(57)【要約】【課題】高圧下で希ガスを超偏極状態として抽出できる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置を実現する。【解決手段】セル１１０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の容器、並びに、パイプ４０を、ガラス材質の内壁とステンレススチールの外壁とを有する２重構造とし、内壁および外壁の間隙に、超偏極を行う際の混合ガスと同程度の圧力の窒素ガスを封入することとしているので、高圧下において、同位体キセノンの超偏極および抽出を行うことができ、ひいては同位体キセノンの超偏極度を向上させることを実現させる。【選択図】　　　図２
2004113317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合ガスに含まれる希ガスを超偏極状態にする偏極部と、
前記混合ガスに含まれるアルカリ金属を除去するトラップ部と、
前記混合ガスから前記希ガスを抽出する抽出部と、
前記偏極部から前記抽出部に、前記トラップ部を介して前記混合ガスを輸送するパイプと、
を備える希ガスポーラライザ装置であって、
前記偏極部、前記トラップ部および前記抽出部の前記混合ガスを内蔵する容器、並びに、前記パイプは、前記混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、前記混合ガスの圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする希ガスポーラライザ装置。
【請求項２】
前記間隙は、前記抽出部と前記パイプとの境界に隔壁を有し、前記抽出部の間隙部分に、気体状物質を注入あるいは排出する注排出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項３】
前記間隙部分は、前記気体状物質が、前記希ガスを抽出する際に注入され、抽出された前記希ガスを取り出す際に排出されることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項４】
前記偏極部は、前記外壁に耐熱ガラス窓を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいづれか１つに記載に希ガスポーラライザ装置。
【請求項５】
前記金属材質は、ステンレススチールであることを特徴とする請求項１ないし４にいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項６】
前記気体状物質は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項７】
前記注排出手段は、真空ポンプを備えることを特徴とする請求項２ないし６のいづれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項８】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、
勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、
前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、
前記被検体からの磁気共鳴信号を受信あるいは送受信するＲＦコイルと、
前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記ＲＦコイルを制御し、
前記磁気共鳴信号から画像再構成により画像情報を生成する制御処理部と、
前記被検体に超偏極状態の希ガスを供給する希ガスポーラライザ装置と、
を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記希ガスポーラライザ装置は、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および前記希ガスを抽出する抽出部の各容器、並びに、前記偏極部と前記抽出部とを前記トラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、内壁圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、希ガスを超偏極状態とする希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘｅ，Ｈｅ等の希ガス同位体を超偏極状態とし、吸引あるいは注射により被検体に吸収させることにより、高感度の磁気共鳴画像を取得することが行われている。ここで、希ガス同位体を超偏極状態とするために、希ガスポーラライザ装置が用いられる。
【０００３】
希ガスポーラライザ装置では、高温のセル内において希ガス同位体を超偏極状態とし、その後、液体窒素の恒温槽において、希ガスの昇華現象を利用して、希ガス同位体のみの抽出が行われる。
【０００４】
そこでは、高温のセルと、液体窒素の恒温槽とが、ガラスパイプを用いて接続され、希ガスを含む混合ガスが、セルから恒温槽へと輸送されている。また、高温のセルおよび混合ガスを入れる恒温槽の容器の内壁は、超偏極を維持するために、金属ではなくガラス材が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特表２０００−５０７６８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、希ガス同位体の超偏極度を向上することが難しかった。すなわち、希ガスがガラス内壁に衝突し、超偏極度が低下する現象が知られており、この現象の改善のために高圧下で希ガスを超偏極状態とすることが望まれる。しかし、高温のセル、混合ガスを入れる恒温槽の容器およびガラスパイプは、ガラス材を用いているので、強度的に弱く、混合ガスを高圧化することが難しかった。
【０００７】
特に、セルは高温であり、またガラスパイプは、混合ガスを輸送する関係上、複数の屈曲部が存在し、局所的に高い圧力が偏在する可能性もあり、ガラス材にとって過酷な条件下にある。このため、混合ガスを高圧化することは、ガラス材の破損、爆発を生じさせ、ひいては安全性を低下させる要因となる。
【０００８】
これらのことから、高圧下で希ガスを超偏極状態として抽出できる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、高圧下で希ガスを超偏極状態として抽出できる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、混合ガスに含まれる希ガスを超偏極状態にする偏極部と、前記混合ガスに含まれるアルカリ金属を除去するトラップ部と、前記混合ガスから前記希ガスを抽出する抽出部と、前記偏極部から前記抽出部に、前記トラップ部を介して前記混合ガスを輸送するパイプと、を備える希ガスポーラライザ装置であって、前記偏極部、前記トラップ部および前記抽出部の前記混合ガスを内蔵する容器、並びに、前記パイプは、前記混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、前記混合ガスの圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする。
【００１１】
この第１の観点による発明によれば、偏極部、トラップ部および抽出部の混合ガスを内蔵する容器、並びに、パイプは、混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙に、気体状物質を備え、混合ガスの圧力と概ね等しい圧力にしているので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【００１２】
また、第２の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記間隙が、前記抽出部と前記パイプとの境界に隔壁を有し、前記抽出部の間隙部分に、気体状物質を注入あるいは排出する注排出手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第２の観点の発明によれば、間隙が、抽出部とパイプとの境界に隔壁を有し、抽出部の間隙部分に、注排出手段により、気体状物質を注入あるいは排出することとしているので、抽出部に超偏極された希ガスを蓄積あるいは取り出す際に、抽出部の容器をジャッキ等で動かすこと無く、希ガスの蓄積および取り出しを行うことができ、しかも容器の温度変化を緩和することができるので、パイプ等のガラス材部分の、温度変化に対する負荷を軽減することができる。
【００１４】
また、第３の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記間隙部分に、前記気体状物質が、前記希ガスを抽出する際に注入され、抽出された前記希ガスを取り出す際に排出されることを特徴とする。
【００１５】
この第３の観点の発明によれば、間隙部分に、気体状物質が、希ガスを抽出する際に注入され、抽出された希ガスを取り出す際に排出されることとしているので、希ガスの抽出および取り出しの際に、抽出部の容器に加えられる温度変化を、緩和することができ、ひいては、抽出部の容器あるいはパイプ等に加わる熱的ストレスを軽減することができる。
【００１６】
また、第４の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記偏極部の前記外壁に、耐熱ガラス窓を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第４の観点の発明によれば、偏極部の外壁に、耐熱ガラス窓を備えることとしているので、レーザー光を混合ガスに照射することができる。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記金属材質に、ステンレススチールを用いることを特徴とする。
