(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超偏極ガスを生成する方法であって、
光ポンピングセル（２０）においてターゲットガスを加熱する工程であって、光ポンピングセル（２０）が対向する頂部（２０ｕ）及び底部（２０ｂ）を有している工程と、
光ポンピングセル（２０）においてターゲットガスを偏極する工程と、
加熱された偏極ガスを光ポンピングセル（２０）の頂部（２０ｕ）から蓄積貯槽（３０）に流出するように誘導する工程であって、蓄積貯槽（３０）が光ポンピングセル（２０）から流出する加熱されたターゲットガスの温度より低い温度を有しており、上記誘導が偏極ターゲットガスの対流加熱を用いて実行される工程と、
以前に偏極されたガスを蓄積貯槽（３０）から光ポンピングセル（２０）の底部（２０ｂ）に誘導する工程
とを含む方法。
【請求項２】
前記貯槽（３０）が光ポンピングセル（２０）よりも大きい容積を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記光ポンピングセル（２０）が１５０℃超まで加熱され、前記貯槽（３０）が室温である、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲットガスが3Ｈｅである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法
【請求項５】
偏極ガスを貯槽（３０）から分配することをさらに含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記分配が偏極工程の間に実行される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
光ポンピングセル（２０）と貯槽（３０）との間に延びる閉ループ循環経路を設けることをさらに含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
循環経路、貯槽（３０）及び光ポンピングセル（２０）が８〜１０気圧の圧力に維持される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
光ポンピングセル（２０）、閉ループ流路及び貯槽（３０）に作用する均一な磁場を発生させることをさらに含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記貯槽（３０）及び／又は光ポンピングセル（２０）に保持された偏極ガスの偏極レベルを決定することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
光ポンピングされたアルカリ金属（２５）とのスピン交換によってターゲットガスを偏極するための偏極システムであって、当該システムが、
別個の出口（２０ｅ）及び入口（２０ｉ）を有する光ポンピングセル（２０）であって、出口（２０ｅ）が光ポンピングセル（２０）の頂部（２０ｕ）に存在する光ポンピングセル（２０）と、
光ポンピングセル（２０）と流体連通している貯槽（３０）であって、別個の出口（３０ｅ）及び入口（３０ｉ）を有する貯槽（３０）と、
光ポンピングセル（２０）及び貯槽（３０）の一方又は両方における偏極ガスの偏極レベルを自動的に監視するように構成されたコントローラ（１１）であって、所定の偏極レベル未満に減衰した偏極ガスの分配を禁止することができるコントローラ（１１）と、
光ポンピングセル出口（２０ｅ）から貯槽入口（３０ｉ）、及び貯槽出口（３０ｅ）から光ポンピングセル入口（２０ｉ）に延びる循環ガス流路と
を含んでおり、動作中、ターゲットガスが光ポンピングセル（２０）で偏極させられ、偏極ターゲットガスは光ポンピングセル入口（２０ｉ）から貯槽（３０）へのガス流路内に対流により流出する、システム。
【請求項１２】
光ポンピングセル（２０）に保持されたある量のアルカリ金属（２５）をさらに含む、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
偏極のために光ポンピングセル（２０）に保持されたある量のターゲット希ガスをさらに含む、請求項１１又は請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
動作中、循環ガス流路、光ポンピングセル（２０）及び貯槽（３０）がすべて同じ作業圧力に保たれる、請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
前記圧力が８〜１０気圧である、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
光ポンピングセル入口（２０ｉ）が光ポンピングセル（２０）の底部（２０ｂ）近傍に配置されている、請求項１１乃至請求項１５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１７】
前記貯槽（３０）が光ポンピングセル（２０）よりも大きい容積を有する、請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１８】
光ポンピングセル（２０）を１５０℃超まで加熱するように構成された熱源をさらに備える、請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１９】
前記偏極ターゲットガスが偏極3Ｈｅである、請求項１１乃至請求項１８のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２０】
貯槽（３０）から、又は光ポンピングセル（２０）に先立つ貯槽（３０）の下流のガス流路の場所から偏極ガスを分配するための分配口をさらに備える、請求項１１乃至請求項１９のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２１】
光ポンピングセル（２０）及び貯槽（３０）が、ガス流路において所定の流量をもたらすために選定される温度差を規定する、請求項１１乃至請求項２０のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２２】
動作中、偏極ターゲットガスが５０ｃｃ／分の流量でガス流路内を移動する、請求項１１乃至請求項２１のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２３】
光ポンピングセル（２０）、ガス流路及び貯槽（３０）に作用する均一な磁場を発生させるための磁場源をさらに備える、請求項１１乃至請求項の２２いずれか１項記載のシステム。
【請求項２４】
貯槽（３０）及び／又は光ポンピングセル（２０）に保持された偏極ガスの偏極レベルを決定するためそれぞれ貯槽（３０）及び／又は光ポンピングセル（２０）に保持されたＲＦ表面コイルをさらに備える、請求項１１乃至請求項２３のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２５】
レーザー励起源を備える超偏極器を操作するためのコンピュータプログラム製品であって、超偏極器は、偏極希ガスを生成するために循環ガス流路と流体連通している分配弁及び流量弁を備える循環ガス流路を用いて少なくとも１つの光ポンピングセルから少なくとも１つの貯槽への偏極ガスの対流誘起流れ放出を使用しており、当該コンピュータプログラム製品が、
当該媒体に具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ可読記憶媒体を含んでおり、前記コンピュータ可読プログラムコードが、
超偏極器の光ポンピングセルに保持された偏極ガスの偏極レベルを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、
超偏極器の貯槽に保持された偏極ガスの偏極レベルを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、
