびポリマーは散乱して時には存
在しないこともある。他方、試験環境は一般には公知である。都合のよいことに
、このデータはＴ1 pを計算するのに使用することができる。
【００８４】 先述したように、ポリマー内で過分極化ガス緩和を優先する緩和機構は（水素
基部ポリマー内の）水素核の核磁気モーメントと相互作用する。一般的な状態で
は、常磁性汚染物質がなければ、1Ｈ核は緩和を起こす磁気双極分子の唯一の源
である。この相互作用に基づいて、ＨｕａｎｇとＦｒｅｅｄはポリマーマトリッ
クスを介して拡散するスピン１／２ガスの緩和比率用表現を開発した。Ｌ．Ｐ．
Ｈｗａｎｇらの「Ｄｙｎａｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐａｉｒ ｃｏｒｒ
ｅｌａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｓｐｉｎ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ
ｂｙ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｎ ｌｉｑｕｉ
ｄｓ」６３ Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｎｏ．９，ｐｐ．４０１７−４０２５（
１９７５）、Ｊ．Ｈ．Ｆｒｅｅｄの「Ｄｙｎａｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ
ｐａｉｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｓｐｉｎ ｒ
ｅｌａｘａｔｉｏｎ ｂｙ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
ｉｎ ｌｉｑｕｉｄｓ． ＩＩ．Ｆｉｎｉｔｅ ｊｕｍｐｓ ａｎｄ ｉｎｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｔ1 ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」６８ Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ
．Ｖｏｌ．９，ｐｐ．４０３４−４０３７（１９７８）、Ｅ．Ｊ．Ｃａｉｎ ら
の「Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｐｉｎ Ｒｅｌａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａ
ｎｄ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｇａｓｅｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」９４
Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｎｏ．５，ｐｐ．２１２８−２１３５（１９９０）を
参照されたい。この結果、低磁場Ｂ制度における下記方程式が生まれる（Ｂ＜１
０００ガウス）。
【数２９】 本数式では、γgは希ガスの磁気回転比であり、γHは陽子の磁気回転比、ｓは陽
子のスピン数（１／２）、Ｎaはアボガドロ数、［1Ｈ］はマトリックス内の陽子
のモル密度、ｂは陽子に対して希ガスが最も接近する距離である。双極分子の相
互作用方程式は磁気回転比γgおよびγhにおける逆自乗依存を有する。上述のと
おり、この形式を方程式（２．２１）に代用すると、緩和式からＤpが除かれる
。これにより種々のポリマーにおいて唯一溶解度（Ｓ）だけがＴ1を有効とする
。（２．２３）でのその他の重要な要因は［1Ｈ］-1依存度である。このように
、ポリマー内の陽子が優性緩和機構であるため、高濃度がＴ1 pに逆に影響するこ
ととなる。
【００８５】 Ｔ1 pを求めるこの式の実行にはＣＧＳユニット内の適切な物理的パラメータが
必要である。表２．１は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）内の129Ｘｅの緩和の
ために実行するこの計算に使用する近似値の例を示す。
【００８６】
【表２．１】
【００８７】予測モデルの確認 試験緩和性に対する実験装置と共に緩和モデルに基づいて吸収を開発すること
により、表面緩和の理論上のモデルと実験結果を比較することができる。このモ
デルを確認することにより、過分極化ガスに接触する適切で好適な材料を選ぶた
めの表面緩和の量的予測が可能となる。過分極化129Ｘｅおよび3Ｈｅ上の７つの
異なるポリマーの緩和効果を測定するためにスピンダウンステーションを使用し
た。この実験データと理論上データを比較するために、核ポリマー内の両方のガ
スの溶解度を測定した。129Ｘｅおよび3Ｈｅポリマー研究の結果を論議するのと
同様に、これらの吸収測定結果を下記に説明する。
【００８８】溶解度の測定 溶解度（“Ｓ”）はポリマー内の過分極化ガスのＴ1を予測する数式（２．２
１）で唯一残る未知数である。この方程式を参考のためここに再度記載する。
【数３０】
【００８９】 種々のポリマー用の吸収データはポリマーハンドブックのような出典内で表に
なっている。Ｓ．Ｐａｕｌｙ，Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ Ｄａｔａ，Ｔｈｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ＶＩ／４３
５．残念ながら、ヘリウム用データが広く利用できる一方で（誤差はある傾向に
はあるが）、異なるポリマー内のＸｅの吸収特性を測定する必要はない。公開さ
れたキセノン溶解度が欠落した結果、これらの量を測定する設備を探索した。ノ
ースカロライナ州立大学の化学工業科のポリマーグループは、ポリマー緩和理論
を立証するために使用されるべきであった７つのポリマー内のキセノンおよびヘ
リウムの両ガスの溶解度を測定した。ヘリウム、キセノンの溶解度測定結果を下
記表４．１の有効文献値と比較する（いくつかのデータは有効ではないことに注
意されたい）。
【００９０】
【表４．１】
【００９１】 真空チャンバ内にポリマーサンプルを配置することにより測定結果を得た。次
に公知のガス圧をチャンバ内部に導入した。ガスがポリマー内部に溶解すると、
チャンバ圧の減少を記録した。テストチャンバの容量を知り、装置の温度を慎重
に維持することにより、ポリマー内のガス溶解度を圧力対時間データから計算す
ることができる。しかしながら、ポリマー吸収測定には多数の本質的な困難があ
る。ポリイミドのようないくつかのポリマーの低拡散係数のため、ガスがサンプ
ル全体に充満して均衡を確立するのに長時間を要する恐れがある。最も薄い有効
サンプルでさえも何日間もチャンバ内に残して放置しなければならない。Ｈｅの
測定に明白なその他の問題は、低溶解度を具備する材料用に観測される圧力差が
極めて小さく、重大な測定不確定性を招くという点である。これらの問題に加え
て、密度値が溶解度計算において重要な役割を果たす。製造者が材料サンプル用
の密度推定値を提供する一方、検査値はこれらの数値がしばしば不正確であると
いうことを裏付けた。この矛盾は最終的な溶解度数値に劇的な変化を与える原因
となる恐れがある。それゆえに吸収測定に関してより信頼できる結果を得られる
ように注意する必要がある。しかしながら、提供される数値は緩和理論に基づく
溶解度を裏付けるには十分である。
【００９２】 129Ｘｅ材料研究 本材料研究の大多数は過分極化129Ｘｅを使用して行われた。表面効果に対す
る129Ｘｅの感度がかなり大きいためにＴ1時間が短くなり、より迅速な材料試験
を行うことができた。より劇的な緩和効果は、3Ｈｅ研究の場合のように、極め
て長いチャンバＴ1の必要性を排除する。この事実だけで、結果的に129Ｘｅ材料
試験用により信頼できる結果が生じた。
【００９３】 図３はＴ1 cc対Ｓ［１Ｈ］.5の積の描画であり、ポリマー吸収緩和モデルで開
発されたＴ1を求める方程式（２．２１）の二つの重要な項目を表す。実験デー
タポイントとしては、グラフ上のｙエラーバーが緩和測定の累積誤差を表す。ｘ
エラーバーは上述の溶解度測定と関連する。このデータは、ポリマー表面上の過
分極化129Ｘｅを求めるＴ1を予測するために溶解度を使用可能であることを裏付
けている。実験データポイントが理論上モデルによってかなりよく予測される傾
向に沿う一方で、特定の矛盾はさらなる議論に値する。
【００９４】 シリコンの場合のように予測されるＴ1測定よりも低いことはさまざまな方法
で説明することができる。材料サンプルおよびテストチャンバ内の常磁性不純物
は第１に疑わしい。唯一陽子が過分極化ガス上に消極効果を有すると仮定される
ことを思い出されたい。真実を保持するこの仮定のために、材料サンプルの配合
は極めて純粋でなければならないであろう。例えば、Ｆｅの磁気回転比および陽
子がγFeから１０００γ1Hに関連して与えられ、材料サンプル内の１／１０００
部のＦｅの存在によって緩和比率を倍加することができる。サンプル表面はスピ
ンダウンステーション内での試験前に高純度エタノールによって清掃されていた
が、常磁性不純物が処理過程の間にポリマーマトリックス内に閉じ込められる恐
れがある。可能性のある一つの汚染物質は、シリコンポリマーを形成する型内に
使用することが可能な（常磁性の）Ｐｔ金属である。
【００９５】 測定されるＴ1を生じると考えられる要因がポリイミド（ＰＩ）およびＰＴＦ
Ｅの場合のように予測されるよりも高い結果を生むとき、拡散係数は重要なパラ
メータとなる。ポリイミドでは、ポリマー内へのＸｅの拡散があまりにも遅いた
め、Ｘｅが完全に均一化するには数週間かかる。この時間縮尺は緩和測定の１か
ら２時間の時間縮尺よりもはるかに長い。ＰＩ内の129ＸｅのＴ1 pは（ＬＤＰＥ
を基準に）１００ｍｓのオーダーにあるため、129Ｘｅ原子はポリマーサンプル
表面の薄層（拡散係数Ｄから１０-8ｃｍ2／Ｓに基づいて〜５μｍ）をサンプリ
ングするだけである。この表面層は溶解度測定に使用したバルクポリマーとは異
なる吸収特性を有する。溶解度は一般に唯一バルクサンプル用に測定されること
ができる一方、利害領域は１ｍｍ内のわずか０．５μｍ、もしくは実際のサンプ
ルの０．５×１０-6／１．０×１０-3（約１／２０００）である。 129Ｘｅ用予測および測定結果の概要比較を表４．２に示す。理論上および実
験計算によるより詳細な結果を図５および６に表にする。
【００９６】
【表４．２】
【００９７】 3Ｈｅ材料研究 ポリマー上の3Ｈｅ表面緩和の研究は129Ｘｅの研究よりもはるかに興味深い。
図４は、図３に示す129Ｘｅ用に議論するようなＴ1 p対Ｓ［１Ｈ］.5形式の本研
究の結果を示す。3Ｈｅ研究に関連する種々のエラーは129Ｘｅの困難さと直接比
較する。しかしながら、注記する価値のある二つの研究と関連する傾向がある。
【００９８】 ＬＤＰＥおよびＰＴＦＥに対する結果は理論ときわめてうまく一致する。しか
しながら、3Ｈｅ研究における他の材料は予想されるＴ1緩和時間に満たない。こ
れらの材料のシリコン、ＰＰおよびＨＤＰＥは3Ｈｅ研究において観測される短
期結果と一致する。
【００９９】 この傾向は材料サンプル内の常磁性不純物を示す。これらの汚染物質には、埃
、指紋、アピエゾン・グリース、ポリマー材料内に閉じ込められる鉄不純物が含
まれる。残念ながら、Ｈｅ用のより高度な拡散係数によって結果的にポリマーガ
ス相互作用のためにはるかに長い長さ縮尺（〜２０μｍ3Ｈｅ対〜１μｍ129Ｘｅ
、方程式２．２３）が生じる。ポリマー内のガス原子のより大きな移動性は結果
的にポリマーのはるかに深いサンプリングを生む。このサンプリングは、ポリマ
ー内の配分が不均一であれば、常磁性不純物との相互作用の可能性を著しく増加
することができる。例えば、シリコン内のガスは研究での他のポリマーに関して
大きな拡散係数（ＤＨｅ〜４ｅ−５，ＤＸｅ〜５ｅ−６）を有する。シリコン、
ＰＰ、ＨＤＰＥ用の測定されたＴ1は129Ｘｅおよび3Ｈｅ研究の両方で予測され
るよりも低く、3Ｈｅは129Ｘｅよりも約３倍の長さ縮尺を有する。この汚染物質
の関係は、過分極化ガス用に使用されるコンテナの準備と同様に表面効果の研究
でのサンプル準備の重要性を拡大する。129Ｘｅ研究と共に述べるように、サン
プル準備には表面清掃だけが含まれており、いかなる汚染物質をもポリマーマト
リックス内に含んだままにしていた。その他の一つには、ポリマーマトリックス
内に潜在的に内臓された少なくとも表面およびそれに近接する表面下の不純物を
除去するかもしくは最小限に抑制するためにコンテナもしくはコンテナ材料を清
掃するために酸浴槽を使用することができる。
【０１００】 3Ｈｅ研究での残存ポリマーのうち、ポリイミド（ＰＩ）およびナイロン６だ
けが二つの研究間で際立って異なる結果を示す。この結果を説明する一つの違い
はアモルファスおよび半結晶性重合体の間の相違である。ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥお
よびＰＰは均一な溶解度を示さなければならないアモルファスポリマーである。
また、ＰＴＦＥ、ナイロン６、ＰＩのような半結晶性重合体は空間拡散を示し、
このためポリマー実験で測定される大部分の溶解度とは異なる局部溶解度を示す
。
【０１０１】 表４．３に3Ｈｅ用の予測および測定結果の簡易比較を示す（詳細な結果は図
５、図６に示す）。
【０１０２】
【表４．３】
【０１０３】Ｏ2汚染物質 試験環境内に取り込まれる不純物は測定エラーの原因となることもありうる。