【００１９】
この第５の観点の発明によれば、金属材質に、ステンレススチールを用いることとしているので、強度的に強く、高圧下でも使用に耐える外壁とすることができる。
【００２０】
また、第６の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記気体状物質に、不活性ガスを用いることを特徴とする。
【００２１】
この第６の観点の発明によれば、気体状物質に、不活性ガスを用いることとしているので、取り扱いが容易で、しかも容器を安全なものとすることができる。
【００２２】
また、第７の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記注排出手段に、真空ポンプを備えることを特徴とする。
【００２３】
この第７の観点の発明によれば、注排出手段に、真空ポンプを備えることとしているので、効率的に気体状物質の排出を行うことができる。
【００２４】
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信あるいは送受信するＲＦコイルと、前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記ＲＦコイルを制御し、前記磁気共鳴信号から画像再構成により画像情報を生成する制御処理部と、前記被検体に超偏極状態の希ガスを供給する希ガスポーラライザ装置と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記希ガスポーラライザ装置は、希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および前記希ガスを抽出する抽出部の容器、並びに、前記偏極部と前記抽出部とを前記トラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、内壁圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする。
【００２５】
この第８の観点の発明によれば、希ガスポーラライザ装置は、希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および希ガスを抽出する抽出部の容器、並びに、偏極部と抽出部とをトラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙の気体状物質を、内壁圧力と概ね等しい圧力にすることとしているので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【００２６】
【００２７】
【発明の属する技術分野】
この発明は、希ガスを超偏極状態とする希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置に関する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、この磁気共鳴撮像装置は、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｓｔｅｍ）７００、データ（ｄａｔａ）収集部７５０、送信駆動部７４０、勾配駆動部７３０、制御処理部８００および希ガスポーラライザ（ｇａｓ　ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）装置３を有する。ここで、制御処理部８００は、さらにスキャンコントローラ（ｓｃａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部７６０、データ管理部７７０、表示部７８０、操作部７９０を含む。
【００２９】
マグネットシステム７００は、主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部７０２、勾配コイル部７０６、送信コイル部７０８およびＲＦコイル７１０を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム７００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮像の被検体１が（ｃｒａｄｌｅ）７２０に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３０】
ここで、制御情報の入力は、操作部７９０からデータ管理部７７０に対して行われ、この制御情報はスキャンコントローラ部７６０に転送された後に、スキャンコントローラ部７６０によりデータ収集部７５０、送信駆動部７４０、勾配駆動部７３０に出力される。
【００３１】
主磁場コイル部７０２はマグネットシステム７００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は、概ね被検体１の体軸の方向に平行である。すなわち、いわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部７０２は、例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよいのはもちろんである。
【００３２】
勾配コイル部７０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を発生させる。
【００３３】
送信コイル部７０８は、静磁場空間にある被検体１の体内に磁気共鳴を励起するための高周波磁場を形成する。また、ＲＦコイル７１０は、クレードル７２０上に置かれ、被検体１と共にマグネットシステム７００の中心部に配置される。このＲＦコイル７１０は、送信コイル部７０８により被検体１の体内に励起された磁気共鳴信号を受信する。
【００３４】
勾配コイル部７０６には勾配駆動部７３０が接続されている。勾配駆動部７３０は勾配コイル部７０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部７３０は、勾配コイル部７０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３５】
送信コイル部７０８には送信駆動部７４０が接続されている。送信駆動部７４０は、送信コイル部７０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、送信コイル部７０８は、送信されたＲＦパルスからＲＦ磁場をマグネットシステム７００の中心部に形成し、被検体１を磁気共鳴の励起状態にする。
【００３６】
ＲＦコイル７１０には、データ収集部７５０が接続されている。データ収集部７５０は、ＲＦコイル７１０が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｄａｔａ）として収集する。
【００３７】
勾配駆動部７３０、送信駆動部７４０およびデータ収集部７５０にはスキャンコントローラ部７６０が接続されている。受信制御部であるスキャンコントローラ部７６０は、勾配駆動部７３０ないしデータ収集部７５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００３８】
データ収集部７５０の出力側は、データ管理部７７０に接続されている。データ収集部７５０が収集したデータは、データ管理部７７０に入力される。データ管理部７７０は、例えば計算機等を用いて構成される。データ管理部７７０は、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはデータ管理部７７０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。
【００３９】
データ管理部７７０は、スキャンコントローラ部７６０に接続されている。データ管理部７７０は、スキャンコントローラ部７６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ管理部７７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００４０】
データ管理部７７０は、データ収集部７５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ管理部７７０は、この２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換することにより被検体１の画像を再構成する。
【００４１】
データ管理部７７０には表示部７８０および操作部７９０が接続されている。表示部７８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部７９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４２】
表示部７８０は、データ管理部７７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部７９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ管理部７７０に入力する。使用者は表示部７８０および操作部７９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４３】
ＲＦコイル７１０は、被検体１に励起された磁気共鳴信号を受信するコイルで、例えばバードケイジ（ｂｉｒｄｃａｇｅ）型等のコイルで構成される。
【００４４】
希ガスポーラライザ装置３は、被検体１に超偏極された希ガス、例えば同位体キセノン（Ｘｅ）を供給する。以下に、超偏極状態について若干の説明を行う。希ガスである同位体ルビジウム（Ｒｂ）あるいはキセノンは、核磁気モーメント（ｍｏｍｅｎｔ）を有しており、静磁場が印加された状態において、エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）状態の異なる幾つかの状態に分布する。通常の温度平衡状態では、すべての状態にほぼ均等に同位体ルビジウムあるいはキセノンが分布する。これとは逆に、あるエネルギー状態に多くの同位体ルビジウムあるいはキセノンが偏在する状態を超偏極状態と称する。この超偏極状態では、より多くの同位体ルビジウムあるいはキセノンが磁気共鳴現象に関与することができ、信号感度を向上することができる。