動作中、ターゲットガス及び以前に偏極された再循環ターゲットガスを光ポンピングセルにおいて光ポンピングするように超偏極器に指示するコンピュータ可読プログラムコードと、
光ポンピングセルと貯槽近傍の場所との間のガス流路における温度差を監視するコンピュータ可読プログラムコードと、
循環ガス流路における偏極ガスの流量を調整するためにガス流路の温度差を変更できるコンピュータ可読プログラムコードと
を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２６】
コンピュータプログラムは3Ｈｅを偏極するように設定されている、請求項２５記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
ガス流路内を移動しているガスの流量を自動的に調整するために前記流量弁の動作を制御するコンピュータ可読プログラムコードをさらに含む、請求項２５又は請求項２６記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
貯槽におけるガスの偏極レベルが所定のレベルを満たしていると決定された場合、偏極ガスを使用者に分配するために分配弁を作動させるコンピュータ可読プログラムコードをさらに含む、請求項２５乃至請求項２７のいずれか１項記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ及び磁気共鳴映像法（“ＭＲＩ”）に特に有用である偏極希ガスの生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏極された不活性希ガスは、この態様においてこれまで少しも満足でない画像を生成してきた身体の特定の部位および領域の改善されたＭＲＩ画像を生成することができる。偏極されたヘリウム３（３Ｈｅ）およびキセノン１２９（１２９Ｘｅ）が、特にこの目的に適しているとわかっている。残念ながら、後述するように、ガスの偏極状態は取扱いおよび環境条件に敏感であり、不都合にも、偏極状態から比較的急速に減衰し得る。
【０００３】
超偏極器は、偏極希ガスを生成し蓄積するために使用される。超偏極器は、（１２９Ｘｅまたは３Ｈｅといった）特定の希ガス核の偏極を、自然または平衡レベル、すなわちボルツマン偏極以上に人工的に増強する。そのような増大は、それがＭＲＩ信号強度を増強し高め、医師が身体における物質のより良好な画像を取得できるようにすることから、望ましい。特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５を参照されたい。これらの特許の開示は、あたかもここに完全に引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【０００４】
超偏極ガスを生成するために、希ガスは一般に、ルビジウム（Ｒｂ）といった光ポンピングされたアルカリ金属蒸気と混合され得る。これらの光ポンピングされた金属蒸気は、希ガスの核と衝突し、「スピン交換」として知られる現象を通じて希ガスを超偏極する。アルカリ金属蒸気の「光ポンピング」は、アルカリ金属蒸気を、アルカリ金属の第１主共鳴（ｆｉｒｓｔ  ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の波長（例えば、Ｒｂの場合７９５ｎｍ）の円偏光で照射することによって生成される。概略的に言えば、基底状態の原子が励起状態になり、その後減衰して基底状態に戻る。適度の磁場（約１０ガウス）の下で、基底状態と励起状態との間の原子のサイクリングは、数マイクロ秒で原子のほぼ１００％の偏極を生じることができる。この偏極は一般に、アルカリ金属の孤立原子価電子特性によって伝えられる。非ゼロの核スピン希ガスの存在において、アルカリ金属蒸気原子は、原子価電子の偏極が相互スピンフリップ「スピン交換」を通じて希ガス核へ移される形で、希ガス原子と衝突し得る。
【０００５】
概略的に言えば、上述の通り、従来の超偏極器は、オーブンに保持されており、動作中に円偏光を光ポンピング室に送出するように機器構成され方向づけられているレーザー源と連通している、光ポンピング室を備える。超偏極器はまた、偏極転写プロセス点、すなわち光セルまたは光ポンピング室において達成された偏極レベルを監視し得る。それを行うために、一般に小型「表面」ＮＭＲコイルが光ポンピング室に隣り合って配置されて、その中のガスを励起および検出し、そして偏極転写プロセスの間においてガスの偏極のレベルを監視することができる。光ポンピングセルおよび偏極器のための偏極監視システムのさらなる説明については特許文献５を参照されたい。
【０００６】
オンボード超偏極器監視装置は、もはや高磁場ＮＭＲ装置を必要としないが、その代わりに従来の高磁場ＮＭＲ技法よりも極めて低い磁界強度（例えば１〜１００Ｇ）で光セルの偏極監視を実行するための低磁界検出技法を使用することができる。この低い磁界強度は、１〜４００ｋＨｚといった相応に低い検出装置動作周波数を可能にする。サーム（Ｓａａｍ）らは、セルを包囲する温度調節オーブン内部の光チャンバまたはセルにおける超偏極３Ｈｅの偏極レベルのオンボード検出のための低周波ＮＭＲ回路を明確に提起している。非特許文献１を参照されたい。その内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【０００７】
ターゲットガスをスピン交換光ポンピングを用いて偏極することは相対的に遅速なプロセスであり、１リットルのバッチの偏極ヘリウムガスが従来の大きさの偏極セルにおいてその飽和偏極に到達または接近するのに約１０〜１６時間以上かかり得る。より大きな容積のセルを使用すれば、従来使用されてきたものよりもより大きなオーブン、より大きなレーザーパワーおよびより強力な光学系を必要とし得る。
【０００８】
従って、偏極ガスの増大した容積の生成をもたらすことができる方法およびシステムの必要性が依然として存在する。
【特許文献１】特表平１０−５０１７０８号公報
【特許文献２】特表２０００−５０７６８９号公報
【特許文献３】特表２０００−５０７６８８号公報
【特許文献４】特表２００２−５００３３７号公報
【特許文献５】特表２００３−５０３７１０号公報
【非特許文献１】サーム（Ｓａａｍ）他による「ロー・フリークエンシーＮＭＲポラリメータ・フォー・ハイパーポラライズド・ガスズ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＮＭＲ  Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒｆｏｒ  Ｈｙｐｅｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｇａｓｅｓ）」、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス（Ｊｎｌ．  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）１３４、６７−７１頁（１９９８年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のことに鑑みて、本発明の実施形態は、増大した量の偏極ガスを付与するための超偏極器、システム、方法およびコンピュータプログラム製品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特定の実施形態は、（ａ）光ポンピングセルにおいてターゲットガスを加熱することと、光ポンピングセルは対向する頂部および底部を有しており、（ｂ）光ポンピングセルにおいてターゲットガスを偏極することと、（ｃ）加熱された偏極ガスを光ポンピングセルの頂部から蓄積貯槽へ流出するように誘導することと、蓄積貯槽は光ポンピング室から流出する加熱されたターゲットガスの温度より低い温度を有しており、（ｄ）以前に偏極されたガスを貯槽から光ポンピングセル内に流すこととによって、超偏極ガスを生成するための方法に向けられている。
【００１１】
