(57)【要約】【課題】  セル内のルビジウムの蒸気分圧を反映する簡便なパラメータおよびこのパラメータを計測する簡便な装置により希ガスの偏極率を安定させ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】  偏極部１０に、円偏向レーザー光の透過パワーを計測する計測手段１２と、この計測に基づいて、オーブン１００内部の温度を制御する安定化手段１７とを有し、円偏向レーザー光の透過パワーから、セル１１０内のルビジウムによるルビジウム吸収パワーを算定し、この算定結果から、安定化手段１７を用いた温度制御により、セル１１０内のルビジウム吸収パワーを安定なものとしているので、セル１１０内で生成される超偏極状態の希ガスの偏極率を安定なものとし、ひいては、超偏極状態の希ガスを用いた磁気共鳴撮像装置の撮像において、取得される断層画像情報のＳ／Ｎ比を安定なものとすることを実現させる。【選択図】        図３
2005185404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部を備える希ガスポーラライザ装置であって、
前記偏極部は、前記セル内のルビジウムが前記円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測する計測手段と、前記計測に基づいて前記ルビジウム吸収パワーを安定させる安定化手段と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】
前記計測手段は、前記セル内を透過する前記円偏向レーザー光の透過パワーを計測するレーザーパワーメーター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】
前記計測手段は、前記透過パワーに基づいて、前記ルビジウム吸収パワーを算定する算定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項４】
前記算定手段は、前記透過パワーの計測値に、前記セル内のルビジウムを省く混合ガスが、前記円偏向レーザー光を吸収する混合ガス吸収パワーの補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項５】
前記安定化手段は、前記セルを被うオーブン内へ送風を行うブロワーを備えることを特徴とする請求項１ないし４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６】
前記安定化手段は、前記ルビジウム吸収パワーの設定値からの偏差に基づいて、前記ブロワーの吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度を調節する調整手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の希ガスポーラライザ装置。
【請求項７】
前記安定化手段は、前記セルあるいは前記セルを被うオーブンに、発熱体を備えることを特徴とする請求項１ないし４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８】
静磁場を形成する主磁場コイル部と、
勾配磁場を形成する勾配コイル部と、
前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信し、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信する送受信コイル部と、
前記勾配コイル部および前記送受信コイル部を駆動する駆動部と、
前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集部と、
前記勾配コイル部、前記送受信コイル部、前記駆動部および前記データ収集部を制御しつつ前記収集を行い、さらに前記磁気共鳴信号の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、ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部に、前記セル内のルビジウムが前記円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測する計測手段と、前記計測に基づいて前記ルビジウム吸収パワーを安定させる安定化手段と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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超偏極状態の希ガス（ｇａｓ）を被検体に吸引させて撮像を行う希ガスポーラライザ（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）装置および磁気共鳴撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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る。ここで、希ガス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、偏極部の高温のセル（ｃｅｌｌ）において、希ガスを円偏向レーザー（ｌａｓｅｒ）光により、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、希ガスのみの抽出が行われる。
【０００４】
ここで、セル内で生成される超偏極状態の希ガスおよび通常状態の希ガスの比率である偏極率は、この希ガスを用いた被検体の磁気共鳴撮像の際に、取得される断層画像情報のＳ／Ｎ比（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を決定する、１つの要因となっている。
【０００５】
他方、セル内で生成される超偏極状態の希ガスの量は安定せず、偏極率は、変動し、不安定なものとなる。従って、この希ガスを用いた磁気共鳴撮像では、取得される断層画像情報のＳ／Ｎ比が変動し、好ましい安定した撮像とならなかった。
【０００６】
そこで、超偏極状態の希ガスを生成するセルの温度を、計測および制御することにより、偏極率を安定させることが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２０００―５０７６８８号公報、（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術によれば、希ガスの偏極率を安定化することが難しかった。すなわち、セル内で生成される超偏極状態の希ガスの偏極率は、セル内で触媒の働きをするルビジウム（Ｒｂ）の蒸気分圧により決定されるが、この蒸気分圧は、温度のみならず、ルビジウム濃度等のパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）にも依存し、温度を安定化するだけでは、偏極率を安定させることができない。
