(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気共鳴システムで造影剤として使用するサンプルを自動式に過分極化するための装置を提供する。【解決手段】サンプルボックス（１０）と、サンプルボックス（１０）からサンプルを受け取るように構成されたエアロックチャンバ（１１）と、低温チャンバ（１２）と、サンプルをエアロックチャンバ（１１）から低温チャンバ（１２）へ運ぶための案内チャンネル（１３）と、サンプルボックス（１０）に結合されたヒータ／圧力モジュール（１４）と、サンプルを案内チャンネル（１３）を通して低温チャンバ（１２）へおよび低温チャンバ（１２）から運ぶための注入／取り出し装置（１５）と、サンプルボックス（１０）に結合された溶解モジュール（１６）と、当該装置内でのサンプルの位置、順序付け、温度、圧力および溶解のうちの１つまたは複数を制御することによってサンプルの過分極化を調整する制御装置（１７）とを備える。【選択図】図１
2010063884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤として使用するサンプルを過分極化する造影剤分極装置であって、
少なくとも１つのサンプル容器を収納するサンプルボックス（１０）と、
前記サンプルボックス（１０）からサンプル容器（２２）を受け取るように構成されたエアロックチャンバ（１１）と、
低温チャンバ（１２）と、
サンプル容器を前記エアロックチャンバ（１１）から前記低温チャンバ（１２）へ運ぶための案内チャンネル（１３）と、
サンプル容器を、前記案内チャンネル（１３）を通して、サンプルを前記低温チャンバ（１２）へ注入し、前記低温チャンバ（１２）からサンプルを取り出すための注入／取り出し装置（１５）と、
前記サンプルボックス（１０）に結合されたヒータ／圧力モジュール（１４）と、
前記サンプルボックス（１０）に結合された溶解モジュール（１６）と、
当該造影剤分極装置内での前記サンプル容器（２２）の位置、順序付け、温度、圧力および溶解のうちの１つまたは複数を制御することによって前記容器内のサンプルの過分極化を調整する制御装置（１７）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記サンプル容器（２２）は中をサンプルを通過させるチューブ経路（１８）に結合され、
前記注入／取り出し装置（１５）が、
駆動機構と、
前記駆動機構に結合され、前記チューブ１８を上下動させるアクチュエータ（３５）と、
前記サンプル容器の位置またはチューブ（１８）の位置を測定するための１つまたは複数の変換器と、を備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記駆動機構が、
少なくとも２つの摩擦式車輪であって、第１の摩擦式車輪（３１）が前記駆動機構に結合され、第２の摩擦式車輪（３２）が前記第１の摩擦式車輪と整列された摩擦式車輪と、
前記少なくとも２つの摩擦式車輪と前記チューブ（１８）との間に力を加えるための調節可能な引っ張り機構（３４）と、
を備える請求項２記載の装置。
【請求項４】
１つまたは複数の変換器が、固定された基準点に対する溶解流体経路の変位を測定するための変位変換器、前記第１の摩擦式車輪の回転位置を測定するための回転変換器、前記第２の摩擦式車輪の回転位置を測定するための回転変換器、光学的な基準センサ、およびそれらの任意の組合せのうちの少なくとも１つを含む請求項２記載の装置。
【請求項５】
受動的に駆動される摩擦式車輪の組と、
前記受動的に駆動される摩擦式車輪と前記サンプル運搬装置との間に力を加えるための調節可能な引っ張り機構と、
前記受動的に駆動される摩擦式車輪の組の回転位置を測定する、前記受動的に駆動される摩擦式車輪の組に結合された回転変換器と、
をさらに備える請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記溶解モジュールが、
作動装置（５１）と、
前記サンプルボックス内の溶解溶液を、前記低温チャンバ内に位置決めされた前記サンプルから分離する１つまたは複数の制御弁と
を備え、前記作動装置が前記制御弁の開閉を調整する請求項１記載の装置。
【請求項７】
造影剤として使用するサンプルを過分極化するための自動化された方法であって、
サンプル運搬装置に収容された前記サンプルをサンプルボックス（１０）の中に装填すること、