他の実施形態は、光ポンピングされたアルカリ金属とのスピン交換によってターゲットガスを偏極するための偏極システムに向けられている。システムは、（ａ）別個の出口および入口を有する光ポンピングセルと、出口は光ポンピングセルの頂部に存在しており、（ｂ）光ポンピングセルと流体連通している貯槽室と、貯槽は別個の出口および入口を有しており、（ｃ）光ポンピングセル出口から貯槽入口、および貯槽出口から光ポンピングセル入口に延びる循環ガス流路とを含み、動作中、ターゲットガスは光ポンピングセルにおいて偏極させられ、偏極されたターゲットガスは光ポンピングセル出口から貯槽室へのガス流路内に対流により流出させられる。
【００１２】
さらに他の実施形態は、（ａ）光ポンピングセルにおいてターゲットガスを加熱するための手段と、光ポンピングセルは対向する頂部および底部を有しており、（ｂ）光ポンピングセルにおいてターゲットガスを偏極するための手段と、（ｃ）加熱された偏極ガスを光ポンピングセルの頂部から蓄積貯槽に対流により流出させるための手段と、蓄積貯槽は光ポンピング室から流出する加熱されたターゲットガスの温度より低い温度を有しており、（ｄ）以前に偏極されたガスを貯槽から光ポンピングセル内に流すための手段とを含む、ターゲットガスを偏極するための装置に向けられている。
【００１３】
さらに他の実施形態は、レーザー励起源を備える超偏極器を操作するためのコンピュータプログラム製品に向けられている。超偏極器は、偏極された希ガスを生成するために循環ガス流路と流体連通している分配弁および流量弁を備える循環ガス流路を用いて少なくとも１つの光ポンピングセルから少なくとも１つの貯槽への偏極ガスの対流誘起流れ放出を使用している。コンピュータプログラム製品は、媒体に具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読プログラムコードは、（ａ）超偏極器の光ポンピングセルに保持された偏極ガスの偏極レベルを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、（ｂ）超偏極器の貯槽に保持された偏極ガスの偏極レベルを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、（ｃ）ターゲットガスおよび以前に偏極されたターゲットガスを光ポンピングするように光ポンピングセルに指示するコンピュータ可読プログラムコードとを含む。
【００１４】
有利には、本発明は、光ポンピングセルが偏極ガスの新たな供給を生じるために動作している間に、貯槽が（０．５〜２リットルといった）個々の患者に適した分量の偏極ガスを保持できる超偏極ガスの増大した適時生成をもたらすことができる。バッチ形式の生成プロセスとは異なり、本発明によって提供されるシステムおよび方法は、動作中、従来のセルと類似の大きさにされた偏極セルを用いて増大した量の偏極ガスを供給するために要求に応じて偏極ガスをほぼ連続的に再循環させる、および／または新鮮なターゲットガスを分配することができる。
【００１５】
上述の実施形態の全部または所定の操作、機能および／または機器構成は、本発明によって想定されるような方法、システム、コンピュータプログラム製品、アセンブリおよび／または装置として実行され得る。
【００１６】
本発明の上述および他の目的および態様は、ここに詳細に説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ここで本発明を、本発明の好ましい実施形態が示されている添付図面に関して以下に詳述する。しかし、本発明は、多くの異なる形態において実施され得て、ここに述べられる実施形態に限定されるものと解釈してはならない。同じ数字は全体を通じて同じ要素を指示する。図面において、層、領域または構成要素は、明瞭のために誇張され得る。図において、破線は、別段に記載のない限り、随意選択の特徴を指示する。
【００１８】
以下の本発明の説明において、他の構造に対する特定の構造の位置関係に言及するために特定の用語が使用され得る。ここで使用される限り、用語「前方」およびその派生語は、超偏極器システム中を移動する際にターゲットガスまたはターゲットガス混合物が移動する一般的な方向を言い、この用語は、作用を受けている特定の材料が他の材料よりも製造プロセスにおいて遠くに進んでいることを指示するために製造環境においてしばしば使用される用語「下流」と同義であるように意図されている。逆に、用語「後方」および「上流」ならびにそれらの派生語はそれぞれ、前方および下流の方向の反対の方向を言う。
【００１９】
また、ここに述べる通り、偏極ガスは、ＭＲＩおよび／またはＮＭＲ分光学用途のために、生成および収集され、特定の実施形態において、凍結、解凍され、単独および／または他の成分と組み合わせて使用され得る。説明の簡単のために、用語「凍結偏極ガス」は、偏極ガスが固体状態に凍結されたことを意味する。用語「液体偏極ガス」は、偏極ガスが液体状態に液化されたか、または液化されていることを意味する。このように、各用語は語「ガス」を含むが、この語は、偏極「ガス」生成物を得るために超偏極器によって生成されるガスを名づけ記述的に追跡するために使用される。このように、ここで使用される限り、用語「ガス」または「ターゲットガス」は、超偏極希ガス生成物を記述的に指示するために特定の箇所で使用され得て、その生成物の状態または相を記述するために「固体の」、「凍結した」および「液体の」といった修飾語とともに使用され得る。また、ここで使用される限り、用語「偏極ガス」、「ターゲットガス」および／または「偏極ターゲットガス」は、（例えば以下に限らないが、３Ｈｅおよび／または１２９Ｘｅといった）少なくとも１つの意図した関心のあるターゲットガスを含み、他のキャリヤーガスまたは混合ガス、バッファガス、または所要の場合キャリヤー液体といった１つ以上の他の成分を含み得る。さらに、用語「偏極する」、「偏極器」、「偏極された」などは、用語「超偏極する」、「超偏極器」、「超偏極された」などと交換可能に使用されている。
【００２０】
偏極ガスを蓄積および捕捉するために種々の技法が使用されてきた。例えば、特表２０００−５０７６８９号公報は、スピン交換偏極希ガスのための大容積超偏極器を記載しており、特表２０００−５０７６８８号公報は、スピン偏極された１２９Ｘｅのための低温アキュムレータを記載している。ここで使用される限り、用語「超偏極する」、「偏極する」などは、交換可能に使用されており、特定の希ガス核の偏極を自然または平衡レベル以上に人工的に増強することを意味する。そのような増大は、それが物質および身体の標的部位のより良好なＭＲＩ画像に対応するイメージング信号をより強化できることから、望ましい。当業者には周知の通り、超偏極は、光ポンピングされたアルカリ金属蒸気とのスピン交換によって、または代替として準安定性交換によって誘起され得る。特表平１０−５０１７０８号公報を参照。
【００２１】
概括的に述べれば、超偏極器システムは、ダイオードレーザーアレイといったレーザー源を備える光学系、ビームスプリッタ、レンズ、ミラーまたはリフレクタ、ビーム偏光子もしくは偏波器または波シフタといった光ビーム形成または集光構成要素、および／または、光ポンピングセルに保持されたターゲットガスに円偏光源を付与するための他の焦点構成要素を含む。説明の簡単のために、ここで使用される限り、用語「光学系」は、円偏光を生成および／または集光するために使用される光ポンピング構成要素を含む。
【００２２】
概括的に述べれば、本発明の操作は、温度差を用いて光ポンピングセルからの偏極ガスの対流誘起放出をもたらし、それによって偏極ガスが光ポンピングセルから上昇し貯槽へ流れさせるように行われる。特定の実施形態において、システムは、光ポンピングセルおよび貯槽を接続し、貯槽内のガスを必要に応じて再偏極させるために光ポンピングセルへ戻るように移動させる閉ループ循環ガス流路を含む。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態を実施するために使用され得る操作を図示している。対向する頂部および底部を有する光ポンピングセルにおいてターゲットガスが加熱され得る（ブロック１００）。ターゲットガスは、光ポンピングセルにおいて偏極され得る（ブロック１１０）。加熱は、（ａ）ターゲットガスを光ポンピングするために使用されるレーザーエネルギー、（ｂ）ストリップまたはプレートヒータ、（ｃ）光ポンピングセルを収容するオーブン、または（ｄ）別の所望の熱誘発源のうちの１つ以上を使用するといったように、いずれかの適格なエネルギー源（単数または複数）を用いて実行することができる。光ポンピングセル（およびその中のガス）は、少なくとも約１５０℃に、一般に約１８０℃に加熱され得て（ブロック１１６）、そして貯槽はほぼ室温とすることができる。
