JP2003503710A

JP2003503710A - Ｎｍｒ分極モニタリングコイル、同コイルを伴う過分極装置、及び、生産の間に蓄積された過分極不活性ガスの分極レベルを判定するための方法

Info

Publication number: JP2003503710A
Application number: JP2001507117A
Authority: JP
Inventors: バスティアーン・ドリーハイス
Original assignee: メディ−フィジックス・インコーポレイテッド
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2003-01-28
Also published as: EP1188064B1; WO2001001164A3; US6295834B1; EP1188064B8; DK1188064T3; AU6053500A; US6430960B1; CA2388827A1; US6484532B2; US20020066287A1; ATE336010T1; DE60029958T2; WO2001001164A2; PT1188064E; DE60029958D1; EP1188064A2; ES2269163T3; CN1371480A; US20020029586A1

Abstract

(57)【要約】過分極不活性ガスを生産する過分極装置は、分極ガス生産サイクル内の種々の生産ポイントにて過分極ガスの分極レベルをモニタするように構成された、一つ又は複数のオンボードＮＭＲモニタリングコイルを、含む。二重対称ＮＭＲコイルは、光励起セルの近傍に配置され、分極ガス配布即ち出口流れ経路と流体連絡する副次貯蔵部と、流体連絡する。これは、オンボードの分極装置のガスの解凍後分極を、測定できる。一方、若しくは、更に、ＮＭＲモニタリングコイルは、光励起セルの出口ポート部に結合され、ガスがガス光励起セルから流出する際にて、ガスの分極レベルにつき信頼性の高い示度を与える。別のＮＭＲモニタリングコイルは、凍結ガスの分極レベルを判定するため、一定量の凍結された分極^１ ^２９Ｘｅに近接する極低温バスの中に配置され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、極性を与えられた不活性ガスの収集及び蓄積に関し、ＮＭＲ及び核
磁気共鳴の応用例で利用される過分極ガスの分極のレベルの判定に関する。

【０００２】発明の背景分極された不活性ガスは、物理療法では満足のいく画像を決して生成しなかっ
た身体のある領域や部位に関して、改良されたＭＲＩ画像を生成し得る、という
ことが最近見出されつつある。分極されたヘリウム（“^３Ｈｅ”）及び（“^１２ ^９Ｘｅ”）は、この目的に特に適合的であることが見出されている。但し不幸な
ことに、以下で説明するように、ガスの分極状態は、取扱と環境状況に敏感であ
り、望ましいことではないが、比較的速く分極状態から減衰し得る。更に、分極
ガスが敏感であるために、生産期間には何度でもガスの分極レベルをモニタする
ことが望ましい。例えば、製造過程のモニタリングは、（後で説明する）光励起
プロセスの間に達せられる分極を示すことや、（分極ガスの残余の利用可能期間
を判定したり、臨界生産経路点を明らかにする助けをしたりするために、）ライ
フサイクルプロセスの或るフェーズで損失される分極を示すことができる。

【０００３】過分極装置は、分極不活性ガスを生成し蓄積するために、利用される。過分極
化は、（^１２９Ｘｅや^３Ｈｅなどの）或る不活性ガス核の分極を、自然の又は平
衡の、即ちボルツマン分極を超えて、人工的に高める。かような増大作用はＭＲ
Ｉ信号強度を高めて増大するので望ましいものであり、医者は、身体内の物質の
よりよい映像を手にできる。アルバート（Ａｌｂｅｒｔ）その他に対する米国特
許第５５４５３９６号を参照されたい。その開示内容は、ここに全文引用される
ものとして、参照の上本明細書に一体のものとして統合される。

【０００４】過分極ガスを生成するために、不活性ガスは、ルビジウム（“Ｒｂ”）などの
光励起アルカリ金属蒸気と混合されるのが、通常である。これらの光励起金属蒸
気は、不活性ガスの核と衝突し、“スピンエクスチェンジ”として知られる現象
を介して不活性ガスを分極する。アルカリ金属蒸気の“光励起”は、アルカリ金
属蒸気を、アルカリ金属の第１主要共鳴の波長（例えば、Ｒｂなら７９５ｎｍ）
の環状分極光で、照射することにより生成される。概して言うと、基底状態の原
子が励起し、続いて励起状態に戻るということである。適度の磁場（１０ガウス
）の下では、基底状態と励起状態との間の原子の循環は、数マイクロ秒のうちに
略１００％の原子の分極を形成し得る。この分極は、アルカリ金属のただ１つの
価電子により、概ね運ばれる。非ゼロ核スピン不活性ガスが存在すると、アルカ
リ金属蒸気原子は、価電子の分極が相互のスピンフリップ“スピンエクスチェン
ジ”を介して不活性ガス核に移転されるというようにして、不活性ガス原子と衝
突し得る。

【０００５】とにかく、スピンエクスチェンジが完了すると、過分極ガスは、患者に注入さ
れる前に、アルカリ金属から分離され（、製薬上無毒の受容可能生成物を形成す
）る。不運なことであるが、収集の間及び収集後、過分極ガスは、劣化即ち比較
的速く衰退し（過分極状態を失い）得るので、注意深く取扱い、収集し、移動し
、格納しなければならない。よって、環境及び取扱要因に対して過分極状態が敏
感であり、更に、気体がその過分極状態から望まなくとも減衰する可能性がある
ため、過分極気体の取扱は、際どいものである。

【０００６】分極ガスから緩衝ガスを分離し収集された分極ガスを凍結する極低温アキュム
レータを、採用する蓄積システムもある。本願と共通の譲受人に譲渡され本願と
同時継続出願中の、ドリーフイズ（Ｄｒｉｅｈｕｙｓ）その他による米国特許第
０８９８９６０４号は、凍結分極キセノンを極低温で収集し凍結し解凍する、適
切なアキュムレータ及び方法を、説明する。その出願の内容は、ここに全文引用
されるものとして、参照の上本明細書に一体のものとして統合される。

【０００７】従来技術においては、分極のレベルは、過分極装置の中で分極移転プロセスポ
イント（即ち、分極装置又は光セル）にてモニタされ、又は、分極ガスが過分極
装置から分配された後に過分極装置から離れた位置にて測定される。例えば、後
者に関しては、分極ガスは、過分極装置の出口即ち分配ポートに向けられ、２つ
の密閉可能コンテナ、つまり、バッグのようなガス配布コンテナと、（約５立方
センチメートル程度の）小さい密閉可能ガラスバルブ試料コンテナとに、入れら
れる。このガラスバルブ試料コンテナは、過分極装置の位置にて密閉され、過分
極装置から遠隔配置高ＮＭＲ分光ユニットに運ばれ、分極プロセスの間に達した
分極レベルを判定する。Ｊ．Ｐ．Ｍｕｇｌｅｒ（マグラ）、Ｂ．Ｄｒｉｅｈｕｙ
ｓ（ドリーフイズ）、Ｊ．Ｒ．Ｂｒｏｏｋｅｍａｎ（ブルックマン）その他によ
る「過分極１２９Ｘｅガスを利用するＭＲ画像及び分光器；プレリミナリヒュー
マンリザルト」雑誌、共鳴、医学（Ｍａｇ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ）３７、８０９
−８１５（１９９７）を参照されたい。

【０００８】概して言うと、上記のように、従来の過分極装置は、分極移転プロセス点にて
、即ち光セル又は光励起チャンバにて、達せられる分極レベルをモニタしてもよ
い。そのようにするためには、小さい“表面”ＮＭＲコイルが、光励起チャンバ
に近接して配置され、その中でガスを励起して検出しよって分極移転プロセスの
間のガスの分極のレベルをモニタするのが、通常である。小さい表面ＮＭＲコイ
ルはより少ない量の近似分極ガスをサンプルとし、より大きいＮＭＲコイル配置
に比べてより長い緩和時間（Ｔ_２ ^＊）を備える。比較的大きい先端角パルスが、
局所スピン分極をサンプルするのに利用され得る。大きい角パルスは、局所分極
を破壊するのが通常であるが、サンプルされた量はコンテナの全体サイズに比べ
て少ないため、ガスの全体分極に実質的な影響を与えない。

【０００９】表面ＮＭＲコイルは、ＮＭＲコイルを操作し検出信号を分析するのに利用され
る低ＮＭＲ検出装置と、操作上結合されるのが通常である。光セルにて分極分極
をモニタしそれと関連するＮＭＲ信号を記録し且つ分析するのに利用される、低
ＮＭＲ検出装置の例には、コンピュータだけでなく、周波数シンセサイザ、ロッ
クインアンプリファイア、オーディオパワーアンプリファイアなどを利用する低
磁場分光計が、含まれる。

【００１０】少なくとも、オンボード分極装置モニタリング装置はもはや高ＮＭＲ装置を必
要としないが、その代わりに、従来の高ＮＭＲ技術よりもずっと低い磁場力（例
えば、１〜１００Ｇ）にて光セルにつき分極モニタリングを行なう低磁場検出技
術を利用し得る、ということは公知ではない。この低磁場力では、１〜４００ｋ
Ｈｚ程度の周波数を操作する低検出装置が、相応じて利用される。

【００１１】過分極ガスサンプル全体がＮＭＲコイルの内部に配置され得る例では、断熱高
速通過（“ＡＦＰ”）技術が、このタイプの状況内のガスの分極をモニタするた
めに利用されてきた。不幸なことに、多くの生産指向の状況では、この技術は望
ましいものではない。例えば、１リットルの患者の服用バッグの中の分極を測定
するためには、比較的大きいＮＭＲコイル及び空間上大きい磁場が、必要とされ
る。

【００１２】より近年に、サーム（Ｓａａｍ）その他が、光セルを囲む温度調整オーブンの
内部の光セルの過分極^３Ｈｅの分極レベルをオンボードで検出する低周波ＮＭＲ
回路を明確に提示している。サーム（Ｓａａｍ）その他による「過分極ガスのた
めの低周波数ＮＭＲ偏光計」磁気共鳴ジャーナル１３４、６７−７１（１９９
８）を参照されたい。マグネティックイメージングテクノロジインク（Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃＩｍａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）（“ＭＩＴ
Ｉ”）及び他社は、オンボード分極測定の低磁場ＮＭＲ装置を利用する。

【００１３】しかしながら、生産サイクル内での種々のポイントにて、分極ガスの分極のレ
ベルを効果的に且つ信頼性高く、判定し及び／若しくはモニタし得る要求は依然
として存在する。上述のように、生産サイクルの間に凍結され解凍され、極低温
にて蓄積される１２９Ｘｅに対して利用される流れ生産モダリティにとって、こ
のことは特に重要である。

【００１４】本発明の目的と概要前に説明したように、生産サイクルの中の種々のポイントにて所定量の過分極
ガスの過分極レベルを効率的にモニタする方法及び装置を提示することが、本発
明の目的である。

【００１５】ガスが凍結される前及びガスが解凍された後に、極低温で蓄積される過分極ガ
スの分極レベルをモニタする手段を備える過分極装置を提示することも、本発明
の付加的な目的である。

【００１６】実質連続状のガス流れ生産環境の中で利用され得る、流れる過分極ガスの分極
レベルをモニタする方法及び装置を提示することも、本発明の別の目的である。

【００１７】光励起プロセスの間及び光励起プロセスに続いて、分極ガスの中の分極のレベ
ルをモニタするのに必要な要素に関して、複雑さ及び数を減少する装置及び方法
を提示することも、本発明の更なる目的である。

【００１８】凍結分極ガスの分極レベルをモニタする装置を提示することも、本発明の更に
別の目的である。

【００１９】極低温過分極ガス生産プロセスの予測可能性を向上し得る装置を提示すること
も、本発明の付加的な目的である。

【００２０】蓄積解凍後の間に十分なレベルの分極ガスを高い信頼性をもって生じ得る装置
を提示することも、本発明のより更なる目的である。

【００２１】これらの、そして他の目的は、生産サイクルの間に一つ以上のポイントにて“
オンボード”の分極モニタリングレベル情報をもたらすように構成された、１つ
又はそれ以上ＮＭＲコイルを備える本発明の過分極装置によって、満たされるも
のである。好適な実施形態では、過分極装置は、同じＮＭＲコイル及び検出回路
が、極低温蓄積の前の光セルの中と極低温蓄積解凍の後の解凍後バルブの中にて ^１２９Ｘｅ分極を測定するために利用される二重対称ＮＭＲコイル構成を、含む
。

【００２２】特に、本発明の第１の実施形態は、分極された不活性ガスを生産する過分極装
置に係るものである。過分極装置は、非分極ガスインレットポートと分極ガスア
ウトレットポートとを有する光励起セルと、光励起セルと動作上関連する磁場源
を含む。磁場源は、一様な磁場領域を与えるよう構成される。過分極装置は、第
１と第２の対向する端部を有するＮＭＲコイルも含む。その第１の端部は、光励
起セルに近接して一様な領域の内部に配置される。過分極装置は、光励起セルア
ウトレットポートと流体連絡する極低温アキュムレータと、極低温アキュムレー
タと流体連絡する分極ガス配布ポートとを含む。分極ガス出口流れ経路は、上記
極低温アキュムレータと分極ガス配布アウトレットとの間に伸展し、副次貯蔵部
は、ＮＭＲコイルの第２の端部に近接して配置され、分極ガス出口流れ経路と流
体連絡する。過分極装置の動作の間に、ＮＭＲコイルは、光セルの中に配置され
る所定量の分極ガスと、副次貯蔵部の中に配置される所定量の分極ガスとのうち
の、ひとつを励起するように、構成される。ＮＭＲコイルは、セルの動作の間に
は光セルの中の分極を主としてモニタするのが好ましいが、解凍後には、光セル
の中の分極は無くなってしまうので測定可能な信号は解凍の後のバルブの中の分
極ガスからのみ生じる。

【００２３】好適な実施形態では、磁場源が、光励起セルの一部と、光励起セルの下方に一
定距離を伸展する（空間）体積とを含む、一様な領域を定義する。ＮＭＲコイル
は、光励起セルの底部位に接して配置され、ＮＭＲコイルと、副次貯蔵部の少な
くとも一部とが、一様な領域の範囲内に配置される。

【００２４】本発明に係る別の実施形態は、過分極装置のための副次貯蔵部である。副次貯
蔵部は、所定量の過分極不活性ガスを内部に保持するように構成され、間のガス
流れ経路を画定する対向する第１と第２の端部位を含む。第１の端部位は、内部
に所定量の過分極ガスを捕捉するように、構成される。第２の端部位は、内部に
形成された開口部を有し、（過分極）ガス流れラインの一部と連動するように、
構成される。第１の端部が、薄い壁を備える構成であるのが好ましい。

【００２５】本発明に係る付加的な実施形態は、２つの異なる領域の中の分極ガスに係る分
極のレベルをモニタする二重対称ＮＭＲコイルである。二重対称ＮＭＲコイルは
、第１と第２の対向するフランジと、その間に配置される中間のコイルセクショ
ンとを含む。第１と第２のフランジの厚さは、実質上同じである。

【００２６】本発明に係る更に別の実施形態は、分極不活性ガスを生産する過分極装置であ
る。過分極装置は、主要本体と、外側面を備える縦方向に伸展する分極ガスアウ
トレットポートとを有する、光励起セルを含む。過分極装置は光励起セルと動作
上関連する磁場源を含む。磁場源は、一様な領域を与えるように構成される。過
分極装置は、第１と第２の対向する端部を有し、貫通する中央孔を画定する第１
のＮＭＲコイルも含む。第１のＮＭＲコイルは、縦方向に伸展するアウトレット
ポートが第１のＮＭＲコイル孔を通過して伸展するように、アウトレットポート
に接して配置される。第１のＮＭＲコイルの第１の端部は、光励起セルの主要本
体に近接して一様な領域の範囲内に配置される。過分極装置の動作の間には、第
１のＮＭＲコイルは、光セルアウトレットポートの近傍に配置される所定量の分
極ガスを励起するように、構成される。好適な実施形態では、過分極装置は、生
産サイクルの中の他の選択されたポイントに配置される、第２と第３のＮＭＲモ
ニタリングコイルを含む。