前記サンプル運搬装置に収容された前記サンプルをエアロックチャンバ（１１）へ運ぶこと、
前記エアロックチャンバ（１１）を排気すること、
案内チャンネル（１３）を介して前記サンプル運搬装置の駆動力を自動的に制御しながら、前記サンプル運搬装置を前記エアロックチャンバ（１１）から前記案内チャンネル（１３）を通して低温チャンバ（１２）に挿入すること、
前記サンプルを分極化すること、
溶解溶液を加熱および加圧すること、
前記溶解溶液を前記サンプルに加えること、
前記溶解溶液および前記サンプルを前記低温チャンバ（１２）から受入容器へ退避させること、ならびに
前記サンプル運搬装置を前記低温チャンバ（１２）から退避させること
を含む方法。
【請求項８】
制御装置によって実行されると、過分極化装置に請求項７記載の方法を実施させる命令を含む機械可読媒体。
【請求項９】
前記サンプル運搬装置を駆動するために用いられる駆動力の量を計算する命令をさらに含む請求項８記載の機械可読媒体。
【請求項１０】
前記命令が、前記サンプル運搬装置の位置または速度の少なくとも１つの測定値を用いて前記駆動力の量を計算するために、前記制御装置にフィルタ式を実行させる請求項９記載の機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）で使用する過分極造影剤を調製する、完全に自動化された非侵襲性のシステムのための装置および方法を対象とするものである。より具体的には、本発明の実施形態は、撮像される被験者への導入前の過分極造影剤の非侵襲的な分極化、濾過、および品質管理試験の実施のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩは、非侵襲性であり、調査中の患者を場合によっては有害なＸ線などによる照射に曝す必要がないため、医師にとって特に魅力的となっている診断技術である。分析用の高分解能なＮＭＲ分光法が、分子構造の決定に通常用いられる。
【０００３】
ＭＲＩおよびＮＭＲ分光法は、一般的に使用される造影剤の核スピンの分極が通常は極めて低いため、ある程度感度が不足する。核スピンの分極を改善するためのいくつかの技術が存在する。こうした技術は過分極技術として知られ、感度の向上をもたらす。過分極技術では、例えば１３Ｃ−ピルビン酸塩または他の薬剤などの造影剤のサンプルが、撮像される被験者に導入または注入される。
【０００４】
多くの例では、造影剤はその最終使用に極めて近い装置の中でこの過分極化を受ける。これは、通常は分極の持続時間（縦緩和時間Ｔ１）が短く、スピンが緩和されて熱平衡状態の分極に戻るためである。通常の短い持続時間に対処するための１つの技術は、固体状態でスピンを分極化する動的核分極を使用することである。過分極化したサンプルを生成するために用いられる装置は、磁場の中に存在する低温空間を備えている。一般的に構成された装置は、磁石の穴に挿入された真空遮断チャンバを含む流動式の低温維持装置を備えている。低温維持装置は、外部の寒剤供給物によってトランスファラインおよびポンプ装置を通して供給される低温の寒剤の流れによって冷却され、流動式の低温維持装置内への寒剤の流れが磁石の穴を冷却し、低温空間を形成する。
【０００５】
造影剤は低温維持装置へ運ばれ、そこで、磁場内での電子常磁性剤（ＥＰＡ）との相互作用によって過分極が生じる。この時点で低温に凍結されている材料を、続いて流体経路送達システムによって送達された溶解材料に溶解させる。溶解した材料を分極装置（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）から移動させるために、第２の流体経路システムが用いられる。
【０００６】
分極装置から取り出された後、この時点では溶解され過分極化している造影剤は、ＥＰＡおよび他の添加物を除去するために濾過される。薬理学的な生成物を収集するために受入容器が用いられ、患者に対して放出する前に材料の品質管理（ＱＣ）試験を行うことを可能にする。
【０００７】
こうして製造された過分極化した造影剤は、処理条件および環境条件に敏感であり、その持続時間が短いことによって悪化する。こうしたことが、造影剤の安全性および有効性に影響を及ぼす可能性がある。製造時の他の問題は、無菌性および有効性を維持しながら、短い時間の中でＱＣ試験の複数の変動要素が必要であることに関係する。