【０００８】
また、セル内のルビジウムの蒸気分圧を計測し、この計測値に基づいて、偏極率を制御することも行われる。しかし、セル内のルビジウムの蒸気分圧は、物理的にはスペクトロメータ（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）等の装置を用いて計測することができるものの、この制御には、職人的な技能が必要であり、さらに、これら装置は、希ガスポーラライザ装置の部品としては、著しく高価なものであり、これら装置を希ガスポーラライザ装置に用いることは、操作性の低下、価格の上昇を招き、製品としての価値を低減する。
【０００９】
これらのことから、セル内のルビジウムの蒸気分圧を反映する簡便なパラメータおよびこのパラメータを計測する簡便な装置により希ガスの偏極率を安定させ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。
【００１０】
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、セル内のルビジウムの蒸気分圧を反映する簡便なパラメータおよびこのパラメータを計測する簡便な装置により希ガスの偏極率を安定させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部を備える希ガスポーラライザ装置であって、前記偏極部は、前記セル内のルビジウムが前記円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測する計測手段と、前記計測に基づいて前記ルビジウム吸収パワーを安定させる安定化手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この第１の観点による発明では、偏極部は、計測手段により、セル内のルビジウムが円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測し、安定化手段によりこの計測に基づいて、ルビジウム吸収パワーを安定させる。
【００１３】
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、前記計測手段が、前記セル内を透過する前記円偏向レーザー光の透過パワーを計測するレーザーパワーメーターを備えることを特徴とする。
【００１４】
この第２の観点の発明では、計測手段は、レーザーパワーメーターにより、セル内を透過する円偏向レーザー光の透過パワーを計測する。
【００１５】
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、前記計測手段が、前記透過パワーに基づいて、前記ルビジウム吸収パワーを算定する算定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
この第３の観点の発明では、計測手段は、算定手段により、透過パワーに基づいて、ルビジウム吸収パワーを算定する。
【００１７】
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、前記算定手段が、前記透過パワーの計測値に、前記セル内のルビジウムを省く混合ガスが、前記円偏向レーザー光を吸収する混合ガス吸収パワーの補正を行うことを特徴とする。
【００１８】
この第４の観点の発明では、算定手段は、透過パワーの計測値に、混合ガス吸収パワーの補正を行う。
【００１９】
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、前記安定化手段が、前記セルを被うオーブン内へ送風を行うブロワーを備えることを特徴とする。
【００２０】
この第５の観点の発明では、安定化手段は、ブロワーにより、セルを被うオーブン内へ送風を行う。
【００２１】
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、前記安定化手段が、前記ルビジウム吸収パワーの設定値からの偏差に基づいて、前記ブロワーの吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度を調節する調整手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
この第６の観点の発明では、安定化手段は、調整手段により、ルビジウム吸収パワーの設定値からの偏差に基づいて、ブロワーの吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度を調節する。
【００２３】
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、前記安定化手段が、前記セルあるいは前記セルを被うオーブンに、発熱体を備えることを特徴とする。
【００２４】
この第７の観点の発明では、安定化手段は、発熱体を、セルあるいはセルを被うオーブンに備える。
【００２５】
また、第８の観点の発明にかかる磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する主磁場コイル部と、勾配磁場を形成する勾配コイル部と、前記静磁場内の被検体に高周波磁場を送信し、前記被検体からの磁気共鳴信号を受信する送受信コイル部と、前記勾配コイル部および前記送受信コイル部を駆動する駆動部と、前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集部と、前記勾配コイル部、前記送受信コイル部、前記駆動部および前記データ収集部を制御しつつ前記収集を行い、さらに前記磁気共鳴信号の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、ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部に、前記セル内のルビジウムが前記円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測する計測手段と、前記計測に基づいて前記ルビジウム吸収パワーを安定させる安定化手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この第８の観点の発明では、希ガスポーラライザ装置は、ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部で、計測手段により、セル内のルビジウムが円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測し、安定化手段により、この計測に基づいてルビジウム吸収パワーを安定させる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、第１の観点による発明によれば、偏極部は、計測手段により、セル内のルビジウムが円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測し、この計測に基づいて安定化手段によりルビジウム吸収パワーを安定させることとしているので、ルビジウム吸収パワーを設定値に安定させ、ひいては、超偏極状態にある希ガスの偏極率を目標とする値に安定させる。