【００２７】光セルアウトプットポートの近傍に配置されるＮＭＲコイルを動作する好適な
方法は、所望の速度で、光セルを経由して且つポートから過分極ガスを流すステ
ップを、含む。過分極ガス流れは一時的に停止若しくは鈍化するのが好ましく、
するとＮＭＲ信号はアウトレットポート（即ちアーム）にてコイルを介して採取
され、その後流れは再開する。この構成及び方法は、光セルを出て行くときの流
れる過分極ガスを示す信号を生成しうる。

【００２８】本発明に係る別の実施形態は、光励起分極不活性ガスを生産する別の過分極装
置の形態に関する。過分極装置は、非分極ガスインレットポートと分極アウトレ
ットポートと主要本体とを有する光励起セルを含む。過分極装置は、光励起セル
出力ポートと流体連絡する極低温アキュムレータも含む。極低温アキュムレータ
は、一定量の収集される分極ガスを内部に保持するための分極ガス収集チャンバ
を画定する、延長され閉じられた端チューブを含む。ガス収集チャンバは、第１
と第２のシール可能バルブと動作上関連する。極低温アキュムレータは、極低温
バスも含み、収集チャンバは、極低温バスの中に沈められる。極低温アキュムレ
ータは、極低温バスの中の収集チャンバの近傍にて一様な領域の磁場を与えるよ
うに構成される、永久磁石のセットと、一様な磁場領域の中のチューブの閉じら
れた端部の近傍にて、極低温バスの中に配置される第１のＮＭＲコイルとを、含
む。過分極装置は、極低温アキュムレータと流体連絡する分極ガス配布アウトレ
ットと、極低温アキュムレータから分極ガス配布アウトレットまで伸展する分極
ガス出口流れ経路とも、含む。過分極装置の動作の間、第１のＮＭＲコイルは、
収集チューブの閉じられた端部の中の分極ガスに係る分極レベルをモニタするよ
うに、構成される。

【００２９】本発明に係る更に別の実施形態は、生産の間にて過分極ガスの分極レベルをモ
ニタする方法である。その方法は、光励起チャンバ内にて所定量の不活性ガスを
分極することと、光励起チャンバ内の分極不活性ガスをガス収集経路に仕向ける
ことを含む。一様な領域を有する磁場が与えられる。一様な磁場は、光励起チャ
ンバの一部と、光励起チャンバの近傍のガス収集経路とに係る、空間を少なくと
も含むのが、好ましい。第１のＮＭＲコイルが、一様な磁場領域内のガス流れ経
路の近傍に配置され、分極ガスが、励振信号を第１のＮＭＲコイルに送信するこ
とにより、励起される。ＮＭＲコイルの近傍の過分極ガスに係る分極レベルが測
定され、よって、分極装置の領域内の分極ガス流れ経路の近傍の分極ガスに係る
分極レベルをモニタする。

【００３０】好適な実施形態では、光励起チャンバは、主要本体部と、縦方向に伸展するレ
グにより画定される分極ガス出口ポートとを有し、ＮＭＲ励振コイルは、レグの
周囲の、光励起チャンバの主要本体部の近傍に配置される。上記の方法は、一部
が凍結されている分極ガスを極低温アキュムレータに極低温で蓄積することと、
配布することに先立ち、且つ解凍することの後に、凍結された分極ガスを続いて
解凍することとを、更に含むのが、好ましい。解凍する間若しくは後において、
解凍された所定量の分極ガスの少量部分が、過分極ガスの大部分から離れてＮＭ
Ｒコイルの近傍のガス流れ経路の中に仕向けられるのも、好ましい。

【００３１】本発明に係るより更に別の実施形態は、統合されたＮＭＲコイルを有する過分
極ガス光励起セルに関する。統合セルは、主要本体と少なくとも一つの縦方向の
伸展レグ部位とを有する光励起セルを含む。統合セルは、対向する第１と第２の
端部と、中心を貫通して形成される孔とを有する、ＮＭＲコイルも含む。第１の
端部は、上記縦方向伸展レグの一部を受け入れ光励起セルに装着するように、構
成される。ＮＭＲコイルは、主要本体の近傍にてガス出口流れ経路に沿って、レ
グに装着するのが、好ましい。

【００３２】コールドフィンガ収集コンテナとそれに連結する出口流れ経路配管とを有する
過分極装置の中で、解凍後極低温蓄積過分極ガスを解放する方法が、本発明に係
る付加的な実施形態である。その方法は、所定量の凍結過分極ガスをコールドフ
ィンガの中に極低温で蓄積するステップと、コールドフィンガの中の極低温収集
ガスと関連する圧力をモニタするステップとを、含む。（極低温蓄積の後、流れ
は停止され残余のガスは抜かれ、解凍を開始するため熱が加えられる。）コール
ドフィンガの中の所定量の凍結過分極ガスの少なくとも一部が解凍される。コー
ルドフィンガの中の圧力は、凍結過分極ガスを、実質上凍結したサンプルから解
凍された液体サンプルへ、位相変遷するのに応じて、増加される。解凍された液
体過分極サンプルは、上記のモニタするステップに応じてコールドフィンガに係
る所与の圧力に対応して、コールドフィンガから、ガスとして解放される。好適
な実施形態では、凍結したガスが、液体位相へ直接に変遷し、上記の解放するス
テップは、過分極装置の中のコールドフィンガの下流のバルブの開口に反応して
実施され、上記の解凍し解放するステップは、オンボードの上記過分極装置で実
施される。

【００３３】本発明は、生産の間、更に、（０．５−２リットルの分極ガスのような）適当
なＭＲＩの患者の大きさの量が過分極装置から抜かれる配布地点でも、分極をモ
ニタできることが好ましい。したがって、輸送時若しくは貯蔵前の分極レベルは
、コンテナが遠隔地点への容易な移送のために、過分極ユニットから分離して解
放される前に、即座に同定可能である。改良されたオンボードのインプロセスの
分極モニタリングは、生産を改良し得、配布ポートを含む複数のキーポイントで
のガスの分極のレベルを示し得る。更に、二重対称ＮＭＲコイルにより、単体Ｎ
ＭＲコイルは、光励起プロセスの間の光セルと、解凍後位置のような生産サイク
ルの中の第２のポイントとの両方において、分極を測定できる。更に、本発明は
、より予測可能な指標である圧力に左右されて極低温にて蓄積される過分極のキ
セノンを解放するコールドフィンガを、構成要素とする。所定の圧力にて解凍さ
れるガスの解放は、流れ速度やガスの収集量などの処理変数にはより左右されな
いので、より予測可能なプロセスが得られ、より信頼性の高い制御可能な生産可
能性を与えられる。

【００３４】本発明の上記の及び他の目的および実施形態は、本明細書に詳細に説明される
。

【００３５】好適な実施の形態の詳細な説明本発明は、好適な実施形態が示される、添付の図面を参照しつつ、以下にてよ
り詳しく説明される。しかしながら、本発明は、多くの様々な形態で実現可能で
あり、以下にて示される実施形態に限定して構成されるべきものではない。全体
において同じ数字は同じ要素を示す。図面では、層、領域、若しくは部分は、明
確化のために誇張されていることがある。

【００３６】以下の本発明の説明において、或る構成と他の構成との位置的な関係を示すた
めに、幾ばくかの用語を利用する。ここで利用されているように“前方”という
用語及びその派生語は、ガス混合物が過分極装置ユニットを介して移動する際の
動く概略の方向を示す。この用語は、或る部材が製造プロセスにおいて他の部材
よりもさらに下流であることを示す製造環境でしばしば利用される“下流”と同
意である。逆に、“後方”と“上流”及びその派生語は、それぞれ、前方と下流
方向の、反対方向を示す。更に、ここに示すように、分極ガスは、収集され、凍
結され、解凍され、そしてＭＲＩ利用例にて使用される。記述を簡潔にするため
に、“凍結分極ガス”の用語は、分極ガスが凍結され固体状になったことを示す
。“液体分極ガス”の用語は、分極ガスが液状化され液体状になったことを示す
。したがって、いずれの用語も“ガス”という単語を含むが、この単語は、分極
した“ガス”生成物を得るため過分極装置を介して製造されたガスに名をつけ記
述上たどるために、利用する。よって、本明細書で用いているが、“ガス”の用
語は、過分極不活性ガス生成物を記述上示すために幾つかの箇所で用いられ、更
に、該生成物の状態若しくは位相を記すために固体状、凍結状及び液体状のよう
な変形物において用いられることもある。

【００３７】分極ガスを蓄積し捕捉するために、様々な技術が利用されている。例えば、ケ
ーツ（Ｃａｔｅｓ）その他に対する米国特許第５６４２６２５号は、スピン分極
不活性ガスのための大容量過分極装置について説明し、ケーツ（Ｃａｔｅｓ）そ
の他に対する米国特許第５８０９８０１号は、スピン分極^１２９Ｘｅのための極
低温アキュムレータについて説明する。これら特許は、本明細書で用いているが
、“過分極”“分極”の用語及び派生語は、自然の即ち平衡レベルを超えて、或
る不活性ガス核の分極を、作為的に強めることを意味する。物質及び身体のター
ゲット領域に係るよりよいＭＲＩ画像に対応する、より強い画像信号をもたらす
ので、かような強化は望ましい。当業者には公知であるが、過分極化は、光励起
アルカリ金属蒸気とのスピンエクスチェンジにより、若しくは準安定エクスチェ
ンジにより、誘導され得る。アルバート（Ａｌｂｅｒｔ）その他による米国特許
第５５４５３９６号を参照されたい。

【００３８】図面を参照すると、図１は、好適な過分極ユニット１０を示す。これは、スピ
ン分極不活性ガスを実質的に連続して生成し蓄積するために構成された大容量ユ
ニットである。即ち、光セルを介するガスの流れが蓄積の間に実質上連続してい
る。図示されるように、ユニット１０は、不活性ガス混合供給部１２及び供給レ
ギュレータ１４を含む。浄化装置１６が、以下で示されるシステムから水蒸気の
ような不純物を除去するために、ライン内に配置されている。過分極ユニット１
０は、分極装置即ち光セル２２の上流に配置された、流れ計器１８とインレット
バルブ２０をも含む。（ダイオードレーザアレイが好ましい）レーザ２６のよう
な光学的光源が、レンズ、鏡などのような種々の焦点形成及び光分配手段２４を
介して、分極セル２２の中に向けられている。レーザ２６は、環状に分極され、
セル２２の中のアルカリ金属を光励起する。セル２２は、（２重の点線により概
略示されている）温度調整オーブン１２２の内部に、配置される。付加バルブ２
８が、分極セル２２の下流に配置される。

【００３９】ライン内の次には、図１に示すように、コールドフィンガ即ちアキュムレータ
３０が存在する。アキュムレータ３０は、ネジ部材即ち急速ディスコネクト３１
、３２のような一対の分解可能機構により、過分極ユニット１０に接続される。
このため、アキュムレータ３０は、システム１０に対し或いはシステム１０から
、容易に分離され除去され若しくは付加され得る。アキュムレータ３０は、冷源
即ち冷却手段と機能上結合する。図示するように、冷源４２は、液体極低温バス
４３であることが好ましい。アキュムレータ３０は、以下にて、より詳細に説明
する。

【００４０】図１及び図９にて示すように、過分極装置１０は、システムと連結する真空ポ
ンプ６０をも含む。流れを制御しガスを出口へ向ける付加バルブは、（５２、５
５で示されるように）様々なポイントにて示されている。シャットオフバルブ４
７は、“オンボード”出口ガスタップ５０に隣接して配置されている。アキュム
レータ３０の下流のバルブの幾ばくかは、更に以下に示すように収集された分極
ガスの“オンボード”での解凍及び配布のために、利用される。好適なアキュム
レータ即ち“コールドフィンガ”が、本願と共通の譲受人に譲渡され本願と同時
継続出願中の、ドリーフイズ（Ｄｒｉｅｈｕｙｓ）その他による米国出願第０８
／９８９６０４号に記されており、その出願の内容は、ここに全文引用されるも
のとして、参照の上本明細書に一体のものとして統合される。

【００４１】ユニット１０は、シャットオフバルブ５８と共に、デジタル圧力変換器５４及
び流れ制御手段５７をも、含む。シャットオフバルブ５８は、全体のユニット１
０を介して、ガスの流れを制御するのが好ましい。以下に述べるように、ガスの
流れを開け閉めするのに、利用される。当業者には理解されるところであるが、
（アナログ及び電子の）他の流れ制御機構及び装置は、本発明の範囲内として利
用され得る。

【００４２】操作時においては、ガス混合物が、ガスソース１２にてユニット１０の中に注
入される。図１にて示されるが、ソース１２は、予め混合されたガス混合物を保
持する加圧ガスタンクである。概して言うと、スピンエクスチェンジ光励起シス
テムに対しては、ガス混合物は、分極セル２２の上流の過分極装置の中に注入さ
れる。大抵のキセノンガス混合物は、過分極を目標にした少量のガスと共に緩衝
ガスを含むが、連続する流れシステム内で生成されるのが好ましい。例えば、過
分極^１２９Ｘｅを生成するには、予め混合されたガス混合物は、約８５−９８％
のＨｅ（約８５−８９％のＨｅが好ましい）、約５％若しくはそれ以下の^１２９Ｘｅ、及び約１−１０％のＮ_２（約６−１０％が好ましい）である。対照的に、
過分極^３Ｈｅを生成するには、典型的には約９９．２５％の^３Ｈｅと０．７５％
のＮ_２の混合物が、８アトム若しくはそれ以上に加圧され、加熱され、通常バッ
チモードシステム内で光レーザ光源に晒される。いずれにせよ、過分極ガスが分
極セル（即ち、励起チャンバ）２２を出ると、収集即ち蓄積コンテナに向けられ
る。

【００４３】従って、上記のように、好適な実施形態では、予め混合されたガス混合物は、
少量の不活性ガス（過分極されるガス）及び緩衝ガス混合物を含む。ガス混合物
は、浄化装置１６を通過し分極セル２２の中に注入される。バルブ２０、２８は
、分極セル２２と動作上結合する開閉バルブである。ガス調整器１４は、システ
ムのために（通常２０００ｐｓｉ即ち１３６気圧で操作する）ガスタンクソース
１２から約６〜１０気圧にステップダウンするのが好ましい。従って、蓄積の間
、マニホルド全体（コンジット、分極セル、アキュムレータなど）は、セルの圧
力（約６〜１０気圧）に加圧されている。ユニット１０の中の流れは、バルブ５
８を開けることにより活動し、流れ制御手段５７を調整することにより制御され
る。

【００４４】セル２２内のガスの通常の滞留時間は約１０〜３０秒である。即ち、ガス混合
物がセル２２を通過して動く間に過分極されるのには、１０〜３０秒のオーダの
時間が掛かる。ガス混合物は、約６〜１０気圧の圧力にてセル２２の中に注入さ
れるのが好ましい。勿論、当業者には周知の事項であるが、増加された圧力にて
動作し得るハードウエアがあれば、約２０〜３０気圧のような１０気圧を超える
動作圧力は、（ルビジウム（“Ｒｂ”）のような）アルカリ金属の圧力を広げ光
学光の（１００％に迫るまでの）吸収を促進するので、好ましいものである。対
照的に、従来のライン幅より小さいレーザライン幅のためには、より低い圧力が
利用され得る。分極セル２２は、レーザ放射光を入射するように形成されたアパ
ーチャを備える加熱チャンバの中に含まれる、高圧光励起セルである。過分極ユ
ニット１０は、従来のスピンエクスチェンジプロセスによって、^１２９Ｘｅ（又
は^３Ｈｅ）のような選択された不活性ガスを過分極するのが、好ましい。Ｒｂの
ような、蒸気化されたアルカリ金属が、分極セル２２の中に注入される。Ｒｂ蒸
気は、光学光源２６、好ましくはダイオードレーザによって、光励起される。