【０００８】
さらに現在の過分極化システムは非効率的であり、稼働するのに費用がかかる。例えば過分極化は多量の寒剤の消費を必要とし、また多くのエネルギーおよび労力を要し、オペレータが液体寒剤を処理してサンプルを分極装置へ案内および挿入することを求められることがしばしばである。したがって、改善された過分極化システムは、周囲環境に応じた崩壊を最小限に抑えるように動作し、オペレータが液体寒剤を処理する必要なしにさらに連続した動作を可能にし、かつ過分極化した造影剤のサンプルの処理量を増加させるように設計されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，４６６，８１４号公報
【特許文献２】米国特許出願第１１／６９２，６４２号公報
【特許文献３】米国特許出願第１１／７６６，８８１号公報
【特許文献４】米国特許第６，５１５，２６０号公報
【特許文献５】米国特許第６，９５８，２２１号公報
【特許文献６】米国特許第７，２８７，３９１号公報
【特許文献７】米国特許第７，３１２，０４３号公報
【特許文献８】米国特許第６，３５６，０８０号公報
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／０，０６６，１９３号公報
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００７／０，０３８，０７６号公報
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００７／０，２９３，９０１号公報
【特許文献１２】国際公開第０２３６００５号公報
【特許文献１３】国際公開第９９３５５０８号公報
【特許文献１４】国際公開第２００６１０６２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、１つまたは複数の分極化した造影剤を、造影剤の無菌性、安全性および有効性を維持しながらその最終使用まで送達するように調製することに適合させた、完全に自動化された非侵襲性の装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、磁気共鳴システムで使用する過分極化したサンプルを製造するための完全に自動化された装置および方法を提供することによって、前述の欠点を克服する。
【００１２】
第１の態様では、本発明は、造影剤として使用するサンプルを自動式に過分極化するための装置であって、サンプルボックスと、サンプルボックスからサンプルを受け取るように構成されたエアロックチャンバと、低温チャンバと、サンプルをエアロックチャンバから低温チャンバへ運ぶための案内チャンネルと、サンプルボックスに結合されたヒータ／圧力モジュールと、サンプルを案内チャンネルを通して低温チャンバへおよび低温チャンバから運ぶための注入／取り出し装置と、サンプルボックスに結合された溶解モジュールと、当該装置内でのサンプルの位置、順序付け、温度、圧力および溶解のうちの１つまたは複数を制御することによって、サンプルの過分極化を調整する制御装置とを備える装置を提供する。
【００１３】
第２の態様では、本発明は、造影剤として使用するサンプルを過分極化するための自動化された方法であって、サンプル運搬装置に収容されたサンプルをサンプルボックスの中に装填すること、サンプル運搬装置に収容されたサンプルをエアロックチャンバへ運ぶこと、エアロックチャンバを排気すること、案内チャンネルを介してサンプル運搬装置の挿入力を自動的に制御しながら、サンプル運搬装置をエアロックチャンバから案内チャンネルを通して低温チャンバに挿入すること、サンプルを分極化すること、溶解溶液を加熱および加圧すること、溶解溶液をサンプルに加えること、ならびに溶解溶液およびサンプルを低温チャンバから受入容器へ退避させることを含む方法を提供する。
【００１４】
また第３の態様では、本発明は、制御装置によって実行されると、過分極化装置にサンプルの過分極化の各ステップを実施させる命令を含む、機械可読媒体を提供する。
【００１５】
図面は、本発明を実施するために現在企図される実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による過分極材料に対する装置の略ブロック図である。
【図２】典型的なサンプル運搬装置を示す図である。
