JP2009201545A - 核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴分析装置 - Google Patents
核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴分析装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】観測領域における静磁場の磁場強度の均一性を劣化させることなく、より高い磁場強度を過分極用に提供できる核磁気共鳴装置を提供する。
【解決手段】核磁気共鳴現象を生じさせる領域８に静磁場を生成させるために、磁力線１３を発生させる超電導主コイル３ｆと、外側に生成する漏れ磁場の強度を低減させるために、磁力線１３が超電導主コイル３ｆとの間を通るように超電導主コイル３ｆと逆向の電流を流す超電導シールドコイル３ｇとを有する核磁気共鳴装置１において、標識核種を含んだ物質９を超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇとの間に配置して、標識核種を過分極処理する過分極処理部２を有し、過分極処理された標識核種に領域８おいて核磁気共鳴現象を生じさせる。
【選択図】図２
【解決手段】核磁気共鳴現象を生じさせる領域８に静磁場を生成させるために、磁力線１３を発生させる超電導主コイル３ｆと、外側に生成する漏れ磁場の強度を低減させるために、磁力線１３が超電導主コイル３ｆとの間を通るように超電導主コイル３ｆと逆向の電流を流す超電導シールドコイル３ｇとを有する核磁気共鳴装置１において、標識核種を含んだ物質９を超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇとの間に配置して、標識核種を過分極処理する過分極処理部２を有し、過分極処理された標識核種に領域８おいて核磁気共鳴現象を生じさせる。
【選択図】図２
Description
本発明は、過分極処理部を有する核磁気共鳴装置に関し、特に、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴分析装置に関する。
水素原子は、磁場中に置かれると、水素原子核のスピンが２つのエネルギ準位に分かれて、低い準位の水素原子核の存在確率がわずかに多くなり、分極することが知られている。この分極する割合いわゆる分極率は、温度に反比例し磁場強度に比例する。具体的に室温で磁場強度１Ｔ中に置かれた水素原子核の場合で、その分極率はわずか１ｐｐｍ（＝１×１０−６）程度である。
この２つのエネルギ準位のエネルギ差に相当する電磁波を外部より照射すると、低いエネルギ準位に存在する水素原子核が高いエネルギ準位へ、高いエネルギ準位に存在する水素原子核が低いエネルギ準位へ移動する。そして、電磁波照射後に、それぞれの水素原子核が、元のエネルギ準位に戻る過程で、２つのエネルギ準位のエネルギ差に相当する電磁波を放出する。この放出された電磁波が核磁気共鳴信号である。放出された電磁波は、被検体内に存在する全ての水素原子核から放出されるが、エネルギ準位が上がった水素原子核からと下がった水素原子核からの核磁気共鳴信号が相殺されるため、結果としてこれらの差分である分極率に応じた強度の核磁気共鳴信号しか観測されない。磁気共鳴イメージング装置では、分極率に応じた僅かな核磁気共鳴信号の強度を計測し、その核磁気共鳴信号の強度を演算処理することによって、被検体の体内中の水素原子核密度分布を断層像化している。
核磁気共鳴イメージング装置においては、従来、断層像の画質の向上が求められている。断層像の画質を向上させるために、静磁場の強度を上げて、水素原子核の分極率を上げ、計測される核磁気共鳴信号の強度を大きくすることが行われてきた。しかし、近年、被検体の外で、分極率がほぼ１００％になるように分極(過分極)させた物質を、被検体内に投与することにより、断層像の画質を向上させる手法が提案されている（例えば、非特許文献１等参照）。従来の磁気共鳴イメージング装置では、水素原子核がｐｐｍオーダしか分極していないことを考えれば、分極率が１００％程度のオーダになれば従来に比べ非常に大きな強度の核磁気共鳴信号が期待できる。そして、このような過分極を実現する方法が数多く提案されている（例えば、非特許文献等２参照）。
例えば、前記非特許文献１に記載された動的核偏極法（DNP: Dynamic nuclear polarizaion）では、被検体内に投与する物質に、不対電子を有する物質を加え、この混合物を１Ｋ以下の極低温で、３Ｔ以下の高磁場中で保持し、その混合物へマイクロ波を照射することにより、既に分極している前記不対電子のスピンが、被検体内に投与する物質の原子核へ移動（磁化移動）し、その原子核が過分極される。過分極させた原子核を含む物質は、この一連の過分極処理のために極低温下に置かれ凝固しているので、これを解凍すれば、経口や注射等により被検体へ投与することができる。投与された被検体内において、この過分極させた原子核がいわゆる標識核種として機能することで、この過分極させた原子核を含む物質はいわゆる超高感度の造影剤として機能し、血管等の微細な形態情報や、癌化等の各種臓器の代謝情報を得ることができる。
しかし、過分極させた原子核を含む物質を、凝固させた固体の状態で、磁場強度の低いところへ移動させると、過分極させた原子核のスピンが前記不対電子を有する物質側へ急速に移動するため、分極させた効果がなくなってしまう。そのため、強磁場中で、過分極させた原子核を含む物質を融解して不対電子との縁を切ることが必須となる。また、過分極させた原子核の過分極状態から過分極していない平衡状態へ遷移する時定数は、室温では1分間弱と非常に短いことから、過分極後の融解は、磁気共鳴イメージング装置の近く、さらには、磁気共鳴イメージング装置内で横になっている被検体の近くで行うことが必要となる。
これを受けて、トンネル型の磁気共鳴イメージング装置のトンネル部に過分極処理部を配置する方法により、薬剤移動時間を最短にすることが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照）。また、オープン型の磁気共鳴イメージング装置の上下一対の超電導磁石装置を繋ぐ連結柱内に過分極処理部を配置する方法が提案されている（例えば、特許文献３等参照）。
特表２００４−５１２５３７号公報、
特許第３６８２０４４号公報
特開２００７−２１００８号公報
Jan H. Ardenkjaer-Larsen, el.al., "Increase in signal-to-noise ratio of > 10,000 times in Liquid-state NMR", PNAS vol.100, pp.10158-10163, (2003).
Sven Mansson, el.al., "13C Imaging-a new diagnostiplatform", Eur Radiol, vol.16, pp.57-67, (2006).