【００４５】ユニット１０は、Ｒｂ蒸気吸収帯域幅を圧力拡張するために、ヘリウム緩衝ガ
スを利用する。所望の不活性ガスに対してよりも緩衝ガスに対して、アルカリ金
属の角運動量損失分が潜在的に注入されてしまうため、緩衝ガスはアルカリ金属
−不活性ガススピンエクスチェンジに望まれない悪影響をも与え得ることになっ
てしまうので、緩衝ガスの選択は重要である。好適な実施形態では、^１２９Ｘｅ
は、光励起Ｒｂ蒸気を用いるスピンエクスチェンジによって、過分極される。Ｒ
ｂスピン破壊を最小化するような圧力拡張のため、^１２９Ｘｅの圧力よりも数倍
大きい圧力のヘリウム緩衝ガスをユニット１０が利用するのも好ましい。

【００４６】当業者に周知のように、ＲｂはＨ_２Ｏと反応する。従って、分極セル２２の中
に注入される水又は水蒸気があると、Ｒｂがレーザ吸収を失ってしまい分極セル
２２の中のスピンエクスチェンジの量即ち効率を減少してしまう。よって、付加
的な予防措置であるが、分極装置の効率を更に増すために、付加的な量のこの望
ましくない不純物を除去する特別の表面領域を備えた特別フィルタ即ち浄化装置
（図示せず）が、分極セル２２の入口の前に配置されてもよい。

【００４７】緩衝ガス混合物を伴う過分極ガスは、分極セル２２を出て、アキュムレータ３
０の底部に配置される収集貯蔵器７５に入る。操作において、アキュムレータ３
０の下部位では、過分極ガスは、凍結点より低い温度に晒され、貯蔵器７５の中
に凍結生成物として収集される。過分極ガスは、より高磁場が利用可能であるが
、概略少なくとも５００ガウスのオーダの、典型的には約２キロガウスの磁場が
存在して、収集され（更に、貯蔵され、移転され、その上好ましくは解凍され）
る。より低磁場は、望ましくないことであるが、潜在的に緩和率を増大させ得る
、即ち、分極ガスの緩和時間を減少させ得ることになる。図１に示されるように
、磁場は、極低温バスの中に配置される永久磁石によって与えられ、磁気ヨーク
周囲に形成される。

【００４８】過分極ユニット１０は、アキュムレータ３０上部のコンジット内で分極ガス流
からアルカリ金属を凝結するために、加熱励起セル２２と冷却コールドトラップ
即ちアキュムレータ３０との間のアウトレットライン内での温度変化をも、利用
する。当業者には周知であるが、アルカリ金属は、約４０℃の温度にてガス流か
ら凝結し得る。ユニット１０は、アルカリ金属還流凝縮装置（図示せず。）若し
くはポストセルフィルタ（図示せず。）を含んでもよい。還流凝縮装置は、室温
にて保持される鉛直方向還流アウトレットパイプを利用する。還流パイプを通過
するガス流の速度と、還流アウトレットパイプの大きさは、アルカリ金属蒸気が
凝縮し重力により励起セルの中に滴り戻る、という程のものである。一方で、収
集若しくは蓄積に先立って過分極ガスから余分なＲｂを除去するために、Ｒｂフ
ィルタが用いられてもよい。いずれにせよ、患者に分極ガスを配布するのに先立
ってアルカリ金属を除去し、よって無毒、無菌、若しくは製薬学上許容可能な物
質（即ち、インヴィヴォの投与に適合する物質）を供給するのが、望ましい。

【００４９】過分極ガスの所望の量がアキュムレータ３０内に収集されたら、アキュムレー
タ３０はユニット１０から外す、即ち分離されてもよい。好適な実施形態では、
バルブ２８が閉じられ、セル２２は加圧されたままとなる。このことにより、フ
ローバルブ５８が開いているためにアキュムレータ３０及びそこから下流の配管
では減圧し始める。フローバルブ５８が閉じられる前にはバルブ２８から下流の
ユニット１０部位は、約１．５気圧にまで減圧されるのが、好ましい。フローバ
ルブ５８を閉じた後、バルブ５５が開けられてマニフォルド内の残余のガスを抜
いてもよい。アウトレット配管が空にされると、バルブ３５及び３７が閉じられ
る。収集されたガスが“オンボード”で、即ちアキュムレータ３０をユニット１
０から除去せずに、配布されるのならば、図９に示すバッグ５２５又は他の容器
のような貯蔵部がアウトレット５０に取り付けられ得る。バルブ４７は、取り付
けられたバッグを空にするために、開けられてもよい。バッグ５２５が空にされ
ガスが解凍される準備が整うと、バルブ５２は任意に閉められ得る。こうするこ
とで、分極ガスと、ユニット１０の圧力変換領域５９との、接触が最小限となる
。この領域は、分極ガスを復極化する効果を有する部材を含んでもよい。即ち、
この領域と長時間接触すると、分極ガスの減退を促進し得る。

【００５０】バルブ５２が閉じられないと、バルブ５５は、解凍された分極ガスが排出され
るのを防ぐために、閉じられるのが好ましい。分極状態のガスに対し、接触が誘
発する復極効果が、最小限である部材から（後で説明する副次貯蔵部及びブリー
ドラインを含む）セル２２の下流側のフローチャネルが形成されるのも、好まし
い。米国特許第５６１２１０３号に記されるようなコーティングも利用され得る
のであり、その開示内容は、ここに全文引用されるものとして、参照の上本明細
書に一体のものとして統合される。ディートン（Ｄｅａｔｏｎ）その他による、
本願と共通の譲受人に譲渡され本願と同時継続出願中の米国特許出願第０９／１
２６４４８号において、他の適切な部材が記されている。この出願内容は、ここ
に全文引用されるものとして、参照の上本明細書に一体のものとして統合される
。“オンボード”の解凍操作では、バルブ３７は、ガスを外へ出すために開けら
れる。すると、ガスはバルブ４７を通りアウトレット５０から外へ進む。

【００５１】 “分離”即ち“移動アキュムレータ”解凍モードでは、アキュムレータの第１
及び第２の分離バルブ３５、３７は、アキュムレータ３０を減圧し空にした後に
、閉じられる。アキュムレータ３０を空にすると、アキュムレータ３０内のどの
残余のガスも、除去されることになる。アキュムレータ３０内に凍結された分極
ガスと共にガスを残してしまうと、凍結されたガスに熱的負荷を与えてしまい、
よって、凍結されたガスの温度を上げてしまう可能性や解凍時間を短くしてしま
う可能性が生じてしまう。従って、好適な実施形態では、減圧し排出し分離バル
ブ３５、３７を閉じた後に、アキュムレータ３０は、解離ポイント３１、３２に
よってユニット１０から接続が外される。

【００５２】分離バルブ３５、３７は、主要フローチャネル８０及び緩衝ガス出口チャネル
９０の夫々と連結し、各々のバルブはそれらチャネルを通過する流れの量に適合
し、のみならず夫々の経路を閉鎖してユニット１０及び環境からアキュムレータ
を分離する。充填されたアキュムレータ３０が除去されると、別のアキュムレー
タ３０が解離ポイント３１、３２にて容易に且つ比較的迅速に取りつけられ得る
。新しいアキュムレータ３０を取り付けたら、アウトレットマニフォルドは（バ
ルブ５２、３５、３７を開けて）バルブ５５を利用して空にされるのが、好まし
い。約１分程度以内で通常到達する（約１００ｍｍトール程度の）適切な真空度
に達したら、バルブ５５は閉められる。バルブ２８はそれから再び開けられ、ア
ウトレットマニフォルドを動作中のセルの圧力にまで再加圧する。それからバル
ブ５８は開けられ、ユニット１０内に流れを再開させる。流れが再び始まると、
液体窒素がアキュムレータ３０に加えられ過分極ガスの収集が継続されるのが、
好ましい。通常、そのような切り替えは、約５分以内のオーダで生じる。したが
って、好適な過分極装置１０は、過分極^１２９Ｘｅガスを連続して生成し蓄積す
るために、同ガスの連続する流れを供給するように、構成される。

【００５３】オンボードのポスト光セル分極モニタ従来技術の分極ユニットでは、ＮＭＲ励起コイルは、セル２２内のガスが到達
する分極レベルを判定するために、オーブン１２２内に（これもオーブン内に存
する）光セル２２に隣接して配置されるのが通常であった。更に、少なくとも一
つの研究室は、収集容器若しくはドーズバッグと同じポイントにて、過分極ガス
のサンプルが充填される小さい（約５ｃｃの）密閉可能ガラスバルブをも利用し
た。小さいバルブは、収集容器に係る分極のレベルを判定するために、独立の４
．７Ｔ分光計に繋げられる。

【００５４】本発明は、分極セル２２や１つ又はそれ以上の分配前のポイントや解凍後のガ
ス生成ポイントなどのような、生産サイクル内の種々のポイントでの、分極ガス
に係るオンボードの（過分極ユニット１０に繋がった状態の）分極レベル測定の
ために、提示されるのが好ましい。図１に示されるように、好適な実施形態では
、（点線で示される）（解凍後の）ガス出口経路１１３は、コールドフィンガア
キュムレータ３０にて開始し、バルブ４７まで出口ライン１１３ａに沿って伸展
し、更に分配アウトレットライン１１４にまで伸展する。分配アウトレットライ
ン１１４は、キセノンアウトレット５０にて終る。小さいブリードライン１１５
はキセノンアウトレット５０と、流れ上、接続状態にある。図１に示すように、
ブリードライン１１５は、キセノンアウトレット５０の上流に距離をおいて、分
配アウトレットライン１１４に接続するのが、好ましい。しかしながら、ブリー
ドライン１１５は、一方で出口ライン１１３ａに沿って配置され得るが、アウト
レット５０においてガスの分極状態をより信頼性高く示すために、分配アウトレ
ット５０に隣接して配置されるのが好ましい。ブリードライン１１５は、分配ア
ウトレットライン１１４と、流れ上、接続状態にあり、過分極ガスのための第２
の流れ経路を画定し、ブリードライン１１５は、少量の過分極ガスを副次貯蔵部
１２０に注ぐように、構成及び大きさが決められている。

【００５５】好適な実施形態では、上記のように少量の過分極ガスが極低温により蓄積され
、凍結即ち冷却形態の少量の過分極^１２９Ｘｅを収集する。それから凍結過分極 ^１２９Ｘｅガスは、固体が実際上直接に液体フェーズに移行すべく、アキュムレ
ータ３０内に熱を加え圧力を増加することにより、暖められるのが、好ましい。
通常は、加熱の時間から８秒遅れの後、キセノン分離バルブ５２が閉じられ、ア
キュムレータ３０がバルブ３７により開けられて解凍後ガスがゲート３２を通過
して出口ライン１１３に入れられる。それから過分極ガスはバルブ４７を経由し
て分配アウトレットライン１１４の中に流れ、ガスの大部分は、キセノンアウト
レット５０の収集容器に向けられる。生産サイクルのこの部分の間には、バルブ
５２は開けられたままでもよいが、バルブ５５は圧力モニタリングのために閉じ
られているのが好ましい。

【００５６】最近では、過分極ユニット１０は、本発明の一つの実施形態に従って、更によ
り信頼性ある解凍をなし得る操作を行なうように再構成されている。上記のよう
に、以前の解凍方法では、解凍後に増大された分極レベルが得られた。図９を参
照すると、この以前の方法では、コールドフィンガバルブ３５、３７の両方が閉
じられ、バルブ３５、３７の片方又は両方がガスを開放するために開けられる前
に（通常、約８秒にセットされる）待機時間が採用された。この待機時間により
、解凍されたガスが開放される前の臨界解凍フェーズの間にコールドフィンガ内
の内部圧力が増大した。本願と共通の譲受人に譲渡され本願と同時継続出願中の
、ドリーフイズ（Ｄｒｉｅｈｕｙｓ）その他による米国特許第０８９８９６０４
号をも、参照されたい。しかしながら、“最適の”保持時間即ち待機時間は、蓄
積されたガスの量、蓄積の間に利用される流れ速度などに依存して、変動し得る
、ということが見出されている。従って、信頼性ある解凍後の分極を増加させる
ためには、コールドフィンガ３０と接続する（下流の）配管内のガスの圧力をモ
ニタし、所与の時間にてというより寧ろ所定の圧力にて解凍されたガスを開放す
るように、過分極ユニット１０が構成されるのが好ましい。更に、圧力変換器の
デッドボリューム（５２−５４）だけでなくバルブ３７とバルブ５２間の配管の
デッドボリュームを最小限とするように構成されるのが好ましい。

【００５７】操作時においては、コールドフィンガバルブ３７が開けられ、バルブ４７が閉
められたままであり、バルブ５２が開けられ、そしてバルブ５５と５８が閉めら
れたままで、解凍方法が実施される。この構成では、内部容積が通常約２２ｃｃ
であるコールドフィンガ３０に対して、約７．３ｃｃの少量のデッドボリューム
が付加される。よって、解凍速度自身は、構成の変動によっては不都合な影響は
概して受けないが、ここでもたらされる圧力モニタリングによって、コールドフ
ィンガ３０から出て行くガスの制御に関連するバルブ（ここではバルブ４７）を
、より高い予測可能性及び再現可能性により開口することを実現できる。即ち、
解凍の間には、過分極ガスの大部分は、解凍ステップの間のコールドフィンガ内
の圧力に対応して、凍結固体から液体位相へ直接移行する。所定の開放圧力は、
少なくとも約１気圧に設定されているのが好ましい。圧力が１気圧に達した後に
バルブを開けると、１００〜６００ｃｃの蓄積された^１２９Ｘｅに対して、解凍
解放後の改良されたキセノンが示される。興味深いことに、開放圧力を（例えば
０．８気圧までに）下げると、信頼性のない解凍後分極レベルとなってしまい、
分極ガスがコールドフィンガを出て行く速度を遅くしてしまう。

【００５８】分極された解凍^１２９Ｘｅが、解凍後経路（バルブ４７より下流であってバル
ブ５２−５５−５８間での経路）内のデッドボリュームの中に向けられ、そこで
復極してしまうとしても、バルブ４７が一旦開けられて解凍された分極ガスが素
早く開放されるので、出口経路１１４、１１４ａの中へ入り込む復極ガスは殆ど
ない（即ち、バルブ４７が一旦開けられると、解凍されたガスの略全てがバルブ
３７−４７−５０間にて画定された経路の中に流れ込む）。いずれにせよ、たと
えデッドボリュームの中の復極ガスが原初の分極された解凍ガスと混合しても、
全体の分極が殆ど縮小しない通常の収集容量と比較して、相対的に少量の体積で
ある。当業者には周知であるが、他の圧力モニタリングセンサ及び配管が、プロ
セスの解凍フェーズの間に過分極ガスが被るデッドボリュームを最小限とするよ
うに、構成されてもよい。

【００５９】いずれにせよ、過分極ガスが出口ライン１１４の中を流れる際には、ガス出口
流れ経路には、ガスを充填ポイント５０に向わせる第１の流れ経路１１４ａと、
ブリードライン１１５に沿う第２の流れ経路とが含まれる。よって、僅かな量の
過分極ガスが、第１の流れ経路１１４からそれて、ブリードライン１１５及び副
次貯蔵器１２０により形成される第２の流れ経路の中への入り込む。副次貯蔵器
は、最小限の容積、即ち、信頼性ある分極レベルを判断するのに十分であり有用
な容積の過分極ガスを実際上涸渇させない容積を、有する大きさであり構成であ
ることが、好ましい。一つの好適な実施形態では、副次貯蔵器１２０は、約２ｃ
ｃの内部自由空き容積を有する。同様に、ブリードライン１１５は、全長におい
て約３−４ｃｃの内部容積を通常有する１／４インチ外径管のように、全長にお
いて極小容積を備える、構成及び大きさである。よって、好適な実施形態では、
第２の流れ経路分極測定は、約６ｃｃのガスしか利用せず、出口５０にて収集さ
れる通常１リットル体積のガスに比べて、相対的には微弱量である。