【００２４】
いずれにせよ、加熱された偏極ガスは、光ポンピングセルのそれより低い（下回る）温度に保たれている蓄積貯槽へ光ポンピングセルの頂部から流出する（ブロック１１５）。貯槽のガスは、ガスがポンピングセルから流出する場所とは異なる場所で光ポンピングセルへ流れ戻ることができる（ブロック１２０）。一般に、貯槽のガスはポンピングセルの底部に流入するように誘導されるが、他の場所もまた使用され得る。しかし、入口の場所は、より直近に偏極された（加熱された）ガスだけが出口を出ることができるように出口から十分な垂直距離だけ離間されなければならない。
【００２５】
蓄積貯槽は、光ポンピングセルと少なくとも同じ大きさの容積を備える大きさおよび構成とすることができ、一般に貯槽容積は光ポンピングセルのそれとほぼ同じか、またはそれより大きいはずである（ブロック１１３）。ある特定の実施形態において、光ポンピングセルは約２５０ｃｃの内部容積を有することができ、貯槽は約２５０ないし１０００ｃｃの内部容積を有し得る。
【００２６】
特定の実施形態において、閉ループガス循環流路は、光ポンピングセルと貯槽との間に延びるように構成され得る（ブロック１１１）。偏極ガスは、貯槽から、または貯槽の下流かつ光ポンピングセルの上流で循環ガス流路と流体連通している別の場所で分配され得る。分配は、光ポンピングセルがその中に保持されたターゲットガスを偏極するために能動的に動作している間に実行され得る（ブロック１１７）。貯槽が周囲温度に保たれているので、貯槽からの、または上述の通りその下流での分配前に偏極ガスを冷却する必要はまったくない。動作中、循環ガス流路、光セルおよび貯槽はすべて、共通のシステム圧力に、一般に約６ないし１０気圧、より一般的には約８〜１０気圧に維持され得る。しかし、最大約２０ないし３０気圧の圧力も適格なハードウェアとともに使用され得る。セットアップの間に、システムは、適格な量のターゲットガスおよび補助ガスを追加することによって所望のシステム圧力になるように充填され得る。
【００２７】
次に図２に転じれば、超偏極器システム１０の１例が図示されている。この実施形態において、システム１０は、偏光１５Ｌを生成し送出する光学系１５、光ポンピングセル２０、貯槽３０、循環ガス流路４０、および磁場源によって生成される磁場３１を含む。磁場３１は、ある場の大きさを有する低磁界強度および、光ポンピングセル２０および保持セル３０の両方を包含するように拡張するために十分な均一性を備えて構成され得る。動作中、ガスは、図の中央に描かれた矢印で例示された方向で流れる。流れの方向は、光ポンピングセル２０に対する貯槽３０の機器構成を変更することによって変わり得る。
【００２８】
光ポンピングセル２０は、セル２０の中央を通って引かれた線の両側に位置する対向する頂部および底部２０ｕ、２０ｂを含む。ルビジウムといった少量のアルカリ金属２５が、スピン交換の間に蒸気に転化するためにセル２０に配置され得る。セル２０は、出口２０ｅおよび離間した入口２０ｉを備える。出口２０ｅは、セル２０からの加熱された偏極ガスの対流誘起放出を利用するためにセル２０の上部２０ｕに配置されなければならない。すなわち、高温の偏極ガスが上昇するにつれて、それは出口２０ｅから流出し、ガス流路４０に流れ、（光ポンピングセル２０に対して低減された温度の）貯槽３０へ進行する。出口２０ｅは、セル本体の入口２０ｉより上に配置されなければならず、各口は同じ圧力で動作し得る。光ポンピングセル２０は、約１００ないし５００ｃｃの内部容積の大きさとすることができ、一般には約２５０ｃｃである。特定の実施形態において、光ポンピングセル２０および貯槽３０は、容器の容積対表面積の比率を増大させるためにほぼ球形であるように造形され得る。しかし、適切な場合、他の形状も使用され得る。
【００２９】
貯槽３０は、ガス流の入口３０ｉおよび離間した出口３０ｅを備える。貯槽３０の本体は、セル２０とほぼ同じ大きさであるような大きさとすることができる。より一般的には、貯槽３０は光ポンピングセル２０に対して増大された容積で機器構成されており、それにより、偏極ガスを出口３０ｅ（または分配口３８）から解放する間にいくつかの連続する偏極されたガスのバッチをその中に保持することができる。例えば、約１００ないし５００ｃｃの容積を有する光ポンピングセル２０を備えるシステム１０の場合、貯槽は、セル２０の大きさの約１．５〜４倍、一般にセル２０の大きさの約２〜３倍である大きさにすることができ、例えば、貯槽３０は約３００ないし１０００ｃｃ、またはそれ以上とすることができる。
【００３０】
貯槽３０は、周囲温度に冷却されるか、またはそれで存在し得る。いずれにせよ、貯槽３０は、閉ループシステムにおいて所要の温度勾配を付与するために光ポンピングセル２０および／またはその中のガスのもの（Ｔ１）より低い温度（Ｔ２）に保たれる。上述の通り、光ポンピングセルへの熱２１は、所要のＴ１および／または温度勾配を付与するためにいずれかの適格な源によって供給され得る。源は、偏極ガスの減衰を抑制するように機器構成されなければならない。非限定的な例として、源は、吹き込み暖気、表面巻き付けヒータ、（偏極計装または補助エネルギー源からの）レーザーエネルギーなどとし得る。絶縁オーブン（図示せず）が光ポンピングセル２０の上に配置され得る。例えば、光セル２０は、遠隔場所に発熱体を保持し、ガス（図示せず）の近傍からのいずれかの偏極解消作用を抑制するために強制暖気をセル２０に吹き込む再循環オーブン構成で収容され得る。他の実施形態において、レーザーエネルギーは、熱的に絶縁されたオーブン空間において捕捉され、光ポンピングプロセスによって放出された熱を利用する実質的に自己加熱機器構成をもたらす。
【００３１】
加熱された偏極ガスは、光ポンピングセル２０の頂部を出て、貯槽３０へガス流路４０を移動する。貯槽３０は、セル２０の上方（図２）かまたは貯槽３０の下方（図３）に位置し得る。貯槽３０はまた、貯槽３０に接続するために光ポンピングセル２０から立ち上がっているガス流区分４０１を備えて同じ高さに位置し得る（図示せず）。
【００３２】
ガス流路４０は、所要のシステム圧力に耐えるように機器構成された小径の管またはコンジットから構成され得る。小径の管は、約０．２５インチ以下の直径を有し得る。ガス流路４０は、閉ループ循環経路４０を移動するガスの所要の流量をもたらすような大きさとすることができる。ガス流路４０は、アルミノケイ酸塩またはゾル‐ゲル被覆ガラス管といったいずれかの適格な偏極減衰抑制材料から形成され得る。以下に限らないが、陽極処理アルミニウムといった他の適格な材料もまた、使用され得る。
【００３３】
ガス流路４０は、貯槽３０と光ポンピングセル２０との間に延びる第２の流れ区分４０２（戻り区間）に対して光ポンピングセル２０と貯槽３０との間で小さい長さおよび／または低減した容積を有する第１の流れ区分４０１（発出区間）を備える大きさとされ得る。この機器構成は、偏極ガスが貯槽３０へ移動する際に受ける偏極減衰の量を低減し得る。他の実施形態において、区間４０１、４０２はほぼ同じ長さとするか、または図３に図示の通り、第２の（戻り）区間４０２をより短くすることができる。
【００３４】
特定の実施形態において、貯槽３０の入口３０ｉは、光ポンピングセル２０の出口２０ｅから少なくとも約２インチ離間されている。特定の実施形態において、ガス流路の第１の区間４０１は、約２〜３インチの長さとすることができる。加えて、ガス流路の第２の区間４０２は、第１の区間４０１の長さの約３〜６倍とすることができる。例えば、第２の区間４０２は長さ約１４インチとし得る。