【００４５】
希ガスポーラライザ装置３は、被検体１に装着されたマスク（ｍａｓｋ）を介して、気体状の超偏極状態にある同位体キセノンを被検体１に供給する。被検体１は、この同位体キセノンを吸引し、肺を通して血中に取り込む。その後、被検体１の磁気共鳴撮像を行うことにより、高い感度で同位体キセノンを画像化することができる。
【００４６】
つぎに、希ガスポーラライザ装置３の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置３のブロック構成および各ブロック部の断面を示す図である。希ガスポーラライザ装置３は、大きくは、ガス供給部５０、偏極部１０、トラップ（ｔｒａｐ）部２０、抽出部３０、希ガス収集部６０、偏極部１０とトラップ部２０と抽出部３０とを接続するパイプ（ｐｉｐｅ）４０、および抽出部３０と希ガス収集部６０とを接続するガラス管７０からなる。ここで、偏極部１０および抽出部３０は、静磁場Ｂ１および静磁場Ｂ２が印加された状態にあり、これら静磁場は、図示しない永久磁石等により形成される。
【００４７】
ガス供給部５０は、外部からの同位体ルビジウムの供給を調節する開閉弁５２０、タンク（ｔａｎｋ）５１０および偏極部１０に混合ガスを供給する金属パイプからなる。タンク５１０には、キセノン同位体、窒素およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスが、概ね１％、１％、９８％の比率で、高圧下に圧縮、貯蔵されている。この混合ガスは、タンク５１０の出口で、同位体ルビジウムと概ね１ＭＰａ（メガパスカル）の圧力下で混合され、偏極部１０に導入される。
【００４８】
偏極部１０は、セル（ｃｅｌｌ）１１０、オーブン（ｏｖｅｎ）１００、弁１２０を含んでいる。オーブン１００は、セル１１０を内包しており、セル１１０を概ね２００℃の高温状態とする。また、偏極部１０には、円偏向レーザー（ｒａｚｏｒ）光が照射される。このレーザー光は、図示しないレーザーダイオードアレイ（ｒａｚｏｒ　ｄｉｏｄｅ　ａｒｒａｙ）等により生成され、混合ガスにふくまれるアルカリ（ａｌｋａｌｉｎｅ）金属により決まる波長を有する。例えば、ルビジウムの場合には、概ね７９５ｎｍ（ナノメートル）の波長となる。なお、オーブン１００およびセル１１０は、レーザー光をセル１１０内部に導き入れるガラス窓を有している。
【００４９】
弁１２０は、開閉式の弁であり、開くことによりガス供給部５０で生成される混合ガスをセル１１０内部に導入する。セル１１０は、混合ガスを円偏向レーザーと相互作用させる内部空間と、この内部空間を囲む内壁および外壁からなる。ここで、内壁は、ガラスにより構成され、外壁は、ステンレススチールで構成される。そして、この内壁および外壁の中間に位置する間隙には、不活性ガス、例えば窒素が、概ね１ＭＰａの圧力で充填されている。
【００５０】
また、セル１１０の外壁の円偏向レーザーが入射する側面には、耐熱ガラスの窓１３０が設けられている。この窓１３０から、オーブン１００の窓を通して進入した円偏向レーザー光がさらにセル１１０内部にも進入し、混合ガスと相互作用を行う。
【００５１】
パイプ４０は、セル１１０内部の混合ガスをトラップ部２０を介して抽出部３０へ輸送する。図３に、図２のパイプ４０の垂直断面を示す。パイプ４０は、同心円状に位置する内壁４００、外壁４１０およびこれらの中間に間隙４２０を備えている。内壁４００は、ガラスで構成されており、外壁４１０は、ステンレススチールで構成されている。間隙４２０には、希ガス、例えば窒素ガスが、概ね１ＭＰａの圧力で封入されている。
【００５２】
また、内壁４００の内部には、混合ガスが流れている。ここで、混合ガスは、概ね１ＭＰａの圧力を有しているので、内壁４００に内側から及ぼす圧力Ｐｉｎは、外側から及ぼす圧力Ｐｏｕｔと概ね一致する。これにより、内壁４００にかかる圧力は、概ね零となり、混合ガスが流れる際の圧力負荷は、ほぼ解消される。
【００５３】
図２に戻り、トラップ部２０は、パイプ４０のガラス材質からなる内壁に低温槽２１を有している。この低温槽２１は、例えば水流を流す冷却管が、パイプ４０の内壁に巻き付けられたものである。これにより、内壁内部の混合ガスを冷却し、混合ガスに含まれる気体状のルビジウムを液化あるいは固化し除去する。
【００５４】
抽出部３０は、アキュムレータ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）３００、恒温槽３１０、液体窒素３３０、昇降台３２０、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ）弁１９０および弁１４０〜１６０を含んでいる。ここで、アキュムレータ３００は図示しない保持具により保持され、恒温槽３１０との相対位置はオペレータが自由に設定できるものとする。
【００５５】
アキュムレータ３００は、トラップ部２０の混合ガスをパイプ４０を介して入力する。アキュムレータ３００の容器は、セル１１０およびパイプ４０と同様のガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、これら内壁および外壁の間隙には、概ね１ＭＰａの希ガスが充填されている。
【００５６】
また、アキュムレータ３００とパイプ４０とは脱着可能となっており、パイプ４０のアキュムレータ３００入力部は、内壁のガラス管部分のみが伸張している。このガラス管部分は、アキュムレータ３００がパイプ４０に装着された際に、アキュムレータ３００の底部に達する長さを有し、パイプ４０内部の混合ガスをアキュムレータ３００底部に直接吹き付ける。
【００５７】
また、アキュムレータ３００の上部には、残留ガスを廃棄する排出口および希ガス収集部６０への接続口がある。この排出口には、開閉弁１６０およびニードル弁１９０が、金属管等を介して装着されている。ニードル弁１９０は、針穴を有する隔壁により、入力部と出力部が仕切られている。これにより、弁１６０を開放後にニードル弁１９０の入力側のアキュムレータ３００を高圧力に保ち、出力側を大気圧とすることができる。
【００５８】
恒温槽３１０は、例えばデュワー瓶で構成され、内部には、アキュムレータ３００を冷却する液体窒素３３０が貯蔵される。また、恒温槽３１０は、昇降台３２０上に載置され、昇降台３２０を上昇させた状態で、液体窒素３３０にアキュムレータ３００が浸された状態となり、昇降台３２０を下降させた状態で、液体窒素３３０とアキュムレータ３００とが接しない状態となる。
【００５９】
希ガス収集部６０は、アキュムレータ３００と弁１５０およびガラス管７０を介して接続され、エアーバッグ６００、弁１７０および１８０を含む。エアーバッグ６００は、弁１７０に脱着され、抽出される超偏極状態にある気体状の同位体キセノンが、被検体に吸引される際に使用される。
【００６０】
つづいて、本実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置３の動作について説明する。まず、超偏極状態の同位体キセノンをアキュムレータ３００で抽出する動作について説明する。この抽出動作を行うにあたっては、昇降台３２０を上昇させアキュムレータ３００を液体窒素３３０に浸した状態とし、トラップ部２０の低温槽２１に水流を流し動作状態とし、セル１１０に円偏向レーザーが入射状態とし、セル１１０を含むオーブン１００内部は概ね２００℃とし、偏極部１０に概ね１０ｍＴ（テスラ）の静磁場Ｂ１が印加状態とし、抽出部３０に、概ね０．２Ｔの静磁場Ｂ２が印加状態とする。
【００６１】
ここで、弁５２０、１２０、１４０、１６０を開放状態とし、弁１５０を閉じた状態とする。これにより、ガス供給部５０で生成される、同位体ルビジウムを含む混合ガスを、セル１１０内部に導入する。この際、混合ガスの圧力は、概ね１ＭＰａに調整される。
【００６２】
セル１１０内部において、混合ガス内の同位体ルビジウムは、照射される円偏向レーザーを吸収し、高いエネルギー状態に多くのルビジウム同位体が存在する超偏極状態となる。その後、超偏極状態となったルビジウム同位体は、スピン交換移動として知られる現象により、混合ガス中の同位体キセノンに、この超偏極状態を移転する。これにより、同位体キセノンは、高いエネルギー状態に多くの同位体キセノンが存在する超偏極状態となる。
【００６３】
なお、混合ガス中のヘリウムは、緩衝ガスとしての役割を有し、主としてルビジウム同位体が円偏向レーザー光を吸収する帯域を広げ、吸収効率を高めるものである。また、混合ガス中の窒素ガスは、円偏向レーザーの吸収効率を高める効果もあるが、主として、同位体ルビジウム発する蛍光を消光する機能を有する。
【００６４】
なお、超偏極された同位体キセノンは、セル１１０の内壁に衝突する際にエネルギー状態の遷移を起こし、減偏極が生じる。この減偏極は、同位体キセノンを概ね１ＭＰａの高圧下において超偏極状態とすることにより減少させることができ、ひいては、超偏極率を向上することができる。また、以下に記述するパイプ４０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の内壁でも同様の現象が生じ、これらに含まれる混合ガスは、概ね１ＭＰａの高圧下におかれるので、同位体キセノンが内壁と衝突する際の減偏極を減少させることができる。
【００６５】
その後、セル１１０内の混合ガスは、トラップ部２０の導入され、低温槽２１により混合ガスの低温化がはかられ、ルビジウム同位体の液化あるいは固化による除去がおこなわれる。
【００６６】
その後、トラップ部２０の混合ガスは、パイプ４０を介してアキュムレータ３００に導入される。この混合ガスは、パイプ４０の伸張管によりアキュムレータ３００の底部に直接吹き付けられる。ここで、アキュムレータ３００の底部は、恒温槽３１０の液体窒素３３０に浸されているので、概ね液体窒素温度にあり、吹きつけられた混合ガスの同位体キセノンは、昇華現象により、固化し、キセノン氷となる。
