KR100656313B1 - Ｎｍｒ 분석용 초분극된 고체 재료를 용해하기 위한 방법및 장치 - Google Patents

Ｎｍｒ 분석용 초분극된 고체 재료를 용해하기 위한 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 레벨의 분극을 유지하면서 분극된 고체 재료를 용해하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 재료는 저온 유지 장치(2) 내의 강자계 내에서 분극되고 그 다음 저온 유지 장치(2) 내에 있는 동안 용액으로 된다.
분극, 초분극, 용해, 융해, 분석 장치, 저온 유지 장치, 자계

Description

ＮＭＲ 분석용 초분극된 고체 재료를 용해하기 위한 방법 및 장치 {METHODS AND DEVICES FOR DISSOLVING HYPERPOLARISED SOLID MATERIAL FOR NMR ANALYSES}
본 발명은, 높은 레벨의 분극을 유지하면서, 분극된 고체 재료를 용해하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 핵자기공명(nuclear magnetic resonance; NMR) 분석에 관한 것으로, 특히 핵자기공명영상법(MRI)과 분석용 고해상 NMR 분광법(analytical high-resolution NMR spectroscopy)에 관한 것이다. MRI는, 비관혈적(non-invasive)이며 검사 환자를 X-ray와 같은 유해 가능성이 있는 방사선에 노출시킬 필요가 없기 때문에 의사들이 특히 선호하고 있는 진단기법이다. 분석용 고해상 NMR 분광법은 통상적으로 분자구조의 결정에 이용된다.
MRI 및 NMR 분광법은, 사용되는 재료의 핵 스핀의 통상적으로 매우 낮은 분극으로 인해 민감도가 부족하다. 고체 상태에서 핵 스핀의 분극을 향상시키기 위한 다수의 기법이 존재한다. 이들 기법은 초분극(hyperpolarization)으로 알려져 있으며 민감도를 향상시킨다. 그러나, 생체내 의료영상진찰을 위해 NMR 신호를 활용하기 위해서는, 분극된 재료는 영상진찰의 대상이 되기 전에 용액 또는 액상이 되어야 한다. 생체내 분석용 NMR 분광법에 있어서도, 분극된 고체 재료가 용액이 되는 것이 종종 바람직할 수도 있다. 분극된 고체 재료는 용액 또는 액상이 되어야 하고, 최소한의 분극 손실을 가지면서 NMR 자석 내로 이송되어야 한다는 문제가 있다. 국제 공개 WO 9935508호에는 분극된 고체 재료를 용해하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 분극된 재료가 수동으로 저온 유지 장치(cryostat)로부터 들어올려지고, 0.4T의 자계에 가해지는 동시에 40℃에서 대략 1초 내에 산화중수소로 용해되었다. 이 방법은 분극된 재료를 포함하는 용액을 생성하는 기타 방법들에 비해 21배까지 분극을 향상시켰다. 그러나, 이 방법은, 샘플이 수동으로 이동되기 때문에 결과를 재현하기 어렵다는 단점을 갖는다. 본 발명의 목적은, 분극된 재료를 포함하는 용액을 제조하기 위하여 종래의 방법을 개선시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 종래기술이 갖는 문제점 중의 적어도 일부분이, 독립 청구항 1 또는 12의 특징부의 특징을 갖춘 장치, 및 청구항 11 또는 15의 특징부의 특징을 갖춘 방법에 의해 해결된다. 특히, 본 발명은 분극 손실을 최소화하며 분극 유닛으로부터의 분극된 고체 재료를 용액 또는 액상이 되게 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 초분극된 용해 재료, 예컨대, 조영제(contrast agent) 또는 분석용 샘플의 용액을 제조하기 위한 장치 및 방법이 기술된다.
한층 개선된 장치 및 방법은 종속항에 기재된 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 샘플은 제1 기구 내에서 분극되고 제1 기구에 연결된 제2 용해 기구 내에서 용해된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있 어서, 분극되고 용해되는 사이의 이송 시간이 최소화되고 샘플의 분극 손실이 최소화되도록 분극 장치와 용해 장치는 단일 기구로 결합된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 샘플이 용해되고 분석되는 사이의 시간이 최소화되고 샘플의 분극 손실이 최소화되도록 분극 유닛과 용해 챔버가 NMR 분광계 및/또는 NMR 영상기와 결합된다. 본 발명에 따르면, 분극은 분극제(polarising agent)[예컨대, 상자성 유기 자유 라디칼(paramagnetic organic free radical)을 포함하는 화합물]를 사용함으로써 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 장치와 방법을 이용하여 수득한 NMR 데이터는 NMR 영상진찰 데이터 및/또는 NMR 분광법 데이터일 수도 있다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 개략 측면도를 도시한다.
도2는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 개략 측면도를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 개략 측면도를 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 고온 용매를 주입하기 위한 장치를 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도5는 본 발명에 따른 샘플 유지 용기의 일 실시예를 도시한다.
도6은 NMR 분광계에 접속된, DNP에 의해 초분극된 재료를 제조하기 위한 장치의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도7은 자기공명 측정 회로의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
본 발명에 따른 방법과 장치에 있어서, 분극될 재료의 고체 샘플은, 강자계( 예컨대, 1 ~ 25T) 내에서 저온(예컨대, 100K 미만)으로 유지되는 동시에, 억지 분극(brute force polarisation), 동적 핵분극(dynamic nuclear polarisation) 또는 스핀 냉각기 방법(spin refrigerator method)과 같은 임의의 적절한 공지된 방법에 의해 여전히 고체 상태에 있는 동안에 분극될 수 있다. 고체 재료가 분극된 다음에, 분극 손실을 최소화하면서 용액이 된다. 본 명세서에 사용된 표현 "분극된 용해 재료용 유닛(unit for dissolved polarised material)"은 분극된 고체 재료가 분극된 고체 재료를 용해하기에 충분한 용매의 양과 접촉될 수 있는 용기 및/또는 분극된 용해 재료가 저장될 수 있는 용기를 의미한다. 본 명세서에 사용된 표현 "용해(dissloved)"sms 용매 내에 용해되었다고 하는 물질의 분자가 상기 용매 내에 균일하게 분포되는 것을 의미한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 용해는 분극 장치로부터 물리적으로 분리된 분극된 용해 재료용 유닛 내에서 발생하는데, 상기 분극된 용해 재료용 유닛은 분석 장치로부터도 물리적으로 분리되어 있어서 분극된 재료는 일 장치에서 다른 장치로 이송될 필요가 있다. 통상, 이는 다수의 다른 예에 대해 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 급속히, 재현 가능하게 그리고 특정 조건에서 행해져야 한다.
본 발명의 제2 실시예에서, 용해는 분극 장치를 포함하는 동일한 장치 내에서 발생한다.
본 발명의 제3 실시예에서, 분극된 재료의 용액은 결합된 분극, 용해 및 NMR 분석 장치 내에 유지되는 동안 만들어지고 사용된다.
본 발명의 제4 실시예에서, 재료는 NMR 분광계에 매우 근접한 분극 장치 내 에서 분극되고, 분극된 재료는 분극 장치 내에서 용해되고 그 다음 NMR 분광계의 분석 구역으로 신속히 이송된다.
본 발명의 장점은, 반복 가능한 방식으로 분극 손실을 최소화하면서 분극된 고체 재료가 용액이 되게 하기 위한 수단을 제공한다는 점에 있다. 이는, 의료영상진찰 및 분석용 생체내 고해상 NMR 분광법에서 고체 상태의 초분극 기법을 사용하는데 중요하다. 용액 내에서, NMR 라인은 가늘다. 이에 따라, 신호 대 잡음비 및 분광해상도가 크게 향상되며, 또한 고체 샘플에 대해서와 같이 샘플은 회전하지 않아도 되므로 기술적으로 유리하다.