サンプルを挿入するためにチャンバを開ける時、埃、指紋、その他の汚染物質が
テストチャンバ内に取り込まれる。これらの汚染物質には全て吸収モデルには含
まれない消極効果がある。試験環境内で最も重要な確認される汚染物質はテスト
チャンバ内に存在するＯ2である。
【０１０４】 Ｏ2は磁気モーメントを有するため、陽子と同じ様式で過分極化ガスを緩和す
る恐れがある。Ｏ2が同様に129Ｘｅおよび3Ｈｅに作用する一方で、3Ｈｅ研究に
関連してより長いＴ1時間は全てのＯ2汚染物質を強化する。例えば、チャンバ内
のＯ2１トルは129Ｘｅ研究の時間縮尺上では一般には注目されないが、3Ｈｅ研
究では大きな影響力がある。テストチャンバ内のＯ2の効力はさまざまな状況で
観測された。それによってサンプルの予測Ｔ1よりも何倍も速い非指数関数的崩
壊比率が生じた。
【０１０５】 入庫中、大気からの酸素がポリマーサンプル内へ拡散して吸着する。このＯ2
をポリマーから除去するためには、サンプルは好ましくは試験前の一定期間真空
下に置かれる。実行するこの脱気に必要な一定期間は拡散係数が有効であれば算
出可能である。表４．５は有効なＯ2拡散係数を持つ１ｍｍ厚ポリマーサンプル
用の脱気計算を示し、ｔ(（Ｚ）2／Ｄ（Ｚ＝サンプル厚）と仮定する。
【０１０６】
【表４．５】
【０１０７】 ポリマーコンテナ内における過分極化希ガスの緩和時間（Ｔ1）を決定するに
際し、方程式２．２１を再度記載する。
【数３１】 ここでは“Ｖ”はコンテナ量であり、“Ａ”はコンテナ表面領域、“Ｓ”はポリ
マー内の希ガスのオストワルトの溶解度、“Ｔ1 p”はポリマーマトリックス内に
溶解した希ガスの緩和時間、“Ｄp”はポリマー内の希ガスの拡散係数である。
この量的分析は、希ガスの緩和時間がポリマー内の希ガス溶解度に反比例するこ
とを示す。実際、および驚くべきことに、上述の通り、表面誘導緩和時間はポリ
マーマトリックス内の希ガス緩和時間の平方根に比例すると信じられている。
【０１０８】 方程式２．２３の複合定数を要因“Ｃ”内に再度記載することによって下記の
式が得られる。
【数３２】 このように、ポリマー内の希ガスの緩和比率は下記に述べるように表すことがで
きる。
【数３３】
【０１０９】 方程式（２．２１'）内にこの緩和比率式を当てはめると、拡散係数への依存
がなくなり、方程式（２．２３ｃ）によって表すことができる表面緩和時間“Ｔ 1 ”が得られることを示す。
【数３４】
【０１１０】 この式はいかなるポリマー表面上の3Ｈｅまたは129Ｘｅのいずれかのような過
分極化希ガスの緩和時間を予測するために使用することができる。米国特許番号
第５，６１２，１０３号に記載されるように、ポリマーの過重水素化は希ガスの
緩和時間の改善をもたらさなければならない。しかしながら、この改善は予測さ
れるものよりも小さなものであろう。重水素の磁気回転比γDは水素用よりも６
．５倍小さく、スピン“Ｉ”は１である。通常の対応物に対する過重水素化ポリ
マーマトリックス内の希ガスの緩和時間の比較を以下に示す。
【数３５】 しかしながら、Ｔpにおけるこの改善が約４（１５．９の平方根）の緩和時間に
おける全ての改善に変換する。このように、重水素化はなお好適ではあるが、期
待されたほど印象的ではない。
【０１１１】 ここでは、“ｂ”が方程式（２．３１）に表すような二つのガス用に実質的に
変化しないと仮定する方程式（２．２３ｃ）を使用して、所定のポリマー表面上
での129Ｘｅ緩和と3Ｈｅ緩和の比較を行うことが可能である。
【数３６】 例えば、低密度ポリエチレン（“ＬＤＰＥ”）では、ヘリウム溶解度に対するキ
セノン溶解度の比率は１０７であり、γxe／γHeの比率＝０．３７である。この
ようにＬＤＰＥ表面上の3Ｈｅの緩和時間は129Ｘｅ用のほぼ４０倍長くなる。
【０１１２】 さらに、上述の通り、希ガス分極水準はポリマー内では空間的に均一ではない
。分極は気相には一定であるが、ポリマー内部への距離とは指数関数的に減少す
る。
【０１１３】 それゆえに、ポリマーコーティングの場合には特に、ガス消極時間が予測可能
な方法でポリマー特性に左右されるように、コーティングの厚さが好ましくは分
極崩壊長さ縮尺“Ｌp”方程式（２．２２）を超えるように注意することが重要
である。“Ｌp”以下のコーティング厚さについては、分極ガスがポリマー下の
基材をサンプリングすることができ、好ましくない速い緩和を潜在的に受ける。
“Ｔp”もまた“Ｄp”上に線形に依存するため、消極長さ縮尺はガス拡散係数に
比例する。このように、高い拡散定数を有する傾向にある3Ｈｅ用と同じく、ポ
リマー接触層、もしくはコーティングまたはフィルムの厚さは好ましくは重要な
長さ縮尺の数倍である。好ましくは、厚さは約１６μｍ以上であり、より好まし
くは効果的であるためには少なくとも１００から２００μｍである。事実、実質
的に“Ｌp”よりも薄いコーティングは全くコーティングを施さないものよりも
有害であり、そのためコーティング内部への希ガスの移動性は減少する。このよ
うに、薄いコーティング内に溶解した希ガスは、コーティングが存在しない場合
よりもはるかに長期間表面下部と相互作用することが可能となる。実際は消極の
可能性は相互作用時間の二乗と同じく増加するようである。
【０１１４】 ポリマー（コーティングもしくはコンテナ材料）により達成可能な比較的長い
緩和時間によって過分極化ガス貯蔵用のポリマーバッグが開発される。さらにバ
ッグは、バッグをつぶすことによりガスを完全に抽出することができるため、吸
入した過分極化3Ｈｅを使用する磁気共鳴映像法用の好適な貯蔵および送出装置
である。これに比べて、硬質コンテナは一般により高度なガス抽出機構を必要と
する。
【０１１５】Ｏ2誘導緩和 長い表面緩和時間を具備するバッグを使用する際には、他の緩和機構が重要と
なりうる。最重要追加緩和機構の一つは、上述のような常磁性酸素と希ガスの衝
突によるものである。Ｓａａｍらは常磁性酸素との衝突による3Ｈｅの緩和時間
を方程式（２．３２）に示すような式で表すことができると示している。
【数３７】 （アマガーは"ａｍｇｔ"と省略することに注意）（１アマガー＝２．６８９×１
０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、理想ガスの密度は２７３Ｋおよび１ａｔｍ）Ｓａａｍ
らの「Ｎｕｃｌｅａｒ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｏｆ 3Ｈｅ ｉｎ ｔｈｅ
ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｏ2」Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ，５２，ｐ．８６２（１
９９５）を参照されたい。このように、１気圧の１／１０００と同じく小さな酸
素圧では、完璧な表面を具備していてもわずか３８分の3Ｈｅ緩和時間しか生じ
ない恐れがある。この問題を踏まえて、ポンピング方法および純脱気方法による
など、コンテナを慎重にプリコンディショニングして貯蔵コンテナ内の酸素含有
量を減少させるためには途方もない注意を払う必要がある。しかしながら、たと
えプリコンディショニングを行っていても、バッグは、自然と相当な酸素濃度を
不利に作ることができるポリマーを介して酸素の透過の影響を受けやすい。ポリ
マー材料を介して運搬される酸素量は、ポリマー特有の酸素透過性係数“ＱO2”
を含む種々の要因に左右される。少量の酸素運搬には、バッグ内に作られる酸素
濃度の比率はほぼ一定であり、方程式（２．３３）によって表すことができる。
【数３８】 “［Ｏ2］”はバッグ内の酸素濃度であり、“Ａ”はポリマー表面領域、“ΔＰO 2 ”はバッグ表面全体の酸素圧力差、“Ｖbag”はバッグの容積、“Δχ”はポリ
マー厚、“ＱO2”は酸素透過性係数である。方程式（２．３３）を使用すると、
以下の特性（領域＝６４８ｃｍ2、容積＝１０００ｃｍ3、Δχ＝０．０１ｃｍ、
Ｐ＝２×１０5Ｐａ、ＱO2（ＬＤＰＥ）＝２．２×１０-13ｃｍ2／ｓＰａ）を有
するバッグによって約２．８×１０-7ａｍｇｔ／ｓのｄ／ｄｔ（Ｏ2）値を得る
。このように、１時間の持続時間（３６００秒）によって、約３８分のＴ1に相
当する１×１０-3ａｍｇｔを得る。Ｔｅｄｌａｒ（テドラー）TMについては、Ｏ 2 透過性はより小さい（ＬＤＰＥよりも１５８倍低い透過性の０．１３９×１０- 13 ｃｍ2／ｓＰａ）。このように、この材料では、１時間の透過によって約９９
時間のＯ2誘導Ｔ1を得るが、１０時間後Ｔ1がわずか１０時間まで低下する。こ
のように内層上に配置されるＯ2シールドの代替品として、接触表面層自体がＯ2 に対する透過性を減少させるおよび／または厚さΔχを増加させるポリマーとし
て形成されうる。
【０１１６】 従って、酸素誘導緩和は、慎重なガス処理技術を採用した場合でさえも表面緩
和をすばやく優先することができる。それゆえに、ポリマーバッグを実行可能な
貯蔵手段にするためには、好ましくは材料の他層が酸素透過性を抑制するために
使用される。分極ガスに接するポリマーの厚さがＬp以上である限り、酸素透過
性抑制に使用する第２材料は非消極である必要はない。アルミニウムのような金
属フィルムはこのような適用に非常に有効であるといえる。
【０１１７】 材料 緩和時間の実験測定値と理論値との比較により、129Ｘｅ溶解度が知られてい
る重合体系における顕著な一致が分かった。緩和時間理論値は、様々な重合体表
面及び重合体系における3Ｈｅに対しても計算された。結果は、図５及び６に示
されている。緩和時間は、１ｃｍ3の球状容器に基準化された。
【０１１８】 フルオロポリマーＰＴＦＥ（ＴｅｆｌｏｎTM）における129Ｘｅに対する結果
も、図５及び６に示されている。この場合、１立方センチメートル球状容器にお
いて、Ｔ1計算値は、５．６５分であり、緩和時間観察値は、８．３分であった
。計算は、式における置換と、水素原子に比してフッ素原子の寸法が大きいこと
に起因して、「ｂ」における微妙な変化以外、前述の計算と同一である。材料の
原子構造の構成は、異なる（すなわち、フッ素原子対水素原子）。実際、多分Ｔ
ｅｄｌｅｒTM（ポリフッ化ビニル）以外、大部分のフルオロポリマーは、3Ｈｅ
過分極化の保存のために好ましくない。例えば、ＰＴＦＥにおける3Ｈｅに対す
るＴ1予測値は、１立方センチメートル球において、僅か１３．１分であった。
これは、フッ素原子が大きいことに起因して、重合体内により大きい空の空間が
存在することに起因して、大部分のフルオロポリマーにおけるヘリウムの溶解度
は、比較的高いことに起因する。さらに、例えばＶｉｔｏｎTM、Ｋｅｌ−ＦTM、
及びＫａｌｒｅｚTMなどの最も普通のガスケット材料は、充填材を有するフルオ
ロポリマーであり、潜在的に、例えばポリオレフィンを含むガスケットなどの純
粋な炭化水素ガスケットに比して、3Ｈｅに対して大幅に減極性が高い。好まし
い密封材料の例は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、及び共重合体及びこ
れらのブレンドなどのポリオレフィンを含む。
【０１１９】 容器の形状（ガス保持チャンバ領域）は、減極率に影響することもあるので、
好ましくは、容器形状は、容器の自由ガス容積（Ｖ）を最大化し、一方、過分極
化ガスに接触する表面領域（Ａ）を最小化する（すなわち、Ａ／Ｖの比を減少す
る）ように選択される。より好ましくは、容器は、約１．０ｃｍ-1より小さいＡ
／Ｖ比を提供するように、さらにより好ましくは、約０．７５ｃｍ-1より小さい
ように、寸法決め及び形状決めされる。１つの実施例では、容器は、例えば、丸
型バルーン様容器などように、ほぼ球状である。
【０１２０】 本願明細書で説明される、本発明での使用のための好ましい重合体は、過分極
化ガスにおいて、溶解度が低下する材料を含む。本願明細書における本発明にお
いて、「重合体」との用語は、単独重合体、共重合体、三元共重合体などを含む
ものと、幅広く解釈される。同様に、「これらのブレンド及び混合物」は、不混
和性及び混和性の双方のブレンド及び混合物を含む。適切な材料の例は、ポリオ
レフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリスチレン、ポリメタク
リレート、ポリニトリル、セルロース、及びセルロース誘導体及びこれらのブレ
ンド及び混合物を含むが、これらに制限されない。より好ましくは、容器のコー
ティングまたは表面は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、約５０％の
結晶度のポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリアミド、ポ
リイミド、またはセルロース及びこれらのブレンド及び混合物のうちの１つ以上
から成る。
【０１２１】 勿論、重合体は、改質されることが可能である。例えば、置換基としてハロゲ
ンを使用するか、または、重合体を、重水素化された（または部分的に重水素化
された）形にする（重水素により水素陽子を置換することにより、重合体に関連
する緩和率を低下させることが可能である。重合体を重水素化する方法は、当該
技術分野において知られている。例えば、炭化水素重合体の重水素化は、米国特
許第３，６５７，３６３号明細書、米国特許第３，９６６，７８１号明細書、及
び米国特許第４，９１４，１６０号明細書に説明され、これらの文書の開示は、
引用することにより、本願明細書の一部を成すものとする。通常、これらの方法
では、重水素を陽子により、触媒的に置換する。好ましい重水素化炭化水素重合
体及び共重合体は、重水素化パラフィン、ポリオレフィンなどを含む。このよう