【００６７】
また、混合ガスのその他の成分、ヘリウム、窒素ガスは、固化することなくアキュムレータ３００からニードル弁１９０を介して排出される。このプロセスを、タンク５１０から混合ガスを導入しつつ連続的に行う。しかも、ニードル弁１９０により排気口に差圧を生じさせているので、高圧下で行うことができる。
【００６８】
つづいて、アキュムレータ３００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンを取り出す動作について説明する。この取り出し動作を行うにあたって、弁５２０，１２０、１４０、１６０、１８０は閉じた状態にあり、弁１５０、１７０は開いた状態にあり、昇降台３２０は下降された状態にあり、恒温槽３１０の液体窒素３３０はアキュムレータ３００と接しない状態にある。
【００６９】
アキュムレータ３００は、液体窒素３３０と接しない状態にあるので、高温状態となる。ここで、アキュムレータ３００の底部に存在する超偏極状態のキセノン氷は、昇華現象により気化し、この気化した同位体キセノンは、弁１５０からガラス管を介してエアーバッグ６００に導入され、蓄積される。この状態を、アキュムレータ３００の底部に存在するキセノン氷が無くなる迄維持する。
【００７０】
その後、エアーバッグ６００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンは、被検体に吸引され、磁気共鳴撮像装置による撮像が行われる。なお、本実施の形態１では、同位体キセノンがエアーバッグ６００に一時的に蓄積されることとしたが、直接被検体に吸引させることもできる。また、アキュムレータ３００は、パイプ４０に着脱可能としているので、パイプ４０から取り外した後に、キセノン氷を取り出すことも出来る。そして、この同位体キセノンを溶媒に溶かし、注射器により被検体の血中に注入することもできる。
【００７１】
上述してきたように、本実施の形態１では、セル１１０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の容器、並びに、パイプ４０を、ガラス材質の内壁とステンレススチールの外壁とを有する２重構造とし、内壁および外壁の間隙に、超偏極を行う際の混合ガスと同程度の圧力の窒素ガスを封入することとしているので、高圧下において、同位体キセノンの超偏極および抽出を行うことができ、ひいては同位体キセノンの超偏極度を向上することができる。
【００７２】
また、本実施の形態１では、アキュムレータ３００に、排気口につながるニードル弁１９０と、希ガス収集部６０に接続される弁１５０とを別個に設けたが、共通の取り出し口により取り出し、その後、開閉弁を用いて切り替えることもできる。
【００７３】
また、本実施の形態１では、図２に示したように、セル１１０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の内壁および外壁は、一体構造を持つものとしたが、各部ごとに分離、独立した構造とし、組み立て製造を容易なものとすることもできる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、恒温槽３１０を昇降台３２０を用いて上下させ、アキュムレータ３００を液体窒素３３０に浸したり、あるいは液体窒素３３０から引き離したりしたが、アキュムレータ３００の容器の内壁と外壁の間隙部分に注入されている希ガスを注入排出することで、アキュムレータ３００と液体窒素３３０とを熱的に接触させたり、あるいは熱的に非接触とすることができる。そこで本実施の形態では、アキュムレータ３００の容器の内壁と外壁の間隙部分に希ガスを注入排出する場合を示すことにする。
【００７４】
図４は、この実施の形態２にかかる抽出部４００および注排出部５００の具体的な構成を示す断面図である。なお、この抽出部４００は、図２に示した抽出部３０に対応するものであり、その他の構成については、図２に示したものと同様のものとなるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７５】
抽出部４００は、アキュムレータ４５０、恒温槽３１０、液体窒素３３０、ニードル弁１９０、弁１４０〜１６０を含んでおり、注排出部５００は、タンク４８０、ポンプ４３０、弁４６０、４７０を含んでいる。また、抽出部４００のアキュムレータ４５０は、注排出部５００と金属パイプ４４０により接続されている。
【００７６】
アキュムレータ４５０は、トラップ部２０の混合ガスをパイプ４０を介して入力する。アキュムレータ４５０の容器は、セル１１０およびパイプ４０と同様のガラス材質の内壁およびステンレススチールの外壁を有している。この内壁と外壁に挟まれた間隙部分４１１は、注排出部５００のタンク４８０およびポンプ４３０と、金属パイプ４４０および開閉弁４６０、４７０を介して接続されている。
【００７７】
なお、アキュムレータ４５０の内壁および外壁は、パイプ４０の内壁および外壁と同様の材質、構造を有しているが、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１は、パイプ４０の間隙とは、隔壁により隔絶しており、分離独立した構造を有している。
【００７８】
注排出部５００では、金属パイプ４４０が２つに分岐され、一方は、タンク４８０に接続され弁４６０により開閉され、他方は、ポンプ４３０に接続され弁４７０により開閉される。タンク４８０には、希ガス、例えば窒素ガスが高圧で封入されている。
【００７９】
つぎに、抽出部４００および注排出部５００の動作について説明する。まず、超偏極状態の同位体キセノンをアキュムレータ４５０で抽出する動作について説明する。この抽出動作を行うにあたっては、弁４６０を開放し、弁４７０および１５０を閉じる。なお、弁１４０、１６０は開いた状態にされる。そして、タンク４８０内部の高圧の窒素ガスは、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１に充填される。この際、トラップ部２０から注入される混合ガスと同程度の高圧力、例えば１ＭＰａ程度の圧力で充填されることが好ましい。
【００８０】
この結果、アキュムレータ４５０の内壁底部と、液体窒素３３０とは、間隙部分４１１の高圧の窒素ガスを介して熱的に接続状態となり、アキュムレータ４５０の内壁底部が低温に冷やされる。
【００８１】
その後、パイプ４０から注入される混合ガスは、パイプ４０の伸張したガラス管により、アキュムレータ４５０の内壁底部に吹き付けられ、昇華現象により、超偏極状態の同位体キセノンが固化し、キセノン氷として抽出される。
【００８２】
つづいて、アキュムレータ３００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンを取り出す動作について説明する。この取り出し動作を行うにあたって、注排出部５００の弁４６０を閉じ、弁４７０は開放される。また、弁１４０、１６０は閉じた状態にされ、弁４７０、１５０は開いた状態にされる。これにより、ポンプ４３０により、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１は、高圧窒素ガスが排出され、さらに概ね真空状態となる。
【００８３】
この結果、アキュムレータ４５０の内壁底部と、液体窒素３３０とは、間隙部分４１１が概ね真空状態となるため熱的に絶縁状態となり、アキュムレータ４５０の内壁底部は、液体窒素温度から、徐々に常温に変化していく。
【００８４】
そして、アキュムレータ４５０の内壁底部に存在するキセノン氷は、昇華現象により、気化し、希ガス収集部６０へ送られエアーバッグ６００等に収集され、利用に供される。
【００８５】
上述してきたように、本実施の形態２では、アキュムレータ４５０は、容器の内壁と外壁の間隙部分４１１に、窒素ガスを注入あるいは排出することとしているので、アキュムレータ４５０の内壁と恒温槽３１０内の液体窒素３３０とを、熱的に導通状態あるいは絶縁状態とすることができ、しかも窒素ガスを介する導通あるいは真空状態を介する絶縁であるため、急激な温度変化をアキュムレータ４５０が被ること無く安全に、トラップ部２０から注入される混合ガスから超偏極状態の同位体キセノンをキセノン氷として抽出し、さらにキセノン氷を昇華現象により気化し被検体に吸引させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、偏極部、トラップ部および抽出部の混合ガスを内蔵する容器、並びに、パイプは、混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙に、気体状物質を備え、混合ガスの圧力と概ね等しい圧力とされるので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置のブロック図である。
【図３】実施の形態１のパイプの断面を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる希ガスポーラライザ装置の抽出部および注排出部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　被検体
３　希ガスポーラライザ装置
１０　偏極部
２０　トラップ部
２１　低温槽
３０　抽出部
４０　パイプ
５０　ガス供給部
６０　希ガス収集部
７０　ガラス管
１００　オーブン
１１０　セル
１２０、１４０、１５０、１７０、４６０、４７０、５２０　弁
１３０　窓
１９０　ニードル弁
３００、４５０　アキュムレータ
３１０　恒温槽
３２０　昇降台
３３０　液体窒素
４００　内壁
４００　抽出部
４１０　外壁
４１１　間隙部分
４２０　間隙
４３０　ポンプ
４４０　金属パイプ
５００　注排出部
４８０、５１０　タンク
６００　エアーバッグ
７００　マグネットシステム