대부분의 고체 재료에 있어서, 이완율(초분극된다면 분극 손실)은 역자계강도의 함수로서 급속하게 증가한다. 그러므로, 이들 분극된 재료는 취급 동안에 강자계(예컨대, 0.1T보다 큼)에서 유지되는 것이 바람직하다. 분극 손실의 기타 원인들도 알려져 있는바, 예컨대 자계 배향의 돌연한 변화, 강한 자기 기울기, 또는 무선주파수계가 원인이며, 이들은 가능한 한 회피되어야 한다. 분극된 재료의 용해는 몇몇 방법에 의해 촉진될 수 있다. 가능하다면, 고체 재료는 분산을 빠르게하고 고체 입자와 용매의 접촉을 긴밀하게 하도록 미세하게 나눠진 분말로서 제공되어야 한다. 고체 입자(또는 비드)와 용매는 교반 그리고 선택적으로 가열을 제공할 수 있는 섞음, 혼합, 흔듦, 기포발생, 압착, 초음파 분해, 마이크로파 가열, 레이저 조사 또는 임의의 다른 수단에 의해 활발히 교반될 수 있다. 용매의 온도는 불필요한 이완을 유발하지 않고 가능한 가장 빠른 용해를 제공하도록 입자 재료에 대해 최적화될 수 있다. 온도 및 필드의 함수로서 이완율은 모든 고체 재료과 용매/용질 시스템에 대해 독특하다. 그러므로, 용해되는 실제 재료의 최소 이완을 위하여 용매의 온도를 최적화시키는 것이 또한 바람직하다. 항상 그렇지는 않지만 대개 일반적으로, 자계는 가능한 한 강해야 한다. 이는 용해 공정 중 액체 샘플에 적용되기도 한다. 공정 동안에 최소값(T1)은 자계의 증가에 의해 통상 증가하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 분극된 고체 재료를 용해하기 위한 장치는 동적 핵분극(DNP) 시스템 내에 제공된다. 이 DNP 시스템은 0.1 ~ 25T 또는 그 이상의 자계강도를 갖는 자석을 포함하며, 이 자석은 최적의 저온유지 시기를 달성하기 위하여 저손실 저온 유지 장치 내에 배치된다. 대략 2T 이상의 자계를 위하여, 자석은 초전도성을 가질 수도 있다. 보다 낮은 자계를 위해서는, 더 단순한 자석이 바람직할 것이다. 특히 바람직한 DNP 시스템은 2 ~ 25T의 자계강도를 위해 설계된 초전도 자석으로 이루어진다. 이 자석은 최적의 저온유지 시기를 달성하도록 초저손실 저온 유지 장치 내에 배치된다. 필요한 필드 균질성은 샘플에 따라 다르지만, 통상적으로 샘플 체적에 걸쳐서 +/-0.2mT가 되어야 한다. 이는 큰 샘플인 경우에도 필드 심(field shim)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 마찬가지로, 분극 동안의 필드의 안정도는 균질성 기준에 비해 나아야 한다. 즉, 필드 변이는 불균질성보다 작아야 한다. 자석은 샘플을 냉각시키기 위해 저온 공간을 수용하도록 구성된다. 바람직한 초전도 자석 저온 유지 장치는 자석의 보어 내에 적어도 저온 공간 또는 펌프식 헬륨 배스(bath)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 헬륨 배스는 관 내에 포함될 수 있는데, 이 관은 자기 헬륨 저장기로부터는 단열(예컨대, 진공 격리)되지만 모세관을 통해 연결되어 있어 이 자기 저장기로부터 충전될 수 있다. 저온 공간은 밀폐된 하측 단부를 갖춘 실린더(박판 스테인레스강 또는 구리 또는 기타 비자성물질 또는 이들의 조합물로 제조됨)로 단순하게 이루어질 수도 있다. 최저 가능 온도 및 최저 극저온 소비를 얻기 위하여, 저온 공간은 초전도 자석의 헬륨 캔 내부에 진공으로 배치되는 것이 바람직하며, 저온 실린더는 예컨대, 헬륨증기 냉각식 실드(shield) 및 액체질소 냉각식 실드 등에, 바람직하게는 보어 내의 적절한 장소에서 열적으로 고정될 수 있다. 바람직하게는, 저온 실린더는 자체 기부에서 모세관을 통해 헬륨 캔에 연결될 수 있다. 헬륨의 유동은 컴퓨터 제어수단 등에 의해 수동이나 자동으로 외부로부터 조절되는 니들 밸브에 의해 제어될 수 있다. 헬륨 배스 내로의 헬륨의 유동은 전동식 니들 밸브에 의해 제어될 수도 있다. 액체의 높이는, 예컨대 앨렌 브래들리 탄소저항기 미터(Allen Bradley carbon resistor meter)에 의해 모니터링될 수 있으며, 니들 밸브는 고정 높이를 유지하도록 수동 또는 자동으로 제어된다. 대략 1K(4He)의 저온을 달성하기 위하여, 배스는 펌핑될 수 있으며, 배스의 온도는 예컨대, 절대 커패시턴스 트랜스듀서 또는 피라니(Pirani) 부재에 의해 측정된 헬륨증기압을 통해 확인될 수 있다. 기체에 의해 냉각된 경우에는 온도 측정치가 니들밸브를 제어하는데 이용될 수 있다. 냉각제(예컨대, 헬륨 또는 질소)는 외부 저장기로부터 공급될 수도 있다. 자석 냉각과 저온 공간의 냉각 양자를 위하여, 폐쇄 사이클 냉각기('냉각제 없음')가 사용될 수도 있다. 샘플은 적절한 주파수에서 마이크로파 조사에 의해 분극된다. 조사를 위해 마이크로파 장치가 제공된다. 이 마이크로파 장치는 다수의 방법으로 실시될 수 있다. 저주파수(약 200GHz 미만)를 위해서는, 도파관이 샘플 공간으로 파를 유도하는데 이용될 수도 있다. 고주파에서는 준광학법(quasi-optical method)이 이용될 수 있다. 샘플 공간은 공명 마이크로파 구조로서 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로파 구조는, 샘플의 교체와 교환을 용이하게 하고 샘플의 냉각이 효율적으로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다. 일단 분극되면, 샘플은 이하에서 기술되는 본 발명에 따른 장치와 방법에 의해 용해된다.
본 발명의 일 실시예가 도1에 개략적으로 도시되어 있다. 도1은 고체 재료를 분극하기 위한 저온 유지 장치(1)의 일 실시예를 도시하며, 이 장치(1)는 본 발명에 따른 분극된 고체 재료 용해 수단을 구비한다. 이 장치(1)(점선으로 둘러싸인 부분)는 저온 유지 장치(2)를 포함하며, 이 저온 유지 장치(2)는 초전도 자석(5)과 같은 자계 생성수단에 의해 둘러싸인 중앙 보어(6) 내에, 분극수단(3) 예컨대, 도파관(3b)에 의해 마이크로파 소스(3c)에 연결된 마이크로파 챔버(3a)를 포함한다. 고체 샘플을 분극하기 위한 분극수단 및 저온 유지 장치는 종래 기술로서 공지되어 있으므로 그 구성에 대해서는 언급하지 않는다. 보어(6)는 적어도 초전도 자석(5) 부근의 영역(P)의 높이까지 수직 하방으로 연장되며, 여기서 자계강도는 재료의 분극이 일어날 수 있도록, 예컨대 1 ~ 25T의 사이로 충분히 높다. 중앙 보어(6)는 밀봉 가능하며, 저압(예컨대, 1mbar 이하의 압력)으로 소기될 수 있다. 분리 가능한 샘플 이송관(7)과 같은 샘플 도입 수단이 보어(6) 내부에 포함될 수 있으며, 이 이송관(7)은 보어의 상단으로부터 구역(P) 내의 마이크로파 챔버(3a) 내부의 위치까지 삽입될 수 있다. 구역(P)은 액체 헬륨에 의해 분극이 일어나기에 충분한 저온(예컨대, 약 0.1 ~ 100K의 온도)까지 냉각된다. 보어(6) 내의 부분 진공을 유지하기 위하여 임의의 적절한 방법으로 이송관(7)의 상단부가 밀봉될 수 있다. 샘플 유지 컵(9)과 같은 샘플 유지 용기가 샘플 이송관(7)의 하단부 위에 바람직하게는 분리 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 컵(9)은 관(7)의 바닥을 덮으며 이 관(7)으로 유입된 모든 샘플을 유지하게 된다. 컵(9)의 열용량이 가능한 한 낮도록, 컵(9)은 발포 플라스틱(예컨대, 폴리스티렌)과 같은 낮은 비열용량을 갖는 경량물질로 제조되는 것이 바람직하다. 밀봉 가능한 He 도입관(10)(용이한 도시를 위해 점선으로 나타냄)이 보어(6)의 상단으로부터 컵(9)의 기부까지 연장된다.
장치(1)는 샘플 유지 컵(9)으로부터 재료를 추출하기 위한 수단을 더 포함한다. 재료를 추출하기 위한 이들 수단은 샘플 유지 컵(9)의 기부 위에서 짧은 거리로부터 밸브(14)를 통해 분극된 용해 재료용 유닛(15)으로 연장하는 추출관(11)을 포함할 수 있다. 밸브(14)는 추출관(11)과 분극된 용해 재료용 유닛(15) 사이에 연통하도록 수동으로, 또는 바람직하게는 컴퓨터 제어하에서 개방될 수 있고, 이러한 연통을 방지하도록 폐쇄될 수 있다. 분극된 용해 재료용 유닛(15)은 중공 본체(16)를 갖고, 블레이드(19)를 구비한 전기 나이프 믹서와 같은 혼합, 섞음 또는 교반 수단(17)과 같은 고체의 용해를 촉진하는 수단이 제공될 수 있다. 바람직하게는 분극된 재료가 접촉할 수 있는 모든 표면은 분극된 분자가 상자성 철과 접촉하는 것을 방지하도록 코팅된다. 분극된 용해 재료용 유닛(15)은 바람직하게는 영구 자석(20) 또는 전자석과 같은 저장 자계를 생성하기 위한 수단에 의해 둘러싸인다. "저장 자계"란 표현은 용해 재료용 유닛(15) 내부의 자계 세기가 적어도 수 초, 바람직하게는 몇 분의 기간 동안 초분극된 재료를 유지하기에 충분하여야 한다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 분극된 용해 재료용 유닛(15)은 재료의 용해를 위해 적절한 용매(21)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 진공원(V)은 바람직하게는 컴퓨터(28)에 의해 컴퓨터 제어된 밸브(23)를 통해 분극된 용해 재료용 유닛(15)에 연결 가능하다. 용해된 재료용 유닛의 기부는 분극된 용해 재료용 유닛(15)의 내용물을 배출하는 것을 제어하기 위해 바람직하게는 컴퓨터로 제어된 밸브(27)가 제공된 출구(25)를 포함한다. 밸브의 개방 및 폐쇄의 시기가 정확하고 재현 가능한 방식으로 제어되도록 하기 때문에 컴퓨터로 제어된 또는 자동 밸브의 사용이 바람직하다. 물론, 예컨대 시작 버튼을 누르거나 또는 컴퓨터에 시작 명령을 내림으로써, 공정을 시작하는데 오퍼레이터가 사용될 수 있다.