な重合体及び共重合体などは、公知の方法により架橋されることも可能である。
【０１２２】 さらに、好ましくは、重合体は、例えば色中心、自由電子、着色剤、他の劣化
性充填剤などの常磁性汚染物または不純物をほぼ有しない。使用される任意の可
塑剤または充填剤は、過分極化希ガスに接触するまたは過分極化希ガスの近傍に
位置するいかなる磁性不純物も最小化するように選択されなければならない。
【０１２３】 代替的に、第１の層すなわち接触表面は、例えば金属薄膜などの、高純度（及
び好ましくは非磁性）金属表面により形成されることが可能である。高純度金属
表面により得らることが可能である１つの利点は、過分極化希ガスに対する耐緩
和性及び耐減極性が低い表面が得られることにある。好ましい実施例は、後述さ
れる。勿論、高純度金属薄膜は、接触誘導減極性相互作用に対して耐性を有する
表面領域すなわち吸収領域を提供するために、前述の材料と組合せられることが
可能であるか、または、他の材料と一緒に使用されることが可能である。
【０１２４】 前述のように、これらの材料のいずれも、下重ねに位置する支持体上の表面コ
ーティングとして提供されるか、または、分極化に友好的な接触表面を形成する
材料層として形成される。コーティングとして使用される場合、コーティングは
、当業者には自明なように、任意の数の技術により（例えば、溶液コーティング
、化学的蒸着、融合結合、粉末焼結などにより）、適用されることが可能である
。炭化水素グリースも、コーティングとして使用されることが可能である。前述
のように、貯蔵容器は、剛性または弾性であることが可能である。剛性容器は、
ＰｙｒｅｘTM、ガラス、アルミニウム、プラスチック、ＰＶＣなどにより形成さ
れることが可能である。弾性容器は、好ましくは、潰し可能可能なバッグ、好ま
しくは、いくつかの固定された材料層から成る潰し可能な多層バッグとして形成
される。多層構造形態は、異なる材料から成る材料層を採用することが可能であ
る、すなわち、材料層は、耐酸素性、防湿性、耐破壊性であり、接触誘導減極を
抑制するガス接触表面を有する潰し可能なバッグを提供するように、選択及び組
合せられることが可能である。本願明細書において、「耐酸素性」とは、バッグ
のガスを保持する部位でガスの導入を阻止するように構成され、バッグが、１大
気圧で、約５×１０-6ａｍｇｔ／ｍｉｎより小さい、より好ましくは５．２×１
０-7ａｍｇｔ／ｍｉｎより小さい、さらにより好ましくは約１×１０-7ａｍｇｔ
／ｍｉｎより小さい酸素漏洩率すなわち酸素透過率を提供することが可能である
。
【０１２５】 容器 図７及び８は、本発明の過分極化ガスのための弾性容器１０の１つの好ましい
実施例を示す。図７は、潰れ（空のすなわち排出された）位置の容器１０を示し
、図８は、充満された（充填された）場合の容器１０収集する。図示のように、
容器１０は、前壁１２及び後壁１３と、壁１２、１３の間に形成されているガス
（または液体）保持チャンバ１４とを含む。
【０１２６】 図７に示されているように、１つの好ましい実施例では、容器１０は、ポート
２２と流体的に連通する、外方へ延びるポート接続管２０を含む。ポート接続管
２０は、好ましくは、管継手２８を介して、容器１０に取付けられている。管継
手２８は、気密に容器壁１２の内側に管継手２８を固定するために、壁１２の内
側に熱密封されることが可能である。代替的に、図７に示されているように、ガ
スケットまたはＯリング２７ａは、容器１０に管継手２８を密封するのに使用さ
れることが可能である。
【０１２７】 図９に示されているように、管継手２８は、容器壁１２を通り抜けて延び、ナ
ット結合部材２７及び中間に位置するＯリング２７ａによる圧縮を介して、容器
壁１２の外面に当接して固定されている。同様に図示のように、ナット結合部材
２７は、多層容器壁１２に面して配置され、管継手２８ｃの雄ねじ上に配置され
この雄ねじとねじ的にかみ合う雌ねじを有する開口を含むように形成されている
。この場合にも、ナット結合部材２７、関連するＯリング２７ａ及び管継手２８
により提供される密封は、好ましくは、約３大気圧までの気圧に耐えることが可
能であり、好ましくは、真空密密封を提供することが可能である。図７及び１３
の実施例では、ポート接続管２０は、流体流路２２ｆの一部を形成する。
【０１２８】 １つの代替実施例が、図９に示されている。この実施例では、ポート接続管２
０’は、ナット結合部材２７とは別に、管継手２８とねじ的にかみ合う第２の頂
部結合部材２７として機能する。図示のように、ポート接続管２０’は、ポート
接続管２０ｂの一部と、管継手２８ｂの一部との中間に位置するＯリング２０ａ
を含む。前と同様、好ましくは、管継手２８とポート接続管２０’との間のこの
密封も、気密配置で形成され、約３気圧までの圧力に耐えることが可能であり、
（好ましくは、後述するように、容器を調節するのに使用される真空圧で漏洩密
である）。
【０１２９】 １つの好ましい実施例では、容器１０は、細管２６ａ及び弁部材２６を含む。
図９に示されているように、ポート接続管２０’は、容器１４のチャンバから遠
ざかるように延び、弁部材２６と流体的に連通する細管２６ｓと係合されること
が可能である。弁部材２６は、チャンバ１４と操作的に連結され、このようにし
て、弁部材２６は、流体の取入れ及び放出を逃し可能に制御するようにする。す
なわち、動作中、弁２６は、開放され、過分極化ガス（液体）は、出口２９を通
り抜け、弁２６の弁胴を通り抜け、細管２６ｓを通り抜け、チャンバ１４に流入
し、これにより、容器１０は、強制的に膨張し（図８）、過分極化ガス（または
液体）を捕捉する。細管２６ｓは、弁部材２６の一体的な一部として、または、
別個の構成部品として形成されることが可能である。例えば、弁部材２６は、Ｐ
ｙｒｅｘなどのガラスから成るボディ部分を含むことが可能であり、細管２６ｓ
は、Ｐｙｒｅｘなどのガラスまたはアルミノケイ酸塩、または他の材料として、
このボディ部分の一端に直接に形成されて、弁部材２６の下部に一緒に接合され
た連続体として、前記端部から延びることが可能である。図９に示されている弁
は、弁閉鎖位置において、流路２２ｆを閉鎖するために、弁室２６ｎのノズル下
端と係合するために、長手方向に並進する、Ｏリング２６ｏを有する弁体２６を
含む。逆の場合、弁体２６ｐは、ノズル端部２６ｎから遠ざかるように動き、こ
れにより、ガスは、ポート２２、細管２６ｓ、及び弁胴２６ｂを貫流して、弁出
口２９に流入する（または弁出口２９から流出する）ことが可能となる。
【０１３０】 なおも図９において、操作的に、細管２６ｓは、過分極化ガスの大部分が、い
ったんチャンバ１４内に入ると、弁部材２６が閉鎖されるまで、チャンバ１４内
に残るように形成されている。すなわち、細管２６ｓの寸法及び形状は、容器チ
ャンバ１４から遠ざかって過分極化ガスが拡散することが、抑制されるように、
定められる。このようにして、細管２６ｓは、過分極化ガスの大部分のうちの、
弁２６または弁２６と操作的に連結する任意の潜在的に減極性の構成部品とに曝
露される量を低減することが可能である。さらに、細管２６ｓは、細管２６ｓを
通り抜けるガス流路２２ｆの一部も提供する。それ自体、細管２６ｓは、好まし
くは、貯蔵または輸送の間、チャンバからガスが流出することを抑制し、一方、
ガスが、不当なまたは大幅な妨害なしに、ガスの最終的な目的個所で、チャンバ
１４から流出することを可能にする方法で、寸法決め及び形状決めされている内
側路を含む。
【０１３１】 好ましくは、前述のように、細管２６ｓは、弁部材２６と操作的に連結され、
弁部材２６が閉成されている場合、バッグチャンバ１４内にガスの大部分を保留
して、弁胴２６ｂから遠ざけておくことが可能である。逆に、弁部材２６が、開
放されると、ガスは、チャンバ１４から流出し、流路２２ｆに流入し、出口２９
に到達する。このようにして、動作中、弁部材２６が閉鎖されると、細管２６ｓ
は、過分極化ガスの大部分を、弁部材２６から遠ざかって維持し（例えば、図９
において、Ｏリングの下降部分により示されている、弁のノズル端部内のＯリン
グの少なくとも下方に保留され）、これにより、弁部材２６に起因する、いかな
る接触誘導減極も抑制する。１つの実施例では、細管２６ｓは、１／８インチの
内径及び０．２インチの外径を有する、少なくとも約２．０インチの長さを有す
る。７×７インチのバッグ（すなわち約１リットル）の容器において、この長さ
は、容器１０の長さまたは幅の約２０％より長い。
【０１３２】 図９に示されているように、弁部材２６は、回転して弁部材２６を開放及び閉
鎖する、外部から接近可能な調整ノブ２６ａを含む。同様に図示のように、弁部
材２６は、弁部材２６の内部のＯリング２６ｏを含む。適切なガラス弁は、Ｖｉ
ｎｅｌａｎｄ，ＮＪ所在のＫｉｍｂｌｅ Ｋｏｎｔｅｓ Ｖａｌｖｅｓから入手
可能である。
【０１３３】 同様に図９に示されているように、細管２６ｓは、弁部材２６と容器チャンバ
１４との中間に位置して、過分極化物質が、弁部材２６内に移動するのを抑制し
て、弁部材２６内の（潜在的にＯリング２６ｏのうちの１つ以上を含む）任意の
潜在的に減極性の材料への曝露を低減する。好ましくは、容器１０と、過分極化
ガスと接触する他の容器組立構成部品に関連する、すべての密封的及び構造的材
料は、好ましくは実質的に非減極性である材料から選択されるまたは形成される
。
【０１３４】 好ましくは、細管２６ｓは、ほぼ剛性のボディにより形成される。本願明細書
において、「剛性」との用語は、管継手２８の接合部上に導入されることもある
応力／ひずみを最小化するために、容器１０に組立られると、弁部材２６の重量
を支持するのを構造的に支援することが可能であることを意味する。例えば、細
管２６ｓの剛性ボディは、例えばプラスチック、ＰＶＣ材料、ガラス、Ｐｙｒｅ
ｘ、またはアルミノケイ酸塩材料、金属などの剛性支持体により提供されること
が可能である。勿論、細管２６ｓの、過分極化ガスまたは流体と接触する表面は
、好ましくは、細管２６ｓ内に保持されている過分極化ガスまたは液体に対して
ほぼ非減極性（過分極化ガスに対して緩和性および／または溶解度が低い）であ
る材料またはコーティングにより形成される。図示のように、細管２６ｓは、細
長円筒形であるが、しかし、他の構造形態も可能であることに注意されたい。好
ましくは、いかなる構造形態であれ、細管２６ｓの（直径として示されている）
内側路は、弁部材２６が閉鎖されると、バッグ１４のチャンバから流体が流れる
のを抑制及び制限することが可能である。
【０１３５】 再び図９において、弁部材２６は、過分極化ガス入口及び出口ポートを形成す
る細管２６ｓから遠ざけて出口２９を保持する一端を有する。好ましくは、出口
２９は、密封手段２５を有し、密封手段２５により、容器は、大気への曝露なし
に、ガスまたは液体の送達を容易にするために、（気密な方法で）最終的な目的
個所で、外部装置とかみ合い係合することが可能となる。図示のように、この密
封手段２５は、外部装置と密封的に係合することが可能であるＯリング２５ａを
含む。動作中、密封手段２５は、Ｏリング２５ａを圧縮して、Ｏリング２５ａが
、送達すなわち入力装置（図示せず）かみ合い可能に係合するようにする。それ
自体、容器チャンバ１４、管継手２８、細管２６ｓ、弁部材２６の一部、及び弁
部材２９の端部は、過分極化流体流路２２ｆを形成する。このようにして、図９
の実施例では、弁部材２６が開放されると、流体流路２２ｆは、容器チャンバ１
４から延びて、細管２６ｓを通り抜け、例えば、（充填の間の）過分極化剤配分
ポートまたは（例えばガス送達医療使用点における）患者送達インターフェース
などの外部装置または外部ソースに到達する。すなわち、臨床医または開業は、
ノブ２６ａを回転して弁部材２６を開放するだけで、過分極化ガスを、チャンバ
１４から放出させるまたは追出すことが可能である。１つの好ましい実施例では
、図１７〜１９に示されているように、チャンバ１４は、目的個所インターフェ
ースと係合される。図示のように、容器１０は、圧縮されると、ガスを追出して
、直接に、患者インターフェースマスク９０内に流入させ、このようにして、患
者が、患者インターフェースマスクからガスを吸込むまたは呼吸するようにする
。
【０１３６】 勿論、（細管２６ｓおよび／または弁部材２６を有するまたは有しない）他の
流路構造形態も、使用されることが可能であり、このようにして、過分極化流体
流路２２ｆが、（バッグのチャンバに対して）中間、遠位、または近位の管また
は導管などの他の構成部品により形成されるようにする。細管２６ｓを有しない
導管７０の使用の１つの例が、図１７に示されている。導管すなわち管の実施例
において、様々な材料が、様々な材料が、導管に使用されることが可能である。
１つの適切な材料代替の１つの例は、管継手２８および／または接続管２０に取
付けられ、チャンバ１４と流体的に連通する重合体管である。管は、少なくとも
内面が、充分に長いＴ1を提供するために適切な緩和性または溶解度を有する、
過分極化に友好的な材料から成り、外側層材料は、機械的に安定し（すなわち自
己支持）、耐酸素性可撓性重合体基質から成る。勿論、材料選択に依存して、管
は、単体単層体として形成されることが可能であり、内面及び外側層の材料は、
同一であるか、または、管は、コーティングされた内面と、異なる材料外面また
は壁層を含むことも可能である。
【０１３７】 図２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃは、容器１０のさらに別の１つの好ましい実施
例を示す。図示のように、この実施例は、図７の実施例と同様であるが、例外的