【００６０】好適な実施形態では、図１に示されるように、二重対称ＮＭＲコイル１００は
、一方の表面が分極セル２２に接触し他方の表面が副次貯蔵器１２０に接触する
ように、配置されている。（図９内で要素５００にて概略示されているような、
一対のヘルムホルツコイルにより通常与えられる）動作上光セル２２に関連する
磁場は、それらによって画定される一様領域を有する。一様領域は、分極セル２
２の大部分、ＮＭＲコイル１００、及び少なくとも副次貯蔵器１２０ａの頂部、
即ちＮＭＲコイル１００に近接する副次貯蔵部１２０の部位を、覆うのが好まし
い。典型的な一様領域は、図１内でＢ_０が付された点線ボックスにより示されて
いる。磁界強度は逸らされたガス（即ち、副次貯蔵器１２０内の過分極ガス）を
復極化するように作用し、解凍後分極につき不正確な測定の表示をもたらす可能
性があるため、その一様性は、測定領域にて過分極ガスを信頼性高く読み取れる
ように十分なものであることが好ましい。

【００６１】効果的な偏光分析測定のためには、Ｔ_２ ^＊値は約５ｍｓ（パルスが伝達された
後通常の無音時間が約３ｍｓである）を超えるのが、好ましい。このことは、“
オンボード”の１９インチ直径のヘルムホルツコイル５００によって生成される
磁場を備える過分極ユニット１０に対して、約２インチの長さと約２インチの半
径を有しコイル５００の間に中心を置く仮想的な円柱により画定される一様領域
を生成するように、コイルが配置され構成される、ということである。分極若し
くは光セル２２は、例が図９に示されているが、一様領域の範囲内に実質的に適
合すべく設定される相当の構成及び体積を有する。更に、一様領域を拡張して二
重対称コイル１００の範囲と副次貯蔵部１２０の少なくとも閉端部とを十分含む
べく、磁性による手段は構成される。例えば、約０．７５インチの半径を備える
分極セル２２、約０．３７５インチのＮＭＲ二重対称モニタリングコイル１００
、及び約０．５インチの副次貯蔵部１２０であれば、（１．６２５インチとなる
ので）適切である。

【００６２】図６で示される一つの実施形態では、ヘルムホルツコイル５００により生成さ
れる磁場の中心は、光セル２２の中心に対してオフセットを生じるようにシフト
される。このオフセットは、線Ａ−Ａに沿う第１の磁場中心軸から、ＮＭＲコイ
ル１００により近くシフトされ軸線Ａ’−Ａ’により示される第２の軸まで、と
いうことで概略示される。ＮＭＲコイル１００に関連する領域、及び／又は、ガ
スの分極をより敏感にモニタリングするＮＭＲコイル１５０に関連する領域にお
いて、磁場の配置が実質的により一様となるよう、オフセットは促進し得る。

【００６３】もちろん、副次貯蔵部１２０とそれに接続するＮＭＲコイルと操作回路（及び
、分極セル２２が“光セル以降のモニタリングシステム”として示される後に配
置される場合には、ＮＭＲコイルとそれに関連するパルス測定操作回路）は、非
極低温蓄積システムに対しても同様に動作しうる。例えば、ガスの光励起に続い
て、充填の間などに、少量部分の過分極ガスが、ガス流れ経路から副次貯蔵部１
２０の中に仕向けられ、（^３Ｈｅを充填ポート（図示せず。）を経由して携帯用
コンテナの中に充填するときのような）生産サイクルの充填ポイントにて分極の
程度を増加する。一方、生産サイクルの他の臨界ポイントもしくは所望のポイン
トにて、第２の流れ経路に供給されてもよい。

【００６４】図８に示される好適な実施形態では、副次貯蔵部１２０は、二重対称ＮＭＲコ
イル１００に近接して配置される。該二重対称ＮＭＲコイル１００は、セル２２
及び副次貯蔵部（即ち解凍後バルブ）１２０の両方の過分極ガスの分極をモニタ
できるように、オーブン１２２内に分極セル２２に近接して配置される。即ち、
ＮＭＲコイル１００は一方の分極セル２２と他方の副次貯蔵部１２０との間に挟
まれる。よって、副次貯蔵部１２０は、光セル２２の底部に沿ってオーブン１２
２内に配置されるのが、好ましい。（図２Ｂで示される１０６のような）ＮＭＲ
コイルリード１１１は、オーブン１２２の底部から出て行き検出回路１００Ｄと
電気的に接続する（図５）ように、構成される。操作においては、副次貯蔵部１
２０を活性化するときは、高温ではキセノンの気体密度は理想気体法則（ＰＶ＝
ｎＲＴ）により表される関係に従って縮小されるのでオーブンの温度が把握され
制御されるのが、好ましい。例えば、オーブン１２２が１５０℃に設定されれば
、副次貯蔵部１２０の中のキセノン密度は、室温時の密度の約（２９５Ｋ／４２
３Ｋ、即ち０．７０）となる。副次貯蔵部１２０の中の過分極ガスと関連する信
号は、呼応して縮小する。従って信号データは、周知のオーブン１２２温度での
値に対して、対応する室温読み取りを反映して、修正しうる。

【００６５】図２Ａ及び図２Ｂは二重対称ＮＭＲコイル１００の好適な実施形態を示す。図
２Ａに示される好適な実施形態では、ＮＭＲコイル１００の本体は、対向する第
１と第２のフランジ部分１０１、１０２と中心コイル受け留め部１０５ａとを含
む。本体は、フルーオジント（ＦＬＵＯＲＯＳＩＮＴ）５００のような絶縁部材
で構成されるのが好ましい。伝導コイル１０５は、コイル本体の中心コイル受け
留め部１０５ａ上に巻かれる。３０ＡＷＧ（銅）ワイヤの約３５０ターンが中心
コイル受け留め部１０５ａに沿って巻かれるのが、好ましい。伝導コイル１０５
ワイヤターンは、ＮＭＲコイル本体中心コイル受け留め部１０５ａ上に、１／４
インチグラステープなどで固定される。伝導コイル１０５を形成するワイヤが約
２００℃の連続利用等級を有するべく、選択されるのも好ましい。このことで、
巻き線がオーブン１２２内の動作温度（通常約１６０℃〜２００℃）に耐え得る
ことになる。図２Ｂに示されるように、ＮＭＲコイル１００は、コイル１００か
ら伸びてＮＭＲ分極検出回路１００Ｄ（図５）に接続する相当長のワイヤ１０６
をも含む。このワイヤ長１０６の第１の主要部位は、インチ当り約８ツイストの
ツイスト構成を有し約１６インチの関連長を備えて伸展する、主要撚り部位１０
６Ａを有するセットリードとして形成されるのが、好ましい。図２Ｂにも示され
るように、２つのリードの副次部位１０６Ｂは撚り合わされていない。副次部位
は（撚り部の長さの役２０％以下で）長さ約２インチであるのが、好ましい。好
適な実施形態では、リード１０６の撚り合わされていない部位１０６Ｂは、剥か
れて、錫のような伝導金属めっきでめっきされる。ＮＭＲコイル１００は、コイ
ル層がコイル１０５を巻ききるとコイルスプール中心受け留め部位１０５ａが約
０．５インチ（１．２７ｃｍ）から約０．８５インチ（通常は１．０インチ以下
）の直径を備えるように、構成されるのが好ましい。好適な実施形態では、ＮＭ
Ｒコイル１００は、約７．０±１．０ΩのＤＣ抵抗と約２．１３±０．２ｍＨの
インダクタンスをもたらすように構成される。通常、ＮＭＲコイル１００は、約
２５ｋＨｚに共振するように同調されており、それは約２００００ｐＦの固定コ
ンデンサに対応することになる。これは、約２０のＱ値を生じる。

【００６６】第１と第２のフランジ部位１０１、１０２は、中心コイル部位１０５ａに関し
て“二重対称”を有する（即ち、同じ大きさであり且つ同じように構成されてい
る）。ＮＭＲコイル１００が二重対称に構成されているため、同じＮＭＲコイル
１００及び同じＮＭＲ分極検出回路１００Ｄは、生産サイクルの異なる２ポイン
ト、即ち、過分極ユニット１０内の異なる２つの位置、分極セル２２と、分配ア
ウトレット５０の近傍のガス連結する副次貯蔵器１２０とにおいて、ガスの分極
を測定するのに利用されうることになる。よって、操作時においては、好適な実
施形態では、第１のフランジ部位１０１の上方露出二次元境界面１００ａが光セ
ルと接するように配置され、第２のフランジ部位１０２の上方露出境界面１００
ｂが副次貯蔵部１２０と接するように配置される。

【００６７】好適な実施形態では、２つのフランジ部位１０１、１０２は、約０．１インチ
（２．５４ｍｍ）以下の、より好ましくは約０.０６３インチ（１．６ｍｍ）以
下の、相対的に少しの、即ち薄い幅を有する。この少しの即ち薄い対称フランジ
部位の構成により、コイル伝導部位１０５が、ＮＭＲコイル１００の両方のフラ
ンジの側面１０１、１０２の過分極ガスに対し、より近くに配置され得ることに
なる。ＮＭＲコイル１００は、高さ約０．２５０インチ（約０．６３ｃｍ）であ
る。図に示されるように、ＮＭＲコイル１００は、貫通して形成される中心孔１
０３をも含む。一方、該孔１０３は、固体非伝導部材としてこの容積の中に形成
されるボディが充填されてもよい。

【００６８】図３は、（極低温アキュムレータの例では記述上で解凍後バルブと呼ばれる）
副次貯蔵器１２０の好適な実施形態を示す。図に示されるように、副次貯蔵器１
２０は、過分極ガスを内部に捕捉するように構成される封入端部位１２１を含む
。図１に示すように過分極ユニット１０の配置では、封入端部位１２１は、ＮＭ
Ｒコイルの近接接触面１０１ｂに面するように、構成される。封入端部１２１は
、薄い壁面部位、即ちＮＭＲコイル１００と接触するように構成される部位によ
り構成されるのが好ましい。封入端部１２１は、約１−２ｍｍ厚さのパイレック
ス（ＰＹＲＥＸ（商標））で形成されてもよい。もちろん、副次貯蔵器１２０の
ガス接触面（及び／又は、連結するライン即ち配管）は、Ｔ_１を増加するために
、面緩和防止物質でコートされてもよく、（デートン（Ｄｅａｔｏｎ）その他に
よる米国特許出願第０９／１２６４４８号にて記述される高純度ポリマなどの）
異なる物質から形成されてもよい。金属フィルム面も利用され得るが、信号の強
度当りの減損を排除するために十分に薄く構成されるよう、注意が必要である。

【００６９】図３は、実質的な平面として封入端部位１２１を示している。ＮＭＲコイル１
００の底部に対向して配置されるよう構成されるのが好ましい。しかしながら、
当業者には明白であるが、本発明はそれに限定されない。例えば、図３Ａは副次
貯蔵器１２０’の別の構成を示す。周辺に配置された直立縁１２１Ｐを備える封
入端１２１Ｐで構成される。この縁は、ＮＭＲコイル１００の底フランジの外径
を内に受け留める、構成及び大きさを備える。この構成ならば、コイル１００と
容易に配列することができる。ＮＭＲコイル１００に関して正確に配列され且つ
信頼性高く再現可能に配置されることから、増加する生産建造の間にて多数の過
分極装置全体の較正の正確性及び再現性を向上させることができ、磁場のコイル
のさらなる再現可能な再配置を促進することもできる。

【００７０】副次貯蔵部１２０は、ブリード経路１１５に沿う過分極ユニット１０の配管に
付着するように構成される、第２の端部も含む。副次貯蔵部１２０は、長手方向
に伸展する中心部位も含む。副次貯蔵部１２０は、通路１２４を含む。該通路１
２４は、約３−４ｃｍ^３の自由空間を画定し、副次貯蔵部１２０の封入端部１２
１にまで気体を通して流せるように開口となっている。ブリードライン１１５と
副次貯蔵器１２０は過分極ガス接触面を備えているので、復極を誘導する接触、
即ち壁とバルブとの接触を、最小限とするように構成されるのが好ましい。分極
に親しむ物質又はコーティングにより、Ｏリングなどが形成される。ドリーフイ
ズ（Ｄｒｉｅｈｕｙｓ）その他による米国特許第５６１２１０３号を参照された
い。本願と共通の譲受人に譲渡され本願と同時継続出願中の特許出願第０９／１
２６４４８号をも、参照されたい。その開示内容は、ここに全文引用されるもの
として、参照の上本明細書に一体のものとして統合される。好適な実施形態では
、十分な時間でＮＭＲ信号を収集し分極の示度を得るために、副次貯蔵器１２０
は、約１０秒以上、より好ましくは約３０秒以上、最も好ましくは約２分以上の
、接触緩和の誘発面を有する本体により構成される。

【００７１】図４は、本発明に係る過分極ユニット１０の好適な実施形態のための配管ダイ
ヤグラムの斜視図を示す。図に示されるように、ＮＭＲコイル１００は、分極セ
ル２２の側面中間底部位に近接して配置される（が、もちろん、適切な一様磁場
の範囲内である限り、別位置にて配置され得る）。ＮＭＲコイル１００は、一方
で分極セル２２と、他方で副次貯蔵セル１２０との中間にて、配置される。

【００７２】図５は、本発明のＮＭＲコイル１００のための、好適なオンボード分極モニタ
リングの実施形態の、電気的ブロック配置図を示す。図に示されるように、単体
一元のＮＭＲ検出回路１００Ｄは、生産サイクルの間のＮＭＲコイル１００によ
るガスの分極レベル、即ち、光（分極）セル２２Ｐでの分極レベル及び副次貯蔵
部１２０Ｐでの分極ガスの分極レベルを、モニタするのに利用され得る。この構
成により、同じＮＭＲコイル、同じ回路及びケーブルが、２つのガス位置をモニ
タすることができる。この専用回路１００Ｄは、操作のために必要とされるケー
ブルの切り換え及びパルスパラメータ調整を、削除できる。蓄積後領域内、分配
前領域内、若しくは過分極ユニット１０の出口流れ経路１１３Ｐでの位置などの
ような、生産経路における別の位置に配置される更なるＮＭＲコイルに対して、
ケーブルや他の操作回路を物理的に或いは電気的に切り換えて（例えば図１４の
３０２Ｓに示されるような）所望の位置を監視できる。例えば、（凍結した）固
体^１２９Ｘｅの場合、後で更に説明するように、より高周波励振パルスを駆動す
るために異なるＮＭＲ回路が利用されてもよい。

【００７３】図１３の下部のグラフに示されるように従来の技術では、ＮＭＲは、受信信号
を同様の周波数のキャリアと混合するためのヘテロダイン若しくはホモダインの
技術を使用する。操作時においては、これらの技術は、当業者に理解されるよう
に、合計で且つ異なる周波数をもたらす。しかしながら、直角位相（２チャネル
）検出スキームが利用されず信号が分析前にフーリエ変換されないならば、特に
低い異なる周波数において、不正確な信号測定という結果となってしまい得る。
低い異なる周波数は、コイルレスポンスの帯域幅の範囲内に留まり核共鳴周波数
の近くで核のパルスを生成するのに、通常必要である。信号を分析し分極を計算
しようとするときに、このことは、問題となりうる。

【００７４】図１４は、回路切り換え手段３０２Ｓを付加するために修正された、適切な先
行技術のＮＭＲ検出回路１００Ｄを示す。概して言うと、ＮＭＲ検出回路１００
Ｄは、動力供給部３１０、パルス生成部３００、及び伝達アンプ部３０２を含む
低磁界分光器即ち伝達器３０２Ｔを利用する。伝達／受信ライン（１１１）は、
コイル１００を伝達器３０２Ｔと受信部３０５Ｒとの両方に接続する。図に示さ
れる受信部３０５Ｒは、受信アンプ部３０５とコンピュータ３０９を含み、更に
フィルタ３０７を含んでもよい。更に示されるように、ＮＭＲ検出回路１００Ｄ
は、ＮＭＲ検出回路の動作モードに従って、伝達部からコイル１００へ信号を仕
向け、若しくはコイル１００から回路１００Ｄの受信部位に信号を仕向ける、ダ
イオードゲート２０９を、含んでもよい。ある実施形態では、回路１００Ｄは、
ピーク検出から分極レベルへ翻訳するピークツーピーク検出器と、単体ディスプ
レイ即ちオシロスコープ出力とを含む、単体の受信分析部を利用しうる（分極を
評価し測定するコンピュータは必要とされない。）。