７０２　主磁場コイル部
７０６　勾配コイル部
７０８　送信コイル部
７１０　ＲＦコイル部
７２０　クレードル
７３０　勾配駆動部
７４０　送信駆動部
７５０　データ収集部
７６０　スキャンコントローラ部
７７０　データ管理部
７８０　表示部
７９０　操作部
８００　制御処理部
【図１】
2004113317.tif 000003
【図２】
2004113317.tif 000004
【図３】
2004113317.tif 000005
【図４】
2004113317.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月16日(2002.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】混合ガスに含まれる希ガスを超偏極状態にする偏極部と、
前記混合ガスに含まれるアルカリ金属を除去するトラップ部と、
前記混合ガスから前記希ガスを抽出する抽出部と、
前記偏極部から前記抽出部に、前記トラップ部を介して前記混合ガスを輸送するパイプと、
を備える希ガスポーラライザ装置であって、
前記偏極部、前記トラップ部および前記抽出部の前記混合ガスを内蔵する容器、並びに、前記パイプは、前記混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、前記混合ガスの圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする希ガスポーラライザ装置。
【請求項２】前記間隙は、前記抽出部と前記パイプとの境界に隔壁を有し、前記抽出部の間隙部分に、気体状物質を注入あるいは排出する注排出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項３】前記間隙部分は、前記気体状物質が、前記希ガスを抽出する際に注入され、抽出された前記希ガスを取り出す際に排出されることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項４】前記偏極部は、前記外壁に耐熱ガラス窓を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいづれか１つに記載に希ガスポーラライザ装置。
【請求項５】前記金属材質は、ステンレススチールであることを特徴とする請求項１ないし４にいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項６】前記気体状物質は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項７】前記注排出手段は、真空ポンプを備えることを特徴とする請求項２ないし６のいづれか１つに記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項８】静磁場を形成する静磁場形成手段と、
勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、
前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、
前記被検体からの磁気共鳴信号を受信あるいは送受信するＲＦコイルと、
前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記ＲＦコイルを制御し、
前記磁気共鳴信号から画像再構成により画像情報を生成する制御処理部と、
前記被検体に超偏極状態の希ガスを供給する希ガスポーラライザ装置と、
を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記希ガスポーラライザ装置は、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および前記希ガスを抽出する抽出部の各容器、並びに、前記偏極部と前記抽出部とを前記トラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、内壁圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、希ガスを超偏極状態とする希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘｅ，Ｈｅ等の希ガス同位体を超偏極状態とし、吸引あるいは注射により被検体に吸収させることにより、高感度の磁気共鳴画像を取得することが行われている。ここで、希ガス同位体を超偏極状態とするために、希ガスポーラライザ装置が用いられる。
【０００３】
希ガスポーラライザ装置では、高温のセル内において希ガス同位体を超偏極状態とし、その後、液体窒素の恒温槽において、希ガスの昇華現象を利用して、希ガス同位体のみの抽出が行われる。
【０００４】
そこでは、高温のセルと、液体窒素の恒温槽とが、ガラスパイプを用いて接続され、希ガスを含む混合ガスが、セルから恒温槽へと輸送されている。また、高温のセルおよび混合ガスを入れる恒温槽の容器の内壁は、超偏極を維持するために、金属ではなくガラス材が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特表２０００−５０７６８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、希ガス同位体の超偏極度を向上することが難しかった。すなわち、希ガスがガラス内壁に衝突し、超偏極度が低下する現象が知られており、この現象の改善のために高圧下で希ガスを超偏極状態とすることが望まれる。しかし、高温のセル、混合ガスを入れる恒温槽の容器およびガラスパイプは、ガラス材を用いているので、強度的に弱く、混合ガスを高圧化することが難しかった。
【０００７】
特に、セルは高温であり、またガラスパイプは、混合ガスを輸送する関係上、複数の屈曲部が存在し、局所的に高い圧力が偏在する可能性もあり、ガラス材にとって過酷な条件下にある。このため、混合ガスを高圧化することは、ガラス材の破損、爆発を生じさせ、ひいては安全性を低下させる要因となる。
【０００８】
これらのことから、高圧下で希ガスを超偏極状態として抽出できる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、高圧下で希ガスを超偏極状態として抽出できる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、混合ガスに含まれる希ガスを超偏極状態にする偏極部と、前記混合ガスに含まれるアルカリ金属を除去するトラップ部と、前記混合ガスから前記希ガスを抽出する抽出部と、前記偏極部から前記抽出部に、前記トラップ部を介して前記混合ガスを輸送するパイプと、を備える希ガスポーラライザ装置であって、前記偏極部、前記トラップ部および前記抽出部の前記混合ガスを内蔵する容器、並びに、前記パイプは、前記混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、前記混合ガスの圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする。
【００１１】
この第１の観点による発明によれば、偏極部、トラップ部および抽出部の混合ガスを内蔵する容器、並びに、パイプは、混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙に、気体状物質を備え、混合ガスの圧力と概ね等しい圧力にしているので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【００１２】
また、第２の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記間隙が、前記抽出部と前記パイプとの境界に隔壁を有し、前記抽出部の間隙部分に、気体状物質を注入あるいは排出する注排出手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第２の観点の発明によれば、間隙が、抽出部とパイプとの境界に隔壁を有し、抽出部の間隙部分に、注排出手段により、気体状物質を注入あるいは排出することとしているので、抽出部に超偏極された希ガスを蓄積あるいは取り出す際に、抽出部の容器をジャッキ等で動かすこと無く、希ガスの蓄積および取り出しを行うことができ、しかも容器の温度変化を緩和することができるので、パイプ等のガラス材部分の、温度変化に対する負荷を軽減することができる。
【００１４】
また、第３の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記間隙部分に、前記気体状物質が、前記希ガスを抽出する際に注入され、抽出された前記希ガスを取り出す際に排出されることを特徴とする。
【００１５】
この第３の観点の発明によれば、間隙部分に、気体状物質が、希ガスを抽出する際に注入され、抽出された希ガスを取り出す際に排出されることとしているので、希ガスの抽出および取り出しの際に、抽出部の容器に加えられる温度変化を、緩和することができ、ひいては、抽出部の容器あるいはパイプ等に加わる熱的ストレスを軽減することができる。
【００１６】
また、第４の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記偏極部の前記外壁に、耐熱ガラス窓を備えることを特徴とする。
【００１７】
この第４の観点の発明によれば、偏極部の外壁に、耐熱ガラス窓を備えることとしているので、レーザー光を混合ガスに照射することができる。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記金属材質に、ステンレススチールを用いることを特徴とする。
【００１９】
この第５の観点の発明によれば、金属材質に、ステンレススチールを用いることとしているので、強度的に強く、高圧下でも使用に耐える外壁とすることができる。
【００２０】