な１つ相違点は、管継手２８は、図２１Ｂに示されているように、チャンバ１４
内に保持されているガス（または液体）の主容積から、さらに隔離されることが
可能であることにある。図示のように、容器は、容器体の端縁部分にポート２２
を位置決めする。さらに、好ましくは、隔離手段３１は、ポートと、チャンバの
主容積との中間に配置され、これにより、ポート２２及びポート管継手２８また
は他の構成部品は、輸送及び貯蔵の間、容器内のガスまたは液体から隔離される
。それ自体として、ポート２２またはポート管継手２８へのガスまたは液体の曝
露は、低減される。動作中、容器は、図２１Ａに示されているように、充填され
ていない（排出された位置）にある。例えばｔｙｇｏｎRなどの可撓性管が、図
２１Ｂに示されているように、容器に取付けられる。同様に好ましくは、管は、
他の実施例において本願明細書で説明されるように、例えばクランプ、弁などの
密封手段と操作的に連結されている。図２１Ｂに示されているように、大量の過
分極化ガスまたは液体が、矢印により概略的に示されているように、下降２２ａ
を通り抜けて、容器内に導かれる。図２１Ｃに示されているように、弾性容器が
充分に充満している（しかし満杯容量より小さい）場合、隔離手段３１ｉは、バ
ッグに取付けられるかまたは形成され、これにより、バッグ部分は、過分極化ガ
スまたは液体の主容積がバッグまたは容器のこの領域と接触することを抑制する
方法で、ポート２２および／または管継手２８により、挟まれるまたは包囲され
る。図示のように、隔離手段３１ｉは、ファスナー３３により圧縮されて一緒に
された、互いに対向して位置するクランピングバー３１、３２を有するクランプ
である。勿論、例えば熱密封、結束、バッグ形態に対して制限的である（はさむ
）または保持する固定具などの他の隔離手段も、使用されることが可能である。
例えば、バッグ容器は、ポートが、好ましくは隅の近傍で端縁部分に取付けられ
、容器が部分的に充填されるように寸法決め及び形状決めされることが可能であ
り、このようにして、隅が、たんに、接着剤取付け手段、ｖｅｌｃｒｏTM、フッ
クなどを介して、外側壁の一部を、対向して位置する壁に取付けることにより、
折り曲げられて、容器体に当接し、適所に保持されることが可能であるようにす
る。折り曲げ線は、実質的に気密である方法で、ポート（図示せず）から、容器
の主チャンバを挟んで遮断するように作用する。勿論、折り曲げバーまたは他の
装置も、ポート領域とバッグの主容積との間の密な折り曲げ線を促進するのに使
用されることが可能である。
【０１３８】 図９に示されているように、細管２６ｓ及び弁部材２６を有する多層（３層）
弾性容器１０が、少なくとも約４５０分（７．５時間）の過分極化3Ｈｅガスに
おける（材料特性のみを考慮した）Ｔ1補正値を提供することが可能であり、よ
り好ましくは、少なくとも約６００分（１０時間）のＴ1補正値と、これに関連
する、（１大気圧で）約５．２×１０-7ａｍｇｔ／ｍｉｎの酸素透過率とを提供
することが可能である。
【０１３９】 図１２に示されているように、１つの好ましい実施例では、壁１２、１３は、
２つの層４１、４４を有する。第１の層４１は、過分極化ガスを保持し、このよ
うにして、過分極化ガスと接触する、チャンバ１４の接触内面１２９を含む。そ
れ自体として、過分極化希ガスは、この層を形成するのに使用される材料のタイ
プ及び深さに依存して、接触誘導減極にかかりやすい。このようにして、この表
面は、好ましくは、過分極化ガスが、下重ねに位置する支持体を標本化すること
を阻止するのに充分な厚さを有するコーティングまたは材料層により形成される
。表面は、過分極化ガスに対して低い緩和性を有しなければならない。それ自体
として、材料及び厚さは双方とも、ガスの表面誘導減極を抑制するように選択及
び形成される。厚さに関して、好ましくは、厚さは、臨界的崩壊尺度長さＬpよ
り大きく、より好ましくは、複数の崩壊長尺度より大きい。例えば、3Ｈｅ及び
ＨＤＰＥにおいて、臨界的長さ尺度は、約８μｍであり、好ましい材料層深さは
、約１６〜２０μｍより大きい。
【０１４０】 さらに、「低い緩和性」に関して、好ましくは、3Ｈｅにおいて、材料は、約
０．００１３ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和度値を有し、より好ましくは、０．０
００８ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する。129Ｘｅにおいて、好ましく
は、材料は、約０．０１２ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有し、より好まし
くは、約０．００２３ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する。「低下された
溶解度」とは、過分極化ガスが、低下された溶解度を有する材料を意味する。好
ましくは、129Ｘｅに関して、溶解度は、約０．７５より低く、より好ましくは
、約０．４より低い。3Ｈｅにおいて、溶解度は、好ましくは、約０．０３より
低く、より好ましくは、約０．０１より低い。
【０１４１】 第２の層４４は、外面１２ｂを含み、外面１２ｂは、チャンバ内の過分極化ガ
スに対して潜在的に劣化性であることもある成分を含む空気に曝露される。例え
ば、前述のように、常磁性酸素酸素が接触面１２ａまたはチャンバ１４内に移動
すると、常磁性酸素によりガスは、減極されることもある。それ自体として、好
ましくは、第２の層４４は、酸素移動を抑圧することが可能である。第２の層４
４は、耐酸素性支持体、金属層、または、別の層に上重ねに位置して形成される
金属化沈殿物またはコーティングとして、形成されることが可能である。好まし
くは、（単独のまたは他の層と組合せの）第２の層４４は、Ｏ2の減磁量が、５
×１０-6ａｍｇｔ／ｍｉｎより大きい率で、より好ましくは、約１×１０-7ａｍ
ｇｔ／ｍｉｎより小さい率で、チャンバ内に流入することを阻止する。より好ま
しくは、約２４時間の所望のＴ1において、そして、２４時間にわたる透過の後
、好ましくは、Ｏ2の濃度は、約２．６×１０-5ａｍｇｔより低い。このように
して、１大気圧で、１リットルのバッグにおいて、好ましくは、容器は、ガス全
体の濃度の０．００３％より低い、チャンバ内のＯ2濃度を維持することが可能
である。勿論、第２の層は、代替的に、例えば湿気などの他の環境汚染因子を遮
蔽するように選択または形成されることが可能である。例えば、この実施例では
、第１の層は、Ｏ2に対して非常に低い透過率を有するが、湿気に対して感受的
である。第２の層４４は、この特性を補償し、改善されたＴ1容器を提供するた
めに、保護的ポリエチレンコーティングを有することが可能である。
【０１４２】 さらに別の１つの代替実施例では、内面１２ａは、下重ねに位置する支持体、
重合体、または他の容器材料に適用される高純度（非磁性）金属薄膜として形成
されることが可能である。高純度依存表面は、他の表面に対して、減極に対する
さらにより良好な保護を提供することが可能である。過分極化ガスは、金属に接
触するので、下重ねに位置する材料は、過分極化ガスに対して低溶解度を有する
必要はない。１つの好ましい実施例では、容器は、（好ましくは、約１０ｎｍ〜
約１０ミクロンの領域内の厚さの）高純度金属薄膜から形成される内面１２ａを
有する潰れ可能なバッグとして、弾性に形成される。それ自体として、この実施
例では、第１の層４１は、金属化層であり、酸素耐性／遮蔽及び減極に対する保
護を提供することが可能である。好ましい依存は、常磁的に純粋であり（すなわ
ち、磁気モーメントを導入せず）、過分極化ガスの接触減極に対する耐性を有す
る金属を含む。換言すれば、使用金属は、金属表面へのガスの吸着時間を最小化
するように選択されなければならない、すなわち、希ガスが、金属表面上で低い
吸着エネルギーを有するように選択されなければならない。適切な材料の例は、
アルミニウム、金、銀、インジウム、ベリリウム銅、銅、及びこれらのブレンド
及び混合物を含むが、これらに、制限されない。本願明細書において、「高純度
」は、１ｐｐｍより小さい鉄不純物または常磁性不純物、より好ましくは、１ｐ
ｐｍより小さい鉄不純物または常磁性不純物を有する材料を含む。
【０１４３】 １つの付加的な実施例において、内面１２ａは、ハイブリッド表面（高純度金
属薄膜と重合体とのブレンドまたは並置配置）として、または、重合体支持体上
に形成される高純度金属として、形成されることが可能である。それ自体として
、金属薄膜は、金属薄膜層内に形成されることもある亀裂または間隙を補償する
ために、良好な緩和性を有する重合体上に積層されることが可能である。
【０１４４】 別の１つの好ましい実施例では、図１２に示されているように、内面１２ａが
、重合体バッグの内壁により直接に形成され、外面または中間面は、重合体バッ
グ上に位置し重合体バッグに直接に接触する金属化コーティングまたは材料によ
り形成される。しかし、図１０及び１１に示されているように、内側層４１と外
側層４４との間に位置する中間層４２、４３も、使用されることが可能である。
第１の層４１は、０．００４”線状ＬＤＰＥであり、第２の層４２は、０．００
０５”アルミニウム箔であり、第３の層４４は、４８ゲージポリエステルである
。好ましくは、第１のＬＤＰＥ層は、比較的長いＴ1を有する分極化友好的な表
面を提供し、第１のアルミニウム箔は、酸素透過を抑制し、ポリエステル層は、
強度及び耐破壊性を提供する。外側層４１及び４４は、ウレタン接着剤により中
間層４２に固定される。通常、層は、セメントにより固められて一緒にされるか
、または接着剤により一緒にされるが、他の接合または固定手段も、当業者に自
明なように、使用されることが可能である。この３層構造形態を有する容器１０
は、3Ｈｅにおいて、約４９０分（8時間以上）の（材料にのみに起因する）Ｔ1
補正値と、約３．９×１０-5ａｍｇｔ／ｍｉｎの酸素漏洩率とを有することが観
察された。このＴ1は、過去に使用された単層バッグにおいて得られたＴ1と対照
的である。例えば、（後述するように試験準備された）従来の１リットル単層Ｔ
ｅｄｌａｒRにおける、3ＨｅにおけるＴ1は、約４時間より短いと予測された。
【０１４５】 図１０において、容器１０は、４つの層４１、４２、４３、４４を有する。図
示のように、内側層４１は、コーティングではなく、接触減極を抑制するのに充
分な厚さを有する膨張可能な重合体（または改質重合体）により形成される。こ
の実施例では、中間層は、任意の数の代替材料から形成されることが可能であり
、好ましくは、内側層４１と一緒に収縮及び膨張するために、弾性材料から形成
されることが可能である。１つの好ましい実施例では、内側層４１は、約０．０
０２５”（インチ）の線状ＬＤＰＥ（ＬＬＤＰＥ）であり、第２の層は４２は、
約０．００３インチのＡｌであり、第３の層４３は、７ポンドPEであり、外側層
４４は、４８ゲージＰＥＴである。この多層構造形態を有するバッグ容器は、約
１４時間の（材料のみに起因する）Ｔ1補正値を有し、１大気圧で約３×１０-8
ａｍｇｔ／ｍｉｎより大幅に小さい酸素漏洩率を有することが示された。
【０１４６】 １つの実施例（図示せず）では、５層を有するバッグが、使用される。すなわ
ち、第１の層は、３５μｍのＨＤＰＥであり、第２の層４２は、３５μｍのポリ
アミドであり、第３の層は、１μｍのアルミニウムであり、第４の層４４は、３
５μｍのポリ塩化ビニルであり、第５の層（図示せず）は、３５μｍのポリエス
テルである。好ましくは、多層は、付加的な強度および／または耐破壊性及び耐
圧性を提供されることが可能である。勿論、層の代替的な材料及び数が、本発明
に従って採用されることも可能である。
【０１４７】 １つの実施例（図示せず）では、コーティングは、重合体バッグの内面１２ａ
上に配置されて、単独でまたは重合体バッグの厚さとの組合せで、接触層の適切
な深さを形成することが可能である。勿論、２つの層は、採用された容器材料が
、過分極化ガスに対して低い緩和性を有し、材料が、Ｏ2などの環境汚染因子に
対して充分に不透過性である場合、１つの層として形成されることが可能である
。このような材料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテルフタレート）、ＰＶＤＣ（ポリ
二塩化ビニリデン）、セロファン及びポリアクリロニトリルを含むが、これらに
制限されない。
【０１４８】 図９及び１３〜１５に示されているように、容器１０は、入口ポート２２と操
作的に連結され、チャンバ３０内のカバーガスを捕捉するのに使用される密封手
段も含む。一般的に説明すると、密封手段は、バッグ入口ポート２２（図７）と
連通する通路２２ａを閉鎖し、これにより、過分極化ガスを、容器のチャンバ１
４内にほぼ保留する。密封手段は、多数の方法で形成され、バッグと一体的な弁
を有する（図９）、および／または、容器の流路に配置されるクランプまたは他
の装置を有する。図１３の構造形態では、結合部材２０は、流路内で、結合部材
２０から外方へ延びる導管７０を含み、密封手段は、導管に適用されるクランプ
または熱密封部材である。適切な密封手段の例は、クランプ７２（図１３）、熱
密封部材７４（図１４）及び膜密封部材（図１５）を含むが、これらに制限され
ない。代替的に、弁２６（図９）、止め栓、及び他の貫通でおよび／または密封
部材（ガスケット、炭化水素グリース、Ｏリング）（図示せず）が、過分極化ガ
スの放出を制御するのに使用されることが可能である。好ましくは、過分極化ガ
スと接触するか、または、過分極化ガスの比較的近傍に位置するすべての管継手
