JP4871311B2 - 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
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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、
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強磁性体を配置し、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円環とを有しており、前記核種含有物質は、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、
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、本発明の第3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、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、
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し、
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
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、前記第2の特徴、又は、前記第3の特徴を備えた磁気共鳴イメージング装置、及び、前記第3の特徴を備えた磁気共鳴分析装置であることを特徴としている。
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。
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。
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。
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 (9)
- 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、
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強磁性体を配置し、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円環とを有しており、前記核種含有物質は、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、
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。
- 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。 - 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、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、
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し、
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
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5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5又は請求項6に記載の核磁気共鳴装置。 - 請求項1乃至請求項7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7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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