고체 상태로 있는 동안 분극된 용해 재료의 용액을 제조하기 위한 본 발명의 일 실시예를 사용하는 방법의 일례는 이하의 단계를 구비한다: 분말, 그레인 또는 비드의 형태의 고체 재료를 샘플 이송관(7)의 바닥에 있는 샘플 유지 컵(9) 내로 도입하고, 샘플 유지 컵(9)이 필수 자계강도의 자계 내에 위치되도록 샘플 이송관(7)을 보어(6) 내로 도입하며 보어(6)는 진공 유지되어 자체 작업 압력까지 소기되고, 여전히 고체인 재료를 초분극하고, 분극된 용해 재료용 유닛(15)은 부분적으로 용매로 충전되고, He 도입관(10)의 상단부가 개봉된 후 보어(6)를 대기압까지 승압하고, 샘플 유지 컵(9)이 저온 유지 장치 내에서 액체 헬륨의 표면 아래에 있다면, 샘플 이송관(7)을 헬륨의 표면 위로 상승시키고, 부족압력이 본체(16) 내에 발생하도록 출구(25)의 밸브(27)가 폐쇄되고 진공을 공급하는 밸브(23)가 개방된다. 밸브(23)가 폐쇄되고, 밸브(14)가 개방되면 본체(16) 내에 있는 부족압력은 샘플 유지 컵(9) 내에 있는 추출관(11)의 단부에서 흡입을 형성하고 He 도입관(10)의 상단부로부터 추출관(11)을 통해 용해된 재료용 유닛(15)으로 He가 유동하게 한다. 적절한 고흡입으로, He 가스의 이러한 유동은 관(11)을 통해 초분극된 재료를 분극된 용해 재료용 유닛(15)의 본체(16) 내로 흡입하고, 용해 공정을 촉진하도록 고체 재료가 용매 내로 흡입되는 동안 혼합, 섞음 및 교반 수단(17)이 작동되고, 재료가 본체(16)에 들어간 후 밸브(23)는 폐쇄되고, 재료가 용해된 후 분극된 재료의 용액은 출구(25)를 통해 개방 밸브(27)에 의해 분배될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예는 분극 유닛으로부터 초분극된 고체 재료를 제거하기 위한 다른 수단을 제공함으로써 구성될 수 있다. 고체 재료는 예컨대 가압된 가스(예컨대, 샘플이 헬륨 배스 내에 있는 경우 헬륨)의 펄스에 의해 분극 유닛으로부터 방출될 수 있다. 가스는 압축된 가스의 플라스크로부터 관을 통해 He 도입관 내로 도입될 수 있다. 또는 배스에 소정의 열량을 공급함으로써, 예컨대 저항성 가열에 의해 액체 헬륨의 배스로부터 발생될 수 있어서 헬륨의 일부가 기화될 수 있다. 또는 고체 재료는 기계적 수단에 의해 분극 유닛으로부터 분극된 용해 재료용 유닛으로 이송될 수 있다. 예컨대, 추출관(11) 대신에, 샘플 이송관(7)은 분극된 재료를 포함하기 위해 이동 가능한 샘플 유지 용기 또는 셔틀을 포함할 수 있다. 이러한 이동 가능한 용기는 예컨대 모터 또는 추 또는 스프링 등과 같은 작동 수단에 연결된 케이블 또는 로드에 연결됨으로써, 분극 유닛으로부터 분극된 용해 재료용 유닛으로 그리고 제 자리로 상승 또는 하강될 수 있다. 분극된 용해 재료용 유닛 내에 있을 때, 이동 가능한 용기는 기울어질 수 있거나 또는 몇몇 다른 방식으로 고체 재료를 용매 내에 침전시킬 수 있다. 재료 용기는 재료 용기가 분극 유닛 내로 하강됨에 따라 인장된 스프링에 의해 이동될 수도 있다. 분극 유닛으로부터 용기를 추출하는 것이 요구될 때, 스프링의 장력은 분극 유닛으로부터 용기를 급속히 끌어내는데 사용되거나 또는 고온 초전도체의 루프는 샘플 홀더에 포함될 수 있고 전류는 둘러싸인 코일에 의해 이 루프 내에 유도될 수 있다. 전류는 주 자계에 대향하는 자계를 생성하는 이러한 방향으로 유도될 수 있어서 샘플 수용관으로부터 샘플 홀더를 방출한다.
용해 재료의 분극 손실을 제한하기 위해, 저온 유지 장치 내의 강자계 내부로부터 용해된 재료용 유닛 또는 다른 용기 또는 장치의 자계 내부로 이송되는 동안 분극된 재료의 통과 시간이 재료의 T1 (스핀 격자) 이완 시간보다 작도록 이송 수단이 배열되어야 한다. 바람직하게는 이러한 이송 기간은 99 ％보다 작은, 바람직하게는 90 ％보다 작은, 더 바람직하게는 10 ％보다 작은 분극 손실을 갖도록 짧아야 한다. 이송 시간은 분극된 용해 재료용 유닛 내의 압력을 감소시킴으로써 또는 기계적인 이송 수단 등의 속도를 조절함으로써 감소될 수 있다. 분극 유닛으로부터의 분극된 재료의 이송 중에, 이를 둘러싸는 자계는 초전도 자석으로부터 멀리 이동함에 따라 감소할 것이다. 몇몇 재료의 분극은 몇 초 또는 훨씬 적은 시간 후에만 약자계에서 이완된다. 이들 경우에서, 이송 중에 적어도 일시적으로 재료에 인접한 영구 자석, 초전도성 또는 저항성 루프에 의해 강한 국소 자계가 제공될 수 있다. 또한, 이송 거리 및 이송 시간은 바람직하게는 가능한 짧게 되어야 한다. 가장 좋은 결과를 달성하기 위해, 분극 유닛과 분극된 용해 재료용 유닛은 바람직하게는 예컨대 약 0.1 ~ 25 T의 강자계 내에 위치되어야 한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 임의의 경우에 요구되는 실제 자계 강도는 고체의 형식 및 사용된 용해 방법에 따라 다를 것이다. 몇몇 분자에 대해 용액 내의 이완은 온도에 의존하고 용액의 최적 온도는 가능한 긴 시간동안 분극을 보존하도록 선택될 수 있다. 항상 그렇지는 않지만 대개 일반적으로, 자계는 용해 중에 가능한 강해야 한다. 용해 공정 중에 최소값(T1)은 통상 자계의 증가와 함께 증가할 것이다. 더욱이, 이완 시간은 자계에 의존할 것이고 적절한 자계는 용액의 이송 중에 (예컨대, 분극 수단에서 영상진찰 자석으로의 용액의 이송 중에) 적용될 수 있다.
분극된 용해 재료용 유닛으로의 이송 중에 초분극된 고체 재료를 가능한 차갑게 유지하기 위해, 관을 위해 낮은 열 전도성 및 낮은 비열용량을 갖는 재료, 예컨대 (상표명) 테플론, 폴리우레탄, 실리콘 등과 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전도 및/또는 복사에 의한 열 전달을 감소시키도록 관은 이중벽을 갖거나 그리고/또는 은도금될 수 있다.
도2에 개략적으로 도시된 본 발명의 제2 실시예에서, 샘플 유지 컵(9) 내의 초분극된 재료의 용해는 재료가 저온 유지 장치(1) 내부에 여전히 있는 동안 수행될 수 있다. 이는 용매 도입 수단을 제공함으로써 달성될 수 있다. 예컨대, 이는 도2에 점선으로 도시된 바와 같이 밸브(23)에 적절한 고압 가스 또는 유체(HP), 예컨대 공기 또는 헬륨 또는 용매를 공급함으로써 달성될 수 있다.
고체 상태로 있는 동안 분극된 고체 재료의 용액을 제조하기 위한 본 발명의 제2 실시예를 사용하는 방법의 일례는 이하의 단계를 구비한다: 분말, 그레인 또는 비드의 형태의 고체 재료를 샘플 이송관(7)의 바닥에 있는 샘플 유지 컵(9) 내로 도입하고, 샘플 유지 컵(9)이 필수 자계강도의 자계 내에 위치되도록 샘플 이송관(7)을 보어(6) 내로 도입하며 보어(6)는 진공 유지되어 자체 작업 압력까지 소기되고, 여전히 고체인 재료를 초분극하고, 용해된 재료용 유닛(15)은 부분적으로 용매로 충전되고, 보어(6)를 대기압까지 승압하고 He 도입관(10)의 상단부가 개봉되고, 샘플 유지 컵(9)이 저온 유지 장치 내에서 액체 헬륨의 표면 아래에 있다면, 샘플 이송관(7)을 헬륨의 표면 위로 상승시키고, 초과압력이 본체(16) 내에 발생하도록 본체(16)를 고압 가스 또는 액체 공급부(HP)에 연결하도록 출구(25)의 밸브(27)는 폐쇄되고 밸브(23)는 조절된다. 밸브(14)는 개방된다. 이는 본체(16)로부터의 용매가 샘플 이송관(7) 내로 강제되게 한다. 고체 재료를 용해하기에 충분한 또는 충분한 것 이상의 용매의 체적이 샘플 이송관(7)으로 반송되면, 밸브(23)는 폐쇄된다. 샘플 이송관(7) 내의 용매는 샘플 유지 컵 내의 초분극된 고체 재료와 접촉하고 이를 용해시킨다. 샘플 유지 컵(9) 내의 재료에 작용하는 선택적인 혼합, 섞음 또는 교반 수단(도시 생략)은 재료의 용해를 촉진하도록 제공될 수 있다. 그 다음 저온 유지 장치로부터 초분극된 용해 재료의 용액을 추출하는 것(그 위치에서 분석하는 대신)이 요구된다면 진공 공급부에 이르는 밸브(23)는 부족압력이 본체(16) 내에 발생하도록 개방된다. 이는 샘플 이송관(7) 내의 관(11)의 단부에서 흡입을 형성하고 He 도입관(10)으로부터 관(11)을 통해 용해된 재료용 유닛(15)으로 He가 유동하게 한다. He의 이러한 유동은 초분극된 재료를 관(11)을 통해 분극된 용해 재료용 유닛(15)의 본체(16) 내로 흡입하고, 재료와 용매가 본체(16)에 들어간 후 밸브(23)는 폐쇄되고, 용해된 재료용 유닛 내의 혼합, 섞음 및 교반 수단(17)은 이 실시예에서는 선택적이나, 제공된다면 고체 재료가 완전히 용해되는 것을 보장하기 위해 소정 기간의 시간동안 작동될 수 있고, 초분극된 재료의 용액은 그 다음 출구(25)를 통해 개방 밸브(27)에 의해 분배될 수 있다. 바람직하게는 이 방법은 자동화되고, 예컨대 컴퓨터(도시 생략)에 의해 제어되고, 컴퓨터로 제어된 액츄에이터(도시 생략)는 밸브 및 혼합, 섞음 또는 교반 수단을 작동하도록 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 용매는 샘플 이송관(7)의 개방 상단부 내로 용매를 간단히 주입함으로써 첨가될 수 있다. 용매와 분극된 용해 재료의 용액은 그 다음 임의의 적절한 방식으로 흡인될 수 있거나 또는 용액은 더 많은 용매 또는 가스 등을 주입함으로써 출구를 통해 방출될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서와 같이 분극 유닛 내로 용매를 도입함으로써 분극 유닛 내부에서 분극된 고체 재료를 용액상이 되게 할 때, 분극 유닛의 강자계 내에 유지되거나 또는 자석의 강자계 영역에 근접하는 동안 분극된 고체 재료는 용해된다. 재료가 헬륨(또는 질소) 배스 내에서 분극된다면, 용해 전에 재료는 배스로부터 상승되어 액체 냉각제를 배수할 수 있다. 샘플은 분극 유닛의 자계의 상당 부 분을 여전히 체험할 것이다. 용액이 세척기로(수동으로 또는 자동으로) 또는 전술된 바와 같은 유동 시스템에 의해 추출되고 영상이 형성될 아이템 내로 주입되거나 또는 용액 NMR에 의해 간단히 직접 분석될 수 있는 후에, 용매는 그 다음 샘플 유지 컵 내로 도입되고 고체를 급속히 용해하도록 고체 재료와 혼합될 수 있다.