磁気共鳴イメージング装置においては、過分極処理部だけでなく本体でも、核磁気共鳴信号の強度を大きくするために、核磁気共鳴を起こさせる観測領域には、磁場強度が例えば０．２Ｔ以上の磁場強度の静磁場が形成される。しかし、前記過分極に要する磁場強度は例えば３Ｔ以上である。
トンネル型装置であれば、観測領域に３Ｔ程度の磁場を発生させることは可能であるが、ガントリ内部は狭いため過分極処理部を設けることは困難であった。
また、オープン型装置であれば、ガントリ内部が広いため、過分極処理部を設けることは比較的容易であるが、観測領域に３Ｔ程度の磁場を発生することは困難であり、磁場強度を補う専用の超電導コイル等の磁場発生源が必要であった。
しかし、これらの配置場所に過分極処理部専用の超電導コイルを配置してしまうと、これらの配置場所は観測領域の近傍であるので、観測領域における静磁場の磁場強度の均一性を少なからず劣化させてしまうと予想された。
そこで、観測領域近くに過分極処理部を配置し、観測領域における静磁場の磁場強度の均一性を劣化させることなく、より高い磁場強度の磁場を過分極用に提供できれば有用である。そして、過分極の現象を核磁気共鳴現象に用いることは、磁気共鳴イメージング装置に限らず、タンパク質等の高分子化合物を含む有機化合物の構造解析が可能な磁気共鳴分析装置にとっても有用である。
そこで、本発明の目的は、観測領域近くに過分極処理部を配置し、観測領域における静磁場の磁場強度の均一性を劣化させることなく、より高い磁場強度の磁場を過分極用に提供できる核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、及び、磁気共鳴分析装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、核磁気共鳴現象を生じさせる領域に磁力線を発生させて静磁場を生成させる超電導主コイルと、前記磁力線が前記超電導主コイルとの間を通るように前記超電導主コイルと逆向きの電流を流す超電導シールドコイルとを有する核磁気共鳴装置において、
標識核種を含んだ核種含有物質を前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとの前記間に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることである。
標識核種を含んだ核種含有物質を前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとの前記間に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることである。
また、本発明の第２の特徴は、核磁気共鳴現象を生じさせる領域に磁力線を発生させて静磁場を生成させる超電導主コイルと、前記超電導主コイルの内側に設けられ前記領域内における前記静磁場の強度の均一性を向上させる第２強磁性体とを有する核磁気共鳴装置において、
標識核種を含んだ核種含有物質を、前記第２強磁性体における前記超電導コイルの近傍に設けられた孔の中に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることである。また、本発明は、前記第１の特徴、又は、前記第２の特徴を備えた磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴分析装置であることを特徴としている。
標識核種を含んだ核種含有物質を、前記第２強磁性体における前記超電導コイルの近傍に設けられた孔の中に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることである。また、本発明は、前記第１の特徴、又は、前記第２の特徴を備えた磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴分析装置であることを特徴としている。
本発明によれば、観測領域における静磁場の磁場強度の均一性を劣化させることなく、より高い磁場強度の磁場を過分極用に提供できる核磁気共鳴装置、磁気共鳴イメージング装置、及び、磁気共鳴分析装置を提供することができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（核磁気共鳴装置）１の斜視図を示す。磁気共鳴イメージング装置１はオープン型であり、上下一対の超電導磁石装置３が支柱５で連結されて互いに離れて配置されている。この上下一対の超電導磁石装置３によれば、上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた空間の中央部の観測領域８に、磁場強度が０．２Ｔ以上の強い磁場強度の静磁場を生成でき、かつ、この静磁場の観測領域８内における磁場強度分布の均一性に１０ｐｐｍ程度の高い均一性を持たせることができる。上下一対の超電導磁石装置３はそれぞれ、共通の回転対称軸１０を軸とする円柱形をしている。
図１に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（核磁気共鳴装置）１の斜視図を示す。磁気共鳴イメージング装置１はオープン型であり、上下一対の超電導磁石装置３が支柱５で連結されて互いに離れて配置されている。この上下一対の超電導磁石装置３によれば、上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた空間の中央部の観測領域８に、磁場強度が０．２Ｔ以上の強い磁場強度の静磁場を生成でき、かつ、この静磁場の観測領域８内における磁場強度分布の均一性に１０ｐｐｍ程度の高い均一性を持たせることができる。上下一対の超電導磁石装置３はそれぞれ、共通の回転対称軸１０を軸とする円柱形をしている。
被検体７は、ベッド６に横たわったまま上下一対の超電導磁石装置３の間に搬送され、観測領域８に被検体７の撮像したい領域が一致するように、被検体７は位置決めされることになる。
上下一対の超電導磁石装置３の互いに対向する表面上には、上下一対の高周波照射装置４が配置されている。高周波照射装置４から高周波が観測領域８に向けて照射されることにより、被検体７の撮像したい領域において、核磁気共鳴現象を生じさせることができ、結果、断層像が生成される。
上側の超電導磁石装置３には、過分極処理部２が取り付けられている。過分極処理部２は、標識核種を含んだ（核種含有）物質９を収納し冷却し凝固させる分極処理管２ａと、分極処理管２ａ内の雰囲気を減圧して、前記標識核種を含んだ物質９の冷却温度を低下させるポンプユニット２ｄ（ポンプ本体の図は省略）と、前記標識核種を含んだ物質９にマイクロ波を照射し標識核種を過分極状態にするマイクロ波生成ユニット２ｃと、過分極した標識核種を含んだ物質９を分極処理管２ａからの移動後に融解させる融解処理部２ｂを有している。融解処理部２ｂは、超電導電磁石近傍の磁場が高い位置に配置され、さらにその融解処理部２ｂには、融解した標識核種を含んだ物質９を被検体７に投与するための注射器２ｅが接続できる機構を有している。
この過分極させる標識核種として炭素（１２Ｃ）の安定同位体１３Ｃを用いることができる。そして、過分極させる炭素の安定同位体１３Ｃを含むことになる物質（薬剤）としてピルビン酸（Ｈ３ＣＯＣＯＯＨ）を用いることができる。