【００３５】
システム１０における（区間４０１および４０２を含む）関係するガス流路４０は、貯槽３０およびセル２０の合算した容積のそれより著しく少ない容積を有し得る。著しく少ないというのは、流路がシステムの総流路容積の約１０％である容積を有し得ることを意味する。総流路容積は、区間４０１、４０２の容積および、貯槽３０およびセル２０の容積を含む。例えば、セル２０および貯槽３０を除外して測定した時の流路容積４０は約１５ｃｃであり、その時、セル２０および貯槽を伴う流路４０は約５００ないし１２５０ｃｃの容積を有し得る。
【００３６】
第１の区間４０１の断面幅は、流量の目的で第２の区間４０２とは異なるような大きさとすることができる。他の実施形態では、第１および第２の区間４０１、４０２は、ほぼ同じ断面幅であるように機器構成され得る。
【００３７】
図３はまた、ガス流路４０が随意選択の流量制御弁４０Ｖを備え得ることも例示している。弁４０Ｖは、光ポンピングセル２０に先立つ貯槽３０の後ろに、貯槽に先立って配置され得る。また、１つの弁の代わりに、複数の弁がガス流路４０に沿って使用され得る（図示せず）。偏極強度の維持が要求される、特に貯槽３０の上流およびセル２０の下流では、偏極になじむ弁（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｆｒｉｅｎｄｌｙ  ｖａｌｖｅｓ）が使用されなければならない。
【００３８】
特定の実施形態において、循環ガス流路４０は、光セル２０から貯槽３０へ、および／または貯槽３０から光セル２０へ約５０ｃｃ／分の流量を付与するように機器構成され得る。特定の実施形態において、閉ループ経路４０全体（閉ループガス流路はセル２０および貯槽３０を含む）は同じ圧力に保たれ、ガスはほぼ一定の流量で流路４０を移動する。
【００３９】
図２は、分配口３８および関係する分配弁３８Ｖが、偏極ガスを所望の配給容器に分配できるようにするために貯槽３０に配置され得ることを例示している。分配口３８はまた、ガス流路４０と流体連通している貯槽３０の下流または上流に配置され得る。分配口を貯槽３０に（または下流であるがその近傍に）配置することにより、偏極ガスを分配前に冷却させることを可能にする（３Ｈｅのバッチ生成の後、偏極セル２０を冷却することはもはや必要としない）。光ポンピングセルが偏極ガスのバッチ間に冷却される必要がないので、光ポンピングセルは、付加的な量の偏極ガスを生成することができ、それによって内部の冷却に関係する「ダウンタイム」を不要にする。
【００４０】
分配後、追加のターゲットガスまたはターゲットガスブレンドが、分配された偏極ガスに取って代わるためにガス流路４０に追加され得る。そうしたものとして、充填口（図示せず）が、閉ループシステムに制御可能に再供給するために使用されるガス流路４０に接続され得る。従って、前述の通り、ガス流路４０は、再充填、分配を可能にするために、および／または閉ループシステムにおけるガスの流量、圧力などを制御するために、移動経路における１つ以上の（自動化された）弁（文字“Ｖ”で識別された）と有効に関係づけられ得る。他の実施形態において、ガスは、偏極ガスのほぼ全部が分配されるまで、低い圧力および流量で循環し続け得る。その後、システム１０全体は再充填され得る。
【００４１】
図２に図示の通り、ガスの偏極および／または流れは、コントローラ１１によって自動化および制御され得る。コントローラ１１はまた、操作の順序付けおよび／または光学系１５の起動を制御する命令を伴うコンピュータプログラムコードを含み得る。超偏極器１０はまた、ガス流路４０および、偏極ガス５０ｐが分配されるのを可能にする関係する分配口４０ｐを備え得る。コントローラ１１は、光ポンピングセル２０および貯槽３０の一方または両方における偏極ガスの偏極レベルを自動的に監視するように機器構成され得る。さらに、コントローラ１１は、計画および／または要求された分配出力に時間的に近い所要の偏極レベルを下回り減衰した偏極ガスを分配することを禁止し得る。コントローラ１１は、閉ループ循環流路における特定の場所で温度を監視し、光ポンピングセルまたは貯槽のどちらか一方または両方の温度の調整（上昇または低下）を指示して、所要の温度勾配を付与するか、かつ／または閉ループ経路４０における流量を増減するために温度勾配を増減させることができる。
【００４２】
図４は、システム１０が、ＮＭＲコイル５１、５２および、コイルから偏極測定システム５０までそれぞれ延びる関係するリード線５１Ｌ、５２Ｌを備え得ることを例示している。偏極測定システムが当業者には公知であることを指摘しておく。偏極ガスの偏極強度は、偏極測定およびＲＦ偏極測定コイル５１、５２を用いて監視され得る。例えば、特表２００３−５０３７１０号公報および米国特許第６，５６６，８７５号、そしてサーム（Ｓａａｍ）他による「ロー・フリークエンシーＮＭＲポラリメータ・フォー・ハイパーポラライズド・ガスズ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＮＭＲ  Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒｆｏｒ  Ｈｙｐｅｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｇａｓｅｓ）」、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス（Ｊｎｌ．  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）１３４、６７−７１頁（１９９８年）を参照されたい。これらの各々の内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【００４３】
図２〜４において光ポンピングセル２０および貯槽３０を包括している破線によって図示された磁場３１は、永久磁石または電磁石といったいずれかの適格な磁場源によって付与され得る。低磁界強度が使用され得て、一般に約５００ガウス以下、より一般的には約１００ガウス以下であり、偏極ターゲットガスの生成および貯蔵の間に偏極解消作用を抑制するために十分な均一性を備える。特定の実施形態では、７ないし２０ガウスの磁界強度が適切かもしれない。特定の実施形態では、少なくとも任意の時間長の間、超偏極ガスを包含している領域について、１０−３ｃｍ−１（ガウス）のオーダの磁場均一性が望ましい。従来、ヘルムホルツコイルが使用されてきた。磁場３１はまた、ガス分配口３８（図２）を包含するために十分な距離で拡張するように構成され得る。特定の実施形態において、磁場３１はさらに、分配の間に偏極ガスの受入れ容器を包含するように拡張するように発生、形成または整形され得る（図示せず）。
【００４４】
このように、磁場源は、当業者には公知である通り１対のヘルムホルツコイル、および／または永久磁石とすることができる。図６に図示の通り、特定の実施形態において、磁場源は、磁場３１を発生させるために機器構成されている円筒形ソレノイド８０である。ソレノイド８０は、光ポンピングセル２０および貯槽３０を包囲するような大きさおよび機器構成にされている空洞８０ｃを備え得る。偏極ガスは、ほぼソレノイド８０の軸に沿って超偏極器から分配口３８を流出または分配するようにガスを誘導することによって分配され得る。他の分配機器構成もまた使用され得る。ソレノイド８０は、（合計１５２８巻線のために）６４８の全巻線層および各端部の５８の追加層の巻線（１６ゲージ電線）が幅約８インチおよび長さ１８インチの楕円形磁場を付与するように機器構成され得る。ソレノイドは約３４４０フィートの電線（約１４．４Ω）により構成され得る。１．０Ａおよび１５Ｖを用いて、十分な大きさおよび均一性を備える約１８．７ガウスの磁場が生成され得る。端補償ソレノイド機器構成といった適格なソレノイド磁場源が共同譲渡された特許公開２００２−５１８６５２号に記載されており、また永久磁石機器構成は特許公開２００３−５０６６５１号号に記載されている。これらの出願の内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【００４５】