분극된 고체 재료가 분극 유닛 내부에서 용액이 될 때 몇몇 인자들이 고려되어야 한다. 전술된 바와 같이, 차가운 샘플 유지 용기 및 고체 재료와 접촉할 때 결빙되지 않는다는 점에서 중요하므로, 하나의 인자는 분극 유닛으로 들어가는 액체의 열 손실이다. 따라서, 첨가된 용매의 양은 고체 재료를 용해시킬 때 결빙을 방지하기에 충분한 열 에너지를 갖도록 하는 질량과 비열용량을 가져야 한다. 물은 높은 비열용량과 응결의 높은 잠재 에너지로 인해 용매의 양호한 선택이다. 또한, 이는 샘플이 생체내에 사용될 때 생물학적인 이유용 용매의 선택이다. 다른 적절한 용매는 링거(Ringer)의 아세테이트와 같은 생물학적 완충제이다. 샘플이 NMR 분광기 또는 분석용 고해상 NMR 분광기에 의해 분석될 때, 광범위한 용매가 가능하고 글리세롤과 같은 부동 첨가제를 갖는 물을 사용하는 것이 특히 유리하다. 다른 중요한 인자는 용매를 도입하는 관의 설계와 샘플 유지 용기의 설계이다. 보어 내로 하강할 때 관으로의 용매에 의해 손실된 열 에너지와 샘플 유지 용기로의 손실된 에너지가 최소로 유지되도록 낮은 열 전도성과 낮은 비열용량을 갖는 경량의 재료가 바람직하다. 통상의 적절한 재료는 (상표명) 테플론, 폴리우레탄, 피크(PEEK), (상표명) 에어로겔 및 (상표명) 펄라이트이다. 또한, 이중 벽 관(내부 관은 용매 첨가 바로 전에 삽입될 수 있다)을 사용하는 것이 유용할 수도 있다. 또한, 이중 벽 관의 벽들 사이의 공간을 소기하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 관은 은도금될 수 있거나 또는 절연 필름[예컨대, 알루미늄 처리된 (상표명) 마일라]으로 코팅될 수 있다. 또한, 샘플의 온도를 제어하는 수단을 개선하도록 관에 저항성 가열 와이어 또는 필름을 입히는 것을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 고려할 다른 인자는 사용된 샘플 이송관과 임의의 샘플 홀더를 제조하는데 사용되는 재료이다. 위와 같은 재료의 선택에 대한 동일한 기준이 여기에 적용되나 세라믹 재료가 여기에 특히 적절할 수 있다. 예컨대, 액체 물 또는 다른 용매가 벽을 통해 순환할 수 없으면서 고체 재료를 냉각하도록 초임계 헬륨이 샘플 수용관 및/또는 샘플 홀더의 벽을 통해 용이하게 순환할 수 있을 정도로 다공성인 발포성 플라스틱 재료 또는 세라믹을 사용하는 것이 유용할 수 있다. 이는 액체 헬륨 배스 내에 컵 또는 폐쇄 단부 관의 형태의 샘플 유지 용기를 침지하고 그 다음 물을 첨가하기 전에 용기의 세공을 통해 액체 헬륨을 배수하도록 액체 헬륨의 표면 위로 용기를 들어올림으로써 재료가 냉각되게 한다. 샘플의 용해에 이어서 생체내 적용의 경우에, 샘플은 샘플 홀더로부터 추출되어야 한다. 이는 예컨대 액체가 흡입에 의해 샘플 홀더를 통해 펌핑되는 유동 시스템에 의한 전술된 본 발명에 따른 방법, 또는 환자에게 주입될 준비가 되도록 샘플 용기를 가압하고 분극된 용해 재료용 유닛 내에서, 예컨대 세척기 내에서 분극 유닛 외부에 있는 분극된 용액을 수집함으로써 행해질 수 있다.
제3 실시예에 있어서, 분극 유닛 및 용해 유닛과 동일한 기구 내에 분석용 NMR 기구를 제공하는 것을 생각할 수 있다. 이것이, 복수의 분석 코일(31 ~ 31"), 즉 핵자기공명 영상진찰 코일 및/또는 핵자기공명 분광법 코일로 도3에 도시된다. 필드 보정 및 NMR 신호 포착에 이용될 수 있는 코일이 고해상 분석용 NMR에 의해 알려진 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 분극된 용해 재료용 유닛은 샘플 유지 컵과 동일하며, 이송 시간은 0이다. 이 경우 분석, 즉 영상진찰 또는 분광법을 수행할 때 초전도 자석의 자계의 외부로 샘플을 이동시킬 필요가 없으므로, 이동으로 인한 샘플의 분극 손실이 없기 때문에 유리하다. 또한, 액체 헬륨 내에 침지된 코일의 낮은 작동 온도는 자체 신호 대 잡음비를 큰 비율(3 이상)로 향상시킨다. 자계강도에 대한 요건이 분극 및 NMR 검출에 대해 동일하지 않을 수도 있으며, 샘플을 자석의 일부분으로부터 다른 부분으로 이동시키기 위한 수단이 제공될 수도 있다. NMR 검출은 DNP 공정에 대한 최적치보다 낮거나 높은 필드에서 수행되는 것이 바람직할 수도 있다. 그러므로, 자석의 하부 에지(즉, 하부 필드, 예컨대 3.35T)에서 차가운 헬륨기체 내에서 DNP 분극을 수행하는 것이 한가지 실행방법이 될 수 있다. 그러면, 필드는 이 영역에서 필요한 균질성으로 보정되어야 할 것이다. 분극 이후에 샘플을 용해 및 NMR 검출을 위해 자석 중앙(즉, 상부 필드, 예컨대 9.4T, 및 균질성)으로 상승시킬 수도 있다. 또한, 샘플을 용해를 위해 중간 장소까지 상승시킨 다음, NMR 검출을 위해 자석 중앙으로 이동시킬 수도 있다.
본 발명의 변형으로서, 다수의 샘플 홀더를 장치에 결합시킬 수 있으며, 이에 따라 다수의 샘플이 동시에 또는 순차적으로 분극되고 하나씩 방출 또는 용해될 수 있다. 또한, 다수의 샘플을 동시에 용해시켜 분석하는 시스템도 생각해 볼 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 다수의 샘플 홀더 시스템은 예컨대, 회전식 홀더(carousel type holder) 또는 그리드식 홀더(grid-type holder)를 사용하는 매우 다양한 방법으로 구성될 수 있다.
제4 실시예에 있어서, DNP에 의해 고분극 재료를 생성할 수 있는 장치를 만들기 위하여, 본 발명에 따른 장치를 갖춘 종래의 NMR 장비를 제공하는 것이 가능하다. 이를 위하여, NMR 장비는 자계 내에 저온 공간을 구비하여야 한다. 이를 위해, DNP 강화(enhanced) 핵분극으로 분자를 용해할 수 있도록, 적절히 넓은 보어 크기를 갖춘 임의의 통상적인 NMR 자석이 이하에서 기술되는 수단 및 유동(flow) 저온 유지 장치를 구비할 수도 있다. 유동 저온 유지 장치는 진공 격리 챔버이며, 이 챔버는 실온 보어를 갖도록 통상적으로 설계된 자석의 보어 내로 삽입될 수 있어, 차가운 냉각제의 스트림에 의해 보어의 온도를 하강시킬 수 있다. 유동 저온 유지 장치는 통상적으로 전송라인을 통해 외부의 냉각제 공급기와 연결되고, 유동 저온 유지 장치 내로의 냉각제의 유동에 의해 자석의 보어가 냉각되어 저온 공간이 형성된다. 유동 저온 유지 장치는, DNP에 의한 고체 샘플의 분극을 가능하게 하는 수단(후술됨)을 구비할 수 있으며, 또한 고체 상태와 융해상태에서 핵신호를 검출하기 위한 수단(후술됨)을 구비할 수도 있다. 초분극된 영상제(imaging agent)의 생성 또는 NMR 분석을 위한 전용 DNP 시스템에 있어서, 저온 공간은 자석 저온 유지 장치에 통합되는 것이 바람직하다.
전술된 실시예는 접근 위치에서(즉, 분극, 용해 및 NMR 검출 모두가 동일한 기구에서 수행된다) 본 발명을 수행하는 DNP 장치를 개시한다. 현재의 NMR 분광계는 DNP 강화 분광기를 위해 용이하게 재구성될 수 없다는 단점이 있다. 이를 극복 하기 위해, 본 발명의 다른 실시예가 이제 설명될 것이고 도6에 도시될 것이며, 자계 발생 유닛(72), 예컨대 초전도 자석, 영구 자석 또는 전자석을 포함하고, 샘플이 위치될 수 있고 예컨대 마이크로파 소스(74)와 도파관 배열체(75)로 구성된 마이크로파 발생 유닛이 샘플을 분극하기 위해 존재할 수 있는 내부 냉각 공간(73)이 제공된 DNP장치(71)는 분극된 재료 이송 라인(76)에 근접하여 배열되고 이에 의해 NMR 분광계(77)에 연결 가능하다. 고체 상태 및/또는 용액 내의 샘플의 자화를 증대하기 위해, 다른 NMR 코일(78)은 DNP 유닛 내에 선택적으로 존재할 수 있다. 분극된 샘플은 고체로서 냉각 공간으로부터 추출될 수 있고 분극된 재료용 유닛 (79)[DNP 유닛(71)과 NMR 분광계(77) 사이에 점선에 의해 도시됨] 내에 용해될 수 있거나 또는 전술된 바와 같이 위치에서 용해될 수 있다. NMR 자석에 대한 DNP 장치의 위치 설정에 있어 약간의 유연성을 갖는다. 그러나, DNP 장치와 NMR 분광계 사이에서 분극된 용해 재료의 통과 시간을 감소시키기 위해 가능한 짧은 거리가 바람직하다. 이러한 구성의 장점은 현재의 NMR 분광계에 대한 개량으로서 제공될 수 있다는 점이다. DNP 초분극에 대한 NMR 분광계의 재구성이 신속 및 용이하다. 현재의 NMR 탐침(유동 탐침)은 용이하게 접속될 수 있고 현재의 NMR 기법으로부터의 완전한 장점이 취해질 수 있다. 분극된 액체 샘플은 가능한 신속히 DNP 장치를 떠나야 하고 중간 NMR 분석을 위한 유동 탐침 활성 구역 내에 위치되어 샘플이 NMR 분광계에 있을 때 전체 분극, 용해, 이송 공정 및 NMR 여기/포착의 시작의 정확한 시기가 요구된다. 이는 액체에 대한 통과 시간 및 NMR 분광계에 도달하는 것과 NMR 여기/포착의 시작 사이에 지연이 바람직하게는 핵 T1보다 짧은 것을 보장하도 록 편리하게 컴퓨터 제어될 수 있다.