また、第６の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記気体状物質に、不活性ガスを用いることを特徴とする。
【００２１】
この第６の観点の発明によれば、気体状物質に、不活性ガスを用いることとしているので、取り扱いが容易で、しかも容器を安全なものとすることができる。
【００２２】
また、第７の観点の発明にかかる希ガスポーラライザ装置は、前記注排出手段に、真空ポンプを備えることを特徴とする。
【００２３】
この第７の観点の発明によれば、注排出手段に、真空ポンプを備えることとしているので、効率的に気体状物質の排出を行うことができる。
【００２４】
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信する送信手段と、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信あるいは送受信するＲＦコイルと、前記勾配磁場形成手段、前記送信手段および前記ＲＦコイルを制御し、前記磁気共鳴信号から画像再構成により画像情報を生成する制御処理部と、前記被検体に超偏極状態の希ガスを供給する希ガスポーラライザ装置と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記希ガスポーラライザ装置は、希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および前記希ガスを抽出する抽出部の容器、並びに、前記偏極部と前記抽出部とを前記トラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす前記内壁と前記外壁との間隙に、内壁圧力と概ね等しい圧力の気体状物質を備えることを特徴とする。
【００２５】
この第８の観点の発明によれば、希ガスポーラライザ装置は、希ガスを超偏極状態にする偏極部、アルカリ金属を除去するトラップ部および希ガスを抽出する抽出部の容器、並びに、偏極部と抽出部とをトラップ部を介して接続するパイプに、ガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙の気体状物質を、内壁圧力と概ね等しい圧力にすることとしているので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる希ガスポーラライザ装置および磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、この磁気共鳴撮像装置は、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｓｔｅｍ）７００、データ（ｄａｔａ）収集部７５０、送信駆動部７４０、勾配駆動部７３０、制御処理部８００および希ガスポーラライザ（ｇａｓ　ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）装置３を有する。ここで、制御処理部８００は、さらにスキャンコントローラ（ｓｃａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部７６０、データ管理部７７０、表示部７８０、操作部７９０を含む。
【００２７】
マグネットシステム７００は、主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部７０２、勾配コイル部７０６、送信コイル部７０８およびＲＦコイル７１０を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム７００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮像の被検体１が（ｃｒａｄｌｅ）７２０に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００２８】
ここで、制御情報の入力は、操作部７９０からデータ管理部７７０に対して行われ、この制御情報はスキャンコントローラ部７６０に転送された後に、スキャンコントローラ部７６０によりデータ収集部７５０、送信駆動部７４０、勾配駆動部７３０に出力される。
【００２９】
主磁場コイル部７０２はマグネットシステム７００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は、概ね被検体１の体軸の方向に平行である。すなわち、いわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部７０２は、例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよいのはもちろんである。
【００３０】
勾配コイル部７０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を発生させる。
【００３１】
送信コイル部７０８は、静磁場空間にある被検体１の体内に磁気共鳴を励起するための高周波磁場を形成する。また、ＲＦコイル７１０は、クレードル７２０上に置かれ、被検体１と共にマグネットシステム７００の中心部に配置される。このＲＦコイル７１０は、送信コイル部７０８により被検体１の体内に励起された磁気共鳴信号を受信する。
【００３２】
勾配コイル部７０６には勾配駆動部７３０が接続されている。勾配駆動部７３０は勾配コイル部７０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部７３０は、勾配コイル部７０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３３】
送信コイル部７０８には送信駆動部７４０が接続されている。送信駆動部７４０は、送信コイル部７０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、送信コイル部７０８は、送信されたＲＦパルスからＲＦ磁場をマグネットシステム７００の中心部に形成し、被検体１を磁気共鳴の励起状態にする。
【００３４】
ＲＦコイル７１０には、データ収集部７５０が接続されている。データ収集部７５０は、ＲＦコイル７１０が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｄａｔａ）として収集する。
【００３５】
勾配駆動部７３０、送信駆動部７４０およびデータ収集部７５０にはスキャンコントローラ部７６０が接続されている。受信制御部であるスキャンコントローラ部７６０は、勾配駆動部７３０ないしデータ収集部７５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００３６】
データ収集部７５０の出力側は、データ管理部７７０に接続されている。データ収集部７５０が収集したデータは、データ管理部７７０に入力される。データ管理部７７０は、例えば計算機等を用いて構成される。データ管理部７７０は、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはデータ管理部７７０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。
【００３７】
データ管理部７７０は、スキャンコントローラ部７６０に接続されている。データ管理部７７０は、スキャンコントローラ部７６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ管理部７７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３８】
データ管理部７７０は、データ収集部７５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ管理部７７０は、この２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換することにより被検体１の画像を再構成する。
【００３９】
データ管理部７７０には表示部７８０および操作部７９０が接続されている。表示部７８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部７９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ
ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４０】
表示部７８０は、データ管理部７７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部７９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ管理部７７０に入力する。使用者は表示部７８０および操作部７９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４１】
ＲＦコイル７１０は、被検体１に励起された磁気共鳴信号を受信するコイルで、例えばバードケイジ（ｂｉｒｄｃａｇｅ）型等のコイルで構成される。
【００４２】
希ガスポーラライザ装置３は、被検体１に超偏極された希ガス、例えば同位体キセノン（Ｘｅ）を供給する。以下に、超偏極状態について若干の説明を行う。希ガスである同位体ルビジウム（Ｒｂ）あるいはキセノンは、核磁気モーメント（ｍｏｍｅｎｔ）を有しており、静磁場が印加された状態において、エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）状態の異なる幾つかの状態に分布する。通常の温度平衡状態では、すべての状態にほぼ均等に同位体ルビジウムあるいはキセノンが分布する。これとは逆に、あるエネルギー状態に多くの同位体ルビジウムあるいはキセノンが偏在する状態を超偏極状態と称する。この超偏極状態では、より多くの同位体ルビジウムあるいはキセノンが磁気共鳴現象に関与することができ、信号感度を向上することができる。
【００４３】