【図３】典型的な摩擦式車輪機構を示す図である。
【図４】（Ａ）Ｇａｕｓｓｉａｎフィルタは適用されず、位置のフィードバックはモータ変換器からのものである場合、および（Ｂ）モータ変換器と牽引ワイヤの変換器の間でＧａｕｓｓｉａｎフィルタを使用する場合の、固定された支持プレートに取り付けられた牽引ワイヤの変換器を用いたサンプルバイアルの位置の測定値を示す図である。
【図５】典型的なサンプルボックスを示す図である。
【図６】典型的な自動化された工程のステップのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
定義
以下の詳細な記載は例示的なものであり、本発明の用途および使用について本発明を制限するものではない。さらに、前述の本発明の背景または後述の図面の詳しい説明に示される理論によって制限されるものでもない。
【００１８】
本明細書において使用されるとき、「適合される」、「結合される」などは、記載される効果を実現するために各要素が協働できるようにするための、要素間の機械的、構造的、電気的または光学的な接続を指す。
【００１９】
本明細書において使用されるとき、「分極化する」という用語は、ＭＲＩでさらに使用するために材料の物理的特性を変更することを指す。さらに本明細書において使用されるとき、「過分極化される」という用語は、室温および１ステラにおいて見られるレベルを上回るレベルでの分極化を指し、それについては、米国特許第６，４６６，８１４号にさらに詳しく記載されている。
【００２０】
本明細書において使用されるとき、「動的濾過」という用語は、医薬品を運ぶ混合物の媒体中での溶解度が時間によって変化する、混合物の１つまたは複数の成分を除去または濾過する濾過装置の能力を指す。以下に詳しく記載するように、例えば媒体の圧力、温度、体積、ｐＨを変化させることによって、各成分の溶解度を変えることができる。
【００２１】
本明細書において使用されるとき、「電子常磁性剤」（ＥＰＡ）という用語は、スピンを高度に分極化された電子から核スピンへ移すことによって動的核分極を可能にする薬剤を指す。一般的に用いられるＥＰＡは、トリス（８−カルボキシル−２，２，６，６−テトラ（２−（１−メトキシ−２，２−ｄ２−エチル））−ベンゾ［１，２−ｄ：４，５−ｄ’］ビス（ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩である。
【００２２】
本明細書において使用されるとき、液体状態分極（ＬＳＰ）という用語は、固体状態の分極化した材料の溶解によって生じる分極状態を指す。溶解効率（ＤＥ）を決めるために、しばしば以下の変換関数が用いられる。
【００２３】
ＤＥ＝液体状態分極％／固体状態分極％
本明細書では、過分極化した造影剤の水溶解および動的濾過のための方法および装置が提供される。溶解および動的濾過のための典型的な方法および装置は、本出願人に譲渡された米国特許出願第１１／６９２，６４２号（日本国特許公開２００８−２３７９１０）および米国特許出願第１１／７６６，８８１号に記載されており、それらを参照によって本明細書に援用する。
【００２４】
本明細書では、上記２件の同出願人の特許出願の分極装置システムを更に改良して、ユーザの関与を最小限に抑え、周囲条件から分極装置システムを通してレシーバ内への造影剤のサンプルの（過分極化のための）装填、配合および取り出しに関係する各ステップを自動化するために用いられる、自動化／制御システムが開示される。
【００２５】
図１を参照すると、サンプルボックス１０と、エアロックチャンバ１１と、液体ヘリウムにより冷却化する低温チャンバ１２と、サンプルを内部に含むサンプルバイアル（ガラスビンなど）２２をエアロックチャンバ１１から低温チャンバ１２へ運ぶための案内チャンネル１３と、サンプルボックス１０に結合されたヒータ／圧力モジュール１４と、分極前のサンプルを案内チャンネル１３を通して低温チャンバ１２内のバイアル２２へ注入し、およびそのバイアル２２から（分極化された）サンプルを抜き取るための注入／取り出し装置１５と、サンプルボックス１０に結合された溶解モジュール１６と、サンプルの過分極化を調整する制御装置１７とを含む自動化されたシステムが示されている。
【００２６】
サンプルボックス１０