도4는 샘플 유지 용기, 예컨대 저온 유지 장치 내의 샘플 유지 컵 내로 가열된 용매를 주입하는데 적절한 용매 가열 및 주입 장치(41)의 일 실시예를 통한 단면도를 개략적으로 도시한다. 용매 가열 및 주입 장치(41)는 적어도 2 bar, 바람직하게는 10 bar의 압력에 견딜 수 있는 압력 용기(43)를 포함하는데, 이 압력 용기(43)는 압력 용기(43) 둘레에 감싸지고 스위치 또는 계전기(46)를 통해 전력 공급부(47)에 연결 가능한 가열 코일(45)과 같은 가열 수단에 의해 가열될 수 있다. 압력 용기(43)는 바람직하게는 예컨대 그를 둘러싸는 절연 재킷(49)에 의해 단열된다. 압력 용기(43)에는 입구 파이프(53) 및 입구 밸브(55)를 통해 용매의 공급부(57)에 연결 가능한 입구(51)와, 출구 파이프(61) 및 출구 밸브(63)를 통해 샘플 유지 용기(도시 생략)에 연결 가능한 출구(59)가 제공된다. 압력 변환기(65)와 같은 감압 장치는 압력 용기(43) 내의 압력을 측정하고 선택적으로 표시하기 위해 용매 가열 및 주입 장치(41)에 연결 가능하다. 용매 가열 및 주입 장치(41)는 이하의 방식으로 작동한다. 출구 밸브(63)가 폐쇄될 때, 분극된 샘플을 용해하기에 충분한 양의 용매가 압력 용기(43)로 들어가도록 입구 밸브(55)가 개방되고 그 다음 밸브(55)가 폐쇄되고, 가열 코일(45)이 전력 공급부(47)에 연결되고 압력 용기(43) 내의 용매가 가열되도록 스위치(46)가 닫히고, 온도 상승은 용매를 비등하게 하고 이는 압력 용기(43) 내부의 압력을 상승시키고, 압력 변환기(65)에 의해 기록된 압력이 예컨대 샘플을 용해하는데 요구되는 온도에 대응하는 2 bar 또는 5 bar인 소정의 값에 도달할 때, 전력 공급부(47)는 분리되고, 출구 밸브(63)는 개방되고 압력 용기(43) 내에 존재하는 대기압 이상의 초과 압력은 용매가 출구 파이프(61)를 통해 샘플이 용해되는 샘플 유지 용기로 급속히 방출되게 한다. 점선으로 도시된 바와 같이, 바람직하게는 밸브(55, 63), 압력 변환기(65) 및 가열 코일(45)은 컴퓨터(67)와 같은 제어 수단에 연결된다. 컴퓨터(67)에는 바람직하게는 용매 가열 및 주입 장치(41)를 제어하기 위한 그리고 적용 가능하다면 샘플 유지 용기로부터 분극된 용해 샘플을 제거하기 위한 수단을 제어하기 위한 소프트웨어가 제공된다.
샘플 홀더 및 적절한 마이크로파 구조물이, 샘플에 마이크로파를 조사하기 위해 저온 공간 내에 배치될 수 있다. 이러한 마이크로파 구조물은, 한 세트의 패브리페로 거울(Fabry-Perot mirror) 또는 도파관(도5 참조)의 단부에 부착된 챔버 또는 혼 안테나(horn antenna) 또는 다른 적절한 마이크로파 조사용 구조물일 수 있다. 마이크로파 구조물은 마이크로파 구조물 내의 마이크로파 필드의 강도를 증가시키기 위하여 마이크로파용 공명 챔버의 역할을 하도록 설계되는 것이 바람직하다. 저주파(약 200 GHz 미만)를 위하여 도파관이 파를 조사용 구조물로 유도하는데 적절히 사용될 수도 있다. 도파관의 형상과 크기는 마이크로파 손실을 감소시킬 수 있도록 선택된다. 바람직하게는, 도파관은 저온 공간에 대해 가능한 한 낮은 열부하를 갖도록 설계되며, 예컨대 은도금 박판 스테인레스강으로 제조될 수 있다. 또한, 파형(corrugated) 도파관이 사용될 수도 있다. 고주파에서는 준광학법이 채택될 수 있으며, 마이크로파는 렌즈 및 거울에 의해 유도될 수 있다. 마이크로파 구조물은, 샘플의 교환을 용이하게 하고 샘플의 냉각을 효율적으로 만드는 개 구부를 갖는 것이 바람직하다. 적절한 마이크로파 발진기(oscillator)가 마이크로파를 생성하는데, 예를 들어 IMPATT 다이오드 발진기, IMPATT 증폭식 건(Gunn) 발진기, 또는 BWO 등이 있다. 또한, 마이크로파 발진기는 샘플을 조사하기 위한 공명 구조물의 일부분일 수도 있다. 따라서, 마이크로파를 생성하는 실제 장치는 샘플에 인접한 자석 내에 물리적으로 배치됨으로써 이송손실을 저감시킬 수 있다.
도5는 DNP 시스템의 저온 유지 장치 내부에 배치되는 분극수단(3)의 실시예의 일부의 사시도이다. 이 분극수단은 도파관(3b)에 의해 마이크로파 에너지 소스(도시 생략)에 연결된 마이크로파 챔버(3a)를 포함한다. 챔버(3a)는 대략 원통형인 외벽(3d), 상단부 플레이트(3e) 및 하단부 플레이트(3f)를 구비한다. 챔버(3a)는 황동과 같은 마이크로파 반사용 재료로 제조된다. 상단부 플레이트(3e)는 샘플 유지 컵(9; 도시 생략)을 챔버(3a) 내로 통과시킬 수 있는 직경을 갖춘 중앙 원형 개구(3g)를 구비한다. 상단부 플레이트(3e) 및 하단부 플레이트(3f)는 다수의 절개부(3h)를 구비하며, 이들 절개부는 마이크로파 반사용 메시(3i)에 의해 덮이고, 이 메시에 의하면 액체 헬륨은 챔버(3a)로 유입되지만 마이크로파가 절개부(3h)를 통해 챔버(3a)로부터 유출되는 것은 방지된다. 챔버(3a)는 도파관(3b)의 하단부(3j)상에 장착되며, 마이크로파가 도파관(3b)으로부터 챔버(3a) 내로 통과하도록 챔버(3a)의 벽(3d)에 있는 슬롯(3k)은 도파관(3b)의 하단부(3j)에 있는 유사한 슬롯(3l)과 정렬된다. 슬롯(3k, 3l)의 크기는 챔버(3a) 내로의 마이크로파의 흐름이 최적화되도록 결정된다. 예컨대, 챔버의 내경이 28mm이고 내부 높이가 28mm이며 도파관의 내부 폭이 7mm이면, 슬롯들은 5 ~ 10mm의 높이와 2 ~ 7mm의 폭을 가질 수 있다. 도파관(3b)의 하단부(3j)는, 챔버(3a) 내에 결합된 마이크로파 에너지를 증가시키기 위한 마이크로파 반사판의 역할을 하도록, 바닥쪽으로 테이퍼져 있다. 적절한 테이퍼 각도는 도파관의 크기, 사용된 마이크로파의 주파수 및 슬롯(3k, 3l)의 크기에 따라 결정되지만, 약 5°~ 60°, 바람직하게는 15°~ 30°일 수 있다. 챔버(3a), 도파관(3b), 슬롯(3k, 3l)의 크기는 챔버(3a)가 마이크로파 에너지용 공명 챔버의 역할을 하도록 결정된다. 샘플 유지 컵 내에 담긴 샘플의 분극을 측정하기 위하여, 챔버는 중앙 NMR 픽업(pick-up) 코일(51)을 선택적으로 구비할 수 있다. 이 코일은, 정적 필드 배향에 따라 나선형 또는 안장(saddle)형의 구리 권선(도시 생략)을 구비하고 적절한 감지수단과 연결되어 있는 PTFE제의 실린더(53)로 적절하게 제조될 수 있다.
이 실시예에 있어서, 샘플은 샘플 유지 컵(9) 내에 위치되고 샘플 유지 용기는 (픽업 코일이 존재하는 경우에는 픽업 코일의 내부의) 챔버(3a)의 중심 내로 하강된다. 마이크로파 방사선의 소스가 활성화되고 샘플은 조사된다. 그 다음에, 전술된 방법(즉, 저온 유지 장치 내의 위치에서 또는 저온 유지 장치 외부의 분극된 용해 재료용 유닛 내에서)에 의해 용해될 수 있고, 필요할 때까지 분극된 용해 샘플은 강자계 내에서 분극된 용해 재료용 유닛 또는 몇몇 다른 용기(예컨대, 샘플 유지 컵) 내에 유지된다.
본 발명에 따른 챔버의 제2 실시예에 있어서, 하단부 플레이트(3f)는 샘플 유지 컵(9)과 동일한 직경의 중앙 홀(3m)을 구비한다. 이에 따라 샘플 유지 컵(9)은 챔버(3a)를 통해 하강하여 외부로 분리될 수 있다. 샘플 수용 용기는 수직으로 분리된 다수의 샘플 유지 컵을 구비할 수도 있다. 이들 컵 각각은 챔버(3a)의 높이와 같거나 그 이하일 수 있다. 이들 컵이 챔버(3a)와 동일한 높이를 갖는다면, 제1 컵 내의 제1 샘플을 챔버(3a) 내에서 마이크로파에 노출시키는 한편, 제2 컵 내의 제2 샘플을 챔버의 외부에(하지만, 강자계에 매우 근접하게) 위치시키는 것이 가능할 수 있다. 제1 샘플이 충분히 분극되면, 샘플 수용 용기는 수직으로 이동될 수 있어, 제2 컵 내의 제2 샘플이 챔버(3a) 내에 위치되고 제1 컵 내의 분극된 제1 샘플은 챔버(3a) 외부의 자계 내에서 분극을 유지한다. 이러한 공정은 모든 샘플이 분극될 때까지 반복될 수 있고 그 다음 샘플 이송관으로부터 재료를 추출하기 위해 하나의 수단 또는 복수의 수단을 이용하여 모든 샘플이 동시에 용해될 수 있다. 선택적으로, 각각의 분극된 샘플은 차례로 용해될 수 있으며 DNP 유닛의 강자계 내에서 또는 (분극된 용해 재료용 유닛인) 컵에서 영상진찰 혹은 분광법 장치의 자계 내의 분극된 용해 재료용 다른 유닛 내에서 액상으로 저장될 수 있다.