さらに、過分極処理の一手法である動的核偏極法（DNP: Dynamic nuclear polarizaion）によれば、その標識核種を含む物質（薬剤）９に、不対電子を有する物質を加え、この混合物を１Ｋ程度の極低温で凝固させ、３Ｔ程度の高磁場中で保持し、その混合物へマイクロ波を照射することにより、低温・高磁場中で既に分極している前記不対電子のスピンが、前記標識核種へ移動（磁化移動）し、その標識核種が過分極される。
さらに、過分極処理の一手法である動的核偏極法（DNP: Dynamic nuclear polarizaion）によれば、その標識核種を含む物質（薬剤）９に、不対電子を有する物質を加え、この混合物を１Ｋ程度の極低温で凝固させ、３Ｔ程度の高磁場中で保持し、その混合物へマイクロ波を照射することにより、低温・高磁場中で既に分極している前記不対電子のスピンが、前記標識核種へ移動（磁化移動）し、その標識核種が過分極される。
過分極させた標識核種を含む物質９は、この一連の過分極処理のために極低温下に置かれ凝固しているので、これを融解処理部２ｂ内で解凍すれば、経口や注射等により被検体７へ投与することができる。投与された被検体７内において、この過分極させた標識核種を含む物質９はいわゆる超高感度の造影剤として機能し、血管等の微細な形態情報や、癌化等の各種臓器の代謝情報を得ることができる。
なお、前記不対電子を有する物質には、例えばトリチルラジカル（trityl radical:Tris{8-carboxyl-2,2,6,6-tetra[2-(1-hydroxyethyl)]-benzo(1,2-d:4,5-d’)bis(1,3)dithiole-4-yl}methyl sodium）を用いることができる。
そして、過分極させた炭素の安定同位体１３Ｃを含むピルビン酸等の薬剤を用いると、炭素の安定同位体１３Ｃは生体内に存在しているが、その存在比が僅かであることと、過分極されていない状態の核磁気共鳴信号の強度は過分極の状態の1万分の1程度（核磁気共鳴信号は分極率に比例するが、過分極されなければ、分極率は非常に小さい）であることから、実質上、過分極された炭素の安定同位体１３Ｃからの核磁気共鳴信号のみで断層像が描かれることになる。このため、非常にＳ／Ｎ比の高い断層像が得られる。
前記標識核種としては、炭素の安定同位体１３Ｃの他に、リンの安定同位体３１Ｐ、フッ素の安定同位体１９Ｆ、窒素の安定同位体１５Ｎ、シリコンの安定同位体２９Ｓｉ等を用いることができる。
前記分極処理管２ａは、上側の超電導磁石装置３を上下方向に貫通しており、分極処理管２ａ内に前記標識核種を含んだ物質９が置かれている。このため、標識核種を含んだ物質９は、上側の超電導磁石装置３の外壁で囲まれた領域内に配置されることになる。上下一対の超電導磁石装置３は、前記観測領域８における前記静磁場の発生源であるので、その上下一対の内の上側の超電導磁石装置３の外壁で囲まれた領域内であれば、その領域外にある観測領域８よりも磁場強度の強い磁場（場所）が存在する。第１の実施形態では、このような強磁場を利用して過分極処理を行っている。すなわち、標識核種を含んだ物質９を超電導磁石装置３内に発生している強磁場において過分極させている。
超電導磁石装置３内に発生している強磁場の磁場強度が過分極を起こさせるのに十分な強度であれば、過分極用の超電導磁石装置を省くことができ、たとえ十分な強度ではなくとも、その不足分の強度を補うだけの小型の超電導磁石装置を過分極専用に用意すればよい。過分極専用の超電導磁石装置が省けるのであれば、過分極専用の超電導磁石装置によって、前記観測領域８における磁場強度の均一性が劣化することはない。また、過分極専用の小型の超電導磁石装置を用いるとしても、この過分極専用の超電導磁石装置は、前記超電導磁石装置３の内部に置かれ、観測領域８とは離れているので、前記観測領域８における磁場強度の均一性の低下を、極力小さくすることができる。
前記融解処理部２ｂは、過分極した標識核種を含む物質９を、凝固した状態から融解させる。過分極した標識核種を含む物質９が、凝固したまま低磁場強度のところに置かれると、分極させた効果がなくなるので、融解処理部２ｂは、強磁場を有する上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた空間に置かれている。この上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた空間の中央部は前記観測領域８になっており、融解処理部２ｂは、観測領域８の近傍で、上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた空間の外周部に配置されている。この空間の外周部は、観測領域８や、超電導磁石装置３の内部より、磁場強度が小さいものの、内包される超電導コイルに近いことから過分極の減衰する時定数を観測可能な程度に長くできる磁場強度を有している。
また、前記融解処理部２ｂは、前記観測領域８とともに、上下一対の超電導磁石装置３で挟まれた１つの空間に配置され、前記観測領域８に近接して配置されるので、過分極した標識核種を含む物質９を、融解後、迅速に被検体７に投与することができる。
また、前記融解処理部２ｂは、支柱５に近接して配置される。この配置であれば、オープン型の開放性を大きく損なうことはない。前記融解処理部２ｂは、分極処理管２ａの直下に配置されている。このため、標識核種を含む物質９を、過分極処理後に、分極処理管２ａから融解処理部２ｂへ容易に移動させることができる。
図２に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１を、図１の回転対称軸１０を含むＡ−Ａ方向に切断した矢視断面図を示す。
超電導磁石装置３には、観測領域８に均一で強力な静磁場１１を生成するために、超伝導コイルである上下一対の超電導主コイル３ｆと上下一対の超電導シールドコイル３ｇとが用いられている。上下一対の超電導主コイル３ｆは、観測領域８に強力で均一な静磁場１１を矢印の方向に生成し、上下一対の超電導シールドコイル３ｇは、磁気共鳴イメージング装置１の外側に漏れる漏れ磁場を抑制している。上下一対の超電導主コイル３ｆには、静磁場１１の矢印の方向と同じ方向に磁場を発生させるように電流が流され、上下一対の超電導シールドコイル３ｇには、超電導主コイル３ｆとは逆向きに電流が流される。このため、磁力線１３は、観測領域８においては静磁場１１の矢印の方向と同じ方向を向き回転対称軸１０に平行であるが、超電導磁石装置３内では、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間と、下側の超電導主コイル３ｆと下側の超電導シールドコイル３ｇとの間を通るように曲げられる。