サンプルボックス１０は、分極化しようとする造影剤を図１の装置に装填するために設けられる。一実施形態では、サンプルボックス１０は、造影剤サンプルと溶解媒体を保持するサンプル運搬装置を収納できるように設計され、またサンプル運搬装置をエアロックチャンバ１１に挿入するように位置決めすることができる。他の実施形態では、サンプルボックス１０を、複数のサンプル運搬装置を収納できるように構成してもよい。
【００２７】
サンプルボックス１０の大きさおよび形は、サンプル運搬装置に対応させて変えてよい。一実施形態では、長方形の設計を用いることができる。他の実施形態では、サンプルボックス１０を円筒形にすることができる。
【００２８】
一実施形態では、サンプルボックス１０を定位置に保持することができる。他の実施形態では、サンプルボックス１０を可動構成部品とし、サンプル運搬装置に結合することができる。
【００２９】
エアロックチャンバ１１
エアロックチャンバ１１は、サンプル運搬装置を、低温チャンバ１２内の低い温度および圧力の状態を維持しながら、低温チャンバ１２外の周囲の圧力／温度環境から低温チャンバ１２に挿入するためにある。一実施形態では、エアロックチャンバ１１は、造影剤サンプルを保持するサンプル運搬装置を収容するように設計する。エアロックチャンバ１１は、サンプルを装填する端部には動的シールを、案内チャンネルの端部には仕切り弁を、夫々備えている。一実施形態では、この動的シールによって、適切な大きさに定められたオリフィスを介したエアロックチャンバ１１のパージ処理および減圧操作が可能になる。一実施形態では、パージ処理はヘリウムなどの不活性ガスを用いて実施することができる。パージ操作のタイミングおよび持続時間は、制御装置１７によって監視および調整することができる。圧力センサは、パージガスの圧力およびエアロック内部の真空圧を監視する。監視によって、仕切り弁が開かれ、サンプルが案内チャンネル１３に挿入される前に、適切な減圧が得られ、それが維持された状態を確立するための方法が与えられる。
【００３０】
図２に示される一実施形態では、サンプル運搬装置が周囲環境から挿入される間、低温チャンバ１２内で極めて高い真空度（例えば約１０−７トル）を維持することができる。サンプル運搬装置は、サンプルバイアル２２および細径チューブのネットワークを含む溶解流体経路システムを備えている。図２に示すように、一実施形態では、二重作用の空気式仕切り弁２１が、エアロックチャンバ１１と案内チャンネル１３の間の接続部分を制御する。サンプルの装填中、仕切り弁２１は閉じられており、エアロックチャンバ１１と案内チャンネル１３の間にシールを形成する。一実施形態では、サンプルバイアル２２はエアロックチャンバ１１に挿入され、ねじ付きの摺動機構を有する動的シール２３は、エアロックチャンバ１１のタップ付きの上側開口部にねじ込まれる。
【００３１】
図２に示す実施形態をさらに参照すると、エアロックチャンバ１１は、他に、ヘリウム弁２４および真空弁２５の２つの弁を有する。これらの弁は、低圧のヘリウム槽２７および機械的な真空ポンプ２８に接続するために用いられる。一実施形態では、図２の装置の各部分がスエージ加工されたロックコネクタ２６によって弁２４および２５に結合される。動的シール２３およびサンプルバイアル２２が適所に位置付けられた後、制御装置１７は、エアロックチャンバ１１を短時間の間、ヘリウム弁２４を開放状態に切り換えて、ヘリウムで充填する。次いで、制御システムは真空弁２５を開放状態に切り換え、エアロックチャンバ１１を、連続的に作動している真空ポンプ２８に曝す。
【００３２】
ポンプ２８は、エアロックチャンバ１１からヘリウムを排気して真空を生成する。この真空は、圧力センサ（「真空センサ」）を用いて監視することができる。一実施形態では、真空センサが１０−３トル（Torr）より低い圧力に達するかまたは同様の圧力の閾値を記録するまで、エアロックチャンバ１１を複数のパージサイクルに曝し、ヘリウムによるエアロックチャンバ１１の充填および排気を行う。真空弁２５を再び開放し、チャンバ内の圧力を監視する。圧力が閾値より低い状態に留まる場合には、制御装置１７が仕切り弁２１を開放する。次いで、サンプルが挿入される間、周囲の空気がチャンバに入らないように、したがって案内チャンネル１３内の真空を維持しながら、注入／取り出し装置１５を用いてサンプルバイアル２２のチューブを動的シール２３に沿って摺動させ、サンプルバイアル２２を自動的に案内チャンネル１３の中へ押し込む。
【００３３】
案内チャンネル１３