特定の実施形態において、貯槽３０、光ポンピングセル２０および、それらの間の流路４０は全部、図６に図示の通りソレノイドの空洞の内側で単一の共通の磁気保持場ＢＨ内の十分な均一性の領域内に保持される。他の実施形態において、超偏極器に所要の保持場を付与するために、複数の別個の磁場源または発生器（すべて電磁石、すべて永久磁石、または個々の組合せ）が使用され得る（図示せず）。
【００４６】
セル２０は、以下に限らないが、３Ｈｅまたは１２９Ｘｅといった同じ種類の超偏極ターゲットガス（一般に希ガス）を生成するために機器構成され得る。
【００４７】
初期始動の前またはその間に、閉ループシステム１０は、セル２０が大気圧以上に、一般に室温時１１０ｐｓｉになるように、ターゲットガス（一般にガス混合物）を充填または装入され得る。動作中、セルは、上述の通り約６ないし１０気圧といった高圧で動作し得る。一部の特定の実施形態において、セル２０の事前充填およびシステム１０との関与の代わりに、セル２０は、分配経路および／もしくは分配口、または充填口および充填経路（図示せず）を使用するなどして、外生的に保持されたガスの供給源をセル２０に誘導することによって、所要のターゲットガスが充填され得る。特表２００２−５２６１６８号、共同譲渡された米国特許同時係属出願第１０／２７７９１１号、第１０／２７７９０９号および第１０／６２５０９７号（マニホルドおよび充填・分配システムとともに、パージおよび排気手順を記載している）を参照されたい。これらの内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【００４８】
偏極ガスの単数または複数のバッチの全部または一部を分配した後に閉ループシステムを補充するために、システム１０は、ターゲットガスをガス流路４０、貯槽またはセル２０に流すなどによって、外生的（非偏極ガス）補充を可能にするように機器構成され得る。一般に、補充ガスは、その中に保持された偏極ガスを希薄にしないために貯槽の下流でシステム１０に入るように誘導される。
【００４９】
概括的に述べれば、動作中、光ポンピングセル２０は、高温に、一般には約１５０〜２００℃以上、典型的には約１８０℃まで加熱される。ターゲットガス混合物は、セル２０において約６ないし１０気圧の圧力で偏極させられる。当然ながら、当業者には公知の通り、高圧で動作可能なハードウェアにより、約２０〜３０気圧といった１０気圧を超える作業圧力が、アルカリ金属吸収をプレッシャーブロードニング（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｂｒｏａｄｅｎ）させ、スピン交換を促進するために使用され得る。アルカリ金属（例えばルビジウム（Ｒｂ））とともに高圧を使用することにより、光学光の吸収を助成し得る（最大１００％に近づける）。対照的に、従来の線幅より小さいレーザー線幅の場合、低い圧力が使用され得る。
【００５０】
光ポンピングセル２０は一般に、関心のあるターゲットガスのスピン交換偏極をもたらすために蒸発し協働するある量のアルカリ金属２５（図２）を包含する。アルカリ金属は一般に、補充を伴うことなく複数のポンピング手順に使用され得る。光ポンピングセル２０は従来、アルカリ金属の腐食可能性による劣化に耐えるその能力および、ガスの超偏極状態のその比較的易しい処理（すなわち、セルの壁とのガスの衝突に帰せられる表面接触誘起緩和を抑制するその能力のためにそのように言われる“良好なスピン緩和特性”）のために、ほぼ純粋な（常磁性汚染物質が実質的にない）アルミノケイ酸塩グラスから形成されてきた。ゾル‐ゲルコーティング、重水素化ポリマーコーティング、金属膜コーティングおよび、偏極解消を抑制する他のコーティングおよび材料といったコーティングもまた、提起されてきた。例えば、特開２００１−５１５２１５号および特開平１１−５０８３５４号を参照されたい。これらの各々の内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。貯槽３０は、偏極減衰を抑制する類似の材料で形成され得る。
【００５１】
偏極の間に、（３Ｈｅといった）選択した希ガスは、アルカリ金属とともに光セルに保持される。光ポンピングセルは、高圧にさらされ、オーブンにおいて高温に加熱され、それとともに、一般に光学系１５（図２）におけるレーザーおよび／またはレーザーアレイによって付与される光源が光セル２０に方向づけられてアルカリ金属を光ポンピングし、ターゲットガスを偏極させる。
【００５２】
システム１０は、Ｒｂ蒸気吸収帯幅をプレッシャーブロードニングするために光ポンピングセル２０のヘリウムバッファガスを使用し得る。バッファガスの選定は、バッファガスが、吸収帯幅をプレッシャーブロードニングする間に、所望の希ガスよりもむしろバッファガスにアルカリ金属の角運動量損失を潜在的に導入することによってアルカリ金属−希ガススピン交換にも望ましくなく影響し得るので、重要となり得る。
【００５３】
当業者には容易に理解されるように、ＲｂはＨ２Ｏと反応性である。それ故、偏極器セル２０に導入されるあらゆる水または水蒸気は、Ｒｂにレーザー吸収を損失させ、偏極器セル２０におけるスピン交換の量または効率を低減させ得る。従って、付加的な予防措置として、追加のフィルタまたは清浄器（図示せず）を、付加的な表面積を備える偏極器セル２０の入口の前に配置して、この望ましくない不純物の付加的な量をも除去し偏極器の効率をさらに高めることができる。
【００５４】
超偏極器システム１０はまた、加熱されたポンピングセル２０と貯槽３０との間の管路または貯槽３０自体における温度変化を利用して、セル２０における、および／またはガス流路の一部を成すセル２０の近傍のコンジットにおける偏極ガス流からアルカリ金属２５を析出させることができる。
【００５５】
当業者には容易に理解されるように、アルカリ金属２５は約４０℃の温度でガス流から析出し得る。システム１０はまた、アルカリ金属還流凝縮器（図示せず）またはポストセルフィルタ（図示せず）を備え得る。還流凝縮器は、室温に保たれている垂直還流出口パイプを使用することができる。還流パイプ内のガス流速および還流出口パイプの大きさは、アルカリ金属蒸気が凝縮し重力によってポンピングセルに落下して戻るようなものである。代替的かつ／または付加的に、Ｒｂフィルタは、分配経路に沿ってまたは分配口３８（図２）における回収または蓄積の前に、超偏極ガスから過剰なＲｂを除去するために使用され得る。いずれにせよ、非毒性、滅菌または製薬上許容可能な物質（すなわち、適格であるもの）を提供するために、偏極ガスを患者に送達する前に（また一般に、超偏極器から分配する前に）、アルカリ金属を除去することが望ましい。
【００５６】
当業者には理解されるように、特定の実施形態において、コントローラ１１は、システムから汚染物質を除去するために、中央のパージガス源および真空ポンプからのパージ／ポンプ容量を閉ループガス流路４０に付与するように構成され得る。そうしたものとして、パージおよび真空源から光ポンピングセル２０および／または貯槽３０へと延びる配管の流体流路は、配管、弁およびソレノイドの流体流通システムまたはマニホルド網によって規定される。これらの流体流路は、光ポンピングセル２０、貯槽３０および閉ループガス流路４０へ／からパージガスを選択的に誘導して流路をパージおよび排気し、それらを偏極操作に備えて準備させるか、または偏極ガスを保持または処理する。
【００５７】
ターゲットガスの量は、単一のバッチを形成するために必要なものに相応した成分を付与するための大きさとすることができる。一般に、非偏極ターゲットガスは、微量のターゲット希ガスおよび大量の１つ以上の高純度の生体適合性フィラーガスよりなるガス混合物である。例えば、３Ｈｅの偏極の場合、３Ｈｅ／Ｎ２の非偏極ガスブレンドは、約９９．２５／０．７５とし得る。超偏極１２９Ｘｅを生成する場合、事前混合された非偏極ガス混合物は、約８５〜９８％のＨｅ（好ましくは約８５〜８９％のＨｅ）、約５％以下の１２９Ｘｅ、および約１〜１０％のＮ２（好ましくは約６〜１０％）とすることができる。