希ガスポーラライザ装置３は、被検体１に装着されたマスク（ｍａｓｋ）を介して、気体状の超偏極状態にある同位体キセノンを被検体１に供給する。被検体１は、この同位体キセノンを吸引し、肺を通して血中に取り込む。その後、被検体１の磁気共鳴撮像を行うことにより、高い感度で同位体キセノンを画像化することができる。
【００４４】
つぎに、希ガスポーラライザ装置３の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置３のブロック構成および各ブロック部の断面を示す図である。希ガスポーラライザ装置３は、大きくは、ガス供給部５０、偏極部１０、トラップ（ｔｒａｐ）部２０、抽出部３０、希ガス収集部６０、偏極部１０とトラップ部２０と抽出部３０とを接続するパイプ（ｐｉｐｅ）４０、および抽出部３０と希ガス収集部６０とを接続するガラス管７０からなる。ここで、偏極部１０および抽出部３０は、静磁場Ｂ１および静磁場Ｂ２が印加された状態にあり、これら静磁場は、図示しない永久磁石等により形成される。
【００４５】
ガス供給部５０は、外部からの同位体ルビジウムの供給を調節する開閉弁５２０、タンク（ｔａｎｋ）５１０および偏極部１０に混合ガスを供給する金属パイプからなる。タンク５１０には、キセノン同位体、窒素およびヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスが、概ね１％、１％、９８％の比率で、高圧下に圧縮、貯蔵されている。この混合ガスは、タンク５１０の出口で、同位体ルビジウムと概ね１ＭＰａ（メガパスカル）の圧力下で混合され、偏極部１０に導入される。
【００４６】
偏極部１０は、セル（ｃｅｌｌ）１１０、オーブン（ｏｖｅｎ）１００、弁１２０を含んでいる。オーブン１００は、セル１１０を内包しており、セル１１０を概ね２００℃の高温状態とする。また、偏極部１０には、円偏向レーザー（ｒａｚｏｒ）光が照射される。このレーザー光は、図示しないレーザーダイオードアレイ（ｒａｚｏｒ　ｄｉｏｄｅ　ａｒｒａｙ）等により生成され、混合ガスにふくまれるアルカリ（ａｌｋａｌｉｎｅ）金属により決まる波長を有する。例えば、ルビジウムの場合には、概ね７９５ｎｍ（ナノメートル）の波長となる。なお、オーブン１００およびセル１１０は、レーザー光をセル１１０内部に導き入れるガラス窓を有している。
【００４７】
弁１２０は、開閉式の弁であり、開くことによりガス供給部５０で生成される混合ガスをセル１１０内部に導入する。セル１１０は、混合ガスを円偏向レーザーと相互作用させる内部空間と、この内部空間を囲む内壁および外壁からなる。ここで、内壁は、ガラスにより構成され、外壁は、ステンレススチールで構成される。そして、この内壁および外壁の中間に位置する間隙には、不活性ガス、例えば窒素が、概ね１ＭＰａの圧力で充填されている。
【００４８】
また、セル１１０の外壁の円偏向レーザーが入射する側面には、耐熱ガラスの窓１３０が設けられている。この窓１３０から、オーブン１００の窓を通して進入した円偏向レーザー光がさらにセル１１０内部にも進入し、混合ガスと相互作用を行う。
【００４９】
パイプ４０は、セル１１０内部の混合ガスをトラップ部２０を介して抽出部３０へ輸送する。図３に、図２のパイプ４０の垂直断面を示す。パイプ４０は、同心円状に位置する内壁４００、外壁４１０およびこれらの中間に間隙４２０を備えている。内壁４００は、ガラスで構成されており、外壁４１０は、ステンレススチールで構成されている。間隙４２０には、希ガス、例えば窒素ガスが、概ね１ＭＰａの圧力で封入されている。
【００５０】
また、内壁４００の内部には、混合ガスが流れている。ここで、混合ガスは、概ね１ＭＰａの圧力を有しているので、内壁４００に内側から及ぼす圧力Ｐｉｎは、外側から及ぼす圧力Ｐｏｕｔと概ね一致する。これにより、内壁４００にかかる圧力は、概ね零となり、混合ガスが流れる際の圧力負荷は、ほぼ解消される。
【００５１】
図２に戻り、トラップ部２０は、パイプ４０のガラス材質からなる内壁に低温槽２１を有している。この低温槽２１は、例えば水流を流す冷却管が、パイプ４０の内壁に巻き付けられたものである。これにより、内壁内部の混合ガスを冷却し、混合ガスに含まれる気体状のルビジウムを液化あるいは固化し除去する。
【００５２】
抽出部３０は、アキュムレータ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）３００、恒温槽３１０、液体窒素３３０、昇降台３２０、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ）弁１９０および弁１４０〜１６０を含んでいる。ここで、アキュムレータ３００は図示しない保持具により保持され、恒温槽３１０との相対位置はオペレータが自由に設定できるものとする。
【００５３】
アキュムレータ３００は、トラップ部２０の混合ガスをパイプ４０を介して入力する。アキュムレータ３００の容器は、セル１１０およびパイプ４０と同様のガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、これら内壁および外壁の間隙には、概ね１ＭＰａの希ガスが充填されている。
【００５４】
また、アキュムレータ３００とパイプ４０とは脱着可能となっており、パイプ４０のアキュムレータ３００入力部は、内壁のガラス管部分のみが伸張している。このガラス管部分は、アキュムレータ３００がパイプ４０に装着された際に、アキュムレータ３００の底部に達する長さを有し、パイプ４０内部の混合ガスをアキュムレータ３００底部に直接吹き付ける。
【００５５】
また、アキュムレータ３００の上部には、残留ガスを廃棄する排出口および希ガス収集部６０への接続口がある。この排出口には、開閉弁１６０およびニードル弁１９０が、金属管等を介して装着されている。ニードル弁１９０は、針穴を有する隔壁により、入力部と出力部が仕切られている。これにより、弁１６０を開放後にニードル弁１９０の入力側のアキュムレータ３００を高圧力に保ち、出力側を大気圧とすることができる。
【００５６】
恒温槽３１０は、例えばデュワー瓶で構成され、内部には、アキュムレータ３００を冷却する液体窒素３３０が貯蔵される。また、恒温槽３１０は、昇降台３２０上に載置され、昇降台３２０を上昇させた状態で、液体窒素３３０にアキュムレータ３００が浸された状態となり、昇降台３２０を下降させた状態で、液体窒素３３０とアキュムレータ３００とが接しない状態となる。
【００５７】
希ガス収集部６０は、アキュムレータ３００と弁１５０およびガラス管７０を介して接続され、エアーバッグ６００、弁１７０および１８０を含む。エアーバッグ６００は、弁１７０に脱着され、抽出される超偏極状態にある気体状の同位体キセノンが、被検体に吸引される際に使用される。
【００５８】
つづいて、本実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置３の動作について説明する。まず、超偏極状態の同位体キセノンをアキュムレータ３００で抽出する動作について説明する。この抽出動作を行うにあたっては、昇降台３２０を上昇させアキュムレータ３００を液体窒素３３０に浸した状態とし、トラップ部２０の低温槽２１に水流を流し動作状態とし、セル１１０に円偏向レーザーが入射状態とし、セル１１０を含むオーブン１００内部は概ね２００℃とし、偏極部１０に概ね１０ｍＴ（テスラ）の静磁場Ｂ１が印加状態とし、抽出部３０に、概ね０．２Ｔの静磁場Ｂ２が印加状態とする。
【００５９】
ここで、弁５２０、１２０、１４０、１６０を開放状態とし、弁１５０を閉じた状態とする。これにより、ガス供給部５０で生成される、同位体ルビジウムを含む混合ガスを、セル１１０内部に導入する。この際、混合ガスの圧力は、概ね１ＭＰａに調整される。
【００６０】
セル１１０内部において、混合ガス内の同位体ルビジウムは、照射される円偏向レーザーを吸収し、高いエネルギー状態に多くのルビジウム同位体が存在する超偏極状態となる。その後、超偏極状態となったルビジウム同位体は、スピン交換移動として知られる現象により、混合ガス中の同位体キセノンに、この超偏極状態を移転する。これにより、同位体キセノンは、高いエネルギー状態に多くの同位体キセノンが存在する超偏極状態となる。
【００６１】
なお、混合ガス中のヘリウムは、緩衝ガスとしての役割を有し、主としてルビジウム同位体が円偏向レーザー光を吸収する帯域を広げ、吸収効率を高めるものである。また、混合ガス中の窒素ガスは、円偏向レーザーの吸収効率を高める効果もあるが、主として、同位体ルビジウム発する蛍光を消光する機能を有する。
【００６２】
なお、超偏極された同位体キセノンは、セル１１０の内壁に衝突する際にエネルギー状態の遷移を起こし、減偏極が生じる。この減偏極は、同位体キセノンを概ね１ＭＰａの高圧下において超偏極状態とすることにより減少させることができ、ひいては、超偏極率を向上することができる。また、以下に記述するパイプ４０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の内壁でも同様の現象が生じ、これらに含まれる混合ガスは、概ね１ＭＰａの高圧下におかれるので、同位体キセノンが内壁と衝突する際の減偏極を減少させることができる。
【００６３】
その後、セル１１０内の混合ガスは、トラップ部２０の導入され、低温槽２１により混合ガスの低温化がはかられ、ルビジウム同位体の液化あるいは固化による除去がおこなわれる。
【００６４】
その後、トラップ部２０の混合ガスは、パイプ４０を介してアキュムレータ３００に導入される。この混合ガスは、パイプ４０の伸張管によりアキュムレータ３００の底部に直接吹き付けられる。ここで、アキュムレータ３００の底部は、恒温槽３１０の液体窒素３３０に浸されているので、概ね液体窒素温度にあり、吹きつけられた混合ガスの同位体キセノンは、昇華現象により、固化し、キセノン氷となる。
【００６５】