案内チャンネル１３は、エアロックチャンバ１１に結合して、１つまたは複数のサンプルバイアルを低温チャンバ１２の内外に案内する。一実施形態では、案内チャンネル１３の全体寸法によって案内チャンネル１３を通るサンプルバイアルの中継位置が決まり、それによって、サンプルバイアルが案内チャンネル１３に沿った様々な位置で平衡を得ることが可能になる。他の実施形態では、案内チャンネル１３は、２つ以上のサンプルバイアルを順次または並行して低温チャンバ１２に挿入する、または低温チャンバ１２から取り出すことができるように構成されてもよい。
【００３４】
注入／取り出し装置１５
注入／取り出し装置１５は、同装置の正確な位置と速度とを制御装置１７へフィードバックすることを伴う、チューブ送りシステムである。一実施形態では、注入／取り出し装置１５は、正確に機械加工された溝を有する機械的な摩擦式車輪駆動機構と、２つの摩擦式車輪とサンプル運搬装置の溶解流体経路との間で必要な垂直力を加えるための調節可能なクランプ機構と、サンプル運搬装置の重力重量（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎ  ｗｅｉｇｈｔ）を釣り合わせ、わずかに上向きの浮力を与える釣り合い機構と、摩擦式車輪および流体経路の位置をリアルタイムに測定する少なくとも２つの位置変換器と、２つの変換器から受け取った情報を用いて所望の位置への「滑りのない」動きをもたらす制御装置１７とを備えている。別の実施形態では、回転変換器を有する別の受動的な摩擦式車輪の組、光学的な基準センサ、またはサンプルが滑らずに所望の経路に沿って移動することを可能にする特別な制御アルゴリズムを用いて、冗長な位置測定を得ることができる。
【００３５】
一実施形態では、図３に示すように、注入／取り出し装置１５は、摩擦式車輪機構／クランプ３０を備えている。一実施形態では、サンプル運搬装置の溶解流体経路１８を摩擦式車輪機構３０の中に配置することが可能であり、サンプルバイアルがエアロックチャンバ１１に装填され、動的シール２３が位置決めされる。溶解流体経路１８は、図３に示す摩擦式車輪機構の駆動輪３１の溝の中に位置する。溝は、直径が溶解流体経路の外径よりわずかに小さい半円形を有するように機械加工することができる。同様の「鏡像」の溝を有する従動輪３２は、例えばスナップ１つのクランプ機構を用いて適所にスナップ留めすることができる。一実施形態では、チューブガイド３３を用いて、サンプル運搬装置を位置決めすることもできる。これら車輪（３１，３２）によって溶解流体経路１８に加えられる垂直力は、クランプ上の調節可能なねじなど調節可能な引っ張り機構３４を用いて調節することが可能である。この調節は、溶解流体経路を変形させずに、車輪と溶解流体経路の間に十分な駆動力を与えるように行うことができる。
【００３６】
一実施形態では、溶解流体経路１８を案内チャンネル１３に挿入し、また案内チャンネル１３から取り出すための作動および駆動機構を、ステッピングモータ、リニアモータおよびサーボモータなどの電気モータまたはＤＣモータを用いて実現することができる。一実施形態では、サーボモータ３５を用いて機構の「駆動」輪を駆動させることができる。駆動力、またはサーボモータから必要とされる力（したがってサーボモータの大きさ）は、機構によって駆動される溶解流体経路の重力負荷を最小限に抑える釣り合いおもりベースの釣り合い機構によって、比較的小さく保つことができる。サーボモータ３５は、モータが回転すると、サーボモータおよび間接的に駆動輪の回転を測定する一体型の回転変換器を有する。摩擦式車輪３２と溶解流体経路１８の間に滑りがない限りは、変換器の信号はサンプルバイアル２２および溶解流体経路１８の位置を示す。摩擦式車輪３２と溶解流体経路１８の間に加えることができる力に対する制限、および動的シール２３によって溶解流体経路１８の外側チューブに加えられる高い摩擦抵抗力のために、チューブと輪の間に滑りが存在する可能性がある。この滑りによって、サンプルバイアル２２および溶解流体経路の位置の測定が不正確になる恐れがある。一実施形態では、第２の変位変換器を用いて、それをサンプルボックス１０の固定された支持プレート（または他の固定機能）と溶解流体経路１８との間に取り付けることができる。この変位変換器は、牽引ワイヤの変位変換器など線形変換器とすることができる。変位変換器は、固定された支持プレートに取り付けられた、固定された基準フレームに対する溶解流体経路および間接的にサンプルバイアルの変位を測定する。