분석 분야에 있어서 NMR 검출이 특히 바람직하다. 다른 분야에 대해서는 NMR 검출은 핵분극의 기준을 선택적으로 제공한다. NMR 검출 코일은 공지된 임의의 형상(예컨대, 솔레노이드 또는 안장 형상)을 가질 수 있다. 일반적으로, 코일(인덕턴스)은 커패시터에 의해 NMR 주파수로 변환되고 케이블의 특성 임피던스와 부합된다. NMR 코일은 관심있는 하나 이상의 핵종의 핵을 검출하기 위하여 다수의 주파수로 변환되어 부합될 수 있다. 커패시터는 저온 공간에서 코일 근처에 장착될 수 있다. 이에 따라, 가장 높은 Q값을 얻을 수 있다. 코일에 인접한 커패시터를 구비하는 것이 어려운 경우에는, 커패시터를 저온 공간의 외부에 배치하고 전송 라인을 통해 저온 공간과 연결시킬 수도 있다. 전송라인은 동축, 연선(twisted pair), 스트립라인(stripline) 또는 기타 적절한 케이블일 수 있다. 이러한 케이블은, 저온 공간에의 열부하와 신호감쇠간의 관계를 고려하여 선택된다. 다수의 코일도 가능하다. 이들은 두 개의 NMR 주파수로 변환될 수 있으며, 이중 공명 NMR[디커플링(decoupling), 교차 분극(cross polarisation) 등]이 고체 상태와 액상태 모두에서 수행되도록 할 수 있다. 이에 따라서 하나 이상의 핵종의 동시 검출도 가능해진다. 따라서 분광계는 복수의 리시버를 필요로 할 수도 있다. 선택적으로, 다양한 핵의 NMR 신호가 연속하여 포착될 수 있다. 짧은 시간 내에 복수의 샘플을 분석하기 위하여, 샘플을 이동시키기 위한 샘플-회전대(sample-carousal)가 제공될 수도 있다. 또한, 고체 샘플의 용해는 재현가능한 NMR 분석을 수행할 수 있는 광학수단에 의해 검출될 수도 있는데, 이는 검사될 재료가 균일하게 용해된다는 점에서 중요하다. 이 용해는 NMR 분석 챔버의 내부 또는 외부의 임의의 광학적 광검출수단에 의해 점검될 수도 있다. 몇몇 중요한 핵이 매우 짧은 T1 값을 갖기 때문에, 용해공정이 완료되자마자 분석을 행하는 것이 중요할 수 있다. 그러므로, 중요한 모든 핵의 동시 여기/검출을 위한 수단을 구비하는 것이 바람직하다. NMR 검출회로가 냉각된다면, 더 나은 신호 대 잡음비가 얻어진다. 또한, 통상적으로 신호 증폭기를 냉각하는 것이 바람직하다. 따라서, 신호 증폭기는 NMR 검출회로에 인접하게, 바람직하게는 저온 공간 내에 배치될 수 있다. 초전도 코일 및 SQUID 검출기는, 신호 대 잡음비를 개선하는데 유용한 다른 장치이다.
간단한 샘플 분극에 사용될 수 있는 단순하고도 저렴한 회로를 도7에 도시한다. 이 장치는 간단한 무선주파 자기공명 분광계이다. 이러한 장치는 고체 샘플의 용해전에 이 샘플의 분극을 결정하는데 이용될 수 있으며 전술한 검출 코일 중의 임의의 코일을 사용한다. RF 회로는, VCO(voltage controlled oscillator; 81), 방향성 결합기(83), 180도 하이브리드(85), 믹서(87), LNA(low noise amplifier; 89), 저역 필터(91), PC 데이터 포착 카드(93), 및 정적 필드 코일(97)로부터의 정적 필드(B0)의 방향에 횡방향인 거의 균일한 필드를 제공하는 변환 및 부합 MR (또는 여기) 코일[95; 자계(B1)를 부여함]로 구성된다. 코일(95)은 MR 주파수로 변환되고 전송라인의 특성 임피던스(예컨대, 50Ω)와 부합된다. VCO(81)(또는 함수 발생기)는 방향성 결합기(83)[분할기(divider)]에 의해 두개의 신호로 나누어지는 연속파 신호를 생성하며, 상기 신호 중 하나는 믹서(87)의 국부 발진기를 구동하고 다른 신호는 MR 코일(95)에 공급되는 180도 하이브리드(85)로 보내진다. 신호의 레벨을 조절하기 위해 고정 감쇠기(도시 생략)가 사용될 수도 있다. VCO(81)는 중요한 분광 영역을 커버하도록 충분한 주파수 영역에 걸쳐 주파수 변조될 수 있어야 한다. 변조속도는 통상 5 ~ 50Hz 일 수 있으며, 변조신호는 신호포착(신호 평균)과 동기적으로 공급된다. 바람직하게는, 변조신호 및 신호포착은 PC 데이터 포착 카드(93)로부터 발생되며, 바람직하게도 신호는 다른 데이터 분석을 위해 이용될 수 있다. 주파수가 자기공명을 통해 소사될 때 반사계수의 변경이 관찰된다. 반사신호는 LNA(89)에 의해 증폭되어 믹서(87)로 공급된다. 케이블의 길 이를 조절함으로써, 흡수 또는 산포 신호가 선택될 수 있다. 본질적으로 MR 코일(95)의 대역폭은, 신호로부터 공제되어야 하는 포물선의 베이스라인을 생성한다. 이 베이스라인은 샘플의 유입전에 수득되거나 신호 대역 외부의 다항식 함수(또는 스플라인 함수)와 일치될 수 있다. 코일 대역폭은 최적 실행을 위해, 예컨대 보다 나은 결과를 제공하는 과결합(ovecoupling), 저항성 댐핑(resistive damping) 등의 다수의 방법으로 조절되거나, LNA(89)로 코일(95)을 적극적으로 장전함으로써 조절될 수 있다. 이러한 주파수 체제에서 변환된 코일의 자연 대역폭은 수백 Hz이어서, 대부분의 분야에 대해 불충분한 대역폭을 제공한다. 저항성 댐핑은 유효 대역폭을 만족스러운 정도까지 상승시킨다. 그러나, 이에 의하면 신호 대 잡음비가 증가량의 제곱근만큼 저하된다. 이것은, VCO의 위상잡음 및 진폭이 신호 대 잡음비를 주로 결정하기 때문에 어느 정도까지는 허용될 수 있다. 자계는 VCO(81)의 주파수 및 스핀의 자기회전 비율에 따라서 약간의 mT로부터 상당량의 T까지의 임의의 값이 될 수 있다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서, 강자계 그리고 선택적으로 상승된/최적화된 용매 온도, 교반 및 미세하게 나눠진 고체 샘플의 존재는 용해 중 분극 손실을 최소화한다. 임의의 특정한 분극된 고체 재료의 용해 중 유지된 분극의 양은 이하의 인자에 의존한다. 분극된 재료의 조성, 재료의 형태 및 크기(예컨대, 비드, 파우더, 입자의 형태인지 또는 고체 물질로서 존재하는지), 용해하는데 사용된 용매, 용매 온도, 용해 속도, 용해가 일어나는 자계. 각각의 재료에 대해 이들 인자를 최적화함으로써 분극 손실은 무시할 만하게 될 수 있다. 높은 레벨의 분극을 유지하면서 샘플을 용해하기 위한 최적의 조건은 실험적으로 용이하게 발견될 수 있다. 이하의 실험 결과는 모든 다른 변수는 동일하게 놓고 샘플을 용해하는데 걸린 시간을 변화시킨 결과를 도시한다. 3.35 T의 자계 내에서 3s의 시간 동안 360 K의 온도에서 D2O 내에서, 15 mM OX063으로 도핑된 1 mm 직경 비드의 HP001(1-하이드록시메틸-1-13C-사이클로프로필)-메탄올을 용해하는 것은 10 ％보다 작은 분극 손실을 나타냈다. 8s 동안 동일한 물질을 용해하는 것은 69 ％보다 작은 분극 손실을 나타냈다. 12s 동안 동일한 물질의 용해를 수행하는 것은 97％보다 작은 분극 손실을 나타냈다. 이들 결과는 재현 가능하고 상이한 비율로 용해되는 중의 분극 손실 정도를 추정할 수 있게 한다. 따라서, 이들 결과는 12 초 동안 HP001을 용해하는 것은 99 ％보다 작 은(실제로는 97 ％) 분극 손실을 나타내고, 8 초 동안 HP001을 용해하는 것은 90 ％보다 작은 (실제로는 단지 69 ％) 분극 손실을 나타내고, 3 초 동안 HP001을 용해하는 것은 10 ％보다 작은 분극 손실을 나타내는 것을 보여준다. 예컨대, 더 많은 교반 또는 더 높은 용매 온도에 의해 달성되는 더 급속한 용해는 고체와 액체 상태 사이에 훨씬 작은 분극 손실을 나타낸다.
전술한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 후술되는 청구범위의 보호받고자 하는 범위를 제한하는 것은 아니다.