ここで、図２には、理解を容易にするために、磁力線１３を１本だけ記載しているが、観測領域８には静磁場１１の磁場強度に応じた多数本の磁力線１３が通っている。観測領域８を通っている大部分の磁力線１３は、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間と、下側の超電導主コイル３ｆと下側の超電導シールドコイル３ｇとの間を通ることになる。通常、磁気共鳴イメージング装置１及び超電導磁石装置３をできるだけ小さく製造するために、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間等の距離はできるだけ短く設定されている。そのため、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間等における磁力線１３の密度は、観測領域８における磁力線１３の密度より高くなっている。このため、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間等における磁場強度は、高められ、観測領域８における静磁場１１の磁場強度を超えるまでになっている。そこで、第１の実施形態では、この上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間等に、標識核種を含んだ物質９を配置して過分極処理を実施することとしている。
また、超電導磁石装置３には、静磁場１１の観測領域８における均一性を高める目的で、上下一対の第２強磁性体１６が設けられている。上下一対の超電導主コイル３ｆと上下一対の超電導シールドコイル３ｇと上下一対の第２強磁性体１６はそれぞれ、前記回転対称軸１０を軸とする円環形状をしている。上下一対の第２強磁性体１６は、冷却容器３ｂと超電導主コイル３ｆの内径よりも小さい外径を有している。
上下一対の超電導主コイル３ｆと上下一対の超電導シールドコイル３ｇは、図２に示すように、２層構造の容器内に収納されている。まず、上下一対の超電導主コイル３ｆと上下一対の超電導シールドコイル３ｇは、冷媒の液体ヘリウム（Ｈｅ）と共に冷却容器３ｂに内包されている。そして、真空容器３ａは、冷却容器３ｂを内包しつつ、内部を真空に保持している。断熱支持部３ｅは、例えば冷却容器３ｂを真空容器３ａから支持している。断熱支持部３ｅは、真空容器３ａから冷却容器３ｂへの熱侵入量を極力減らすために、熱抵抗の大きい繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等で構成されている。一方、真空容器３ａや冷却容器３ｂは、磁化しないステンレス鋼等で構成されている。
真空容器３ａは、室温の室内に配置されても、真空容器３ａ内が真空になっているので、室内の熱が伝導や対流で、冷却容器３ｂに伝わることはない。このため、上下一対の超電導主コイル３ｆと上下一対の超電導シールドコイル３ｇは、冷媒の温度である極低温に安定して設定することができ、超伝導電磁石として機能させることができる。
また、前記一対の内の上側の超電導磁石装置３と、前記一対の内の上側の高周波照射装置４との間には、一対のうちの上側をなす傾斜磁場コイル１２が配置されている。一対の下側の超電導磁石装置３と、一対の下側の高周波照射装置４との間には、一対の下側をなす傾斜磁場コイル１２が配置されている。これら一対の傾斜磁場コイル１２は、断層像の撮像に用いる観測領域８の位置情報を得るために、観測領域８において軸１０と平行な磁場成分の大きさが、位置の関数となる様に形成された傾斜磁場を発生させている。そして、上下一対の傾斜磁場コイル１２と、上下一対の高周波照射装置４の外形形状は、前記回転対称軸１０を共通の軸とする円板形状をしている。
前記のように、過分極処理部２を除いた磁気共鳴イメージング装置１は、観測領域８を通る水平面を対称面として概ね面対称に配置されている。
冷却容器３ｂの内側には、超電導主コイル３ｆの外径よりも内径の大きい第１円環１５ａと、第１円環１５ａの外径よりも内径の大きい第２円環１５ｂとを有している。第１円環１５ａと第２円環１５ｂは第１強磁性体または超電導コイル１５により構成されている。第１円環１５ａと第２円環１５ｂとは、上側の超電導主コイル３ｆと上側の超電導シールドコイル３ｇとの間に配置されている。そして、過分極処理の際には、第１円環１５ａの外周面と、第２円環１５ｂの内周面とで挟まれた領域に、標識核種を含んだ物質９が配置されることになる。そして、第１円環１５ａと第２円環１５ｂとの近傍に、標識核種を含んだ物質９が配置されている。
そして、第１円環１５ａ及び第２円環１５ｂが第１強磁性体であれば、過分極処理の際に標識核種を含んだ物質９が配置されることになる領域における前記強磁場の磁場強度の分布の均一性を高めることができる。この均一性が高ければ、過分極の現象を広範囲に生じさせることができ、標識核種を含んだ物質９の全体を迅速に過分極処理することができる。ただ、その均一性は、最大最小値が平均値に対して±０．２ｍＴの範囲内に入っている程度で十分である。
また、第１円環１５ａ及び第２円環１５ｂが超電導コイルであれば、過分極処理の際に標識核種を含んだ物質９が配置されることになる領域における前記強磁場の磁場強度が不足していても、磁場強度を補ってより大きな磁場強度を得ることができ、過分極の現象を生じさせることができる。また、過分極処理の際に標識核種を含んだ物質９が配置されることになる領域における磁場強度の均一性を高めることも可能である。なお、後記では、第１円環１５ａ及び第２円環１５ｂが第１強磁性体である場合を例に説明する。
前記のように、第１円環１５ａ及び第２円環１５ｂを用いれば、観測領域８の均一磁場を大きく乱すことなく、第１円環１５ａと第２円環１５ｂの間の空間に、過分極に必要な磁場強度と均一性を有する磁場領域を形成することができるのであるが、次に、その作用について説明する。この第１円環１５ａと第２円環１５ｂの間の空間は、次に規定される領域に含まれている。その領域は、１対の超電導主コイル３ｆと１対の超電導シールドコイル３ｇからなるオープン型の磁気共鳴イメージング装置１において、超電導主コイル３ｆの外径よりも外側で、超電導シールドコイル３ｇの内径よりも内側の領域であり、かつ、超電導主コイル３ｆの上下面の内の反赤道面側（観測領域８に面しない側）の面より観測領域８から遠い領域であり、かつ、超電導シールドコイル３ｇの上下面の内の赤道面側（観測領域８に面する側）の面より観測領域８から近い領域である。このように規定された領域を、超電導シールドコイル３ｇによる漏れ磁場抑制の働きのために、超電導主コイル３ｆの内径側を鎖交する磁束の殆どが通過している。このため、この領域は、磁気共鳴イメージング装置１の中でも最も磁束密度（磁場）が高くなる。ただ、磁場の空間変化が大きくなりやすいため、過分極に要求される均一磁場を形成しやすいように第１強磁性体１５が設けられている。
なお、第１強磁性体１５は、観測領域８から離れた位置に配置されるために、観測領域８の均一磁場への悪影響を低く抑えることができる。また、第２強磁性体１６が存在することにより、その均一磁場への悪影響を、さらに低く抑えることができる。これは、第２強磁性体１６によって陰になる領域１４に前記第１強磁性体１５が配置されているからである。つまり、第２強磁性体１６は、観測領域８から超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇを見た場合、その見込む角度の中に配置されており、第１強磁性体１５から観測領域８を見た場合、その視線上に第２強磁性体１６が存在することになっている。そして、強磁性体の持つ磁気遮蔽効果により、第１強磁性体１５により発生する誤差磁場を第２強磁性体１６が磁気遮蔽することになり、観測領域８の均一度の乱れを低く抑えているのである。