【００３７】
サーボモータにより加えられる力を時間によって変化させることにより、案内チャンネル１３を通る溶解流体経路１８の動きを制御することができる。一実施形態では、この力を、サーボ制御装置によって１ｋＨｚの速度でリアルタイムに計算し、ＰＩＤ制御アルゴリズムを走らせることにより、適用することができる。このＰＩＤ制御アルゴリズムでは、所与の時間におけるサンプルバイアル２２の目的位置と目標速度とをその入力として受け取り、閉ループ制御を得るために、実際の位置および速度のフィードバック値を用いる。速度のフィードバックは、高分解能のモータ変換器の位置のフィードバックを電子的に得ることによって取得することができる。一実施形態では、サーボ制御装置への位置フィードバックは、これらの２つの変換器の間で、牽引ワイヤの変位変換器に向けて重み付けされ、定常状態におけるこの変換器の示度に収束するようなＧａｕｓｓｉａｎ  ＩＩＲフィルタを用いて、実施することができる。このようなＧａｕｓｓｉａｎフィルタによりフィルタリングされた位置フィードバックを用いてサンプルバイアル２２の位置を決めることが可能であり、フィードバックによって任意の所与の時間における所望の位置を追い、したがって正確なバイアルの位置決めが可能になる。かかる制御アルゴリズムは任意の所与の時間において安定状態に留まり、したがってサーボモータの暴走状態を防止する。図４は、固定された支持プレートに取り付けられた牽引ワイヤの変換器を用いてバイアルの位置を測定する、２つの所望の設定点の位置の間で切り換わるサンプルバイアルを示す。（Ａ）では、Ｇａｕｓｓｉａｎフィルタは適用されず、位置のフィードバックはモータ変換器からのものである。（Ｂ）では、モータ変換器と牽引ワイヤの変換器の間でＧａｕｓｓｉａｎフィルタが使用される。（Ａ）では、バイアルが滑り、その所望の位置に到達しないが、（Ｂ）では、バイアルはより正確に所望の位置を追う。
【００３８】
ヒータ／圧力モジュール１４
図１のヒータ／圧力モジュール１４は、サンプル溶解用の溶解溶液の温度および圧力を制御するように設計されていて、サンプルボックス１０に結合することができる。一実施形態では、サンプルボックス１０は、溶解溶液の温度を調整するように配置されたヒータブロックを収容する。ヒータブロックの寸法は、溶解溶液を収容するべく構成された溶解モジュール１６の体積および形によって調節される。一実施形態では、ヒータ／圧力モジュール１４は、サンプルボックス１０の温度および圧力を監視する、１つまたは複数の温度センサおよび圧力センサを備える。制御装置１７は、動作中のヒータブロックの温度を制御する。
【００３９】
溶解モジュール１６
溶解モジュール１６は、溶解溶液を、サンプルバイアル２２に収容された造影剤と迅速に混合し、動作中にサンプル運搬装置からの溶解溶液の流れを制御するように設計されている。一実施形態では、溶解モジュール１６をサンプルボックス１０に組み込むことができる。サンプル運搬装置は、サンプルバイアル２２、溶解流体経路１８、運搬流体経路１９および受入容器を備える。
【００４０】
一実施形態では、溶解流体経路１８はチューブ３０（図１）を備え、チューブ３０は、バイアル２２と流体連通する出力端部４３および溶解溶液を収容するための圧力用器（不図示）に取り付けられる入力端部４２を有する。運搬流体経路１９は、溶解流体経路１８の内側チューブ３０の外側を覆い、サンプルおよび溶解溶液をそこから運ぶようにバイアル２２に密閉して取り付けられた第１の端部４４を有する外側チューブ２９を備える。受入容器は、サンプルおよび溶解溶液を受け入れるように運搬流体経路１９の第２の端部４０に接続される。溶解流体経路１８の弁４１は、溶解溶液の流れを制御するように圧力容器と溶解流体経路１８の間に配置され、運搬流体経路１９の弁（不図示）は、運搬流体経路１９から受入容器へのサンプルおよび溶解溶液の流れを制御するように配置することができる。
【００４１】
一実施形態では、溶解溶液を加圧し、一定の圧力に保持することができる。圧力は弁の調整装置によって設定し、２５０ｐｓｉのヘリウムなど装置に基づいて決めることができる。一実施形態では、溶解モジュール１６はさらに、加熱された溶解溶液をサンプルバイアル２２内の凍結した造影剤溶液から分離する、溶解流体経路の弁を開閉するための作動装置を備える。作動機構は、制御弁の選択によって決まることになる。