Claims (29)

  1. 고체 재료를 분극하기 위한 수단(P, 3)과, 자계 발생 수단(5, 20)을 포함하는 고체 분극 재료 용해 장치에 있어서,
    고체 재료를 용해하기 위한 수단(14, 15)을 더 포함하고,
    상기 자계 발생 수단(5, 20)은 각각의 분극 수단 및 용해 수단에 의해 제어되면서 재료가 강자계를 받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 고체 재료를 분극하기 위한 상기 수단(P, 3)을 냉각하도록 구성되는 냉각 시스템(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각 시스템(2)은 저온 유지 장치(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 재료를 용해하기 위한 상기 수단은 상기 장치 내측에 위치 설정된 분극된 고체 재료를 용해하기 위한 수단(11, 15, Ⅴ; 33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용액인 상기 분극된 재료를 상기 상기 장치 내측으로부터 상기 장치 외측에 배열된 용해된 분극된 재료용 유닛(15)으로 이송하도록 구성된, 상기 분극된 재료를 추출 및 이송하기 위한 수단(11, 14, 15, 23, Ⅴ; 33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분극된 재료를 추출 및 이송하기 위한 수단(11, 16, 23, Ⅴ, HP)은 용매를 상기 장치 내측에 위치 설정될 수 있는 샘플 유지 용기(9)로 이송하도록 구성되고, 상기 분극된 재료 및 용매를 상기 샘플 유지 용기(9)로부터 용해된 분극된 재료용 유닛(15)으로 이송하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 99 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 90 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 10 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분극된 용해 재료용 상기 유닛(15)에는 교반, 섞음 또는 혼합 수단(17, 19)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 핵 분극 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 핵 자기 공명 분석을 위한 장치에 있어서,
    고체 재료를 분극하기 위한 수단(3)을 포함하는 저온 유지 장치(2)와,
    상기 저온 유지 장치 내측에 있는 동안 고체 재료를 용해하기 위한 수단과,
    핵 자기 공명 분석 코일(31-31")을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 마이크로파 에너지 소스에 연결된 적어도 하나의 마이크로파 챔버(3a)가 제공되며, 상기 적어도 하나의 마이크로파 챔버(3a)는 샘플을 분극하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 용해된 분극된 재료를 포함하는 용액을 제조하는 방법에 있어서,
    고체 재료를 장치(2) 내로 도입하는 단계와,
    상기 장치(2) 내측에서 상기 재료를 분극하는 단계와,
    상기 장치(2) 내측에 있는 동안 상기 분극된 재료를 용매 내에 용해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 장치는 저온 유지 장치(2)인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 99 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 90 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 분극된 고체 재료의 용해 중의 분극 손실은 10 ％보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제6항에 있어서, 용매를 도입하기 위한 수단(11, 16; 11, 33) 및 샘플 유지 용기(9)는 고체 분극 재료가 12초 이하 동안에 용해될 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제6항에 있어서, 용매를 도입하기 위한 수단(11, 16; 11, 33) 및 샘플 유지 용기(9)는 고체 분극 재료가 8초 이하 동안에 용해될 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제6항에 있어서, 용매를 도입하기 위한 수단(11, 16; 11, 33) 및 샘플 유지 용기(9)는 고체 분극 재료가 3초 이하 동안에 용해될 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제6항에 있어서, 샘플 유지 용기(9)는 다중 샘플 홀더이며, 분극 가능한 고체 재료의 여러 개의 샘플은 한 번에 또는 순차적으로 분극되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제19항에 있어서, 샘플 유지 용기(9)는 다중 샘플 홀더이며, 분극 가능한 고체 재료의 여러 개의 샘플은 한 번에 또는 순차적으로 분극되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제20항에 있어서, 샘플 유지 용기(9)는 다중 샘플 홀더이며, 분극 가능한 고체 재료의 여러 개의 샘플은 한 번에 또는 순차적으로 분극되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제21항에 있어서, 샘플 유지 용기(9)는 다중 샘플 홀더이며, 분극 가능한 고체 재료의 여러 개의 샘플은 한 번에 또는 순차적으로 분극되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제6항에 있어서, 분극 가능한 재료의 여러 개의 샘플은 하나씩 또는 동시에 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제19항에 있어서, 분극 가능한 재료의 여러 개의 샘플은 하나씩 또는 동시에 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제20항에 있어서, 분극 가능한 재료의 여러 개의 샘플은 하나씩 또는 동시에 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제21항에 있어서, 분극 가능한 재료의 여러 개의 샘플은 하나씩 또는 동시에 용해되는 것을 특징으로 하는 장치.
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Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60122361T2 (de) * 2000-11-03 2007-06-21 Ge Healthcare As Verfahren und einrichtung zum lösen hyperpolarisierter feststoffe für nmr-analysen
NO20031736D0 (no) * 2003-04-15 2003-04-15 Amersham Health As Forbindelser
NO20035626D0 (no) * 2003-12-17 2003-12-17 Amersham Health As Metode
US20050254998A1 (en) * 2004-03-01 2005-11-17 Ebara Corporation Reactive detection chip and spotter suitable for manufacturing the chip
GB0411072D0 (en) 2004-05-18 2004-06-23 Oxford Instr Superconductivity Apparatus and method for performing in-vitro dnp-nmr measurements
DE102004029632B4 (de) * 2004-06-18 2011-06-09 Bruker Biospin Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen einer flüssigen Probe in ein NMR-Spektrometer
PL1797102T3 (pl) 2004-07-30 2015-10-30 Ge Healthcare As Kompozycja zawierająca rodnik triarylometylowy przydatna w diagnostyce metodą MRI
GB0424725D0 (en) * 2004-11-09 2004-12-08 Oxford Instr Superconductivity Cryostat assembly
GB0507174D0 (en) 2005-04-08 2005-05-18 Oxford Instr Molecular Biotool Method of operating a dynamic nuclear polarization system
GB0514303D0 (en) * 2005-07-12 2005-08-17 Oxford Instr Molecular Biotool Magnet assembly
JP2007021008A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Hitachi Ltd Ｄｎｐ過分極手段を備えた磁気共鳴イメージング装置
ES2654520T3 (es) * 2005-10-11 2018-02-14 Huntington Medical Research Institutes Agentes de formación de imágenes y métodos de uso de los mismos
AU2006321057B2 (en) 2005-12-01 2012-11-01 Ge Healthcare As Method of dynamic nuclear polarisation (DNP) using a trityl radical and a paramagnetic metal ion
AU2006326932A1 (en) * 2005-12-19 2007-06-28 Sydney West Area Health Service Induction coil sensing
US8703102B2 (en) * 2008-04-04 2014-04-22 Millikelvin Technologies Llc Systems and methods for producing hyperpolarized materials and mixtures thereof
JP2009527768A (ja) 2006-02-21 2009-07-30 ベルザー，アブラム 超偏極方法、システムおよび組成物
US9207298B2 (en) 2011-03-23 2015-12-08 Millikelvin Technologies Llc Techniques, systems and machine readable programs for magnetic resonance
US7573268B2 (en) * 2006-02-22 2009-08-11 Los Alamos National Security, Llc Direct imaging of neural currents using ultra-low field magnetic resonance techniques
JP5269791B2 (ja) 2006-08-30 2013-08-21 ジーイー・ヘルスケア・アクスイェ・セルスカプ 動的核分極（ｄｎｐ）方法並びに該方法で使用するための化合物及び組成物
US7631507B2 (en) * 2006-11-02 2009-12-15 General Electric Company Methods and devices for polarized samples for use in MRI
WO2008086534A1 (en) 2007-01-11 2008-07-17 Huntington Medical Research Institutes Imaging agents and methods of use thereof
US20080229928A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Urbahn John A Sorption pump with integrated thermal switch
US8731640B2 (en) 2007-03-28 2014-05-20 General Electric Company Fluid path system for dissolution and transport of a hyperpolarized material
US20080240998A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Urbahn John A Fluid path system for dissolution and transport of a hyperpolarized material
US20080242974A1 (en) 2007-04-02 2008-10-02 Urbahn John A Method and apparatus to hyperpolarize materials for enhanced mr techniques
US7519492B2 (en) * 2007-05-02 2009-04-14 General Electric Company Apparatus and method for fully automated closed system quality control of a substance
EP2028505A3 (en) 2007-08-24 2010-03-17 Oxford Instruments Molecular Biotools Ltd. Coolant assembly of a DNP apparatus
WO2009027645A2 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 The Universtiy Of Nottingham Improvements in the preparation of a sample (e.g. involving dynamic nuclear polarisation) for analysis (e.g. by nmr or mri)
RU2475770C2 (ru) * 2007-08-28 2013-02-20 Джи-И Хелткер Лимитед Устройство и установочный кожух для растворения и выведения замороженного поляризованного образца и контейнер для содержания такого образца
DE102007044016B4 (de) * 2007-09-14 2010-12-16 Bruker Biospin Gmbh Probenwechseleinrichtung mit auf mäanderförmiger Bahn geführten Probenaufnahmen, insbesondere für ein NMR-Spektrometer, und Kernspinresonanz-Spektrometer
WO2009046457A2 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Huntington Medical Research Institutes Imaging of genetic material with magnetic resonance
EP2072061A1 (en) 2007-12-19 2009-06-24 GE Healthcare Limited Composition and method for generating a metabolic profile using 13C-MR detection
US8575932B2 (en) * 2008-01-08 2013-11-05 The University Of Georgia Research Foundation, Inc. Upper stack for a nuclear magnetic resonance spectrometer aaparatus and associated method of operating a nuclear magnetic resonance spectrometer apparatus
JP4871311B2 (ja) * 2008-02-26 2012-02-08 株式会社日立製作所 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
US8763410B2 (en) * 2008-04-21 2014-07-01 General Electric Company Method and apparatus for the dissolution and filtration of a hyperpolarized agent with a neutral dissolution media
WO2009133169A1 (en) 2008-05-02 2009-11-05 General Electric Company Method of determining alanine transaminase (alt) activity by 13c-mr detection using hyperpolarised 13c-pyruvate
DE102008033886B4 (de) * 2008-07-18 2012-03-08 Bruker Biospin Ag Apparatur zur Durchführung von DNP-NMR Messungen mit Kompensationsanordnung
WO2010020776A2 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Oxford Instruments Molecular Biotools Limited Dynamic nuclear polarisation system
US7633290B1 (en) * 2008-09-09 2009-12-15 General Electric Company Apparatus and method for a fully automated preparation of a hyperpolarizing imaging agent
WO2010061191A1 (en) * 2008-11-27 2010-06-03 Oxford Instruments Molecular Biotools Limited Apparatus for dynamic nuclear polarisation