第１円環１５ａの外周面と第２円環１５ｂの内周面の間には、前記冷媒３ｃが漏洩しないような管によって、冷却容器３ｂを上下に貫通する貫通孔３ｄが設けられている。前記分極処理管２ａは、この貫通孔３ｄを貫通し、前記回転対称軸１０と軸が概ね平行になるように、すなわち軸が鉛直になるように配置されている。分極処理管２ａには、磁束を透過させる材料が用いられ、例えばステンレス管を用いることができる。
また、分極処理管２ａは、上下一対の真空容器３ａのうちの上側の真空容器３ａを上下に貫通している。このことにより、分極処理管２ａの外側面は、真空容器３ａによって形成される減圧雰囲気に接し、分極処理管２ａの冷却効率を高めている。また、分極処理管２ａの上部は、外界に露出しているので、分極処理管２ａ内への標識核種を含む物質９の導入や、マイクロ波生成ユニット２ｃから分極処理管２ａへのマイクロ波の導入や、ポンプユニット２ｄによる分極処理管２ａ内の減圧処理等を実施するのに必要な、分極処理管２ａに対する配管等の接続を容易に実現することができる。また、分極処理管２ａの下部は上側の真空容器３ａの外側に露出しているので、分極処理管２ａの下部は、融解処理部２ｂに直接接続することができる。このため、標識核種を含む物質９を、分極処理管２ａ内を移動させることで、融解処理部２ｂに容易かつ迅速に移すことができる。
融解処理部２ｂは、分極処理管２ａの直下、及び前記上側の超電導磁石装置３の直下に配置されている。また、融解処理部２ｂは、前記上側の超電導磁石装置３と前記下側の超電導磁石装置３とで挟まれた領域に配置されている。また、融解処理部２ｂは、前記冷却容器３ｂと前記分極処理管２ａの外側における前記超電導主コイル３ｆの近傍に配置されている。このように配置されることにより、過分極処理後の融解処理を磁場強度の高い磁場中で行うことができる。また、標識核種を含む物質９が過分極処理後の融解処理部２ｂへの移動経路となる分極処理管２ａも磁場内に配置されているので、過分極処理から融解処理までを完全に磁場内で実施することができる。なお、融解処理部２ｂにおける磁場強度は、過分極処理する領域より弱くなるが、過分極の状態を維持するのに十分な磁場強度を得ることができる。
融解処理部２ｂと観測領域８とは、前記上側の超電導磁石装置３と前記下側の超電導磁石装置３とで挟まれた空間に配置され、融解処理部２ｂと観測領域８との間には隔てるものは何も無いので、融解処理部２ｂで融解した標識核種を含んだ物質９を容易かつ迅速に、観測領域８にいる被検体７（図１参照）に投与することができる。そして、過分極処理された前記標識核種に、観測領域８おいて、核磁気共鳴現象を生じさせることができる。
第１の実施形態によれば、超電導主コイル３ｆの外径と超電導シールドコイル３ｇの内径の間に形成される強磁場空間を、観測領域８の静磁場１１の乱れを低く抑えた状態で、第１強磁性体１５を用いて均一空間として形成でき、過分極処理用に利用することができる。
図３に、分極処理管２ａと、第１強磁性体１５の第１円環１５ａと第２円環１５ｂとの位置関係を示す断面斜視図を示す。なお、理解を容易にするために、図３においては、図２に記載した冷却容器３ｂ、特に、冷却容器３ｂの貫通孔３ｄの記載を省略している。これより、分極処理管２ａは、第１円環１５ａの外側面と、第２円環１５ｂの内側面との間に配置されていることがわかる。第１円環１５ａの上面の高さは、第２円環１５ｂの上面の高さより、高さｈ１だけ低くなっている。第１円環１５ａの底面の高さは、第２円環１５ｂの底面の高さより、高さｈ２だけ低くなっている。また、第１円環１５ａの内側面は、中央部が縁部より、深さｄ２だけ窪んでおり、第２円環１５ｂの外側面は、中央部が縁部より、深さｄ１だけ窪んでいる。前記のような位置関係を有することにより、第１円環１５ａの外側面と第２円環１５ｂの内側面とに挟まれた領域の分極処理管２ａにおいて、強磁場を維持したまま、その強磁場の均一性を向上させることができる。
図４に、過分極処理する際における過分極処理部２とその周辺部の断面図を示す。過分極処理するため、標識核種を含んだ物質９を収納するホルダ２ｆは、分極処理管２ａ内の、第１円環１５ａの外側面と第２円環１５ｂの内側面とに挟まれた領域に配置されている。ホルダ２ｆは、棒状のホルダ移動部２ｉによって支持され、ホルダ移動部２ｉを分極処理管２ａから出し入れすることで、ホルダ２ｆを上下に移動させることができる。
注射器２ｈによって、分極処理管２ａの外部から、ホルダ２ｆ内に、標識核種を含んだ物質９を注入することができる。
分極処理管２ａと冷却容器３ｂとを連通させる連通管２ｋが設けられている。連通管２ｋとしては、図示を省略するが一部に毛細管（キャピラリーチューブ）を用いることができる。連通管２ｋには、真空容器３ａの外部から開閉の制御が可能な開閉バルブ２ｊが設けられている。開閉バルブ２ｊにはニードルバルブを用いることができる。開閉バルブ２ｊを開けると、連通管２ｋを介して、冷却容器３ｂ内の冷媒３ｃが、分極処理管２ａへ移動し、分極処理管２ａ内に冷媒２ｎを供給することができる。標識核種を含んだ物質９は、この冷媒２ｎに浸されて冷却し、凝固する。
また、図示しないポンプ本体と連結されたポンプユニット２ｄは、分極処理管２ａの内部空間の上部に接続されており、分極処理管２ａの内部空間を減圧状態にすることができる。減圧状態にすることで、冷媒２ｎの温度、さらには、標識核種を含んだ物質９の温度を極低温まで下げることができる。この時、ポンプユニット２ｄによる排気量を見ながら、開閉バルブ２ｊを調整することにより、分極処理管内に液体Ｈｅが残る様にする。
マイクロ波生成ユニット２ｃには、導波管２ｇが接続されており、マイクロ波生成ユニット２ｃは、導波管２ｇを介して、標識核種を含んだ物質９にマイクロ波を照射することができる。極低温に冷却され凝固した標識核種を含んだ物質９に、マイクロ波を照射することにより、標識核種を過分極させることができる。
融解処理部２ｂには、ヒータ２ｐが設けられ、標識核種を含んだ物質９ごとホルダ２ｆをヒータ２ｐ上に載せることで、標識核種を含んだ物質９を温め、融解させることができる。
融解処理部２ｂと、分極処理管２ａとの間には、開閉弁２ｍが設けられている。開閉弁２ｍは、開閉装置２ｌによって真空容器３ａ及び融解処理部２ｂの外部から開閉の制御が可能になっている。開閉弁２ｍを閉じれば、分極処理管２ａ内に冷媒２ｎを溜めることができ、開閉弁２ｍを開ければ、冷媒２ｎが融解処理部２ｂに流れ込み蒸発した後に、ホルダ２ｆを、分極処理管２ａから融解処理部２ｂへ移動させることができる。
次に、過分極処理と融解処理の具体的な手順について説明する。
まず、ホルダ移動部２ｉを上昇させ、ホルダ２ｆを超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇの間の位置に配置させる。注射器２ｈを用いて、ホルダ２ｆ内に、過分極させる標識核種を含む物質９と、不対電子を含む物質を混合して注入する。