【００７５】ＮＭＲ検出回路１００Ｄは、受信信号を混合する必要を避けるように構成され
るのが、好ましい。その代わりに、受信信号は、増幅され、フィルタされ、ＦＩ
Ｄ（自由誘導崩壊）を経由して直接に分析される。この直接のＦＩＤにより、非
複合単体チャネル信号検出が可能となり、好ましいことに、信号分析回路の複雑
さが減少される（複雑なフーリエ変換回路が無い）。図１３は、直接検出方法と
典型的なミックスダウン（２チャネルＦＩＤ）とのグラフ比較を示す。最初のＦ
ＩＤ周波数は７５．１ｋＨｚで関連するＴ_２ ^＊は５．１６ｍｓである。ミックス
ダウンＦＩＤ周波数は２００Ｈｚである。ミックスダウンＦＩＤの両方のチャネ
ルは、信号のピークツーピークの大きさを過少評価する。更なるデチューンはよ
り振動をもたらし得るが、励振パルスが更にスピン共鳴から印加されるので信号
強さは減少し得る。直接検出ＦＩＤ方法によると、ＮＭＲコイルの共鳴とスピン
とを直接に操作できることになる。ピークツーピークの大きさにつきより正確に
測定し得るように、位相をずらす前に多くの振動が生じる。

【００７６】分極は、ＦＩＤのピークツーピークの大きさに比例し、それは、カーソル、即
ち比較的安いピーク検出回路を利用して分析される。この好適な実施形態では、
Ｔ_２ ^＊の設定のために減衰する前に、直接検出モードで多数のサイクルが生成さ
れる。従って、この直接検出方法は、従来技術のミックスダウンＦＩＤ測定より
も、より正確である。更に、ホモダインに対する要求が削除されているので、コ
イル応答共鳴に関して直接操作可能であり、よって、改良された正確性も見越さ
れる。もちろん、当業者には周知であるように、他の偏光分析の構成が利用され
得る。例えば、サーム（Ｓａａｍ）その他による「過分極ガスのための低周波数
ＮＭＲ偏光計」磁気共鳴ジャーナル１３４、６７−７１（１９９８）を参照さ
れたい。

【００７７】図１４に示されるように、ＮＭＲ検出回路１００Ｄが、０．２５Ｖ伝導電圧を
有する励起キャリアショツキダイオードゲート２０９を利用するのが好ましい。
このタイプのダイオードゲートはひずみを減少できる（ＮＭＲ内の標準ダイオー
ドゲートは、約０．６Ｖの伝導電圧を備える１Ｎ９１４Ａダイオードである）。
これは、励振後のＮＭＲコイルの調子落ち時間を０．２ｍｓにまで減少すること
も可能であり、よって、ＦＩＤは、過分極ユニットに対する他のモニタリングシ
ステムよりも約３．５ｍｓ速くサンプルされ得る。ダイオードゲートを利用する
と、信号リーケージの問題が生じ得るということにも注目されるべきである。ダ
イオードゲート２０９は、対向する極性と平行状態で接続する２つのダイオード
を含む。操作時には、ダイオードの一つは、電圧のサインにかかわらず、（電圧
はダイオードによる低下より大きいならば）常に伝導する。電圧がダイオードに
よる低下より小さいならば、両方のダイオードが、信号が通るのをブロックし防
ぐように作用する（即ち、ゲートキーパとして作用する）。図１４に示すように
、ダイオードゲート２０９は、コイル１００からの僅かの信号（ダイオード電圧
低下より小さい電圧を伴う信号）が、伝達部３０２Ｔの中に戻るのではなく、受
信部３０５Ｒにまで送られるように、作用する。しかしながら、（ダイオード電
圧低下よりずっと大きい電圧で）パルスを伝達する間には、ダイオードゲート２
０９は、コイル１００への導体の如く動作する。

【００７８】更に図１４に示すように、ＮＭＲ検出回路１００Ｄは、通信のＮＭＲコイル回
路２００を同調するための単体の固定コンデンサ２３０を利用するのが、好まし
い。通常、ＮＭＲコイル回路２００は、（関連するインダクタンス“Ｌ”を有す
る）励振コイルと並行してコンデンサ“Ｃ”を配置することにより、“同調”さ
れる。コイル回路は周波数“ｆ”にて共振し、よって、その周波数帯域幅の外の
ノイズに対する応答を弱める一方で、その周波数の若しくはその近傍の信号に対
する応答を強めることが可能である。通常のＮＭＲ回路では、直列／並列に組み
合わされた適合可能のコンデンサは、回路を共鳴に同調し、（通常、高周波数動
作で要求される）５０オームのインピーダンスとするのに、利用される。このタ
イプのコンデンサの構成では、適切な同調回路を保証するために、同一のものへ
の、多数回の注意深い調整作業を、求めることができる。従って、単体の、高い
正確性の、固定値コンデンサが、本明細書で記述されるＮＭＲコイルを同調する
ために、ＮＭＲ検出回路１００Ｄの中で利用されるのが好ましい。ダイオードゲ
ート２０９をＮＭＲ検出回路１００Ｄの中で低周波数（約１−４００ｋＨｚ）で
利用することでも、このことは達成される。

【００７９】流れ経路モニタリングコイル図６は、２つの独立のＮＭＲコイル１００、１５０を備える別の過分極ユニッ
ト１０を示す。図７Ａに示されるように、第２のＮＭＲコイル１５０は、分極後
、即ち光セル流れ経路１２２に沿って、即ちセル出口ポート２２ｂに隣接して、
配置されるのが好ましい。この配置では、光セルの中心部位の下方に通常装着さ
れるＮＭＲコイルにより、従来技術に従ってモニタされるレベルよりも、セル２
２を実際に出ていく際のガスの分極について、より信頼性高くレベルが求められ
得る。従来技術の構成では流れが無ければ良好な示度が得られるが、流れのある
間には、コイルを通過したガスは、光セルの出口ポートから流れ出た直後に得ら
れるガスのレベルに比べて、十分には分極していないのが通常である。よって、
分極セルアウトレット２２ｂの近傍のＮＭＲコイル１５０の位置では、分極セル
２２を出て行く際のガスの流れと同一基準のＮＭＲ信号レベルが得られ、従って
、このプロセスフローポイントにて達せられるガスの分極レベルのための、改良
された生産制御測定パラメータが得られる。キセノンの実質上の連続流れ光セル
２２を伴う好適な実施形態にて示されるように、この流れ経路モニタリングは、
もちろん、（典型的には過分極^３Ｈｅを生産するのに用いられる）バッチモード
の過分極装置と共に、利用されてもよい。これにより、分配に先行するが、分極
セル２２に近接するガス出口流れ経路の中で行なわれる、ＮＭＲコイル測定も可
能となる。

【００８０】図７Ｂは、主要セル本体に近接するセル出口レグ２２ｂにてモニタリングコイ
ル１５０を含む、製作技術を示す。当業者には理解され得るところであるが、分
極セル２２は、技術のある溶融ガラス形成職人により作成されるのが通常である
。よって、通常、ガラス本体が作成され、それからレグが作成されて光セル２２
となる。ガラス本体１１９Ｂに沿い、出口ポート２２に近接してＮＭＲコイル１
５０を配置するために、従来技術の製作プロセスは、図７Ｂに示されるように変
更され得る。この方法では、グラス本体１１９Ｂが作成され、そしてレグ１１９
Ｌの上方部位（上方及び下方部位１１９Ｌ１、１１９Ｌ２は出口レグ１２２を画
定する）が作成される（吹いて作られる）。次に、ＮＭＲコイル１５０が、部分
作成されたレグ１１９Ｌ１上にすべり込められ、レグの下方部位１１９Ｌ２の上
部に伸展して配置される。レグの下方部位１１９Ｌ２は、拡張区及び配管アタッ
チメント２８を含み、図７Ａに示されるような光セルＮＭＲモニタリングコイル
１５０とする。一方で、ＮＭＲコイル１５０は出口孔領域にてセル本体に付着さ
れ、単体統合レグ１２２は、それを介して、付着されるか、引き下げられてもよ
い（図示せず。）。

【００８１】ＮＭＲモニタリングコイル１５０は、ＮＭＲコイル１５０がレグ上にすべり込
められ光セルの主要本体に近接して配置され得、一方でレグにしっかりと保持さ
るように、レグ２２ｌの外径より僅かに大きいサイズの中心孔を備えて、構成さ
れるのが好ましい。ガラス本体１１９Ｂ及びレグ１１９Ｌ１、１１９Ｌ２は、パ
イレックス（ＰＹＲＥＸ（商標））から形成されてもよい。一方で、アルミノ珪
酸塩などのような、実質上非磁性体及び非導体である物質で形成されてもよい。

【００８２】操作時には、セル２２の出口流れ経路アームに沿って配置されるＮＭＲコイル
に対して、分極測定信号がＮＭＲコイル１５０の中で捉えられる間に、過分極ガ
スの流れが一時的に停止若しくは鈍化され、ＦＩＤ信号が得られる間においてＮ
ＭＲコイル１５０近傍の分極ガスの十分な量を維持するのが、好ましい。例えば
、キセノンガスは、所望の流れ速度で、分極セル２２を通過し出口ポート２２ｂ
から出ていく。バルブは、一時的に閉められ出口ポート２２ｂからの分極ガスの
流れを停止し、アウトレットアームのＮＭＲコイル１５０を介してＮＭＲ信号を
受信し、そして分極ガスの流れを再開する。この中断時間サイクルは、１０秒以
下のように、短いのが好ましい。もちろん、ブリードライン（図示せず。）が、
出口ポート２２ｂと流体を伝達しうるように配置され、少量の分極ガスを、イン
プロセス流れ読み取りのため過分極装置の一様磁場領域内のインプロセス測定Ｎ
ＭＲコイルに仕向けるように利用されてもよい。そうすると、頼性の高い流れ経
路測定のために流れを一時停止する必要がない。一方で、ＮＭＲコイル１５０は
セルそれ自身と接触して、セル出口に接近することでガスの分極に関する信頼性
の高い情報をもたらすようにセル近傍で構成され相当の大きさを備えることがで
きる。もちろん、流れ経路の中の十分な量のガスを方向付けて捕捉し流れ経路の
中のガス分極を測定する、他の配管やバルブ構成のような、他の流れ経路ＮＭＲ
コイル構成が、利用されてもよい。流れるガスの分極を表す信号情報は、（光セ
ル操作等において）より正確なプロセスパラメータ調整、及びリアルタイムプロ
セス情報を、考慮に入れているのが好ましい。

【００８３】図６は、ＮＭＲモニタリングコイル１５０及び二重対称コイル１００の両方を
備える過分極装置１０’を示すが、本発明はそれに限定されるものではない。例
えば、過分極装置１０’は、アウトレットアームＮＭＲモニタリングコイル１５
０のみを備えて構成されてもよく、更に／又は、ＮＭＲモニタリングコイル１５
０が光セル出口レグに沿った異なる位置に装着されるように一部移動されてもよ
い。

【００８４】極低温モニタリング図８は、本発明に係る過分極ユニット１０”の更に別の実施形態である。この
実施形態では、過分極ユニット１０”は極低温ＮＭＲモニタリングコイル１７５
を含む。図に示されるように、このモニタリングコイル１７５は、収集された、
即ち凍結（氷状の）分極ガスの分極をモニタする過分極ユニット１０”の中に、
配置されるのが好ましい。このモニタリングコイル１７５は、極端な状況（極低
温）に晒され得るので、ＮＭＲモニタリングコイル１７５はそのような状況に適
合する本体やワイヤ物質で構成されるのが、好ましい。適切なワイヤの一例に、
熱可塑物質被膜銅ワイヤがあり、他の適切な物質には、ウルテム（Ｕｌｔｅｍ（
商標））、ナイラトロン（Ｎｙｌａｔｒｏｎ（商標））、トーロン（Ｔｏｒｌｏ
ｎ(商標））ポリマなどが、含まれる。もちろん、より低温でのワイヤの抵抗が
減少されて、ＮＭＲ検出回路１００Ｄ’が、温度誘導変動を説明するように構成
されるのが、好ましい。ワイヤのより低い抵抗率はこの回路の“Ｑ”値を改良し
うるが、当業者には理解され得るように、（回路の“Ｑ”値を支配する）低磁場
例での内部ワイヤキャパシタンスに比べて、通常、より低い抵抗率は無意味であ
る。即ち、本発明に係るＮＭＲコイルは、（“Ｑ”値がワイヤ抵抗率に支配され
る）通常の高磁場例のためのコイルにおける少数のワイヤターンに比べて、（通
常１００−３００の）多数のワインディングを採用する。

【００８５】極低温ＮＭＲモニタリングコイル１７５は、いくつかのやり方で構成され得る
。図９に示すように、一つの好ましい実施形態では、ＮＭＲコイル１７５は、コ
ールドフィンガ３０の収集チャンバ近傍に配置されるソレノイドとして、構成さ
れる。図９Ａに示すように、ＮＭＲコイル１７５は、コールドフィンガ３０、即
ち収集チャンバそれ自身の外面の下方部分周辺を包む（図１０に示される表面コ
イルタイプ１７５ｂと対照的な）ソレノイドとして、構成される。ソレノイド１
７５ａが、凍結貯蔵部全体、即ち収集チャンバの保持領域（即ち、凍結ガスが配
置される領域）と実質上略等しくなるように、ソレノイド１７５ａは、コールド
フィンガの外面と略等しくなるように伸展すべく、大きさを備えて伸展するのが
、好ましい。

【００８６】当業者には周知であるように、ＮＭＲ測定が適切に動作するためには、磁場源
は、対応するＮＭＲコイルのパルスと関連する磁場の方向に対して、横断する磁
場を生成するように、構成されるのが好ましい。したがって、極低温ＮＭＲコイ
ル１７５と動作上関連する磁場源は（永久磁石４０であっても電磁石４０’であ
っても、）、ＮＭＲ測定のため、磁場が十分な程度の一様性を持つだけでなく、
適切な方向であるように生成すべく、構成される。

【００８７】図９は、永久磁石４０の設定としての、極低温ＮＭＲコイル１７５のための磁
場源を示す。しかしながら、磁場源は、電磁石即ちソレノイド４０として構成さ
れ、凍結ガスを保持するコールドフィンガの下方領域の近傍にて、コールドフィ
ンガを中間に入れつつ空間を空けて配置されてもよい。^１２９Ｘｅの共鳴周波数
がおよそ５８９ｋＨｚとなるように、少なくとも約５００Ｇの、実質上固定され
た即ち一定の低レベル磁場を生成すべく、（例えば、図９内の永久磁石４０及び
図１１内の電磁石として示される）磁場源の大きさが、構成されるのが好ましい
。信号測定／検出回路での約３００ｐＦのキャパシタンスが収集凍結ガスを共鳴
させ、ＮＭＲコイル１７５ａが約０．２４ｍＨ又はそれ以下のインダクタンスを
備える構成であるのが、好ましい。更に、磁場が実質上固定されるので、測定即
ち検出回路が、凍結^１２９Ｘｅのラーモア（Ｌａｒｍｏｒ）周波数に合うチュー
ニングを調節する相当の可変静電容量と、同調し得るのが好ましい。好適な実施
形態では、極低温ベースのＮＭＲコイル１７５ａ及び関連の検出回路は、同調可
能な約０−１００ｐｆのコンデンサ、ケーブリング又はワイヤリングによる約１
００ｐｆのコンデンサ、及び約１００ｐＦの固定コンデンサを、含む。ＮＭＲコ
イル１７５ａは、^１２９Ｘｅ凍結収集領域全体を覆う（近傍まで伸展する）程度
の、大きさであるのが好ましい。例えば、約２ｃｍのワインディング長さと約１
ｃｍの半径とを備えるＮＭＲコイル１７５ａであればよい。この例では、約２２
０ターンのワイヤが、０．２４ｍＨのインダクタンスとなる。