、密封部材などが、分極化に友好的であるか、または、過分極化ガスの分極化状
態を大幅に劣化しない材料から製造されるように、注意しなければならない。例
えば、前述のように、多数の市販の密封部材は、過分極化ガスによる当該材料の
溶解性に起因して、3Ｈｅ過分極化ガスの保存にあまり良好でないフルオロポリ
マーまたは充填剤などを含む。
【０１４９】 多数の普通のガスケット材料は、フルオロポリマーであるか、または、望まし
くない充填剤を含むか限り、それらは、潜在的に、ガスに対して、かなりの減極
効果を有する。これは、特に、3Ｈｅに関して急性である。これは、大きいフッ
素原子に帰着可能な、重合体内のより大きい空の空間に起因して、大部分のフル
オロポリマー内のヘリウムの比較的高い溶解性に帰着されることが可能である。
実際、予備試験は、（例えばＶｉｔｏｎTM、Ｋｅｌ−ＦTM、エチレンプロピレン
、Ｂｕｎａ−TM、及びシリコーンなどの）普通のＯリングの材料が、純粋な重合
体の緩和率から予測されるより、はるかに悪い緩和特性を呈することを示す。大
部分の従来のＯリングは、それらが、過分極化ガスチャンバ全体の緩和を支配す
ることが可能であるように減極性である。実際、市販のエチレンプロピレンＯリ
ングは、129Ｘｅを有する純粋のＬＤＰＥの緩和時間に比して、１／３〜１／２
の緩和時間を示す。より高い緩和率は、Ｏリング内の磁性不純物が、着色剤及び
充填剤などの物質により導入されることが可能であることに起因すると、説明さ
れることが可能である。従って、好ましくは、本発明の容器は、ほぼ純粋な（磁
性不純物がほぼ無い）炭化水素材料例えばポリオレフィン含有炭化水素材料を有
する密封部材、Ｏリング、ガスケットなどを採用する。適切なポリオレフィンの
例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合体、含有磁性不純充填剤の量を最
小化するように改質された、これらのブレンドを含む。付加的な適切な密封部材
は、炭化水素グリース、炭化水素ガスケット及び、ポリエチレンなどから形成さ
れるＯリングを含む。このようにして、弁が、チャンバ３０内のガスを抑制する
に使用される場合、好ましくは、弁は、（少なくとも表面において）磁気的に純
粋なＯリングおよび／または炭化水素グリースを有する。勿論、充填剤及び可塑
剤が使用されるので、好ましくは、それらは、ほぼ純粋なカーボンブラックなど
の磁性不純物を最小化するように選択される。
【０１５０】 １つの代替実施例では、Ｏリング密封部材は、容器表面に関連して説明された
ように、高純度金属によりコーティングされた露出表面を有することが可能であ
る。同様に、Ｏリングまたは密封部材は、少なくとも「Ｌp」の厚さを有する重
合体の露出外側層によりコーティングまたは形成されることが可能である。例え
ば、純粋なポリエチレンの１つの層は、市販のＯリング上に配置されることが可
能である。129Ｘｅのためのひつの好ましい市販のＯリング材料は、前述のよう
に、ＴｅｆｌｏｎTMによりコーティングされたゴムＯリングまたは低緩和性重合
体である。ＴｅｆｌｏｎTM内の空の空間は、フルオロポリマーにもかかわらず、
それが、3Ｈｅに影響するほどには129Ｘｅに影響しない、何故ならば129Ｘｅは
、3Ｈｅより大幅に大きいフッ素より大幅に大きいからである。前述のように、
フルオロポリマーは、129Ｘｅを有する密封部材として使用されることが可能で
あるが、密封部材が過分極化3Ｈｅと接触することがある配置での使用は好まし
くない。
【０１５１】 動作中、使用場所への送達後、技術者または患者は、弁部材２６（図９）を開
放し、導管２０（図１３）に臨時クランプ７２を付けることにより、流れを吸込
むまたは停止する。図１３及び１４は、充填された容器を搬送するまたは貯蔵す
るのに使用される密封部材の好ましい実施例を示す。それぞれは、導管７０に沿
っての少なくとも１つの位置で、導管７０をつまんで閉鎖することにより、流路
２２ａを密封する。図１３は、外部クランプ７２の使用を示し、図１４は、冗長
的な熱密封部材７４の使用を示す。動作中、それぞれは、容器１０内のガスの分
極化にほとんど影響せずに、容易に採用されることが可能である。例えば、図１
４の実施例では、容器１０が、過分極化ガスにより充填された後、処理中クラン
プ（図示せず）が、流路２２ａを閉じるように導管７０の周りに挿入され、導管
壁が潰れて、処理中クランプの少なくとも１つの側に熱密封部材７４を提供する
と、熱が、導管７０に印加される。バッグは、次いで、輸送準備完了である。い
ったん、所望の送達個所部位に到達すると、熱密封部材７４は、切除されて、臨
時クランプが、導管７０に配置されることが可能である。図１７に示されている
ように、導管７０は、呼吸装置または患者インターフェース９０と直接に係合さ
れることが可能である。図１８に示されているように、過分極化ガスは、例えば
、容器１０の壁を外部から凹ます／圧縮することにより、バッグから強制的に排
出されて、インターフェース内に導入されることが可能である。代替に、患者９
２は、たんに、吸込み、これにより、ガス１００を、吸込み通路１０５内に導く
ことも可能である。
【０１５２】 図１５において、別の１つの実施例では、膜密封部材７６が、入口ポート２２
の外部部分上に直接に配置される。膜密封部材７６は、熱により、または、好ま
しくは中央部分７６ａは外部から接近可能のままにされる、結合部材２２の周辺
部分上にねじ的に取付けられる重合体ワッシャなどの係留部材により、取付けら
れることが可能である。この実施例では、図１９に示されているように、容器１
０は、使用場所へ輸送され、患者インターフェース９０’内に直接に挿入される
ことが可能である。好ましくは、膜密封部材７６は、インターフェース９０’内
に挿入され、このようにして、膜密封部材７６が、結合部材２０とインターフェ
ース９０’との間の接合部１３０により提供される気密結合に対して内側に配置
されるようにする。好ましくは、インターフェース９０’は、結合部材２０が、
外部接合部１２０を形成し、このようにして、容器がインターフェース９０’に
密封された後、膜密封部材７６の中央部分を開放するために、収容領域内で凹ま
されているあけ穴７９を含むことも可能である。これにより、容器内のガスは、
容易に放出され、患者に導かれることが可能である。ガスは、容器１０の壁１２
、１３を凹ますことにより、または、吸気を介して、容器１０から、容易に引出
すまたは強制的に排出することが可能である。好ましくは、このような構造形態
は、比較的複雑なまたは高性能のガス引出し機構の必要性を除去し、ガスを対象
物に送達するのに必要な、物理的操作および／またはインターフェースの量を低
減する。
【０１５３】 図１６に示されているように、輸送ボックス８０は、好ましくは、輸送の間、
バッグ１０を保持するのに使用される。これにより、バッグは、物理的危険から
保護される。さらに、好ましくは、ボックス８０は、過分極化ガスの周りに、所
望の静的な（ほぼ均一の）磁場を提供する磁石手段を含む。さらに、または、代
替的に、ボックス８０は、後述するように、望ましくな漂遊磁界からの遮蔽体を
形成することが可能である。
【０１５４】 要約すると、本発明は、過分極化ガスの緩和時間を改善する容器を提供する。
好ましくは、容器内の過分極化ガスが、3Ｈｅに対して、約６時間より長い緩和
時間を有し、より好ましくは、約２０時間より長い緩和時間を有するように、容
器は、寸法決め及び形状決めされ、接触表面は、適切な材料から形成される。同
様に、容器は、好ましくは、容器内の129Ｘｅ過分極化ガスが、約４時間より長
い緩和時間を有し、より好ましくは、約８時間より長い緩和時間を有するように
、容器は寸法決め及び形状決めされ、接触表面は、適切な材料から形成される。
【０１５５】 遮蔽体 本発明は、特別の予防措置が取られないと、（静的および／または時間依存性
）外部磁界に起因する緩和が、すべての他の緩和機構を支配することを認識する
。過分極化ガスが経験する静的磁界及び（低周波）振動磁界の双方における勾配
は、大幅な緩和をもたらすこともある。
【０１５６】 好ましくは、（外部で）印加されほぼ静的な保持磁界「ＢH」は、輸送の間、
ＥＭＩのうちの１つ以上と、勾配場とに帰着される減極効果から、過分極化ガス
を大幅に保護することが可能である。本発明は、雑音領域、すなわち、周囲電磁
雑音が通常高い（この雑音は通常約５ｋＨｚより低い）領域を越えて、過分極化
ガスのラーマー周波数を上昇させる保持磁界を採用する。さらに、保持磁界は、
好ましくは、保持磁界が、大きい音響振動（これらの音響振動は通常約２０ｋＨ
ｚより低い）に関連する周波数を越えるレベルまで、過分極化ガスの周波数を上
昇させるように、選択される。後述するように、印加される保持磁界に関連する
、増加された周波数により、好ましくは、輸送装置（図１６）は、所与のハウジ
ング厚さ（輸送および／または貯蔵の間に過分極化ガスを収容保持するのに使用
されるハウジング）に対して、より大きい電磁遮蔽効果を有することが可能であ
る。導電性遮蔽材料のスキン深さ「δ」は、周波数の平方根に逆比例する。この
ようにして、２５ｋＨｚで、アルミニウムにおける、例示的なスキン深さは、１
．６ｋＨｚにおける約２．０ｍｍに比して、約０．５ｍｍである。
【０１５７】 好ましくは、本発明の保持磁界は、任意の外部磁界関連変動の振幅が、保持磁
界の磁界の強さに比して小さいように、選択される。このようにして、このよう
にして、保持磁界は、静的外部磁界の予測不可能な勾配誘導緩和に対する、過分
極化ガスの応答を最小化することが可能である。これは、過分極化ガスに、保持
磁界が、輸送及び貯蔵の間、予測可能な静的磁界関連緩和を最小化するのに充分
に強く均一である、近傍に位置する保持磁界を印加することにより、達成される
ことが可能である。充分に均一な保持磁界は、好ましくは、保持磁界の中央部分
（すなわち、ガスが滞在する部分）上で、約少なくとも１０-3ｃｍ-1のオーダで
ある均一性を有する保持磁界を含むが、これに制限されない。より好ましくは、
保持磁界の均一性は、約少なくとも５×１０-4ｃｍ-1である。さらに、保持磁界
は、保持磁界が、ＥＭＩすなわち振動磁界減極効果も最小化するように、過分極
化ガスに対して、位置決め、寸法決め、及び形状決めされなければならない。Ｅ
ＭＩの減極効果は、好ましくは、ガスに近傍の保持磁界（ＢH）を印加し、これ
により、過分極化ガスの共鳴周波数が、好ましくは、電気的に供給されるソース
により発生される、支配的な時間依存磁界の帯域幅の上または外部にあることに
より、（ほぼ）消去される。
【０１５８】 代替的に、または、付加的に、外部干渉は、容器内の過分極化ガスの周りに、
例えば金属などの導電性材料から成る少なくとも１つの層を有する、ほぼ連続的
な遮蔽体または輸送容器を配置することにより、遮蔽されることが可能である。
好ましい遮蔽厚は、電磁波の空間的崩壊定数またはスキン深さδに関連する。角
周波数ωにおけるスキン深さδは、δ＝ｃ／（２πμσω）1/2により与えられ
る。これらの周波数で、ラーマー放射線波長は長く（約１０ｋｍ）、容器寸法に
比して大幅に大きい。遮蔽効果は、従って、容器幾何学的形状及び遮蔽厚に依存
する。半径ａ及び厚さｔの薄い球状導電体において、波長λ＞＞ａにおける遮蔽
係数は、次式により与えられる。
【数３９】
【０１５９】 興味深いことに、遮蔽効果は、遮蔽体の寸法（半径）が増加されると、増加す
る。従って、好ましくは、過分極化ガスを遮蔽または包囲するのに使用される金
属包囲体は、増加された遮蔽効果を提供するのに充分である内部容積を形成する
ことが可能である。換言すれば、好ましくは、包囲体の壁は、ガス容器の位置に
対して、所定の距離だけ、互いから間隔を置いて配置されている。
【０１６０】 代替的に、または、付加的に、輸送装置は、超低炭素スチール軟鉄、または（
透磁性がより大きいことに起因して）中間子金属などの、約０．５ｍｍの厚さの
透磁性材料から形成される少なくとも１つの層を有することが可能である。しか
し、これらの材料は、静的磁界にかなり影響し、均一性に悪影響を与えないよう
に、相応に設計されなければならない。
【０１６１】 輸送容器包囲体を形成するのに使用される材料のスキン深さ（材料のタイプ及
び層の数）と無関係に、過分極化ガスの近傍に均一保持磁界を印加することによ
り、ガス減極が、周波数の平方根に逆比例するスキン深さδを減少することによ
り、最小化されることが支援されることが可能である。さらに、これは、ガスの
共鳴周波数を、共通の交流磁界の帯域幅の外部にスライドすることにより、支援
する。好ましくは、過分極化ガスの共鳴周波数は、約１０ｋＨｚを越えるように
上昇され、より好ましくは、約２０〜３０ｋＨｚであるように、上昇される。換
言すれば、好ましくは、遮蔽するために、印加保持磁界は、約２〜３５ガウスの
磁界の強さを有する。より好ましくは、129Ｘｅにおいて、保持磁界は、好まし
くは、少なくとも約２０ガウスであり、3Ｈｅにおいて、保持磁界は、好ましく
は、少なくとも約７ガウスである。付加的な遮蔽方法の詳細及び好ましい輸送装
置構造形態に関して、同時係属及び同時譲渡の仮の米国特許第６０／１２１，３
１５号明細書を参照されたい。この文書の内容は、引用することにより、あたか
も本願明細書でに全部引用されたがごとく、本願明細書の一部を成すものとする
。
【０１６２】 容器の試験準備 好ましくは、前述のように、常磁性酸素への過分極化ガスの感受性に起因して
、貯蔵容器１０は、不純物を除去するために、試験準備される。すなわち、貯蔵
容器１０は、チャンバ及び容器壁内から酸素などの常磁性ガスを低減または除去
するために、処理される。例えばＰｙｒｅｘTMなどの剛性支持体により形成され