次に、開閉バルブ２ｊを開けて、分極処理管２ａ内に冷媒３ｃを移動させ、冷媒２ｎで分極処理管２ａ内を満たす。冷媒３ｃと冷媒２ｎに液体ヘリウム（Ｈｅ）を用いると、冷媒２ｎの温度は、大気圧下では４．２Ｋで平衡状態となるため、開閉バルブ２ｊを調整しながら、ポンプユニット２ｄを利用して、分極処理管２ａ内部を減圧し１Ｋまで冷却する。この極低温の状態では前記不対電子のスピンは１００％分極している。
続いて、マイクロ波生成ユニット２ｃによって、前記不対電子のスピンを標識核種へ移動させるために必要な周波数のマイクロ波を照射する。具体的に、磁場強度が３．３５Ｔの場合には、必要とされるマイクロ波の周波数は、９４ＧＨｚになる。以上で過分極処理が終了する。
次に、融解処理に移るが、融解処理としては、図５に示すように、まず、開閉バルブ２ｊを閉めた上で、分極処理管２ａの下端部にある開閉弁２ｍを開放する。分極処理管２ａ内の冷媒２ｎは、ヒータ２ｐ上に落下し、ヒータ２ｐに温められて蒸発する。蒸発した冷媒２ｎは、融解処理部２ｂの外壁に設けられた孔２ｑから大気へ放出される。
次に、ホルダ移動部２ｉを用いて、ホルダ２ｆを融解処理部２ｂまで移動させる。具体的には、ホルダ２ｆを融解処理部２ｂのヒータ２ｐ上に置く。ホルダ２ｆ内の標識核種を含む物質９は、ホルダ２ｆを介してヒータ２ｐに温められ、融解する。融解した標識核種を含む物質９は、融解処理部２ｂの外壁に設けられた孔２ｑから挿入された注射器２ｅによって、ホルダ２ｆから回収され、被検体７に投与される。以上で融解処理が終了する。なお、標識核種を含む物質９をホルダ２ｆから回収した経路を逆行する経路（ホルダ２ｆを引き上げる経路）によっても、過分極処理における標識核種を含む物質９をホルダ２ｆへ注入する行為を行うことができる。この場合、注射器２ｈを省くことができる。
（第１の実施形態の変形例）
図６に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る磁気共鳴イメージング装置の分極処理管２ａと第１強磁性体１５の位置関係を示す。第１の実施形態の変形例の磁気共鳴イメージング装置が、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置と異なっている点は、第１強磁性体１５の形状のみである。第１の実施形態では、図２と図３に示すように、超電導主コイル３ｆと同軸の第１円環１５ａと第２円環１５ｂにて、分極処理管２ａ内に高均一・高磁場領域を形成することを説明したが、必ずしも、超電導主コイル３ｆと同軸である必要はなく、図６に示すように、分極処理管２ａを巻回するように第１強磁性体または超電導コイル１５を配置しても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。第１強磁性体または超電導コイル１５は、内部に分極処理管２ａを通した円筒形状をしており、その外側面は、中央部が縁部より、深さｄ１だけ窪んでいることが好ましい。
図６に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る磁気共鳴イメージング装置の分極処理管２ａと第１強磁性体１５の位置関係を示す。第１の実施形態の変形例の磁気共鳴イメージング装置が、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置と異なっている点は、第１強磁性体１５の形状のみである。第１の実施形態では、図２と図３に示すように、超電導主コイル３ｆと同軸の第１円環１５ａと第２円環１５ｂにて、分極処理管２ａ内に高均一・高磁場領域を形成することを説明したが、必ずしも、超電導主コイル３ｆと同軸である必要はなく、図６に示すように、分極処理管２ａを巻回するように第１強磁性体または超電導コイル１５を配置しても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。第１強磁性体または超電導コイル１５は、内部に分極処理管２ａを通した円筒形状をしており、その外側面は、中央部が縁部より、深さｄ１だけ窪んでいることが好ましい。
（第２の実施形態）
図７に、本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の断面図を示す。第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１が、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１と異なっている点は、分極処理管２ａが、第２強磁性体１６を貫通している点である。
図７に、本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の断面図を示す。第２の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１が、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１と異なっている点は、分極処理管２ａが、第２強磁性体１６を貫通している点である。
第２強磁性体１６には、上下方向に孔１６ａが設けられ、この孔１６ａを分極処理管２ａが貫通している。分極処理管２ａは、第２強磁性体１６の内径と超電導主コイル３ｆの内径の間に、その中心軸が来るように配置されることになっている。そして、過分極処理の際には、標識核種を含んだ物質９は、分極処理管２ａの中で、かつ、前記孔１６ａの中に配置される。第２強磁性体１６は、前記超電導主コイル３ｆの近傍に設けられており、結果、標識核種を含んだ物質９も超電導主コイル３ｆの近傍に配置されることになる。
第２の実施形態によれば、超電導主コイル３ｆの作る強磁場空間に、標識核種を含んだ物質９を配置することができる。この強磁場空間は、第２強磁性体１６に囲まれているので、均一磁場も容易に形成でき、観測領域８の静磁場の乱れも低く抑えることができる。したがって、過分極処理に利用することができる。また、融解処理部２ｂは、第１の実施形態と同様に、分極処理管２ａの直下に配置されるので、超電導主コイル３ｆの近傍に配置でき、過分極処理後の融解処理を高い磁場中で行うことができる。なお、第２の実施形態においては、第１強磁性体または超電導コイル１５の第１円環１５ａと第２円環１５ｂとを省くことができる。