また、混合ガスのその他の成分、ヘリウム、窒素ガスは、固化することなくアキュムレータ３００からニードル弁１９０を介して排出される。このプロセスを、タンク５１０から混合ガスを導入しつつ連続的に行う。しかも、ニードル弁１９０により排気口に差圧を生じさせているので、高圧下で行うことができる。
【００６６】
つづいて、アキュムレータ３００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンを取り出す動作について説明する。この取り出し動作を行うにあたって、弁５２０，１２０、１４０、１６０、１８０は閉じた状態にあり、弁１５０、１７０は開いた状態にあり、昇降台３２０は下降された状態にあり、恒温槽３１０の液体窒素３３０はアキュムレータ３００と接しない状態にある。
【００６７】
アキュムレータ３００は、液体窒素３３０と接しない状態にあるので、高温状態となる。ここで、アキュムレータ３００の底部に存在する超偏極状態のキセノン氷は、昇華現象により気化し、この気化した同位体キセノンは、弁１５０からガラス管を介してエアーバッグ６００に導入され、蓄積される。この状態を、アキュムレータ３００の底部に存在するキセノン氷が無くなる迄維持する。
【００６８】
その後、エアーバッグ６００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンは、被検体に吸引され、磁気共鳴撮像装置による撮像が行われる。なお、本実施の形態１では、同位体キセノンがエアーバッグ６００に一時的に蓄積されることとしたが、直接被検体に吸引させることもできる。また、アキュムレータ３００は、パイプ４０に着脱可能としているので、パイプ４０から取り外した後に、キセノン氷を取り出すことも出来る。そして、この同位体キセノンを溶媒に溶かし、注射器により被検体の血中に注入することもできる。
【００６９】
上述してきたように、本実施の形態１では、セル１１０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の容器、並びに、パイプ４０を、ガラス材質の内壁とステンレススチールの外壁とを有する２重構造とし、内壁および外壁の間隙に、超偏極を行う際の混合ガスと同程度の圧力の窒素ガスを封入することとしているので、高圧下において、同位体キセノンの超偏極および抽出を行うことができ、ひいては同位体キセノンの超偏極度を向上することができる。
【００７０】
また、本実施の形態１では、アキュムレータ３００に、排気口につながるニードル弁１９０と、希ガス収集部６０に接続される弁１５０とを別個に設けたが、共通の取り出し口により取り出し、その後、開閉弁を用いて切り替えることもできる。
【００７１】
また、本実施の形態１では、図２に示したように、セル１１０、トラップ部２０、アキュムレータ３００の内壁および外壁は、一体構造を持つものとしたが、各部ごとに分離、独立した構造とし、組み立て製造を容易なものとすることもできる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、恒温槽３１０を昇降台３２０を用いて上下させ、アキュムレータ３００を液体窒素３３０に浸したり、あるいは液体窒素３３０から引き離したりしたが、アキュムレータ３００の容器の内壁と外壁の間隙部分に注入されている希ガスを注入排出することで、アキュムレータ３００と液体窒素３３０とを熱的に接触させたり、あるいは熱的に非接触とすることができる。そこで本実施の形態では、アキュムレータ３００の容器の内壁と外壁の間隙部分に希ガスを注入排出する場合を示すことにする。
【００７２】
図４は、この実施の形態２にかかる抽出部４００および注排出部５００の具体的な構成を示す断面図である。なお、この抽出部４００は、図２に示した抽出部３０に対応するものであり、その他の構成については、図２に示したものと同様のものとなるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７３】
抽出部４００は、アキュムレータ４５０、恒温槽３１０、液体窒素３３０、ニードル弁１９０、弁１４０〜１６０を含んでおり、注排出部５００は、タンク４８０、ポンプ４３０、弁４６０、４７０を含んでいる。また、抽出部４００のアキュムレータ４５０は、注排出部５００と金属パイプ４４０により接続されている。
【００７４】
アキュムレータ４５０は、トラップ部２０の混合ガスをパイプ４０を介して入力する。アキュムレータ４５０の容器は、セル１１０およびパイプ４０と同様のガラス材質の内壁およびステンレススチールの外壁を有している。この内壁と外壁に挟まれた間隙部分４１１は、注排出部５００のタンク４８０およびポンプ４３０と、金属パイプ４４０および開閉弁４６０、４７０を介して接続されている。
【００７５】
なお、アキュムレータ４５０の内壁および外壁は、パイプ４０の内壁および外壁と同様の材質、構造を有しているが、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１は、パイプ４０の間隙とは、隔壁により隔絶しており、分離独立した構造を有している。
【００７６】
注排出部５００では、金属パイプ４４０が２つに分岐され、一方は、タンク４８０に接続され弁４６０により開閉され、他方は、ポンプ４３０に接続され弁４７０により開閉される。タンク４８０には、希ガス、例えば窒素ガスが高圧で封入されている。
【００７７】
つぎに、抽出部４００および注排出部５００の動作について説明する。まず、超偏極状態の同位体キセノンをアキュムレータ４５０で抽出する動作について説明する。この抽出動作を行うにあたっては、弁４６０を開放し、弁４７０および１５０を閉じる。なお、弁１４０、１６０は開いた状態にされる。そして、タンク４８０内部の高圧の窒素ガスは、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１に充填される。この際、トラップ部２０から注入される混合ガスと同程度の高圧力、例えば１ＭＰａ程度の圧力で充填されることが好ましい。
【００７８】
この結果、アキュムレータ４５０の内壁底部と、液体窒素３３０とは、間隙部分４１１の高圧の窒素ガスを介して熱的に接続状態となり、アキュムレータ４５０の内壁底部が低温に冷やされる。
【００７９】
その後、パイプ４０から注入される混合ガスは、パイプ４０の伸張したガラス管により、アキュムレータ４５０の内壁底部に吹き付けられ、昇華現象により、超偏極状態の同位体キセノンが固化し、キセノン氷として抽出される。
【００８０】
つづいて、アキュムレータ３００に蓄積された超偏極状態の同位体キセノンを取り出す動作について説明する。この取り出し動作を行うにあたって、注排出部５００の弁４６０を閉じ、弁４７０は開放される。また、弁１４０、１６０は閉じた状態にされ、弁４７０、１５０は開いた状態にされる。これにより、ポンプ４３０により、アキュムレータ４５０の間隙部分４１１は、高圧窒素ガスが排出され、さらに概ね真空状態となる。
【００８１】
この結果、アキュムレータ４５０の内壁底部と、液体窒素３３０とは、間隙部分４１１が概ね真空状態となるため熱的に絶縁状態となり、アキュムレータ４５０の内壁底部は、液体窒素温度から、徐々に常温に変化していく。
【００８２】
そして、アキュムレータ４５０の内壁底部に存在するキセノン氷は、昇華現象により、気化し、希ガス収集部６０へ送られエアーバッグ６００等に収集され、利用に供される。
【００８３】
上述してきたように、本実施の形態２では、アキュムレータ４５０は、容器の内壁と外壁の間隙部分４１１に、窒素ガスを注入あるいは排出することとしているので、アキュムレータ４５０の内壁と恒温槽３１０内の液体窒素３３０とを、熱的に導通状態あるいは絶縁状態とすることができ、しかも窒素ガスを介する導通あるいは真空状態を介する絶縁であるため、急激な温度変化をアキュムレータ４５０が被ること無く安全に、トラップ部２０から注入される混合ガスから超偏極状態の同位体キセノンをキセノン氷として抽出し、さらにキセノン氷を昇華現象により気化し被検体に吸引させることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、偏極部、トラップ部および抽出部の混合ガスを内蔵する容器、並びに、パイプは、混合ガスを封入するガラス材質の内壁および金属材質の外壁を有し、密封構造をなす内壁と外壁との間隙に、気体状物質を備え、混合ガスの圧力と概ね等しい圧力とされるので、ガラス材質の内壁にかかる差圧を減らし、高圧下において混合ガスを超偏極状態とすることができ、希ガス同位体の超偏極度の向上とともに、内壁が破損することを防ぎ、また仮に破損した場合でも、金属材質の外壁により、内壁が飛び散ることを防ぎ、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる希ガスポーラライザ装置のブロック図である。
【図３】実施の形態１のパイプの断面を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる希ガスポーラライザ装置の抽出部および注排出部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　被検体
３　希ガスポーラライザ装置
１０　偏極部
２０　トラップ部
２１　低温槽
３０　抽出部
４０　パイプ
５０　ガス供給部
６０　希ガス収集部
７０　ガラス管
１００　オーブン
１１０　セル
１２０、１４０、１５０、１７０、４６０、４７０、５２０　弁
１３０　窓
１９０　ニードル弁
３００、４５０　アキュムレータ
３１０　恒温槽
３２０　昇降台
３３０　液体窒素
４００　内壁
４００　抽出部
４１０　外壁
４１１　間隙部分
４２０　間隙
４３０　ポンプ
４４０　金属パイプ
５００　注排出部
４８０、５１０　タンク
６００　エアーバッグ
７００　マグネットシステム
７０２　主磁場コイル部
７０６　勾配コイル部
７０８　送信コイル部
７１０　ＲＦコイル部
７２０　クレードル
７３０　勾配駆動部
７４０　送信駆動部
７５０　データ収集部
７６０　スキャンコントローラ部
７７０　データ管理部
７８０　表示部
７９０　操作部
８００　制御処理部