【００８８】操作時には、印加される静磁場（Ｂ_０）は、ＮＭＲコイルにより与えられるＮ
ＭＲコイルＲＦ場（Ｂ_１）に直交即ち垂直に、方向付けられている。よって、Ｂ _０が横断方向であれば、Ｂ_１は軸方向であり、Ｂ_０が軸方向であれば、Ｂ_１は横
断方向である。明確に言うと、軸方向とは、（図１０及び図１１に配置上示され
る）直立状のコールドフィンガ３０と平行の又は同一線上の方向を意味する。

【００８９】好適な実施形態では、横断方向の磁場Ｂ_０を生成するために、一対の対向する
セラミック磁石が上記のように利用され、よって対応するＢ_１が、軸方向にて、
ソレノイドとして構成されるＮＭＲコイル１７５ａにより印加される。しかしな
がら、当業者には周知であるが、（ヘルムホルツの対のような）電磁石コイル４
０’が、横断方向の静磁場Ｂ_０を生成するよう構成されてもよい。更に一方で、
図１１にて概略示されるように、ＮＭＲコイル１７５ａに係る軸方向のＢ_１を備
える静磁場のための横断方向ソレノイドを利用してもよい。適切な軸方向磁場を
与える電磁石の構成には、軸方向のＢ_０のための（２０−３０ｃｍの長さで１０
ｃｍの直径のような）相対的に大きいソレノイドと、ＮＭＲコイルのＢ_１に係る
（２ｃｍの長さで２ｃｍの直径のような）小さいソレノイドとが含まれる。

【００９０】従来技術の極低温アキュムレータでは、凍結され蓄積された分極ガス周辺の磁
場強度は、通常、相対的に低い磁場を生成し特別に一様な磁場は生成しない永久
磁石構成により、与えられる。そのようにして生成される一様性は、磁場勾配に
特別に影響されない凍結ガスには、適合的であるが、不運なことに、過去におい
て利用された永久磁石構成は、概して、敏感且つ／又は正確なＮＭＲ測定に十分
な一様性を備えていない。極低温永久磁石ヨークのより詳しい説明のためには、
例えば、ケイツ（Ｃａｔｅｓ）その他による米国特許第５８０９８０１号、及び
ドリーフイズ（Ｄｒｉｅｈｕｙｓ）その他による米国特許出願第０８／９８９６
０４号を参照されたい。

【００９１】従って、図１０に示される好適な実施形態では、永久磁石の構成が極低温コイ
ルモニタ１７５にて利用される場合、永久磁石の構成４０’は、１−２０００ガ
ウスの磁場を生成する大きさ及び構成を備えるのが好ましく、５０−１０００ガ
ウスの磁場を生成する大きさ及び構成を備えるのがより好ましく、５００−１０
００ガウスの磁場を生成する大きさ及び構成を備えるのが更により好ましい。磁
場は、極低温区画の下方部位を横切って伸展するのに十分な程度の一様の領域を
有してもよい。勾配誘導Ｔ_２ ^＊が凍結のＴ_２より長くなるように一様性が十分に
高いのが好ましい。例えば、約１ｍｓより長く、その約１ｍｓは、７７Ｋでの固
体^１２９Ｘｅに関連する固有のＴ_２である。エン（Ｙｅｎ）その他による「固体
及び液体キセノンにおける１２９Ｘｅの原子核磁気共鳴」、物理、レビュー、１
３１、２６９−２７５（１９６３）を参照されたい。

【００９２】十分な一様性を得るためには、永久磁石の構成は、過去に極低温コールドフィ
ンガのために利用されたものに比べて、物理的により大きい磁石アセンブリを備
える構成であるのが、好ましい。例えば、約８ｃｍの分離距離によりデュアー瓶
即ち液体極低温バスコンテナを跨いで分離され、所望の領域周辺に十分一様性の
ある約５００ガウスの磁場を与える、磁極を備える約２０ｃｍ直径磁石（ディス
ク）を利用する、というのは、一つの構成である。別の構成では、別個の永久磁
石のセットが、反対位置に対向する永久磁石４０が約８ｃｍ（３インチ）の分離
距離を備えるように、デュアー瓶即ち液体極低温バスコンテナ４３の外壁を挟ん
で互いに対向して配置される。一方、永久磁石４０は、一連のより強い磁場のセ
ラミック磁石でもよい（後者では、同一物で生成される磁場強度を増大できる）
。

【００９３】図１０に示されるように、永久磁場ディスク磁石４０は、構造上のヨーク４０
１により整列され得、更に／又は、磁束リターンを含んでもよい。当業者には理
解されるように、磁束リターンは、浮遊の磁束からの干渉も最小化する一方で、
この構成の磁場強度を増大し得る。磁束リターンは、軟鉄物質として構成され得
る。一方で、ヨーク４０１の代わりに、磁石４０が、極低温バスを保持する極低
温コンテナ即ちフラスコ４２の外壁に固定されてもよいし、或いは所望の空間分
離及び整列を為すように支持されてもよい。もちろん、当業者に知られているよ
うに、他の磁石結合構成が、適切な磁場強度及び一様性を与えるために、利用さ
れ得る。

【００９４】図１０は、アキュムレータ及び磁石アセンブリ２３０も示す。アキュムレータ
３０は、極低温バス４３を覆って配置される支持プラットフォーム２１０により
、支持される。磁石は、距離“Ｄ”だけ分離され、極低温バス４３の外部に配置
される。上記で述べたように、分離距離“Ｄ”は、約２０ｃｍの直径を有する磁
石ディスクに対しては、少なくとも約８ｃｍである。一対のプレート２１５が、
支持プラットフォーム２１０から縦方向に伸展する。更に、アキュムレータ３０
の収集貯蔵部７５の底に接し収集分極ガスに所望の磁場を与えるＮＭＲコイル１
７５ｂを保持する大きさを備えるホールディングアセンブリ２７５の底に、その
一対のプレート２１５は接続する。図に示すように、アキュムレータ３０には、
支持接触部位２１１が含まれ、該支持接触部位２１１は、支持プラットフォーム
２１０に載るよう構成され、収集貯蔵部７５の頂部を保持するよう伸展する側方
支持部材２１５ａを有する。いずれにせよ、アキュムレータ３０は、貯蔵部７５
及び３−６インチのチューブが浸されるように、極低温バス４３の中に浸される
のが好ましい。液体窒素の中に沈められるのならば、外側スリーブ１０３の外壁
及び貯蔵部７５の外壁は、約７７Ｋになる。キセノンの凍結点は、およそ１６０
Ｋである。よって、第１の流れ経路８０から出ていく際には、分極ガスは冷たい
表面に衝突し貯蔵部７５の中へ凍結し、一方緩衝ガスは出口チャネル９０（図示
せず。）を経由してアキュムレータから出ていく。貯蔵部７５は、分極ガス接触
により生じる緩和を防ぐ助けをする表面コーティングを含む。図１１は、一方で
、蓄積バルブ即ち貯蔵部７５の長さ“Ｌ”程度に伸展し、貯蔵部７５の（極低温
浸漬部位の）外側に極めて近接して接触又は伸展するのが好ましい、ソレノイド
タイプ励振コイルとしての構成及び配置を備えるＮＭＲコイル１７５Ｃを示す。

【００９５】図９は、多重ポイント分極モニタリングシステムを備える過分極ユニット１０
’’’を示す。この実施形態では、光セル２２及び副次貯蔵部１２０に近接して
配置される第１のＮＭＲコイル１００、光セル出口２２に近接して配置される第
２のＮＭＲモニタリングコイル１５０、及び、凍結ガスの分極をモニタするよう
に配置される第３の極低温ＮＭＲモニタリングコイル１７５が含まれる。図９に
は、分配アウトレット５０と、ガス分配ポート５０の近傍にて排出ガス流れ経路
と流れ上連絡する第２の流れ経路１１５とに、装着される、排出バッグ即ち容器
５２５も含まれる。図１２は、複数ＮＭＲコイルモニタリングシステムのための
、過分極検出回路を、概略して図示する。

【００９６】極低温にて蓄積される^１２９Ｘｅに特に適合的であるが、例の複数又は二重分
極モニタリング方法は、^３Ｈｅのような他の過分極不活性ガスと共に利用する過
分極装置にて、うまく利用され得る。

【００９７】本発明のＮＭＲコイル１００、１２５、１７５は、正確性が高いＮＭＲコイル
であるのが、好ましい。即ち、ＮＭＲコイルは、（制御された耐性や制御された
製造プロセスなどや、望ましくは６つのシグマ生産標準に対して）信頼がおけ実
質上一貫したやり方で、設計され生産されるのが好ましい。このことにより、過
分極装置は、交換モジュールを跨る過分極装置における特定の配置に対しては、
実質上同じである目盛標準を確立できる。

【００９８】動作過分極ガスの縦方向の緩和時間に係る“Ｔ_１”減衰定数は、ガスサンプルが所
与の状況で復極する時間の長さを述べるのに、しばしば利用される。上記のよう
に、環境及びハンドリング要素に対して過分極状態は敏感であり、予定の最終用
途即ち撮影のための患者への配布の前に、過分極状態からガスが望まないにも拘
らず減衰する可能性があるので、過分極ガスのハンドリングは重大なものである
。ガスを患者即ち最終用途者に配布することに加えて、過分極ガスを処理し移送
し溜めると、磁場勾配、接触誘導緩和、他の原子核と過分極ガス原子との相互作
用、常磁体の不純物などの、様々な緩和メカニズムに、過分極ガスをさらし得る
ことになる。

【００９９】図１４に概略示されているが、（所定の周波数、大きさ、及び持続時間の）選
択されたＲＦ励振パルスは、パルス生成部３００からアンプ３０２によってダイ
オードゲート２０９のセットを介して表面コイル１００に転送される。転送され
る励振パルスは、分極ガス（即ち凍結ガス）のサンプルを局所的に励起する。回
路１００Ｄは、生産サイクル内の異なる位置の検出コイルの間をスイッチするス
イッチ手段３０２Ｓ（電気的、機械的、若しくはプログラム／ソフトウエア指図
のスイッチ）を含んでもよい。一方で、若しくはスイッチ手段３０２Ｓに加えて
、高周波数凍結測定のために、別の送信部３０２Ｔ回路が利用されてもよい。も
ちろん、別の受信回路若しくはそれに係る付加的要素が利用されてもよい（図示
せず。）。

【０１００】過分極ガス２５０は、アンプ３０５を介して（フィルタは選択して掛けられて
）受信部３０５Ｒに戻りコンピュータ駆動呼びかけ信号分析部３０９に到る、応
答信号を含む励振パルスに、反応する。よって、応答信号は、励振パルスに対す
るガスの反応に応じて受信される。受信信号は、過分極ガスの分極を判断するた
めに（好ましくは、ピークツーピークの直接ＦＩＤ検出まで）分析される。相対
的非複素解析は、コンピュータ即ち複素信号プロセッサを要求しないが、ピーク
検出解析回路を代わりに利用できる。

【０１０１】励振パルスは、磁場強度及び特定の分極ガスに反応する、選択されたパルス時
間及び周波数を有するＲＦパルスであることが、好ましい。３Ｈｅガスフェーズ
のために利用される周波数は、（約２３．４Ｇの磁場での）約７５ｋＨｚ若しく
は（磁場強度を関連させて変更して）それ以上となるのが、好ましい。（凍結フ
ェーズ周波数は増加されるため、即ち、ガス励振パルス周波数より高周波数であ
るため）ガス状の^１２９Ｘｅのための周波数が約２４ｋＨｚであるのが好ましい
から、別の好適な周波数は、約２４ｋＨｚである。従って、２４ｋＨｚは、^１２ ^９Ｘｅ及び^３Ｈｅの両方で利用され得る。^３Ｈｅは^１２９Ｘｅに比べてより大き
い磁気モーメント（２．７回）を有するので、^３Ｈｅのために利用される磁場は
、通常、同じ周波数ではより小さい。よって、２４ｋＨｚに対しては、約７（７
．５）Ｇの磁場が^３Ｈｅのために用いられて、約２０（２０．４）Ｇの磁場が^１ ^２９Ｘｅのために用いられるのが、好ましい。^１２９Ｘｅの共鳴周波数は、公知
の割合である１．１８ｋＨｚ／Ｇにより、磁場強度に比例する。よって、明らか
なように、２０Ｇの磁場に対しては、周波数は約２４ｋＨｚであり、５００Ｇの
磁場に対してはガス状のキセノンに対する適切な周波数は約６００ｋＨｚである
。^１２９Ｘｅ氷結（凍結フェーズガス）に対して利用されるのが好ましいより高
い検出周波数は、Ｔ_１が５００Ｇではより長い、という事実に関連する。従って
、多重ポイントプロセスモニタリング過分極装置に対しては、ＮＭＲ検出回路１
００Ｄ（図１２）が、ＮＭＲコイル１００、１２５のために第１の周波数（ｆ_１）で第１のパルスを送信し、凍結配置されるＮＭＲコイル１７５のために第２の
より高い周波数（ｆ_２）で送信するように、構成されるのが好ましい。いずれに
せよ、ＲＦパルスは、僅かの過分極ガス（即ち、^３Ｈｅまたは^１２９Ｘｅ）原子
核を静磁場配列位置から配列をずらす、振動磁場を生成する。配列をずらされた
原子核は、その関連するラーモア（Ｌａｒｍｏｕｒ）周波数での（パルス周波数
に応じた）歳差運動を開始する。歳差運動スピンは、ＮＭＲ表面コイル１００内
の電圧を誘導する。電圧は（通常増幅されて）受信し戻され、信号はＦＩＤ信号
である。この信号の当初のピークツーピークの電圧は、（公知の較正定数により
）分極に直接に比例する。サーム（Ｓａａｍ）その他は、較正基準を確立する一
つの方法につき、より議論している。上記の「サーム（Ｓａａｍ）その他」を参
照されたい。

【０１０２】本明細書で記述されるＮＭＲコイル実施形態１００、１５０、１７５の各々は
、検出回路１００Ｄ（図１４）の送信部位３０２Ｔ及び受信部位３０２Ｒと動作
上関連する（送信／受信信号の両方を扱う）単体同軸信号ライン１１１（図８）
のような入力／出力ラインを含むのが好ましい。操作時には、パルス生成部３０
９は、凍結のための増加された信号周波数を与え、凍結のＴ_２ ^＊がガスのそれの
全体において減少されることを認容して動作するように、構成されるのが好まし
い。

【０１０３】本発明の励振パルスは、ガスの復極を最小限度としつつ、分極のレベルを信頼
性高く判別し得るように、選択される。最適パルス電圧は、複数のファクタに依
存する。収集される凍結の過分極の測定のために、ＮＭＲコイル１７５ａは、コ
ールドフィンガ３０内の収集される凍結（氷結フェーズ）過分極ガスの全てを取
り囲むように、構成されるのが好ましい。操作時には、極度に小さいフリップ角
を備える複数のパルスが、凍結ガスを励起するのに利用される。ここで利用され
る、“極度に小さい”というのは、約５度以下のパルス角を意味し、好ましくは
約１−２度の範囲である。極度に小さいフリップ角は、ガス／氷結に関する信号
測定の復極効果を最小限のものとする。このことは、励起パルスに関連するフリ
ップ角と保留される分極との間の関係に帰せられる。パルスフリップ角当たりの
信号は、パルス角（シータ）の正弦値に比例し、一方、保留される磁性は、パル
スフリップ角（シータ）の余弦値に比例する。例えば、約２度のパルスフリップ
角に対して、シータの余弦値は０．９９４である。従って、１０個の２度のフリ
ップ角パルスがサンプルに関して利用されるとしても、このことにより、もとの
磁性の約９９．３％を伴うサンプルとなり、更に、過分極凍結ガスの測定されな
い分極に関連するもとの信号強度に最小限でしか影響をあたえない。よって、極
度に小さいフリップ角は、凍結即ち氷結過分極ガスから実質的な信号が予測され
得るので、好ましい。また、過分極と固体の高密度（固体位相は、ガス位相の密
度に対して、約１０００倍に増大する）との両方が存在するので、信号は、この
小さいフリップ角であっても比較的強いものである。上記（図９Ａ）ＮＭＲコイ
ル１７５ａのための好適な実施形態にて説明された約０．２４ｍＨのインダクタ
ンスを有し、約５８９ｋＨｚである２２０ターンコイル１７５ａを使用し、１Ｖ
パルスとすると、凍結サンプル中に約２度のフリップ角を生じる。