【００２８】
第２の観点による発明によれば、計測手段は、レーザーパワーメーターにより、セル内を透過する円偏向レーザー光の透過パワーを計測することとしているので、透過パワーを精密に計測することができる。
【００２９】
第３の観点による発明によれば、計測手段は、算定手段により、透過パワーに基づいて、ルビジウム吸収パワーを算定することとしているので、透過経路全体にわたるルビジウム吸収パワーの情報を取得することができる。
【００３０】
第４の観点による発明によれば、算定手段は、透過パワーの計測値に、混合ガス吸収パワーの補正を行うこととしているので、ルビジウム吸収パワーを、より精密に計測することができる。
【００３１】
第５の観点による発明によれば、安定化手段は、ブロワーにより、セルを被うオーブン内へ送風を行うこととしているので、オーブンの温度制御を、簡易に、しかも速い応答時間を持って行うことができる。
【００３２】
第６の観点による発明によれば、安定化手段は、調整手段により、ルビジウム吸収パワーの設定値からの偏差に基づいて、ブロワーの吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度を調節することとしているので、ルビジウム吸収パワーを、概ね設定値に一致させることができる。
【００３３】
第７の観点による発明によれば、安定化手段は、発熱体を、セルあるいはセルを被うオーブンに備えることとしているので、セルあるいはオーブンの温度制御を、簡易に行うことができる。
【００３４】
第８の観点による発明によれば、希ガスポーラライザ装置は、ルビジウムおよび希ガスを含む混合ガスを内蔵するセル内に円偏向レーザー光を照射し、前記希ガスを超偏極状態にする偏極部で、計測手段により、セル内のルビジウムが円偏向レーザー光を吸収するルビジウム吸収パワーを計測し、安定化手段により、この計測に基づいてルビジウム吸収パワーを安定させることとしているので、ルビジウム吸収パワーを設定値に安定させ、ひいては、超偏極状態にある希ガスの偏極率を目的とする値に安定させ、この希ガスを用いた磁気共鳴撮像において、安定したＳ／Ｎ比の断層画像情報を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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を実施するための最良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。
【００３６】
まず、本実施の形態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（ｂｌｏｃｋ）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装置３を有する。なお、送信駆動部７４０および勾配駆動部７３０は、駆動部を構成する。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。
【００３７】
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コイル部７１０を有する。なお、送信コイル部７０８およびＲＦコイル部７１０は、送受信コイル部を構成する。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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することもできる。
【００４０】
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。
【００４１】
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コイル部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コイル部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。
【００４２】
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。
【００４３】
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（ｐｕｌｓｅ）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。
【００４４】
ＲＦコイル部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コイル部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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
ＲＦコイル部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。
【００５２】
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。ルビジウム（Ｒｂ）あるいは希ガスである同位体キセノンは、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、ある特定の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。例えば、この超偏極状態にあるキセノンでは、多くのキセノンが、磁気共鳴の励起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。
【００５３】
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希ガスを被検体１に供給する。被検体１は、この希ガスを吸引し、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、高い感度で希ガスを画像化することができる。