る容器において、ＵＨＶ真空ポンプは、酸素を引出すために、容器に接続される
ことが可能である。しかし、弾性容器及び非弾性容器の双方において、ＵＨＶ真
空ポンプを基礎とするプロセスに比して、より安価であり、より容易である荒引
きポンプが使用されることも可能である。好ましくは、バッグは、例えば１分間
にわたり２０ｍｔｏｒｒ以下でのポンピングなどの、数回の浄化／ポンプ周期に
より、処理され、次いで、清浄な緩衝ガス（例えば５級以上の良好な窒素）を、
約1大気圧で、または、バッグがほぼ膨満されるまで、容器内に導く。酸素分圧
が、次いで、容器内で低下される。これは、真空により行われることが可能であ
るが、好ましくは、窒素で行われる。いったん、酸素が、容器壁の厚さにわたる
部分圧不均衡を実現すると、酸素は放出されて、平衡が再び確立される。換言す
れば、容器壁内の酸素は、容器チャンバ内の部分圧を低下させることにより、放
出される。典型的な酸素溶解度は、0．０１〜０．０５であり、このようにして
、壁内に捕捉されている酸素の９５〜９９％は、気相に移行する。使用または充
填の前、容器は、排気され、このようにして、ガス状酸素を、害なく、除去する
。従来の剛性容器とは異なり、重合体バッグ容器は、初期の浄化及びポンプ周期
後でも、ガス放出を継続することが可能である（捕捉されたガスは、外面と内面
との間の圧力差に起因して、チャンバへ移動することが可能である）。このよう
にして、特に、最終的な充填が、容器の試験準備において、一時的に行われない
場合、この挙動を最小化することに、注意しなければならない。好ましくは、大
量の清浄な充填剤ガス（例えば５級）が、（チャンバ条件の圧力と周囲条件の圧
力とをほぼ等しくするために）バッグ内に導かれ、貯蔵のために密封され、これ
により、バッグが貯蔵されて周囲条件に曝露されると発生することもある、さら
なるガス放出の量が最小化される。これは、重合体壁すなわち容器壁のいかなる
さらなるガス放出もほぼ安定化または最小化しなない。いずれにせよ、充填剤ガ
スは、好ましくは、過分極化ガスによる最終的な充填の前に、除去される（排気
される）。好ましくは、本発明の容器は、経済的に再処理され（浄化、清掃など
）、付加的な量の過分極化ガスを輸送するのに再使用される。
【０１６３】 好ましくは、容器すなわちバッグは、過分極化生成物を導入する前に、殺菌さ
れる。本明細書において、「殺菌される」との用語は、容器が、容器が医学的及
び医薬的目的に適するように、生成物の汚染を抑制するのに充分に清浄であるよ
うに、容器及び接触表面を清浄することを含む。このようにして、殺菌された容
器により、ほぼ無菌で非毒性の過分極化生成物が、ｉｎ ｖｉｖｏ導入で、患者
内に送達されることが可能である。適切な殺菌及び清浄方法は、当業者に知られ
ている。
【０１６４】 重合体江液体内のガス溶解度の測定 過去において、大部分の重合体のガス溶解度を測定することは、時間がかかり
、困難であり、ヘリウムの場合、通常は不正確であった。しかし、過分極化ガス
緩和時間Ｔ1が、ガス溶解度に比例することが、現在分かった。好ましくは、前
述の関係の認識及び決定に起因して、過分極化希ガス例えば3Ｈｅ及び129Ｘｅは
、重合体江液体内のガス溶解度を決定するまたは測定するのに使用されることが
可能である。この情報は、重合体の構造を迅速に評価するのに貴重である。さら
に、所与の重合体標本は、129Ｘｅ及び3Ｈｅの双方を使用して、評価されること
が可能である、何故ならば、それぞれは、補足的情報を与えることが可能である
からである。例えば、3Ｈｅは、そのより大きい拡散係数を基礎として、重合体
のより大きい深さを標本化する。
【０１６５】 好ましくは、図２０に示されているように、第１の量の過分極化ガスが、容器
内に導入される（ブロック３００）。第１の緩和時間が、容器内の過分極化ガス
の第１の緩和時間が、測定される（ブロック３１０）。選択された材料標本が、
容器内に配置される（ブロック３２０）。第２の量の過分極化希ガスが、容器内
に導入される（ブロック３３０）。この標本と、容器内のガスとに関連する第２
の緩和時間が、測定される（ブロック３４０）。ガス溶解度が、２つの緩和時間
の間の差を基礎として、決定される。好ましくは、これは、式（２．２３ｃ）に
従って決定される（ブロック３５０）。材料標本は、前述のように、物理的また
は固体標本または液体であることもある。
【０１６６】 前述の使用標本は、幾何学固定された重合体標本であるにもかかわらず、本方
法は、液体または流体内のガス溶解度を決定するのに使用されることも可能であ
る。例えば、重合体標本をチャンバ内に配置する代わりに、液体が、導入される
ことが可能である。液体は、好ましくは、チャンバの自由容積より小さい量で導
入される、何故ならば、液体は、チャンバの形状に適合して、対応する容積及び
表面領域を形成するからである。過分極化ガスは、通電、チャンバ内に導かれ、
この場合、液体及び緩和率は、特定の液体に起因して決定されている。これは、
特に、過分極化129Ｘｅ及び3Ｈｅの注射製剤のための基剤を調製するのに有用で
ある。
【０１６７】 試験例 後述の例において、重合体接触表面は、前述のように、複数の臨界長さ尺度に
相応する深さで存在すると仮定される。
【０１６８】 例１： 3Ｈｅ ＬＤＰＥ／ＨＤＰＥバッグ 例えば図７に示されている、例示的な１リットル患者送達バッグは、７インチ
×７インチ平方である。3ＨｅにおけるＴ1予測値は、式２．４と、表４．３に記
載の、3ＨｅにおけるＬＤＰＥの緩和性理論値とを使用して決定される。対応す
る領域（Ａ＝２＊１８ｃｍ＊１８ｃｍ）は、６４８ｃｍ2であり、容積は、１０
００立方センチメートルである。式２．４によより、（他の緩和機構は存在しな
い）前述のように形状決め及び寸法決めされたＬＤＰＥバッグにおいて、約１２
８６分すなわち２１．４時間のＴ1が得られる。（低い3Ｈｅ溶解度に帰着される
）約０．０００８ｃｍ／ｍｉｎのより低い緩和性値を有する、ＨＤＰＥから成る
バッグにおいて、Ｔ1は、３２時間と予測される。重水素化ＨＤＰＥにおいて、
Ｔ1は、約１３２時間と予測される。
【０１６９】 例２： 129Ｘｅｌｐｄ／ナイロンバッグ 例１と同一の１リットルＬＤＰＥ患者送達バッグが、過分極化129Ｘｅを含む
。容積及び表面領域は、同一であるが、緩和性理論値は、ＬＤＰＥでの129Ｘｅ
において、０．０４１９ｃｍ／ｍｉｎ（表４．２）である。緩和性は、Ｈｅに比
して、ＬＤＰＥ内の129Ｘｅの溶解度がより高いことに起因して、大幅により高
い（ＳXe＝０．６８対ＳHe＝０．００６）。この構造形態において、Ｔ1は、３
６．８分と予測される。同様に、ナイロン−６における０．０１０４ｃｍ／ｍｉ
ｎの緩和性測定値において、Ｔ1予測値は、約１４８分または約２．４時間であ
る。
【０１７０】 例３： 金属薄膜表面 この例において、金属薄膜コーティングは、接触表面として使用される。例１
に記載の７×７平方インチが、採用されるが、その接触内面（過分極化ガスと接
触する表面）上の高純度アルミニウムによりコーティングまたは形成される。12 9 Ｘｅにおける個重合アルミニウムの緩和性は、最近、約０．００２２５ｃｍ／
ｍｉｎと測定された。（使用に適する、１つの容易に入手可能な材料は、Ｒｅｙ
ｎｏｌｄ’ｓTMヘビーデューティー凍結器フォイルである）。計算を行うと、約
１１．４３時間の、キセノンにおける延長されたＴ1を有する容器が得られる。
同様に、3Ｈｅにおける、このような金属薄膜表面の使用により、数千時間の領
域内のＴ1が得られる（容器は、もはや制限因子でない、何故ならばこれらのＴ1 は、前述の衝突的緩和時間を越えるからである）。使用されることが可能である
アルミニウム以外の金属は、インジウム、金、亜鉛、錫、銅、ビスマス、銀、ニ
オブ、及びこれらの酸化物を含む。好ましくは、「高純度」金属が使用される（
すなわち、常磁性または鉄不純物をほぼ含まない金属である）、何故ならば、微
量の望ましい材料または汚染物質でさえも、表面を劣化させることが可能である
からである。例えば、試験された別の高純度アルミニウム標本は、約０．０４９
ｃｍ／ｍｉｎの緩和性を有し、これは、前述の伊保に比して２２倍一杯劣悪であ
る。これは、例えば鉄、ニッケル、クロムなどの鉄または常磁性不純物の存在に
起因する確率が高い。好ましくは、金属は、鉄または常磁性不純物含有量が１ｐ
ｐｍより大幅に低いように選択される。
【０１７１】 例４： 複数の材料 例１に記載のように形成されているバッグを使用して、複数の材料の付加の効
果を決定することが可能である。例えば、１３２時間の開始Ｔ1を有する、（（3 Ｈｅにおいて、例１に記載の）１リットルの重水素化ＨＤＰＥバッグ上に位置す
る５ｃｍ2のシリコーンガスケットは、容器の対応する緩和時間を短縮する。式
２．５、２．６に指摘されているように、緩和率は、加法的である。このように
して、容器または装置の緩和時間を適切に決定するために、自由容積に隣接する
、すべての金属の緩和性及び対応する表面領域が、評価されなければならない。
５ｃｍ2の例示的領域「Ａ」を有する、仮定的シリコーンガスケット、０．０３
８６ｃｍ／ｍｉｎの緩和性測定値（表４．３）及び依然として１０００ｃｃであ
る自由容積により、約１．９×１０-4ｃｍ／ｍｉｎの緩和率が得られる。バッグ
自身に起因する率（１．３×１０-4／ｍｉｎ）を加算すると、約３．２×１０-4 ／ｍｉｎの全率が得られ、この逆数が、約５２時間のＴ1となる。従って、非常
に小さい表面領域の劣悪な材料を添加すると、容器材料の大部分が良好である事
実にもかかわらず、Ｔ1が大幅に短縮されることは明白である。事実、多数の商
業的に使用されるＯリング材は、前述のものより大きい大きさのオーダの緩和性
を有し、これにより、状況は、悪化する。このようにして、ほぼ純粋な（不純物
を含まない）材料を使用することが重要である。129Ｘｅのための入手可能な「
貯蔵されていない」シリコーンＯリングの緩和性、約０．２〜０．３ｃｍ／ｍｉ
ｎと測定された。例えば、3Ｈｅ重水素化ＨＤＰＥ容器の129Ｘｅ緩和性測定数を
使用して、１３２時間バッグを、僅か１５時間（強度劣化のオーダ一杯）に減少
される。重要な点は、各ガスケット、カップリング、弁、管または、バッグまた
は容器に付加される他の構成部品（特に、過分極化ガスと流体的に連通する構成
部品）は、好ましくは、過分極化状態に対して、環境的最大に友好的な材料から
形成される。
【０１７２】 例５： 特定の材料特性の測定 例えば材料の緩和性などの特定の材料特性の測定は、前述された。例えば、式
２．５に関連して説明されたように、様々な緩和機構に帰着される緩和率は、加
法的である。従って、特定の材料特性を測定するために、前述のものなどのスピ
ンダウンチャンバが、過分極化ガスの２つの緩和時間を決定するのに使用される
ことが可能である。Ｏリングにより密封された２つの半球から成るチャンバを使
用して、チャンバは閉鎖され、ＨＰ（「過分極化ガス」）は、チャンバ内に及び
２０、緩和時間Ｔ1が、測定される。次いで、チャンバが開放され、既知の表面
領域の標本が、挿入され、このプロセスが繰り返されて、新Ｔ1を測定する。新
Ｔ1は、旧Ｔ1より小さい、何故ならば新緩和表面が、付加され、一方、自由容積
をほぼ同一に維持するからである。２つの緩和時間の間の差は、付加された材料
標本の緩和性に帰着される。このようにして、差は、式２．１０を使用して、材
料緩和性を計算するのに使用されることが可能である。
【０１７３】 例６： 吸着モデルの妥当性検査 図４．１及び４．２は、溶解度Ｓと、材料マトリクスで表される、陽子のモル
密度の平方根［１H］1/2との積に対して表示された、異なる表面材料における、
１ｃｃ球内の129Ｘｅ及び3Ｈｅにおける、Ｔ1の計算値及び実験値をそれぞれ示
す。１ｃｃ球値は、容積及び表面領域の双方を組込み、従来の評価に対応する、
有用なT1距離であり、それ自体として、通常、本願明細書に記載の緩和性パラメ
ーターに比してより容易に表現できる。式２．２３ｃによるT1値は、多数の固定
定数に依存し、次いで、ガス溶解度と、陽子濃度の平方根とに逆依存する。すべ
ての重合体における、１立方センチメートル球の実験値T1（Ｔ1 cc）も、表示さ
れ、理論と実験との間の大幅な一致を証明し、このようにして、本願明細書に記
載のモデルの妥当性を示す。
【０１７４】 前述の説明は、本発明を例示的に説明し、本発明を制限するものではない。本
発明のいくつかの例示的な実施例が、説明されたが、当業者ｈ、多数の変更が、
本発明の新規の教示及び利点から実質的に逸脱することなく、前述の例示的な実
施例において、可能であることを、容易に理解するであろう。従って、すべての
このような変更は、請求の範囲により定められる本発明の範囲内に含まれるもの
とする。請求の範囲において、ミーンズプラスファンクションの請求項は、記載
の機能を実施するものとして、本願明細書で説明された構造と、構造的等価物だ
けでなく等価的構造とをカバーするものとする。従って、前述の説明は、本発明
を例示的に説明し、開示されている特定の実施例に制限されるものではなく、開
示されている実施例及び他の実施例に対する変更は、添付の請求の範囲内に含ま
れるものとする。本発明は、請求の範囲により定められ、請求の範囲の等価物は
、請求の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一特徴による緩和時間を測定するために使用されるスピン−ダウン・
ステーションの略線図である。
【図２】 ガスがポリマー内に移動する距離ｘに関するガスの分極水準を示すグラフであ
る。
【図３】 種々の材料に関する（測定したおよび理論上の）溶解度に対して描画した標準
化緩和時間の結果を示すグラフである（Ｔ1 ccは１ｃｍ3範囲内の129Ｘｅ過分極