【０１０４】上記説明は、本発明に関する例示であり、上記に限定して構成されるべきもの
ではない。本発明に関して少しの実施形態を説明したが、本発明の新しい教義及
び利点から実質的に乖離することなく、実施形態において多数の修正が可能であ
る、ということは当業者には明白である。従って、そのような修正は全て、請求
項で定義される本発明の範囲内に含められることが意図されるものである。請求
項では、ミーンズプラスファンクション項は、列挙機能を実施するものとして本
明細書に記される構成をカバーするように意図されており、更に、構成上均等な
ものだけでなく均等な構成をもカバーすることが意図されている。従って、上記
説明は本発明に関する例示であって開示される特定の実施形態に限定して構成さ
れるべきもので無く、開示された実施形態、更に他の実施形態に対する修正は、
添付の請求項の範囲内に含まれることが意図されている、ということが理解され
るべきである。本発明は、添付の請求項により定義され、請求項の均等物はそこ
に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る過分極装置の概略図である。

【図２Ａ】本発明に係る二重対称ＮＭＲコイルの側面図である。

【図２Ｂ】図２ＡのＮＭＲコイルの側面図であり、ＮＭＲコイル本体周囲
に巻かれて配置される電気線を概略示す。

【図２Ｃ】図２Ａの頂面図である。

【図３】本発明に係る副次貯蔵器の拡大斜視図である。

【図３Ａ】本発明に係る副次貯蔵器の別の実施形態の拡大斜視図である。

【図４】本発明に係るＮＭＲコイルと副次貯蔵器を伴う、過分極装置の部
分配管レイアウトの斜視図である。

【図５】本発明に係る電気モニタリング回路の運転上の関連を示す概略図
である。

【図６】本発明に係るプロセス分極モニタリングポイントでのマルチプル
の過分極装置の、別の実施形態の概略図である。

【図７Ａ】本発明の一つの実施形態に係る光セルの出口ガス流れ経路に沿
って配置されたＮＭＲコイルを示す、光セル及びＮＭＲコイルの正面図である。

【図７Ｂ】図７Ａの光セル及びＮＭＲコイルの分解図であり、本発明に係
る図６の過分極装置の出口流れ経路に沿って、ＮＭＲモニタリングコイルを配置
するための、製作方法を示す。

【図８】本発明に係る、マルチポイントモニタリングを伴う過分極装置の
更に別の実施形態の概略図である。

【図９】本発明に係る過分極装置の付加的な実施形態の概略図であり、極
低温に配置されたＮＭＲ励起コイルを示す。

【図９Ａ】図９内に示されたソレノイドコイルとして構成されるＮＭＲコ
イルの拡大概略図である。

【図１０】本発明の一つの実施形態に係る、極低温に配置されたＮＭＲ表
面コイル及び外部に配置された永久磁石（即ち、極低温バスの外部に配置された
永久磁石）の概略側断面図である。

【図１１】本発明の一つの実施形態に係る、コールドフィンガの電磁即ち
ソレノイドコイルに印加される静磁性保持場の正面の概略図である。

【図１２】本発明に係る、多重ＮＭＲコイルを伴う過分極装置のための電
気回路の概略図である。

【図１３】直接検出ＦＩＤと、典型的なミックスダウンの２チャンネルの
ＦＩＤとの比較を示す、先行技術の検出方法を示すグラフである。

【図１４】本発明に係る生産サイクルの中の付加的なポイントを、モニタ
する回路スイッチ手段を付加して修正された、先行技術のＮＭＲ分極レベル検出
回路の概略図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年７月１２日（２００１．７．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００４３】従って、上記のように、好適な実施形態では、予め混合されたガス混合物は、
少量の不活性ガス（過分極されるガス）及び緩衝ガス混合物を含む。ガス混合物
は、浄化装置１６を通過し分極セル２２の中に注入される。バルブ２０、２８は
、分極セル２２と動作上結合する開閉バルブである。ガス調整器１４は、システ
ムのために（通常２０００ｐｓｉ即ち１３６気圧（１３．８ＭＰａ）で操作する
）ガスタンクソース１２から約６〜１０気圧（０．６１−１．０１ＭＰａ）にス
テップダウンするのが好ましい。従って、蓄積の間、マニホルド全体（コンジッ
ト、分極セル、アキュムレータなど）は、セルの圧力（約６〜１０気圧（０．６
１−１．０１ＭＰａ））に加圧されている。ユニット１０の中の流れは、バルブ
５８を開けることにより活動し、流れ制御手段５７を調整することにより制御さ
れる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００４４】セル２２内のガスの通常の滞留時間は約１０〜３０秒である。即ち、ガス混合
物がセル２２を通過して動く間に過分極されるのには、１０〜３０秒のオーダの
時間が掛かる。ガス混合物は、約６〜１０気圧（０．６１−１．０１ＭＰａ）の
圧力にてセル２２の中に注入されるのが好ましい。勿論、当業者には周知の事項
であるが、増加された圧力にて動作し得るハードウエアがあれば、約２０〜３０
気圧のような１０気圧を超える動作圧力は、（ルビジウム（“Ｒｂ”）のような
）アルカリ金属の圧力を広げ光学光の（１００％に迫るまでの）吸収を促進する
ので、好ましいものである。対照的に、従来のライン幅より小さいレーザライン
幅のためには、より低い圧力が利用され得る。分極セル２２は、レーザ放射光を
入射するように形成されたアパーチャを備える加熱チャンバの中に含まれる、高
圧光励起セルである。過分極ユニット１０は、従来のスピンエクスチェンジプロ
セスによって、^１２９Ｘｅ（又は^３Ｈｅ）のような選択された不活性ガスを過分
極するのが、好ましい。Ｒｂのような、蒸気化されたアルカリ金属が、分極セル
２２の中に注入される。Ｒｂ蒸気は、光学光源２６、好ましくはダイオードレー
ザによって、光励起される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００４７】緩衝ガス混合物を伴う過分極ガスは、分極セル２２を出て、アキュムレータ３
０の底部に配置される収集貯蔵器７５に入る。操作において、アキュムレータ３
０の下部位では、過分極ガスは、凍結点より低い温度に晒され、貯蔵器７５の中
に凍結生成物として収集される。過分極ガスは、より高磁場が利用可能であるが
、概略少なくとも５００ガウス（０．０５テスラ）のオーダの、典型的には約２
キロガウス（０．２テスラ）の磁場が存在して、収集され（更に、貯蔵され、移
転され、その上好ましくは解凍され）る。より低磁場は、望ましくないことであ
るが、潜在的に緩和率を増大させ得る、即ち、分極ガスの緩和時間を減少させ得
ることになる。図１に示されるように、磁場は、極低温バスの中に配置される永
久磁石によって与えられ、磁気ヨーク周囲に形成される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００５７】操作時においては、コールドフィンガバルブ３７が開けられ、バルブ４７が閉
められたままであり、バルブ５２が開けられ、そしてバルブ５５と５８が閉めら
れたままで、解凍方法が実施される。この構成では、内部容積が通常約２２ｃｃ
であるコールドフィンガ３０に対して、約７．３ｃｃの少量のデッドボリューム
が付加される。よって、解凍速度自身は、構成の変動によっては不都合な影響は
概して受けないが、ここでもたらされる圧力モニタリングによって、コールドフ
ィンガ３０から出て行くガスの制御に関連するバルブ（ここではバルブ４７）を
、より高い予測可能性及び再現可能性により開口することを実現できる。即ち、
解凍の間には、過分極ガスの大部分は、解凍ステップの間のコールドフィンガ内
の圧力に対応して、凍結固体から液体位相へ直接移行する。所定の開放圧力は、
少なくとも約１気圧（０．１ＭＰａ）に設定されているのが好ましい。圧力が１
気圧に達した後にバルブを開けると、１００〜６００ｃｃの蓄積された^１２９Ｘ
ｅに対して、解凍解放後の改良されたキセノンが示される。興味深いことに、開
放圧力を（例えば０．８気圧（０．０８ＭＰａ）までに）下げると、信頼性のな
い解凍後分極レベルとなってしまい、分極ガスがコールドフィンガを出て行く速
度を遅くしてしまう。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００５９】いずれにせよ、過分極ガスが出口ライン１１４の中を流れる際には、ガス出口
流れ経路には、ガスを充填ポイント５０に向わせる第１の流れ経路１１４ａと、
ブリードライン１１５に沿う第２の流れ経路とが含まれる。よって、僅かな量の
過分極ガスが、第１の流れ経路１１４からそれて、ブリードライン１１５及び副
次貯蔵器１２０により形成される第２の流れ経路の中への入り込む。副次貯蔵器
は、最小限の容積、即ち、信頼性ある分極レベルを判断するのに十分であり有用
な容積の過分極ガスを実際上涸渇させない容積を、有する大きさであり構成であ
ることが、好ましい。一つの好適な実施形態では、副次貯蔵器１２０は、約２ｃ
ｃの内部自由空き容積を有する。同様に、ブリードライン１１５は、全長におい
て約３−４ｃｃの内部容積を通常有する１／４インチ（６．４ｍｍ）外径管のよ
うに、全長において極小容積を備える、構成及び大きさである。よって、好適な
実施形態では、第２の流れ経路分極測定は、約６ｃｃのガスしか利用せず、出口
５０にて収集される通常１リットル体積のガスに比べて、相対的には微弱量であ
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６１】効果的な偏光分析測定のためには、Ｔ_２ ^＊値は約５ｍｓ（パルスが伝達された
後通常の無音時間が約３ｍｓである）を超えるのが、好ましい。このことは、“
オンボード”の１９インチ（４８ｃｍ）直径のヘルムホルツコイル５００によっ
て生成される磁場を備える過分極ユニット１０に対して、約２インチ（５．１ｃ
ｍ）の長さと約２インチ（５．１ｃｍ）の半径を有しコイル５００の間に中心を
置く仮想的な円柱により画定される一様領域を生成するように、コイルが配置さ
れ構成される、ということである。分極若しくは光セル２２は、例が図９に示さ
れているが、一様領域の範囲内に実質的に適合すべく設定される相当の構成及び
体積を有する。更に、一様領域を拡張して二重対称コイル１００の範囲と副次貯
蔵部１２０の少なくとも閉端部とを十分含むべく、磁性による手段は構成される
。例えば、約０．７５インチ（１．９ｃｍ）の半径を備える分極セル２２、約０
．３７５インチ（０．９５ｃｍ）のＮＭＲ二重対称モニタリングコイル１００、
及び約０．５インチ（１．２７ｃｍ）の副次貯蔵部１２０であれば、（１．６２
５インチ（４．１３ｃｍ）となるので）適切である。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６５】図２Ａ及び図２Ｂは二重対称ＮＭＲコイル１００の好適な実施形態を示す。図
２Ａに示される好適な実施形態では、ＮＭＲコイル１００の本体は、対向する第
１と第２のフランジ部分１０１、１０２と中心コイル受け留め部１０５ａとを含
む。本体は、フルーオジント（ＦＬＵＯＲＯＳＩＮＴ）５００のような絶縁部材
で構成されるのが好ましい。伝導コイル１０５は、コイル本体の中心コイル受け
留め部１０５ａ上に巻かれる。３０ＡＷＧ（銅）ワイヤの約３５０ターンが中心
コイル受け留め部１０５ａに沿って巻かれるのが、好ましい。伝導コイル１０５
ワイヤターンは、ＮＭＲコイル本体中心コイル受け留め部１０５ａ上に、１／４
インチ（６．４ｍｍ）グラステープなどで固定される。伝導コイル１０５を形成
するワイヤが約２００℃の連続利用等級を有するべく、選択されるのも好ましい
。このことで、巻き線がオーブン１２２内の動作温度（通常約１６０℃〜２００
℃）に耐え得ることになる。図２Ｂに示されるように、ＮＭＲコイル１００は、
コイル１００から伸びてＮＭＲ分極検出回路１００Ｄ（図５）に接続する相当長
のワイヤ１０６をも含む。このワイヤ長１０６の第１の主要部位は、インチ当り
約８ツイスト（ｃｍ当たり３ツイスト）のツイスト構成を有し約１６インチ（４
１ｃｍ）の関連長を備えて伸展する、主要撚り部位１０６Ａを有するセットリー
ドとして形成されるのが、好ましい。図２Ｂにも示されるように、２つのリード
の副次部位１０６Ｂは撚り合わされていない。副次部位は（撚り部の長さの役２
０％以下で）長さ約２インチであるのが、好ましい。好適な実施形態では、リー
ド１０６の撚り合わされていない部位１０６Ｂは、剥かれて、錫のような伝導金
属めっきでめっきされる。ＮＭＲコイル１００は、コイル層がコイル１０５を巻
ききるとコイルスプール中心受け留め部位１０５ａが約０．５インチ（１．２７
ｃｍ）から約０．８５インチ（２．１６ｃｍ）（通常は１．０インチ（２．５４
ｃｍ）以下）の直径を備えるように、構成されるのが好ましい。好適な実施形態
では、ＮＭＲコイル１００は、約７．０±１．０ΩのＤＣ抵抗と約２．１３±０
．２ｍＨのインダクタンスをもたらすように構成される。通常、ＮＭＲコイル１
００は、約２５ｋＨｚに共振するように同調されており、それは約２００００ｐ
Ｆの固定コンデンサに対応することになる。これは、約２０のＱ値を生じる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００９１】従って、図１０に示される好適な実施形態では、永久磁石の構成が極低温コイ
ルモニタ１７５にて利用される場合、永久磁石の構成４０’は、１−２０００ガ
ウス（１×１０^−４テスラから０．２テスラ）の磁場を生成する大きさ及び構成
を備えるのが好ましく、５０−１０００ガウス（０．００５テスラから０．１テ
スラ）の磁場を生成する大きさ及び構成を備えるのがより好ましく、５００−１
０００ガウス（０．０５テスラから０．１テスラ）の磁場を生成する大きさ及び
構成を備えるのが更により好ましい。磁場は、極低温区画の下方部位を横切って
伸展するのに十分な程度の一様の領域を有してもよい。勾配誘導Ｔ_２ ^＊が凍結の
Ｔ_２より長くなるように一様性が十分に高いのが好ましい。例えば、約１ｍｓよ
り長く、その約１ｍｓは、７７Ｋでの固体^１２９Ｘｅに関連する固有のＴ_２であ
る。エン（Ｙｅｎ）その他による「固体及び液体キセノンにおける１２９Ｘｅの
原子核磁気共鳴」、物理、レビュー、１３１、２６９−２７５（１９６３）を参
照されたい。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００９２】十分な一様性を得るためには、永久磁石の構成は、過去に極低温コールドフィ
ンガのために利用されたものに比べて、物理的により大きい磁石アセンブリを備
える構成であるのが、好ましい。例えば、約８ｃｍの分離距離によりデュアー瓶
即ち液体極低温バスコンテナを跨いで分離され、所望の領域周辺に十分一様性の
ある約５００ガウス（０．０５テスラ）の磁場を与える、磁極を備える約２０ｃ
ｍ直径磁石（ディスク）を利用する、というのは、一つの構成である。別の構成
では、別個の永久磁石のセットが、反対位置に対向する永久磁石４０が約８ｃｍ
（３インチ）の分離距離を備えるように、デュアー瓶即ち液体極低温バスコンテ
ナ４３の外壁を挟んで互いに対向して配置される。一方、永久磁石４０は、一連
のより強い磁場のセラミック磁石でもよい（後者では、同一物で生成される磁場
強度を増大できる）。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００９４】図１０は、アキュムレータ及び磁石アセンブリ２３０も示す。アキュムレータ
３０は、極低温バス４３を覆って配置される支持プラットフォーム２１０により
、支持される。磁石は、距離“Ｄ”だけ分離され、極低温バス４３の外部に配置
される。上記で述べたように、分離距離“Ｄ”は、約２０ｃｍの直径を有する磁
石ディスクに対しては、少なくとも約８ｃｍである。一対のプレート２１５が、
支持プラットフォーム２１０から縦方向に伸展する。更に、アキュムレータ３０
の収集貯蔵部７５の底に接し収集分極ガスに所望の磁場を与えるＮＭＲコイル１
７５ｂを保持する大きさを備えるホールディングアセンブリ２７５の底に、その
一対のプレート２１５は接続する。図に示すように、アキュムレータ３０には、
支持接触部位２１１が含まれ、該支持接触部位２１１は、支持プラットフォーム
２１０に載るよう構成され、収集貯蔵部７５の頂部を保持するよう伸展する側方
支持部材２１５ａを有する。いずれにせよ、アキュムレータ３０は、貯蔵部７５
及び３−６インチ（７．６−１５ｃｍ）のチューブが浸されるように、極低温バ
ス４３の中に浸されるのが好ましい。液体窒素の中に沈められるのならば、外側
スリーブ１０３の外壁及び貯蔵部７５の外壁は、約７７Ｋになる。キセノンの凍
結点は、およそ１６０Ｋである。よって、第１の流れ経路８０から出ていく際に
は、分極ガスは冷たい表面に衝突し貯蔵部７５の中へ凍結し、一方緩衝ガスは出
口チャネル９０（図示せず。）を経由してアキュムレータから出ていく。貯蔵部
７５は、分極ガス接触により生じる緩和を防ぐ助けをする表面コーティングを含
む。図１１は、一方で、蓄積バルブ即ち貯蔵部７５の長さ“Ｌ”程度に伸展し、
貯蔵部７５の（極低温浸漬部位の）外側に極めて近接して接触又は伸展するのが
好ましい、ソレノイドタイプ励振コイルとしての構成及び配置を備えるＮＭＲコ
イル１７５Ｃを示す。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１３】