【００４２】
一実施形態では、造影剤について自動化されたサンプルの装填および取り出しが可能になるように、溶解モジュール１６およびヒータ／圧力モジュール１４をサンプルボックス１０に組み込むことができる。一実施形態では、サンプルボックス１０を固定にすることが可能であり、サンプル運搬装置が固定された開口部を通して挿入される。他の実施形態では、サンプルボックス１０は２つの部分からなるヒンジ付きの設計、すなわち固定部分および可動部分を有することが可能であり、それぞれの部分は、サンプル運搬装置の圧力容器の形および直径に合った半円形の溝を有する。図５に示すように、一実施形態では、サンプルボックス１０は、ヒータブロックを収容するためのヒンジ付きの扉を有するステンレス鋼の筐体と、入口弁および出口弁用のアクチュエータ５１と、アクチュエータ用の電磁弁５２と、溶解モジュール内の圧力を維持するための電磁弁５３とを備えることができる。
【００４３】
一実施形態では、圧力容器はシリンジとすることができ、それは、溶解溶液をサンプルバイアル２２に注入する力を発生させる、モータを動力とするシリンジまたは空気式シリンジの形にすることが可能である。オペレータは、サンプルボックス１０の固定された半分の溝の中にシリンジを位置決めし、移動する半分を閉じることができる。シリンジは、ヒータブロックの底部のより小さい直径の出っ張りによって適所に保持することもできる。溶解流体経路の直径に合った２つの半円形の溝によって、溶解流体経路をさらに支持することができる。溶解流体経路の一部を、円形の溝の中に位置決めすることができる。サンプルボックス１０は、蝶ねじなどの１つまたは複数の留め具によって、閉鎖位置に保つことができる。サンプルボックス１０に組み込まれた溶解モジュールはさらに、入口弁および出口弁用の１つまたは複数のアクチュエータと、アクチュエータ用の電磁弁と、サンプルボックス１０を閉じることによってアクチュエータが係合される、溶解流体経路内の圧力を維持するための１つまたは複数の電磁弁とを備えることができる。
【００４４】
制御装置
サンプルの過分極化を自動化するための電子ハードウェア、機械可読媒体およびユーザインターフェースを備えた制御システム１７が設けられる。一実施形態では、単一の一体型インターフェースを設けることが可能であり、それによってユーザは、エアロックチャンバ１１を排気すること、案内チャンネル１３を介してサンプル運搬装置の挿入力を自動的に制御しながら、サンプル運搬装置を案内チャンネル１３を通して周囲の位置から低温チャンバ１２に挿入すること、サンプルを分極化すること、溶解溶液を加熱および加圧すること、溶解溶液をサンプルに加えること、ならびに溶解溶液およびサンプルを低温チャンバ１２から受入容器へ退避させることを含む、サンプル運搬装置に収容されたサンプルのエアロックチャンバ１１への装填に関係する１つまたは複数のステップを実施することが可能になる。
【００４５】
一実施形態では、ユーザが制御システムを使用するのを助けるために、自動チャネルがインタロックおよびプロセスチェックによって制御される。一実施形態では、制御装置１７によって実行されると、過分極化装置にサンプルの装填、調製、溶解および取り出しに関する方法を実施させる命令を含む機械可読媒体を設けることができる。典型的なステップを図６に示す。
【符号の説明】
【００４６】
１０  サンプルボックス
１１  エアロックチャンバ
１２  低温チャンバ
１３  案内チャンネル
１４  ヒータ／圧力モジュール
１５  注入／取り出し装置
１６  溶解モジュール
１７  制御装置
１８  溶解流体経路
１９  運搬流体経路
２０  溶解流体経路の端部
２１  仕切り弁
２２  サンプルバイアル
２３  動的シール
２４  ヘリウム弁
２５  真空弁
２６  スエージロックコネクタ
２７  ヘリウム槽
２８  真空ポンプ
２９  運搬流体経路のチューブ
３０  溶解流体経路のチューブ
３１  駆動輪
３２  従動輪
３３  チューブガイド
３４  調節可能な引っ張り機構
３５  サーボモータ
４０、４２，４３、４４  端部
４１  弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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