（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴分析装置（核磁気共鳴装置）１ａの断面図を示す。第３の実施形態の磁気共鳴分析装置１ａが、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１と異なっている点は、装置外部から観測領域８へのアクセス空間が、軸１０に平行方向に広がっている点である。因みに、第１の実施形態で示した形状をオープン型装置、第３の実施形態で示した形状をトンネル型装置と呼ぶ。このため、融解処理部２ｂを超電導主コイル３ｆの近傍に配置することはできない。図８では、融解処理部２ｂを、高磁場領域であるガントリ内部に配置する例を示した。この例の場合、標識核種を含んだ物質９は、分極処理管２ａ内を移動することで、過分極処理の行われる領域と、融解処理の行われる融解処理部２ｂと、核磁気共鳴現象の起きる観測領域８の相互間を移動することができる。そして、標識核種を含んだ物質９に、過分極処理と融解処理を施し、核磁気共鳴現象を起こすことができる。また、図示しないが、融解処理部２ｂを、超電導シールドコイル３ｇ近傍の真空容器３ａ外側に配置しても良い。第１強磁性体１５は、第１の実施例と同様に、超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇの間の空間に配置されるが、観測領域８よりも離れているために、観測領域８の均一度へ与える悪影響を低く抑えることができる。なお、標識核種を含んだ物質９は、被検体に投与することもできるし、標識核種を含んだ物質９に核磁気共鳴現象を起こさせることにより、この物質の構造解析を行うこともできる。すなわち、標識核種を含んだ物質９に、未知のタンパク質等の高分子化合物を用いて、この物質の構造解析をすることができる。
図８に、本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴分析装置（核磁気共鳴装置）１ａの断面図を示す。第３の実施形態の磁気共鳴分析装置１ａが、第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１と異なっている点は、装置外部から観測領域８へのアクセス空間が、軸１０に平行方向に広がっている点である。因みに、第１の実施形態で示した形状をオープン型装置、第３の実施形態で示した形状をトンネル型装置と呼ぶ。このため、融解処理部２ｂを超電導主コイル３ｆの近傍に配置することはできない。図８では、融解処理部２ｂを、高磁場領域であるガントリ内部に配置する例を示した。この例の場合、標識核種を含んだ物質９は、分極処理管２ａ内を移動することで、過分極処理の行われる領域と、融解処理の行われる融解処理部２ｂと、核磁気共鳴現象の起きる観測領域８の相互間を移動することができる。そして、標識核種を含んだ物質９に、過分極処理と融解処理を施し、核磁気共鳴現象を起こすことができる。また、図示しないが、融解処理部２ｂを、超電導シールドコイル３ｇ近傍の真空容器３ａ外側に配置しても良い。第１強磁性体１５は、第１の実施例と同様に、超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇの間の空間に配置されるが、観測領域８よりも離れているために、観測領域８の均一度へ与える悪影響を低く抑えることができる。なお、標識核種を含んだ物質９は、被検体に投与することもできるし、標識核種を含んだ物質９に核磁気共鳴現象を起こさせることにより、この物質の構造解析を行うこともできる。すなわち、標識核種を含んだ物質９に、未知のタンパク質等の高分子化合物を用いて、この物質の構造解析をすることができる。
真空容器３ａと高周波照射装置４とがそれぞれ、第１の実施形態では一対の円板形状であったが、円筒形状に変更されている。これは、トンネル型装置に適しているからであり、過分極処理と融解処理との性能、核磁気共鳴現象の感度に影響を与える変更ではない。
（第４の実施形態）
図９に、本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の断面図を示す。この装置の形状はトンネル型である。
図９に、本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の断面図を示す。この装置の形状はトンネル型である。
第４の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、回転対称軸１０が水平方向を向いた円筒形状の超電導磁石装置３を有している。この超電導磁石装置３によれば、超電導磁石装置３のトンネル部の空間の中央部の観測領域８に、磁場強度が０．２Ｔ以上の強い磁場強度の静磁場を生成でき、かつ、この静磁場の観測領域８内における磁場強度分布の均一性に１０ｐｐｍ程度の高い均一性を持たせることができる。前記トンネル部には、軸が前記回転対称軸１０に一致する円筒形の、傾斜磁場コイル１２と高周波照射装置４とが配置されている。
被検体は、前記トンネル部に搬送され、観測領域８に被検体の撮像したい領域が一致するように、被検体は位置決めされることになる。高周波照射装置４から高周波が観測領域８に向けて照射されることにより、被検体の撮像したい領域において、核磁気共鳴現象を生じさせることができ、結果、断層像を生成することができる。
超電導磁石装置３が、２層構造になっており、一対の超電導主コイル３ｆと一対の超電導シールドコイル３ｇとを有している点は、第１の実施形態と同様である。
超電導主コイル３ｆと超電導シールドコイル３ｇの間に、かつ、第１円環１５ａと第２円環１５ｂの間には、前記冷媒３ｃが漏洩しないような管によって、円筒形の冷却容器３ｂを外側壁から内側壁まで貫通する貫通孔３ｄが設けられている。前記分極処理管２ａは、この貫通孔３ｄを貫通し、前記回転対称軸１０と軸が概ね垂直になるように配置されている。
また、分極処理管２ａは、円筒形の真空容器３ａを外側壁から内側壁まで貫通している。分極処理管２ａの端部は、前記トンネル部において融解処理部２ｂに直接接続することができる。このため、標識核種を含む物質９を、分極処理管２ａ内を移動させることで、融解処理部２ｂに容易かつ迅速に移すことができる。
融解処理部２ｂは、超電導主コイル３ｆの近傍に配置されるため、過分極処理後の融解処理を磁場強度の高い磁場中で行うことができる。
融解処理部２ｂと観測領域８とは、トンネル部という１空間に配置され、融解処理部２ｂと観測領域８との間には隔てるものは何も無いので、融解処理部２ｂで融解した標識核種を含んだ物質９を容易かつ迅速に、観測領域８にいる被検体に投与することができる。そして、過分極処理された前記標識核種に、観測領域８おいて、核磁気共鳴現象を生じさせることができる。
第４の実施形態によれば、超電導主コイル３ｆの外径と超電導シールドコイル３ｇの内径の間に形成される強磁場空間を、観測領域８の静磁場１１の乱れを低く抑えた状態で、第１円環１５ａと第２円環１５ｂを用いて均一空間として形成でき、過分極処理用に利用することができる。
前記の第１の実施形態から第３の実施形態まででは、分極処理管２ａは一本のみ示したが、回転対称軸１０の周りに複数本配置しても、本発明の効果は失われない。また、第１の実施形態から第２の実施形態まででは、上下一対の超電導磁石装置３のうち上側の超電導磁石装置３に、過分極処理部２を配置する例を示したが、下側の超電導磁石装置３に、過分極処理部２を配置しても、本発明の効果は失われない。また、第１の実施形態から第４の実施形態まででは、分極処理管２ａの中心軸が鉛直である場合を示したが、これに限らず、鉛直から傾いていても、本発明の効果は失われない。
１ 磁気共鳴イメージング装置（核磁気共鳴装置）
１ａ 磁気共鳴分析装置（核磁気共鳴装置）
２ 過分極処理部
２ａ 分極処理管
２ｂ 融解処理部
２ｃ マイクロ波生成ユニット
２ｄ ポンプユニット
２ｅ 注射器
２ｆ ホルダ
２ｇ 導波管
２ｈ 注射器
２ｉ ホルダ移動部
２ｊ 開閉バルブ
２ｋ 連通管
２ｌ 開閉装置
２ｍ 開閉弁
２ｎ 冷媒