化ガスに関する緩和時間を表す）。
【図４】 3Ｈｅに関する標準化緩和時間の結果を示す図３と同様のグラフである。
【図５】 キセノンおよびヘリウムに関する実験材料値の詳細な表である。
【図６】 キセノンおよびヘリウムに関する予測材料値の詳細な表である。
【図７】 収縮状態にある本発明の一実施形態による過分極化ガスコンテナの斜視図であ
る。
【図８】 膨張状態を表す図７のコンテナの斜視図である。
【図９】 本発明によるコンテナの他の実施形態の断面図である。
【図１０】 本発明の他の実施形態によるコンテナ壁の拡大一部切欠き断面図である。
【図１１】 本発明によるコンテナ壁のさらなる実施形態の拡大一部切欠き断面図である。
【図１２】 本発明によるコンテナ壁の他の実施形態の拡大一部切欠き断面図である。
【図１３】 本発明によるシールを備えたコンテナの好適な実施形態の斜視図である。
【図１４】 本発明のさらなる実施形態による他の外部シールを備えた図１３のコンテナを
例示する。
【図１５】 本発明の他の実施形態による他のシール配置を備えた他のコンテナを例示する
。
【図１５Ａ】 図１５に示すコンテナの分解図である。
【図１６】 本発明の一実施形態によるコンテナを収容するように形成された遮蔽輸送容器
の側斜視図である。
【図１７】 本発明の一実施形態による内部の過分極化ガスを利用者へ送出するためにコン
テナを収容するように適合した利用者の接合点に取り付けられて示される図１３
の弾性コンテナの略図である。
【図１８】 コンテナ上の力によって過分極化ガスがコンテナから排出して目標へ入った後
の圧縮状態にある図１７のコンテナを示す。
【図１９】 本発明の一実施形態による利用者の接合点に取り付けられて示される図１５の
コンテナの略図である。
【図２０】 本発明の一実施形態によるポリマー内のガス溶解度を決定する方法のブロック
線図である。
【図２１Ａから２１Ｃ】 本発明による出入口分離装置を備えたコンテナの他の実施形態の斜視図である
。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ディートン，ダニエル・エム アメリカ合衆国ノースカロライナ州27606， ローリー，アイリーン・ドライヴ 3108− エイ (72)発明者 ドリーハイス，バスティアン アメリカ合衆国ノースカロライナ州27707， ダーラム，サニングデイル・ウェイ 3625 (72)発明者 ハッソン，ケントン・シー アメリカ合衆国ノースカロライナ州27713， ダーラム，ウォーターフォード・ヴァリ ー・ドライヴ 4304，アパートメント 1827 Ｆターム(参考） 4C096 AB42 AB50 FC14 FC20 【要約の続き】 使用して、未知の重合体または液体におけるガス溶解度 を決定するための方法が開示される。

Claims (88)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大量の過分極化ガスを収容するための容器であって、 大量の過分極化ガスを収容保持するための膨張可能なチャンバを形成する内面及
    び外面を有する少なくとも１つの弾性壁であって、前記内面は、前記内面に関連
    する緩和性値を有する、弾性壁と、 前記膨張可能なチャンバ内に保持されている、大量の非毒性過分極化流体であっ
    て、前記壁の前記内面に関連する前記緩和性値が、前記内面が、前記過分極化流
    体の接触誘導分極化損失を抑制するように低く、前記壁が、酸素が前記膨張可能
    なチャンバ内に移動することを阻止するように形成されている前記内面と連通す
    る酸素遮蔽体を形成する、過分極化流体と、 前記膨張可能なチャンバと流体的に連通するポートと、 前記大量の過分極化流体を、前記膨張可能なチャンバ内へ導入すること及び前記
    膨張可能なチャンバから排出することを制御するために、前記ポートに操作的に
    関連する密封手段とを具備し、 接触誘導分極化損失及び前記チャンバ内への酸素の移動のうちの１つ以上に起因
    する、前記容器内に保持されている前記過分極化流体のＴ1が、約６時間より長
    い容器。
  2. 【請求項２】 前記壁の前記内面が、第１の厚さを有する第１の材料層によ
    り形成され、前記壁の前記外面は、第２の厚さを有する第２の材料層により形成
    され、前記第２の材料層は、前記第１の材料層に上重ねに位置して前記第１の材
    料層に固定され、前記第２の材料は、前記第１の材料と異なる請求項１に記載の
    容器。
  3. 【請求項３】 前記壁が、１大気圧で測定される場合、約１×１０-7ａｍｇ
    ｔ／ｍｉｎより小さい、前記膨張可能なチャンバに対する、酸素透過率を提供す
    る請求項１に記載の容器。
  4. 【請求項４】 前記壁が、１大気圧で、約１×１０-7ａｍｇｔ／ｍｉｎより
    小さい酸素透過率を提供する、厚さを有する単体重合体材料層として、形成され
    る請求項３に記載の容器。
  5. 【請求項５】 前記第１の材料の厚さが、次式により求められる分極化崩壊
    長尺度より大きく、 【数１】 ただし、Ｌpは分極化崩壊尺度長であり、Ｔpは、前記第１の材料内の希ガスの緩
    和時間であり、Ｄpは、前記第１の材料内の前記希ガスの拡散係数である請求項
    ２に記載の容器。
  6. 【請求項６】 さらに、前記膨張可能なチャンバ内に保持されている、大量
    の過分極化3Ｈｅ流体を含み、前記内側層の厚さが少なくとも１６ミクロンであ
    る請求項３に記載の容器。
  7. 【請求項７】 前記壁が、さらに、前記第１の材料層に面する前記第２の材
    料層に上重ねに位置して固定されている第３の材料層を含む、請求項２に記載の
    容器。
  8. 【請求項８】 前記壁が、さらに、前記第２の材料層に面する前記第３の材
    料層に上重ねに位置し固定されている第４の材料層を含む、請求項７に記載の容
    器。
  9. 【請求項９】 前記第２及び第３の材料層のうちの１つが、酸素遮蔽材料か
    ら成り、前記第１、第２、及び第３の材料層が、弾性材料から成り、このように
    して、前記チャンバが、それぞれ、空の前記チャンバまたは充填されている前記
    チャンバに対応する、第１の潰れ位置及び第２の膨張位置を有するようにする請
    求項７に記載の容器。
  10. 【請求項１０】 前記第１の材料層が、鉄不純物及び常磁性不純物をほぼ含
    有しない高純度金属から成る請求項２に記載の容器。
  11. 【請求項１１】 前記第２及び第３の材料層のうちの少なくとも１つが、隣
    接して配置されている層に上重ねに位置する金属薄膜から成る請求項７に記載の
    容器。
  12. 【請求項１２】 前記第１の材料層が、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポ
    リメタクリレート、ポリビニル、ポリジエン、ポリエステル、ポリカーボネート
    、ポリアミド、ポリイミド、ポリニトリル、セルロース及びセルロース誘導体、
    及びこれらのブレンド及び混合物から成る群から選択される材料から成る請求項
    ２に記載の容器。
  13. 【請求項１３】 前記第１の層の材料が、高密度ポリエチレン、低密度ポリ
    エチレン、約５０％の結晶度を有するポリプロピレン、ポリフッ化ビニル、ポリ
    アミド、ポリイミド、ポリニトリル、及びセルロース、及びこれらのブレンド及
    び混合物から成る群から選択される材料から成る請求項１に記載の容器。
  14. 【請求項１４】 前記容器が、内部容積（Ｖ）と内面領域（Ａ）とを有し、
    前記容器のサイズは、Ａ／Ｖの比が、０．７５ｃｍ-1より小さいように定められ
    る請求項１に記載の容器。
  15. 【請求項１５】 前記Ｏリングのうちの少なくとも１つが、前記容器内に保
    持されている過分極化ガスに対して、ほぼ非減極性であるように、形成されてい
    る請求項１３に記載の容器。
  16. 【請求項１６】 前記Ｏリングのうちの少なくとも１つが、前記過分極化ガ
    スの接触誘導緩和を抑制する材料によりコーティングされている請求項１３に記
    載の容器。
  17. 【請求項１７】 前記Ｏリングが、減極性充填材をほぼ含まないように、形
    成されている請求項１５に記載の容器。
  18. 【請求項１８】 前記過分極化流体が、3Ｈｅガスから成り、前記内面の材
    料が、約０．００１３ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する請求項１に記載
    の容器。
  19. 【請求項１９】 前記過分極化流体が、129Ｘｅガスから成り、前記内面の
    材料が、約０．０１２ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する請求項１に記載
    の容器。
  20. 【請求項２０】 前記過分極化流体が、ガスである請求項１に記載の容器。
  21. 【請求項２１】 前記過分極化ガスが、過分極化3Ｈｅから成り、前記容器
    内の前記過分極化3Ｈｅが、約１４時間より長い緩和時間を有する請求項２０２
    の容器。
  22. 【請求項２２】前記過分極化ガスが、過分極化129Ｘｅから成る請求項２０
    に記載の容器-7。
  23. 【請求項２３】 さらに、互いに対向して位置する第１及び第２の端部を有
    する細管延長部を具備し、前記第２の端部は、前記容器ポートと、流体的に連通
    する請求項１に記載の容器。
  24. 【請求項２４】 さらに、前記容器と流体的に連通する弁を具備し、前記細
    管は、前記ポートと前記弁との中間に配置される請求項２２に記載の容器。
  25. 【請求項２５】 前記容器が、前記膨張可能なチャンバの大部分から前記ポ
    ートを隔離するために、前記膨張可能なチャンバと操作的に連結するポート隔離
    手段を含む、請求項１に記載の容器。
  26. 【請求項２６】 前記容器が、外周を含み、前記ポートが前記容器内に配置
    され、このようにして、前記ポートが、前記外周の一部の近傍に位置するように
    し、前記隔離手段が、前記ポートと、前記膨張可能なチャンバの大部分との間の
    中間に配置される請求項２５に記載の容器。
  27. 【請求項２７】 前記隔離手段が、外側で適用されるクランプである請求項
    ２６に記載の容器。
  28. 【請求項２８】 前記隔離手段が、前記容器の外周部分を折り曲げ、前記ポ
    ートが、前記膨張可能なチャンバの大部分へ向くようにすることにより、形成さ
    れる請求項２７に記載の容器。
  29. 【請求項２９】 過分極化ガスを保持する弾性容器であって、 大量の過分極化ガスを収容保持するために、膨張可能なチャンバを形成する、第
    １の材料の第１の層と、 前記第１の層が前記第２の層と前記チャンバとの間に位置するように配置される
    、第２の材料の第２の層と、 前記チャンバ内に収容される、大量の過分極化ガスとを具備する、弾性容器。
  30. 【請求項３０】 前記第１及び第２の材料のうちの１つが、酸素遮蔽材料で
    あり、このようにして、前記チャンバ内への前記酸素の透過が、約１×１０-7ａ
    ｍｇｔ／ｍｉｎより小さいようにし、前記第１及び第２の層が、圧力印加に同時
    に応答する請求項２９に記載の弾性容器。
  31. 【請求項３１】 前記第１の層が、前記膨張可能なチャンバ内に保持される
    過分極化ガスの接触誘導緩和を抑制する低い緩和性値を有する表面材料を有する
    請求項３０に記載の弾性容器。
  32. 【請求項３２】 前記第１の層が、前記膨張可能なチャンバに面し、これに
    より、ガス含有表面を形成する重合体材料から成る請求項３１に記載の弾性容器
    。
  33. 【請求項３３】 前記過分極化ガスが、3Ｈｅであり、前記第１の材料が、
    ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリビニル、ポリジエン
    、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリニトリル、
    セルロース及びセルロース誘導体、及びこれらのブレンド及び混合物から成る群
    から選択される請求項２９に記載の弾性容器。
  34. 【請求項３４】 前記第１の材料が、過重水素化または部分的に過重水素化
    される請求項３０に記載の弾性容器。
  35. 【請求項３５】 前記第１の材料が、共重合体から成る請求項３０に記載の
    弾性容器。
  36. 【請求項３６】 前記第１の層の材料が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエ
    チレン、約５０％結晶度を有するポリプロピレン、ポリフッ化ビニル、ポリアミ
    ド、ポリイミド、ポリニトリル、及びセルロース、及びこれらのブレンド及び混
    合物から成る群から選択される請求項３０に記載の弾性容器。
  37. 【請求項３７】 前記第１の材料が、過重水素化または部分的に過重水素化
    される請求項３６に記載の弾性容器。
  38. 【請求項３８】 前記第１の層が、高純度金属である請求項３６に記載の弾
    性容器。
  39. 【請求項３９】 前記第１の層が、アルミニウム、インジウム、金、亜鉛、
    錫、銅、ビスマス、銀、ニオブ、及びこれらの酸化物から成る群から選択される
    請求項３０に記載の弾性容器。