【００５８】
偏極ガスの個別の量は、単一のＭＲＩ撮像またはＮＭＲ評価セッションのための単一の患者量を付与する量で貯槽３０から分与され得る。製薬等級の偏極ガス用量を付与するために、偏極ガスはそれ自体、分配時に製薬等級キャリヤーガスまたは液体と混合され得るかまたは、唯一または主要な物質または成分として投与されるように構成され得る。特定の実施形態において、偏極ガスは、３Ｈｅであり、分配の前またはその間に（または患者への投与の前に）窒素フィラーガスと混合されて、患者が吸入する量のガス混合物を形成する。他の実施形態では、例えば、吸入用１２９Ｘｅを生成する場合、１２９Ｘｅは、投与用量の大部分（または全部）を形成し得る。他の実施形態において、偏極ガスは、生体内に（液体キャリヤー、微小泡溶液または気体の形態で）注入されるように調製され得る。
【００５９】
超偏極器システム１０は、水蒸気、アルカリ金属および酸素といった不純物をシステムから除去するために（または内部へのそれらの進入を抑止するために）、配管に沿って配置されている１つ以上の清浄器またはフィルタ（図示せず）を備え得る。超偏極器システム１０はまた、流量計を含む種々のセンサのほか、超偏極器１０の構成要素の流体流路および動作を規定するためにコントローラ１１によって制御され得る、複数の弁、電気ソレノイド、油圧または空気式アクチュエータを備え得る。当業者には理解されるはずであるように、他の流れ制御機構および装置（アナログおよび電子的）が、本発明の範囲内において使用され得る。計量分配システムの付加的な説明については、米国特許同時係属出願第１０／２７７９１１号、第１０／２７７９０９号および第１０／６２５０９７号を参照されたい。これらの内容はこれをもって、ここに全部が引用されたごとく、参照によってここに採り入れられる。
【００６０】
超偏極器システム１０は、使用現場（病院または診療室）の箇所に、一般にＭＲＩまたはＮＭＲ装置の近傍または近辺に配置され得る。すなわち、超偏極器システム１０は、空間的輸送および望ましくない環境条件への潜在的な露呈を制限するために、ＭＲＩ装置一式に隣接して、またはその近くの脇室に存在し得る。特定の実施形態において、超偏極器とイメージング装置一式との間での偏極ガス輸送時間は、ほぼ１時間未満である。超偏極器を診療室または病院に置くことにより、手順から手順までの短くて一貫した輸送時間を可能にする。加えて、より高レベルの偏極を有する偏極ガスにより医薬品偏極ガスを調製することは、最終投与製品を形成するために使用される偏極ガスの量を低減し、それによって製品のコストを潜在的に引き下げることができる。
【００６１】
当業者には容易に理解されるはずである通り、本発明は、方法、データまたは信号処理システム、またはコンピュータプログラム製品として実施形態され得る。従って、本発明は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせている実施形態の形をとり得る。さらに、本発明は、媒体に具体化されたコンピュータ可用プログラムコード手段を有するコンピュータ可用記憶媒体におけるコンピュータプログラム製品の形をとり得る。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学的記憶装置または磁気記憶装置を含む、あらゆる適格なコンピュータ可読媒体が利用され得る。
【００６２】
コンピュータ可用またはコンピュータ可読媒体は、例えば、以下に限らないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線または半導体システム、装置、デバイスまたは伝達媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体のさらに具体的な例（非排他的なリスト）は、以下を含むであろう。１つ以上の電線を有する電気的接続、携帯コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、および可搬コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）。コンピュータ可用またはコンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷された紙または別の適格な媒体であってもよく、なぜなら、プログラムが例えば、その紙または他の媒体の光学式走査によって電子的に捕捉され、その後、編集、解釈または必要に応じて適格な方法で別様に処理され、そしてコンピュータメモリに記憶され得るからであることに留意されたい。
【００６３】
本発明の操作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、ジャバ（Ｊａｖａ（登録商標））７、スモールトーク（Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標））、パイソン（Ｐｙｔｈｏｎ（登録商標））またはＣ＋＋といったオブジェクト指向プログラミング言語で記述され得る。しかし、本発明の操作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、“Ｃ”プログラミング言語といった従来の手続き型プログラミング言語で、またはアセンブリ言語でさえも記述され得る。プログラムコードは、独立型ソフトウェアパッケージとして、完全に使用者のコンピュータ上で、部分的に使用者のコンピュータ上で、一部使用者のコンピュータ上および一部遠隔コンピュータ上で、または完全に遠隔コンピュータ上で、実行され得る。後者の状況では、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）によって使用者のコンピュータと接続され得るし、または、接続は外部コンピュータと（例えば、インターネット（登録商標）サービスプロバイダを用いてインターネットを通じて）行われ得る。
【００６４】
図５は、本発明の実施形態に従ったシステム、方法およびコンピュータプログラム製品を例証するデータ処理システムの例示的な実施形態のブロック図である。プロセッサ３１０は、アドレス／データバス３４８によってメモリ３１４と通信する。プロセッサ３１０は、いずれかの市販または特注のマイクロプロセッサとすることができる。メモリ３１４は、データ処理システム３０５の機能性を具体化するために使用されるソフトウェアおよびデータを含んでいる記憶素子の全階層構造を表している。メモリ３１４は、以下に限らないが、以下の種類の装置を含み得る。キャッシュ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭおよびＤＲＡＭ。
【００６５】
図５に図示の通り、メモリ３１４は、オペレーティングシステム３５２、アプリケーションプログラム３５４、入出力（Ｉ／Ｏ）装置ドライバ３５８、バックグラウンド推定モジュール３５０およびデータ３５６といった、データ処理システム３０５において使用されるいくつかの部類のソフトウェアおよびデータを含み得る。データ３５６は、画像収集システム３２０から得られ得る画像データ３６２を含み得る。当業者には容易に理解されるはずであるように、オペレーティングシステム３５２は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社（ニューヨーク州アーモンク）のＯＳ／２、ＡＩＸまたはＯＳ／３９０、マイクロソフト・コーポレーション（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社（ワシントン州レドモンド）のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＣＥ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９８またはＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００、パーム・インコーポレーテッド（Ｐａｌｍ，Ｉｎｃ．）社のＰａｌｍ（登録商標）ＯＳ、アップル・コンピュータ（Ａｐｐｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）社のＭａｃ（登録商標）ＯＳ、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＦｒｅｅＢＳＤまたはＬｉｎｕｘ、所有権を主張できるオペレーティングシステムまたは、例えば埋込みデータ処理システムの専用オペレーティングシステムといった、データ処理システムでの使用に適格なあらゆるオペレーティングシステムとすることができる。