DE102008063703B3 (de) * 2008-12-19 2010-06-17 Bruker Biospin Ag Automatische Transportvorrichtung für NMR-Messproben, Kryomagnetsystem mit automatischer Transportvorrichtung, Transportbehälter für automatische Transportvorrichtung und Verfahren zum Befördern einer NMR-Messprobe
JP5868311B2 (ja) 2009-04-02 2016-02-24 ジーイー・ヘルスケア・リミテッド 炎症又は感染の検出のための過分極１３ｃピルビン酸塩を含む磁気共鳴造影媒体の使用
US20100251732A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-07 General Electric Company Apparatus and method for introduction of a material into a cryogenic system
EP2443443A1 (en) * 2009-06-19 2012-04-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mri with hyperpolarisation device using photons with orbital angular momentum
US8636980B2 (en) * 2009-06-19 2014-01-28 Koninklijke Philips N.V. MRI thermometry combined with hyperpolarisation device using photons with orbital angular momentum
CA2772190A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Millikelvin Technologies Llc Systems and methods for producing hyperpolarized materials and mixtures thereof
KR101690821B1 (ko) 2009-09-10 2016-12-28 지이 헬쓰케어 리미티드 과분극화된 １３ｃ-프럭토즈를 사용하는 １３ｃ-자기 공명 검출 방법
US8427161B2 (en) * 2009-12-18 2013-04-23 General Electric Company Method and apparatus for generating hyperpolarized materials
EP2348327B1 (en) * 2010-01-18 2013-11-27 Bruker BioSpin AG Method for NMR measurements using dissolution dynamic nuclear polarization (DNP) with elimination of free radicals
US9222995B2 (en) * 2010-02-16 2015-12-29 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for dispensing a hyperpolarized fluid
WO2011124672A1 (en) 2010-04-08 2011-10-13 Bracco Imaging Spa Process for preparing hyperpolarized substrates and method for mri
US9259490B2 (en) 2010-05-03 2016-02-16 Ge Healthcare Limited Hyperpolarized lactate contrast agent for determination of LDH activity
KR101206727B1 (ko) * 2011-01-03 2012-11-30 한국표준과학연구원 저자기장 핵자기공명 장치 및 저자기장 핵자기공명 방법
US8786284B2 (en) * 2011-01-11 2014-07-22 Bridge12 Technologies, Inc. Integrated high-frequency generator system utilizing the magnetic field of the target application
EP2689239A4 (en) * 2011-03-23 2014-12-24 Millikelvin Technologies Llc IMPROVED TECHNIQUES, ENHANCED SYSTEMS, AND COMPUTER-READABLE ENHANCED PROGRAMS FOR MAGNETIC RESONANCE
US9714995B2 (en) 2011-03-23 2017-07-25 Millikelvin Technologies Llc Techniques, systems and machine readable programs for magnetic resonance
US9110132B2 (en) * 2011-08-05 2015-08-18 Chris Chiodo Electrical and fluid connection system for magnetic imaging
US9511154B2 (en) 2011-10-12 2016-12-06 Bracco Imaging S.P.A. Process for the preparation of hyperpolarized derivatives for use in MRI analysis
US9693828B2 (en) 2011-12-05 2017-07-04 Bracco Imaging S.P.A. Composition comprising acetic anhydride and a gadolinium complex, and method for the use in hyperpolarisation in MRI analysis
GB2498181A (en) 2011-12-29 2013-07-10 Bruker Biospin Gmbh Device and method for rapid dynamic nuclear polarisation
US9925280B2 (en) 2012-04-02 2018-03-27 Bracco Imaging S.P.A. Hyperpolarized amino acids
US9329245B2 (en) * 2012-04-11 2016-05-03 Bruker Biospin Ag MRI compatible method and device for rapid DNP on a solid state hyperpolarized sample material
EP2847591A1 (en) 2012-05-07 2015-03-18 Albeda Innovation ApS Intra-operative cancer diagnosis based on a hyperpolarized marker
AU2013286922A1 (en) * 2012-07-02 2015-01-29 Millikelvin Technologies Llc Techniques, systems and machine readable programs for magnetic resonance
US9329246B2 (en) 2012-10-03 2016-05-03 Bruker Biospin Ag Method for hyperpolarization transfer in the liquid state
US9404984B2 (en) 2012-11-06 2016-08-02 Bruker Uk Limited Method of hyperpolarization applying brute force using particulate acceleration agents
DE102013219453B8 (de) 2013-09-26 2014-10-02 Bruker Biospin Ag DNP-Vorrichtung
US9874622B2 (en) 2013-09-27 2018-01-23 General Electric Company Hyperpolarized media transport vessel
US20150198681A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Prudhvi Raju Chintalapati Method for transporting an NMR sample spaced horizontally and vertically from a cryo-magnetic system using a vibration isolated motorized curvilinear Transport Carrier with dual end-effector and method for telescoping the Carrier to different cryo-magnetic systems at different heights
GB2540729B (en) * 2015-05-01 2018-03-21 Oxford Instruments Nanotechnology Tools Ltd Superconducting magnet
DE102016203891B4 (de) * 2016-03-09 2019-07-11 Numares Ag Verfahren zur Durchführung einer NMR-Messung und NMR-Spektrometer-Anordnung
US10481222B2 (en) * 2017-07-24 2019-11-19 General Electric Company Fluid path insert for a cryogenic cooling system
WO2019039477A1 (ja) 2017-08-23 2019-02-28 国立大学法人大阪大学 原子核スピンの高偏極化方法及び高偏極化装置
US10520561B2 (en) 2017-09-27 2019-12-31 General Electric Company System and method for hyperpolarizing a substance and quenching radicals therein
CN111971569B (zh) * 2018-02-19 2023-04-25 布鲁克法国股份公司 多孔基质中的核自旋超极化
US10677874B2 (en) * 2018-02-20 2020-06-09 Wisconsin Alumni Research Foundation System and method for control of hyperpolarized gas-phase contamination in spectroscopic magnetic resonance imaging
US11035807B2 (en) * 2018-03-07 2021-06-15 General Electric Company Thermal interposer for a cryogenic cooling system
DE102019201071B4 (de) * 2019-01-29 2020-11-05 Bruker Biospin Gmbh Vorrichtung zum schnellen Probenwechsel in einem NMR-Spektrometer mit Durchflusszelle
US10942237B2 (en) 2019-05-07 2021-03-09 GE Precision Healthcare LLC System and method for hyperpolarizing a substance
US11925786B2 (en) 2019-05-15 2024-03-12 GE Precision Healthcare LLC System and method for drawing a solution
EP3832333A1 (en) 2019-12-02 2021-06-09 Universität Wien Method and device for delivering a liquid sample material to a spectrometer setup
JPWO2022092322A1 (ko) * 2020-11-02 2022-05-05
DE102020214887B4 (de) 2020-11-26 2022-08-04 Bruker Switzerland Ag Magnetsystem zur Durchführung von 2-Feld-NMR-Experimenten und zugehöriges Nachrüstverfahren
GB202111734D0 (en) 2021-08-16 2021-09-29 Cambridge Entpr Ltd Hyperpolarisation method and product

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1196820A (en) * 1967-11-25 1970-07-01 Jeol Ltd Sample Holder for a Nuclear Magnetic Resonance Instrument.
US4642206A (en) * 1983-06-27 1987-02-10 Syracuse University Production of spin polarized fusion fuels
US5258710A (en) * 1992-03-27 1993-11-02 General Electric Company Cryogenic probe for NMR microscopy
US5408181A (en) * 1993-08-30 1995-04-18 Auburn International, Inc. NMR system for measuring polymer properties
US5617859A (en) * 1995-10-02 1997-04-08 General Electric Company Apparatus and methods for magnetic resonance (MR) imaging of cavities using fluids polarized at low temperatures
WO1997037239A1 (en) * 1996-03-29 1997-10-09 Lawrence Berkeley National Laboratory Enhancement of nmr and mri in the presence of hyperpolarized noble gases
CN1224502A (zh) * 1996-03-29 1999-07-28 劳伦斯·伯克利国家实验室 利用超极化惰性气体对于核磁共振和磁共振成象质量的提高
AU8119298A (en) * 1997-06-19 1999-01-04 Nycomed Imaging As Overhauser magnetic resonance imaging (ormi) method comprising ex vivo polarization of a magnetic resonance (mr) imaging agent
DE19742548C2 (de) * 1997-09-26 1999-10-07 Otten Ernst Wilhelm Magneteinrichtung für Tansport und Aufbewahrung kernspinpolarisierter Gase und Verfahren zur Entnahme dieser Gase
US6278893B1 (en) 1998-01-05 2001-08-21 Nycomed Imaging As Method of magnetic resonance imaging of a sample with ex vivo polarization of an MR imaging agent
US6125654A (en) * 1998-10-16 2000-10-03 Syracuse University Bulk production and usage of hyperpolarized 129 Xenon
DE19937566C2 (de) * 1999-08-09 2001-06-28 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hochdruckpolarisator für Edelgase und Verfahren zum Betreiben des Polarisators
GB0014463D0 (en) 2000-06-14 2000-08-09 Nycomed Amersham Plc NMR Method
DE60122361T2 (de) * 2000-11-03 2007-06-21 Ge Healthcare As Verfahren und einrichtung zum lösen hyperpolarisierter feststoffe für nmr-analysen
US20040049108A1 (en) * 2000-11-03 2004-03-11 Ardenkjaer-Larsen Jan Henrik Methods and devices for polarised nmr samples
BR0115124B1 (pt) * 2000-11-03 2012-12-25 dispositivo para fundir uma amostra hiperpolarizada sàlida, mÉtodo para produzir uma amostra hiperpolarizada fundida, e, uso de um dispositivo ou mÉtodo.
US6515260B1 (en) * 2001-11-07 2003-02-04 Varian, Inc. Method and apparatus for rapid heating of NMR samples

Also Published As

Publication number Publication date
US20040066193A1 (en) 2004-04-08
IL155476A0 (en) 2003-11-23
JP4061192B2 (ja) 2008-03-12
JP2004512537A (ja) 2004-04-22
DE60122361T2 (de) 2007-06-21
HUP0302425A2 (hu) 2003-10-28
KR20030066650A (ko) 2003-08-09
CN1484768A (zh) 2004-03-24
AU1600402A (en) 2002-05-15
HUP0303091A2 (en) 2004-01-28
IL155476A (en) 2010-02-17
KR100794898B1 (ko) 2008-01-14
EP1330182A1 (en) 2003-07-30
AU2002216004B2 (en) 2007-01-04
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