  40. 【請求項４０】 前記過分極化ガスが、3Ｈｅであり、前記第１の材料が、
    約０．００１３ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する請求項３０に記載の弾
    性容器。
  41. 【請求項４１】 前記過分極化ガスが、129Ｘｅであり、前記第１の材料が
    、約０．０１２ｃｍ／ｍｉｎより小さい緩和性値を有する請求項３０に記載の弾
    性容器。
  42. 【請求項４２】 前記過分極化ガスが、3Ｈｅであり、前記容器内の前記ガ
    スが、約６時間より長い緩和時間を有する請求項３０に記載の弾性容器。
  43. 【請求項４３】 前記過分極化ガスが、3Ｈｅであり、前記容器内の前記過
    分極化ガスが、約１４時間より長い緩和時間を有する請求項３０に記載の弾性容
    器。
  44. 【請求項４４】 前記過分極化ガスが、129Ｈｅであり、前記容器内の前記
    過分極化ガスが、約４時間より長い緩和時間を有する請求項３０に記載の弾性容
    器。
  45. 【請求項４５】 前記膨張可能なチャンバが、ポートを含み、前記容器が、
    さらに、前記ポートと流体的に連通する細管を有する請求項２９に記載の弾性容
    器。
  46. 【請求項４６】 前記膨張可能なチャンバが、ポートを含み、前記容器が、
    さらに、前記膨張可能なチャンバの大部分の容積から、前記ポートをほぼ隔離す
    るために、前記膨張可能なチャンバと操作的に連結する、取外し可能に係合可能
    なポート隔離手段を具備する請求項２９に記載の弾性容器。
  47. 【請求項４７】 互いに対向して位置する内面と表面とを有する少なくとも
    １つの壁と、前記壁内面により形成される膨張可能なチャンバであって、前記チ
    ャンバは、潰れ可能な空の位置と、膨張可能な充満された位置とを有し、前記チ
    ャンバが、大量の過分極化流体を収容保持することが可能である、膨張可能なチ
    ャンバと、 前記膨張可能なチャンバと操作的に連結する弁と、 前記弁と前記膨張可能なチャンバとの間に配置される細管であって、前記チャン
    バ、前記細管及び前記弁は、流体的に互いに連通する、細管とを具備する、弾性
    容器。
  48. 【請求項４８】 前記内面が、過分極化ガスに対して低溶解度を有する材料
    から成る請求項４７に記載の弾性容器。
  49. 【請求項４９】 前記壁が、前記チャンバ内への酸素の移動を抑制する請求
    項４７に記載の弾性容器。
  50. 【請求項５０】 前記細管が、前記弁の一部上に形成されて、連続体を形成
    する請求項４７に記載の弾性容器。
  51. 【請求項５１】 前記弁が、ガラス体を具備する請求項５０に記載の弾性容
    器。
  52. 【請求項５２】 前記細管が、ほぼ剛性であり、過分極化ガスの接触誘導減
    極を抑制する前記過分極化流体に対して低溶解度を有する内面を有する請求項４
    ９に記載の弾性容器。
  53. 【請求項５３】 前記弁が、第１の開放位置及び第２の閉鎖位置を有し、前
    記細管が、前記弁が閉鎖位置にある場合、前記過分極化ガスが、前記容器チャン
    バから、前記弁胴へ向かって通過することを抑制するように、寸法決め及び形状
    決めされる長さ及び内側幅を有する請求項４９に記載の弾性容器。
  54. 【請求項５４】 前記容器壁が、重合体から成る請求項４９に記載の弾性容
    器。
  55. 【請求項５５】 前記容器壁内面が、重水素化された重合体から成る請求項
    ４７に記載の弾性容器。
  56. 【請求項５６】 前記容器壁が、前記容器壁に一緒に固定されている複数の
    層を具備し、このようにして、前記容器の前記複数の層が、圧力印加に対して同
    時に応答するようにする請求項４７に記載の弾性容器。
  57. 【請求項５７】 前記複数の層のうちの少なくとも１つが、金属材料から成
    る請求項５０に記載の弾性容器。
  58. 【請求項５８】 前記複数の層のうちの少なくとも１つが、他の層と異なる
    材料から成る請求項５０に記載の弾性容器。
  59. 【請求項５９】 前記容器が、さらに、大量の過分極化3Ｈｅを収容し、前
    記容器は、約６時間より長い、接触誘導分極化及び酸素曝露に起因するＴ1を提
    供する請求項５２に記載の弾性容器。
  60. 【請求項６０】 Ｔ1が、約１４時間より長い、請求項５３に記載の弾性容
    器。
  61. 【請求項６１】 前記容器が、さらに、大量の過分極化129Ｘｅを含み、前
    記容器は、約４時間より長い、接触誘導分極化及び酸素曝露に起因するＴ1を提
    供する請求項５４に記載の弾性容器。
  62. 【請求項６２】 多層弾性バッグであって、 大量の過分極化ガスと、 複数の材料層により形成される、第１及び第２の互いに対向して位置する壁であ
    って、前記第１及び第２の互いに対向して位置する壁は、前記バッグの外周部分
    の周りに一緒に取付けられて、前記第１の壁と前記第２の壁との間に、前記大量
    の過分極化ガスを収容保持するための膨張可能なチャンバを形成し、前記膨張可
    能なチャンバは、ガス接触表面及びポートを有し、前記ガス接触表面は、過分極
    化ガスに対して低減された溶解度を有する材料から成り、前記第１及び第２の壁
    は、酸素及び湿気が、前記膨張可能なチャンバ内に移動することを抑制する、第
    １及び第２の壁とを具備する、多層弾性バッグ。
  63. 【請求項６３】 さらに、前記チャンバが膨張されると、前記大量の過分極
    化流体が、前記チャンバ内に捕捉されるように、前記ポートを密封するための手
    段を具備し、前記密封手段は、前記過分極化流体の放出を可能にし、前記第１及
    び第２の壁が、前記チャンバを圧縮して、前記チャンバないから前記過分極化ガ
    スを追出すことを可能にする請求項６２に記載の多層弾性バッグ。
  64. 【請求項６４】 前記密封手段が、弁である請求項６３に記載の多層弾性バ
    ッグ。
  65. 【請求項６５】 さらに、前記ポート及び前記弁と流体的に連通する細管を
    具備する請求項６４に記載の多層弾性バッグ。
  66. 【請求項６６】 さらに、前記膨張可能なチャンバの大部分から前記ポート
    を隔離するために、前記膨張可能なチャンバと取外し可能に係合可能な隔離手段
    を具備する請求項６２に記載の多層弾性バッグ。
  67. 【請求項６７】 前記バッグが、外周を含み、前記ポートが、前記バッグ内
    に配置され、このようにして、前記ポートは、前記外周の一部の近傍に位置する
    ようにし、前記隔離手段が、前記ポートと、前記膨張可能なチャンバの大部分と
    の中間で延びる請求項６６に記載の容器。
  68. 【請求項６８】 前記隔離手段が、外部的に適用されるクランプである請求
    項６６に記載の容器。
  69. 【請求項６９】 前記隔離手段が、前記膨張可能なチャンバの大部分へ向か
    って、前記ポートに関連する、前記容器の前記外周部分を折り曲げることにより
    、形成される請求項６６に記載の容器。
  70. 【請求項７０】 前記複数の層が、少なくとも３つの層であり、前記複数の
    層のそれぞれが、他の層と異なる材料から形成され、このようにして、前記第１
    及び第２の壁は、耐破壊性、防湿性、及び耐酸素性であり、前記チャンバガス接
    触表面は、接触誘導減極に対して耐性を有する請求項６２に記載の多層バッグ。
  71. 【請求項７１】 前記過分極化流体が、ガス状3Ｈｅから成り、前記バッグ
    内の前記3Ｈｅの前記Ｔ1は、約６時間より長い、請求項７０に記載の多層バッグ
    。
  72. 【請求項７２】 前記過分極化流体が、ガス状129Ｈｅから成り、前記容器
    内の前記129Ｈｅの前記Ｔ1は、約４時間より長い、請求項７０に記載の多層バッ
    グ。
  73. 【請求項７３】 標的に、過分極化ガスを貯蔵、輸送及び送達するための方
    法であって、 アルカリ金属とのスピン交換により、大量の希ガスを過分極化することと、 材料の複数の層により形成される互いに対向して位置する壁を有する、膨張可能
    な多層容器内に、大量の過分極化ガスを導入し、前記容器の前記複数の層は、確
    実に一緒に付着され、このようにして、前記複数の層が、前記複数の層に圧力が
    印加されると、同時に応答するようにし、前記複数の層のうちの１つは、酸素が
    前記容器内に移動するのに抗する材料から形成され、前記過分極化ガスが、処理
    され、このようにして、前記過分極化ガスが、非毒性であり、アルカリ金属をほ
    ぼ含まず、これにより、ｉｎ ｖｉｖｏ投与に適するようにすることと、 前記容器内に前記過分極化ガスを保留するために、前記容器を密封することと、
    前記過分極化場所から離れた場所へ、前記容器を輸送することと、 前記チャンバを潰して、前記過分極化ガスを強制的に前記チャンバから排出する
    ために、前記容器を圧縮し、これにより、標的に前記過分極化ガスを送達するこ
    ととを含む、方法。
  74. 【請求項７４】 さらに、前記容器内に保持されている前記ガスの大部分が
    、貯蔵及び輸送の間、容器内のポート開口へ向かって循環することを抑制するス
    テップを含む、請求項７３に記載の方法。
  75. 【請求項７５】 前記抑制ステップが、前記容器の前記ポートと連通する細
    管流路を配置することにより、実施される請求項７４に記載の方法。
  76. 【請求項７６】 前記抑制ステップが、前記容器の大部分の容積から、前記
    容器の小部分をほぼ隔離することにより、実施される請求項７４に記載の方法。
  77. 【請求項７７】 前記隔離ステップが、前記容器の前記互いに対向して位置
    する壁の一部をクランプして一緒にすることにより、実施される請求項７６に記
    載の方法。
  78. 【請求項７８】 前記隔離ステップが、前記容器の前記大部分の容積へ向か
    って、前記容器の前記小部分を折り曲げて、前記互いに対向して位置する壁の、
    前記小部分と前記大部分の容積との間の部分区間をつまんで一緒にすることによ
    り、実施される請求項７６に記載の方法。
  79. 【請求項７９】 前記過分極化ガスが、3Ｈｅであり、前記容器が、前記過
    分極化ガスが、約６時間より長い緩和時間を有するように、前記過分極化ガスの
    減極性接触相互作用を抑制する表面を有する第１の層を含む、請求項７３に記載
    の方法。
  80. 【請求項８０】 前記壁が、高純度金属から成る第１の層を含む、請求項７
    ３に記載の方法。
  81. 【請求項８１】 前記壁が、重合体から成る第１の層と、前記第１の層に上
    重ねに位置する酸素遮蔽体を形成する、金属から成る第２の層とを含む、請求項
    ７４に記載の方法。
  82. 【請求項８２】 さらに、酸素が前記チャンバ内に移動するのを抑圧するた
    めに、前記容器を形成するステップを含む、請求項７４に記載の方法。
  83. 【請求項８３】 前記充填ステップ及び前記送達ステップが、繰り返される
    請求項７４に記載の方法。
  84. 【請求項８４】 前記容器壁が、３つの異なる材料から成る少なくとも３つ
    の層から成る請求項７３に記載の方法。
  85. 【請求項８５】 大量の過分極化ガスを受取るための膨張可能な貯蔵容器を
    準備するための方法であって、 前記過分極化ガス容器内に、大量のパージガスを供給するステップと、 前記過分極化ガス容器内に、大量のパージガスを導くことにより、前記過分極化
    ガス容器を膨張するステップと、 前記過分極化ガス容器からパージガスを除去することにより、前記過分極化ガス
    容器を潰すステップと、 容器内の酸素部分圧を減少し、これにより、前記容器の前記壁内に捕捉されてい
    る酸素の大部分が、気相で前記容器の前記チャンバ内に移動するようにすること
    により、前記容器壁内の酸素を放出させるステップと、 前記容器のさらなるガス放出を最小化するために、前記容器の前記壁にわたる圧
    力差を最小化する圧力まで、前記ガス放出ステップ後、大量の貯蔵窒素により、
    容器を充填するステップと、 将来の使用のために、前記容器を貯蔵するステップと、 大量の過分極化ガスにより充填する前に、前記容器から、前記貯蔵窒素及び放出
    酸素を除去するステップとを具備する、方法。
  86. 【請求項８６】 例えば重合体または流体などの材料における過分極化ガス
    溶解度を決定するための方法であって、 容器内に、第１の量の過分極化ガスを導入するステップと、 前記容器内の前記過分極化ガスの第１の緩和時間を測定するステップと、 前記容器内に、所望の材料の標本を配置するステップと、 前記容器内に、第２の量の過分極化希ガスを導入するステップと、 前記容器内の前記過分極化ガスの第２の緩和時間を測定するステップと、 前記第１の緩和時間と前記第２の緩和時間との間の差を基礎として、前記標本の
    ガス溶解度を決定する、方法。
  87. 【請求項８７】 前記標本が、所望の材料から成る表面を有する、知られて
    いる幾何学的形状を有する、構造的に固定された標本である請求項８６に記載の
    方法。
  88. 【請求項８８】 前記標本が、前記チャンバ内の自由容積の一部を充填する
    大量の流体である請求項８６に記載の方法。
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