【００６６】
入出力装置ドライバ３５８は一般に、入出力データポート（単数または複数）、データ記憶装置３５６および特定のメモリ３１４構成要素、および／または画像収集システム３２０といった装置と通信するためにオペレーティングシステム３５２を介してアプリケーションプログラム３５４によってアクセスされるソフトウェアルーチンを含む。アプリケーションプログラム３５４は、データ処理システム３０５の種々の機能を具体化し、好ましくは本発明の実施形態に従って操作を支援する少なくとも１つのアプリケーションを含むプログラムを例示している。最後に、データ３５６は、アプリケーションプログラム３５４、オペレーティングシステム３５２、入出力装置ドライバ３５８および、メモリ３１４に存在し得る他のソフトウェアプログラムによって使用される静的および動的データを表す。
【００６７】
本発明は、例えば、対流放出および再循環偏極ガス超偏極器のための制御モジュール３５０との言及が図５におけるアプリケーションプログラムであると例示されているが、当業者には容易に理解されるはずであるように、本発明の教示から依然利益を得ながら、他の機器構成もまた利用され得る。例えば、モジュール３５０はまた、オペレーティングシステム３５２、入出力装置ドライバ３５８または、データ処理システム３０５の他のそうした論理部門に組み込まれ得る。従って、本発明は図５の機器構成に限定されるように解釈してはならず、それはここに記載された操作を実行できるあらゆる機器構成を包含するように意図されている。
【００６８】
特定の実施形態において、対流放出および再循環（閉ループ流路）偏極ガス超偏極器のための制御モジュール３５０は、光ポンピングセルおよび／または貯槽における偏極レベルデータを追跡し、貯槽が十分に減衰した偏極ガスを有する場合にそれが再偏極される準備ができているか、または使用に適していないことを通知するためのコンピュータプログラムコードを含む。偏極レベルが過度に低いかまたは、代替分配口が作動しているかもしれない（すなわち、より新しい偏極ガスが存在し得る貯槽の一方の上流で）場合、分配は禁止され得る。モジュール３５０は、自動的に決定するはずである操作の開始を指示するか、かつ／または以下の１つ以上を行うはずであるコントローラの動作を開始させ得る。（ａ）ポンピングセルの温度を調整する、（ｂ）偏極ガスを貯槽から分配口に解放する、（ｃ）流路の温度勾配または１つ以上の流れ弁の弁位置を調整することによって閉ループ経路におけるガスの流量を調整する、（ｄ）閉ループ経路の補充または再充填を開始する。
【００６９】
入出力データポートは、データ処理システム３０５とＮＭＲ偏極測定システム３２０、または別のコンピュータシステム、ネットワーク（例えばインターネット）またはプロセッサによって制御される他の装置との間で情報を転送するために使用され得る。これらの構成要素は、多くの従来のデータ処理システムにおいて使用されるものといった従来の構成要素とすることができ、それらはここに記載された通り動作するように本発明に従って機器構成され得る。
【００７０】
本発明は、例えば、プログラム、機能およびメモリの特定の部門に関して例証されているが、本発明はそうした論理的部門に限定されるように解釈してはならない。従って、本発明は、図５の機器構成に限定されるように解釈してはならず、ここに記載された操作を実行できるあらゆる機器構成を包含するように意図されている。
【００７１】
ここでの図の一部の流れ図およびブロック図は、本発明に従ったプローブセル推定手段の可能な具体化のアーキテクチャ、機能性および動作を例証している。これに関して、流れ図またはブロック図における各ブロックは、指定の論理的機能（単数または複数）を具体化するための１つ以上の実行可能な命令を含む、コードのモジュール、セグメントまたは部分を表している。流れ図およびブロック図の一部は、本発明の実施形態に従った偏極ガスを得るために超偏極器またはその構成要素を操作するための方法を例証している。これに関して、流れ図またはブロック図における各ブロックは、指定の論理的機能（単数または複数）を具体化するための１つ以上の実行可能な命令を含む、コードのモジュール、セグメントまたは部分を表している。また、他の一部の代替的な具体化において、ブロックに記された機能が図に記された順序から外れて生じることもある点に留意しなければならない。例えば、連続して示された２ブロックが実際には、ほぼ同時に実行され得るし、またはブロックは時として、関与する機能性に応じて、逆の順序で実行され得る。
【００７２】
上述のことは本発明の例証であり、その限定として解釈されるべきではない。本発明の２、３の例示的実施形態を説明したが、当業者は、本発明の新規な教示および利益を著しく逸脱することなく、例示的実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するはずである。従って、全部のそうした修正は、請求項において規定された通り、本発明の範囲内に含まれるように意図されている。請求項において、使用されていれば、ミーンズ・プラス・アクション節は、引用した機能を実行するものとしてここに記載された構造および、構造上の等価物だけでなく等価な構造をも包含するように意図されている。従って、上述のことは本発明の例証であり、開示された特定の実施形態に限定されるように解釈されるべきではないことを、また開示された実施形態へのその修正とともに、他の実施形態も添付請求項の範囲内に含まれるように意図されていることを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態を実行するために使用され得る操作のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に従った偏極ガスを循環させるための閉ループ流路を備える光ポンピングセルを有する偏極器システムの略図である。
【図３】本発明の実施形態に従った、貯槽が光セルの下方に位置すること以外、図２に図示のものに類似の偏極器システムの略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に従った偏極器システムの略図である。
【図５】本発明の実施形態に従った対流放出ガスとともに使用するためのコンピュータモジュールのブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に従った磁場を付与するために機器構成されたソレノイドの正面部分切取図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  超偏極器システム
１１  コントローラ
１５  光学系
１５Ｌ  偏光
２０  光ポンピングセル
２０ｕ  上部
２０ｂ  底部
２０ｅ  出口
２０ｉ  入口
２１  熱
２５  アルカリ金属
３０  貯槽
３０ｅ  出口
３０ｉ  入口
３１  磁場
３８  分配口
３８Ｖ  分配弁
４０  ガス流路
４０１、４０２  区間
４０ｐ  分配口
４０Ｖ  流量制御弁
５０  偏極測定システム
５０ｐ  偏極ガス
５１、５２  ＮＭＲコイル
５１Ｌ、５２Ｌ  リード線
８０  円筒形ソレノイド
８０ｃ  空洞
【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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