２ｐ ヒータ
２ｑ 孔
３ 超電導磁石装置
３ａ 真空容器
３ｂ 冷却容器
３ｃ 冷媒
３ｄ 冷却容器の貫通孔
３ｅ 断熱支持部
３ｆ 超電導主コイル
３ｇ 超電導シールドコイル
４ 高周波照射装置
５ 超電導磁石装置を連結する支柱
６ ベッド
７ 被検体
８ 核磁気共鳴現象を生じさせる領域（観測領域）
９ 標識核種を含んだ物質（核種含有物質）
１０ 回転対称軸
１１ 静磁場の方向を示す矢印
１２ 傾斜磁場コイル
１３ 磁力線
１４ 観測領域８から見ると第２強磁性体によって陰になる領域
１５ 第１強磁性体または超電導コイル
１５ａ 第１円環
１５ｂ 第２円環
１６ 第２強磁性体
１６ａ 孔
１ａ 磁気共鳴分析装置（核磁気共鳴装置）
２ 過分極処理部
２ａ 分極処理管
２ｂ 融解処理部
２ｃ マイクロ波生成ユニット
２ｄ ポンプユニット
２ｅ 注射器
２ｆ ホルダ
２ｇ 導波管
２ｈ 注射器
２ｉ ホルダ移動部
２ｊ 開閉バルブ
２ｋ 連通管
２ｌ 開閉装置
２ｍ 開閉弁
２ｎ 冷媒
２ｐ ヒータ
２ｑ 孔
３ 超電導磁石装置
３ａ 真空容器
３ｂ 冷却容器
３ｃ 冷媒
３ｄ 冷却容器の貫通孔
３ｅ 断熱支持部
３ｆ 超電導主コイル
３ｇ 超電導シールドコイル
４ 高周波照射装置
５ 超電導磁石装置を連結する支柱
６ ベッド
７ 被検体
８ 核磁気共鳴現象を生じさせる領域（観測領域）
９ 標識核種を含んだ物質（核種含有物質）
１０ 回転対称軸
１１ 静磁場の方向を示す矢印
１２ 傾斜磁場コイル
１３ 磁力線
１４ 観測領域８から見ると第２強磁性体によって陰になる領域
１５ 第１強磁性体または超電導コイル
１５ａ 第１円環
１５ｂ 第２円環
１６ 第２強磁性体
１６ａ 孔
Claims (12)
- 核磁気共鳴現象を生じさせる領域に磁力線を発生させて静磁場を生成させる超電導主コイルと、前記磁力線が前記超電導主コイルとの間を通るように前記超電導主コイルと逆向きの電流を流す超電導シールドコイルとを有する核磁気共鳴装置において、
標識核種を含んだ核種含有物質を前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとの前記間に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることを特徴とする核磁気共鳴装置。 - 前記標識核種を過分極処理する際に、前記核種含有物質の近傍に、第１強磁性体を配置することを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
- 前記標識核種を過分極処理する際に、前記核種含有物質の近傍に、超電導コイルを配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の核磁気共鳴装置。
- 前記第１強磁性体は、第１円環と、前記第１円環の外側面と対向する内側面を有する第２円環とを有し、
前記核種含有物質は、前記標識核種を過分極処理する際に、前記第１円環の前記外側面と、前記第２円環の前記内側面との間に配置されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の核磁気共鳴装置。 - 前記第１円環の内側面は、中央部が縁部より窪んでおり、
前記第２円環の外側面は、中央部が縁部より窪んでいることを特徴とする請求項４に記載の核磁気共鳴装置。 - 核磁気共鳴現象を生じさせる領域に磁力線を発生させて静磁場を生成させる超電導主コイルと、前記超電導主コイルの内側に設けられ前記領域内における前記静磁場の強度の均一性を向上させる第２強磁性体とを有する核磁気共鳴装置において、
標識核種を含んだ核種含有物質を、前記第２強磁性体における前記超電導主コイルの近傍に設けられた孔の中に配置して、前記標識核種を過分極処理する過分極処理部を有し、
過分極処理された前記標識核種に、前記領域において前記核磁気共鳴現象を生じさせることを特徴とする核磁気共鳴装置。 - 前記超電導主コイルを冷却する冷媒とともに、前記超電導主コイルを収納する冷却容器を有し、
前記過分極処理部は、
前記核種含有物質を収納し、前記標識核種を過分極処理する際には、前記冷媒の一部を前記冷却容器から移動させて、前記核種含有物質を冷却する分極処理管を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の核磁気共鳴装置。 - 前記分極処理管は、前記超電導主コイルと超電導シールドコイルの間の空間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の核磁気共鳴装置。
- 前記分極処理管では、前記標識核種を過分極処理する際に、前記核種含有物質が冷却されて凝固し、
前記過分極処理部は、
前記冷却容器と前記分極処理管の外側における前記超電導主コイルの近傍に配置され、前記超電導主コイルが生成する磁場空間において、過分極処理された前記標識核種を含んだ前記核種含有物質を融解する融解処理部を有し、
前記核種含有物質は、前記分極処理管内を移動することで、前記融解処理部に達することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の核磁気共鳴装置。 - 前記分極処理管は、
前記真空容器を貫通し、前記真空容器の外側において、前記融解処理部に接続していることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の核磁気共鳴装置。 - 請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の核磁気共鳴装置による磁気共鳴イメージング装置において、
前記核磁気共鳴現象を生じさせる前記領域には被検体が配置され、
前記領域を挟んで対向する一対の前記超電導主コイルを有し、
過分極処理された前記標識核種を含んだ前記核種含有物質は、前記領域に配置された前記被検体に投与されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項９に記載の核磁気共鳴装置による磁気共鳴分析装置において、
前記分極処理管は、前記融解処理部を経由して、前記核磁気共鳴現象を生じさせる前記領域に達しており、
前記核種含有物質は、前記分極処理管内を移動することで、前記融解処理部から前記領域に達することを特徴とする磁気共鳴分析装置。
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| WO2022092322A1 (ja) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | 国立大学法人大阪大学 | 原子核スピンの高偏極化方法、高偏極化試料の製造方法、高偏極化試料の製造装置及び高偏極化キット |
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- 2008-02-26 JP JP2008043847A patent/JP4871311B2/ja active Active
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