───────────────────────────────────────────────────── 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，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，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分極された不活性ガスを生成する過分極装置において、非分極ガスインレットポートと分極ガスアウトレットポートとを有する光励起
セルと、上記光励起セルと動作上関連し、一様な磁場領域を与えるよう構成される磁場
源と、第１と第２の対向する端部を有し、その第１の端部は上記光励起セルに近接し
て上記の一様な領域の内部に配置される、ＮＭＲコイルと、上記光励起セルアウトレットポートと流体連絡する極低温アキュムレータと、上記極低温アキュムレータと流体連絡する分極ガス配布アウトレットと、上記極低温アキュムレータと上記分極ガス配布アウトレットとの間に伸展する
分極ガス出口流れラインと、上記ＮＭＲコイルの第２の端部に近接して配置され、上記分極ガス出口流れ経
路と流体連絡する、副次貯蔵部とを含み、上記過分極装置の動作の間に、上記ＮＭＲコイルが上記光セル及び上記副次貯
蔵部の一つの中に配置される、所定量の分極ガスを励起するように、上記ＮＭＲ
が構成される、過分極装置。
【請求項２】上記磁場源が、上記光励起セルの一部と、上記光励起セルの
下方に一定距離を伸展する体積とを含む、一様な領域を定義し、上記ＮＭＲコイルは、上記光励起セルの底部位に接して配置され、上記ＮＭＲコイルと、上記副次貯蔵部の少なくとも一部とが、上記の一様な領
域の範囲内に配置される、請求項１に記載の過分極装置。
【請求項３】上記の副次貯蔵部が、第１の開口端部と、閉じられて対向す
る第２の端部とを有し、少しの対応する体積の内部の過分極ガスを捕捉するよう
に構成され、上記の閉じられて対向する第２の端部は、上記のＮＭＲコイルの第２の端部と
隣接するよう配置される、請求項１に記載の過分極装置。
【請求項４】上記過分極アキュムレータは、凍結位相の分極ガスを蓄積し
解凍後の気体位相のガスを開放するように構成され、上記の副次貯蔵部は、上記のガス出口流れ経路から所定量の解凍後分極ガスを
受け、上記解凍後ガスのサンプルを上記ＮＭＲコイルの第２の端部近傍の上記副
次貯蔵部内に配置するように、構成される、請求項３に記載の過分極装置。
【請求項５】上記副次貯蔵部の閉じられた第２の端部は、上記ＮＭＲコイ
ルの第２の端部に接する実質上平面の薄い壁面を有する、請求項３に記載の過分極装置。
【請求項６】所定量の過分極ガスを、更に含み、上記の分極ガスが過分極^１２９Ｘｅを含む、請求項１に記載の過分極装置。
【請求項７】上記ＮＭＲコイルと関連して動作するＮＭＲ分極検出回路を
、更に含み、上記ＮＭＲ検出回路は、上記光セル及び上記副次貯蔵部の両方の中の、分極ガ
スに応じて励起を検出するように、構成される、請求項１に記載の過分極装置。
【請求項８】上記の光励起セルが中心部位を有し、上記磁場源は、上記の一様な領域が、上記光セル中心部位から所定の距離だけ
縦方向にオフセットするように、構成される、請求項１に記載の過分極装置。
【請求項９】所定量の過分極不活性ガスを内部に保持するように構成され
る、過分極装置のための副次貯蔵部において、間のガス流れ経路を画定する、対向する第１と第２の端部位を備える本体を含み
、上記第１の端部位は、内部に所定量の過分極ガスを捕捉するように、構成され
、上記第２の端部位は、内部に形成された開口部を有し、上記第２の端部位は、過分極装置とその動作の間に連動し、過分極装置内のガ
ス流れラインと連動するとき、過分極ガスをその中に流すように、構成される、
副次貯蔵部。
【請求項１０】上記の第１の端部が、薄い壁部位を備える構成である、請求項９に記載の貯蔵部。
【請求項１１】上記の貯蔵部は、約５ｃｍ^３より小さい内部自由空間を有
する大きさである、請求項１０に記載の貯蔵部。
【請求項１２】第１と第２の対向するフランジと、その間に配置される中
間のコイル受け留めセクションとを有する、コイル本体と、複数のターンを備える構成であり、上記の中間のコイル受け留めセクションの
近傍に配置される、ワイヤコイルとを、含み、上記の第１のフランジは第１の厚さを備え、上記の第２のフランジは第２の厚
さを備え、上記の第１と第２の厚さは、実質上同じであり、上記のＮＭＲコイルは、所定量の過分極不活性ガスに係る分極のレベルをモニ
タするように、構成される、２つの異なる領域内の分極ガスに係る分極のレベルをモニタする二重対称ＮＭＲ
コイル。
【請求項１３】主要本体と、外側面を備える縦方向に伸展する分極ガスア
ウトレットポートとを有する、光励起セルと、第１と第２の対向する端部を有し、貫通する中央孔を画定する第１のＮＭＲコ
イルとを、有し、上記の第１のＮＭＲコイルは、上記の縦方向に伸展するアウトレットポートの
部位が上記第１のＮＭＲコイル孔を通過して伸展するように、上記アウトレット
ポートに接して配置され、上記ＮＭＲコイルの第１の端部は、上記の光励起セルの上記の主要本体に近接
して配置され、上記の第１のＮＭＲコイルは、上記の過分極装置の動作の間に上記第１のＮＭ
Ｒコイルが上記光セルアウトレットポートの近傍に配置される所定量の分極ガス
を励起するように、構成される、分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１４】上記光励起セルは、上記アウトレットポートから離れて非
分極ガスインレットポートを含み、上記過分極装置は更に、分極ガス配布アウト
レットと、上記光セルアウトレットポートから上記分極ガス配布アウトレットま
で伸展する出口流れ経路とを含み、上記過分極装置は更に、上記光励起セルと動作上関連する磁場源を含み、その
磁場源は、一様な領域を与えるように構成される、請求項１３に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１５】上記の光セルアウトレットポートと上記の配布アウトレッ
トとの中間に配置される極低温アキュムレータを、更に含む、請求項１４に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１６】上記の極低温アキュムレータと上記の配布アウトレットと
の中間に、上記出口流れ経路と流体連絡する副次貯蔵部を、更に含む、請求項１５に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１７】上記の一様な磁場の領域が中央を有し、上記の光励起セルの主要本体が中央を有し、上記の磁場の中央が、上記の主要本体から縦方向にオフセットしている、請求項１４に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１８】対向する第１と第２の側部を有する第２のＮＭＲコイルを
更に含み、上記第２のＮＭＲコイルは、ひとつの側部により上記の光セルの主要本体と接
し、もう一方の側部により上記の副次貯蔵部と接するように、配置される、請求項１６に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項１９】上記極低温アキュムレータが、閉じられた収集端部、極低
温液体バス、及び、上記極低温バスの中に配置される永久磁石のセットを、含み
、上記過分極装置は、上記の極低温バスの中の上記の収集端部の近傍にて配置さ
れる、第３のＮＭＲコイルを更に含む、請求項１６に記載の分極不活性ガスを生成する過分極装置。
【請求項２０】光励起分極不活性ガスを生成する過分極装置において、非分極ガスインレットポートと分極アウトレットポートと主要本体とを有する
、光励起セルと、上記の光励起セル出力ポートと流体連絡する極低温アキュムレータとを含み、上記極低温アキュムレータは、一定量の収集される分極ガスを内部に保持し、第１と第２のシール可能バル
ブと動作上関連する、分極ガス収集チャンバを画定する、延長され閉じられたチ
ューブと、上記収集チャンバが、中に沈められる、極低温バスと、上記極低温バスの中の上記収集チャンバの近傍にて一様な領域の磁場を与え
るように、構成される磁場源と、上記の一様な磁場領域の中の上記チューブの上記の閉じられた端部の近傍に
て、上記の極低温バスの中に配置される第１のＮＭＲコイルと、上記の極低温アキュムレータと流体連絡する分極ガス配布アウトレットと、上記の極低温アキュムレータから分極ガス配布アウトレットまで伸展する、
分極ガス出口流れ経路とを、有し、上記の第１のＮＭＲコイルは、上記過分極装置の動作の間、上記第１のコイルが
、上記の収集チューブの閉じられた端部の近傍にて保持される収集分極ガスに係
る分極レベルを、モニタするように、構成される、過分極装置。
【請求項２１】上記の光励起セルの主要本体の近傍に配置される第２のＮ
ＭＲコイルを、更に含む、請求項２０に記載の過分極装置。
【請求項２２】上記の第２のＮＭＲコイルの近傍に配置され、上記の分極
ガス出口流れ経路と流体連絡する、副次貯蔵部を、更に含み、上記の第２のＮＭＲコイルは、上記の過分極装置の動作の間、上記の第２のＮ
ＭＲコイルが、生産サイクルの過分極装置の中の分極ガスの位置に対応して、上
記の光セルの中に配置される所定量の分極ガスを励起し、上記の副次貯蔵部の中
に配置される所定量の分極ガスを励起するように、構成される、請求項２１に記載の過分極装置。
【請求項２３】上記の第１のＮＭＲコイルは、上記の極低温アキュムレー
タの外部の部位の周辺に縦方向に伸展するソレノイドとして、構成される、請求項２０に記載の過分極装置。
【請求項２４】上記極低温バスが、外側壁を備え内部に所定量の極低温液
体を保持するコンテナを含み、上記の磁場源は、永久磁石のセットであり、該永久磁石のセットは、上記永久磁石のセットが上記極低温バスの中の液体の中には浸漬されないように
、上記収集チャンバの近傍に上記極低温バスコンテナの外側壁の周辺に、伸展す
る、請求項２０に記載の過分極装置。
【請求項２５】上記の磁場源が、電磁石である、請求項２０に記載の過分極装置。
【請求項２６】光励起チャンバ内にて所定量の不活性ガスを分極し、光励起チャンバ内の分極不活性ガスをガス収集経路に仕向け、光励起チャンバの一部と、光励起チャンバの近傍のガス収集経路とに係る、空
間を少なくとも含む、一様な領域を、有する磁場を与え、一様な磁場領域内のガス流れ経路の近傍に第１のＮＭＲコイルを配置し、励振信号を第１のＮＭＲコイルに送信することで分極ガスを励起し、ＮＭＲコイルの近傍の過分極ガスに係る分極レベルを測定し、よって、分極装
置の領域内の分極ガス流れ経路の近傍の分極ガスに係る分極レベルをモニタする
、生産の間にて過分極不活性ガスの分極レベルをモニタする方法。
【請求項２７】光励起チャンバは、主要本体部と、縦方向に伸展するレグ
により画定される分極ガス出口ポートとを有し、ＮＭＲ励振コイルは、レグの周囲の、光励起チャンバの主要本体部の近傍に配
置される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】一様な磁場領域の中央が、光励起チャンバの中央部位から
縦方向にオフセットし、光励起チャンバの底に近づいて伸展するように、一様な
磁場領域を方向付けるステップを、更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】一部が凍結されている分極ガスを極低温アキュムレータに
極低温で蓄積するステップと、上記の配布するステップに先立ち、且つ上記の解凍するステップの後に、上記
の凍結された分極ガスを続いて解凍するステップとを、更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】上記の解凍するステップの間若しくは後において、解凍さ
れた所定量の分極ガスの少量部分が、過分極ガスの大部分から離れてＮＭＲコイ
ルの近傍のガス流れ経路の中に仕向けられる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】不活性ガスが^１２９Ｘｅであり、励起するステップが、解凍された分極ガスの少量部分を励起し、上記の解凍す
るステップの後に過分極ガスの対応する分極レベルを与える、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】ＮＭＲコイルが、ＮＭＲ検出回路と動作上関連し、同じＮＭＲコイルが、上記の解凍するステップの後に光励起セルの中の過分極
ガスの分極を判定するように利用される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】主要本体と少なくとも一つの縦方向の伸展レグ部位とを有
する光励起セルと、対向する第１と第２の端部と、中心を貫通して形成され上記縦方向伸展レグの
一部を受け入れる大きさ及び構成を備える孔とを、有するＮＭＲコイルとを、含
む、統合されたＮＭＲコイルを有する過分極ガス光励起セル。
【請求項３４】上記の光励起セルが、２つの縦方向伸展レグ部位を含み、
一方はガスインレットポートに連結しもう一方はガス出口ポートに連結し、上記ＮＭＲコイルは、上記の出口ポートに連結する上記のレグ部位の周辺に配
置される、請求項３３に記載の過分極ガス光励起セル。
【請求項３５】上記ＮＭＲコイルが上記の主要本体に近接して配置される
、請求項３４に記載の過分極ガス光励起セル。
【請求項３６】上記の光励起セルの中に配置される所定量の^１２９Ｘｅを
、更に含む、請求項３５に記載の過分極ガス光励起セル。
【請求項３７】出口流れ経路配管と動作上連結するコールドフィンガ収集
コンテナから、解凍後極低温蓄積過分極ガスを解放する方法において、所定量の過分極ガスをコールドフィンガの中に凍結サンプルとして極低温で蓄
積し、コールドフィンガの中に保持される極低温収集過分極ガスと関連する圧力をモ
ニタし、コールドフィンガの中の所定量の凍結過分極ガスサンプルの少なくとも一部を
解凍し、コールドフィンガの中の圧力を増加し、実質上凍結したサンプルから解凍され
た液体サンプルへ、過分極ガスの位相の変遷を促進し、上記のモニタするステップの間に、コールドフィンガに係る所与の圧力に対応
して、コールドフィンガから解凍された液体過分極サンプルをガスとして解放す
る、方法。
【請求項３８】上記の解凍するステップの間に、上記のコールドフィンガ
の中の圧力に対応して、上記の過分極ガスの大部分が凍結した固体サンプルから
液体位相へ直接に変遷し、上記の解放するステップが、過分極装置の中のコールドフィンガの下流のバル
ブの開口に反応する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】上記の解凍し解放するステップが、オンボードの上記過分
極装置で実施される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】上記過分極ガスサンプルが過分極^１２９Ｘｅを含む、請求項３７に記載の方法。