【００５４】
つづいて、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。
【００５５】
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０．２ＭＰａ（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。
【００５６】
偏極部１０は、セル（ｃｅｌｌ）１１０、オーブン（ｏｖｅｎ）１００、弁１２０等を含んでいる。なお、詳細な構成は後述する。オーブン１００は、セル１１０を内包しており、セル１１０を概ね１１０℃の高温状態とする。また、偏極部１０では、セル１１０に、円偏向レーザー光が照射され、希ガスを超偏極状態とする。
【００５７】
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で、この壁は、ガラス（ｇｌａｓｓ）により構成される。従って、オーブン１００のガラス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。
【００５８】
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。また、パイプ４０の内壁は、ガラスで構成されており、超偏極状態の希ガスの内壁との衝突による減偏極が軽減される。
【００５９】
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。
【００６０】
抽出部３０は、ルビジウムを含まない混合ガスから、超偏極状態の希ガスを昇華現象により抽出する。ここで、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。なお、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。
【００６１】
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を有する。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
ここで、トラップ部２０から混合ガスが供給される際には、弁１６０を開放し、弁１５０を閉じ、昇降台３２０を上昇させた状態とする。これにより、混合ガスは冷却され、混合ガス中の希ガスは昇華現象により、アキュムレータ３００の底部に蓄積される。また、アキュムレータ３００の底部に蓄積した固体化した希ガスは、弁１４０および弁１６０を閉じ、弁１５０を開放し、昇降台３２０を下降させることにより気化される。この場合には、アキュムレータ３００の加温により、固体化した希ガスは気化し、超偏極状態の希ガスは、ガラス管７０を介して、テドラーバッグ６００あるいは被検体１に供給される。
【００６６】
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、テドラーバッグ６００、弁１７０、１８０およびチューブ２６６を含む。テドラーバッグ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希ガスを保持する際に使用される。また、被検体１が、超偏極状態の希ガスを直接吸引する場合には、チューブ２６６を介して、被検体１に装着されるマスク等に供給される。
【００６７】
つづいて、偏極部１０について、図３を用いて説明する。図３は、偏極部１０の詳細な構成を示す図である。偏極部１０は、上述したセル１１０、オーブン１００、弁１２０に加えて、レーザーダイオードアレイ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ  ａｒｒａｙ）１１、計測手段１２、安定化手段１７を含む。
【００６８】
レーザーダイオードアレイ１１は、円偏向レーザー光を発する。この円偏向レーザー光は、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）の波長で、１２０Ｗ（ワット）程度の円偏向レーザー光が照射される。なお、オーブン１００は、円偏向レーザー光をセル１１０に導き入れるガラス窓および透過した円偏向レーザー光を出力するガラス窓を、対向する位置に有している。そして、これらガラス窓の中間位置にセル１１０が配設される。
【００６９】
計測手段１２は、金属板１３、温度センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１４、制御部１５および算定手段１６を含み、セル１１０を透過した円偏向レーザー光の透過パワー（ｐｏｗｅｒ）を測定する。なお、金属板１３、温度センサ１４および制御部１５は、いわゆるレーザーパワーメーター（ｌａｓｅｒ  ｐｏｗｅｒ  ｍｅｔｅｒ）を構成する。ここで、金属板１３は、表面が梨地状に黒化処理された金属板で、セル１１０を透過した円偏向レーザー光を吸収する。そして、この吸収による金属板１３の温度変化を、温度センサ１４により計測し、制御部１５は、この温度変化から吸収されたレーザーパワーを算出する。また、算定手段１６は、算出された透過パワーのデータおよび所定のレーザーダイオードアレイ１１の出力パワーから、セル１１０内で吸収された円偏向レーザー光の吸収パワー、さらには、セル１１０内でルビジウムに吸収された円偏向レーザー光のルビジウム吸収パワーを算定する。
【００７０】
安定化手段１７は、ブロワー（ｂｌｏｗｅｒ）１８および調整手段１９を含み、算定手段１６および調整手段１９は、信号線により接続される。安定化手段１７は、計測手段１２からのルビジウム吸収パワー情報に基づいて、偏極率の安定化を行う。
【００７１】
ブロワー１８は、オーブン１００およびセル１１０に挟まれた空間に、温度コントロール（ｃｏｎｔｒｏｌ）された空気を送り込む送風機で、セル１１０の温度を、速い応答時間でもってコントロールする。調整手段１９は、ルビジウム吸収パワー情報と設定値との差分から偏差を算出し、この算出値に応じて、ブロワー１８の出力を制御する。なお、調整手段１９は、図示しない、ルビジウム吸収パワーの値を設定する設定手段を有する。
【００７２】
つぎに、偏極部１０の動作について説明する前に、ルビジウム吸収パワーと偏極率の対応について図４を用いて説明する。図４は、偏極率を確定する要因を示す実験データである。図４（Ａ）は、縦軸を希ガスの偏極率、横軸をセル１１０下オーブン内温度として両者の関係を示す図である。図４（Ａ）では、横軸のオーブン内温度を示す各温度で、複数の偏極率の実験データが縦軸方向に点在している。これは、希ガスの偏極率が、オーブン内温度のみでは確定せず、別のパラメータに支配されていることを例示している。
【００７３】
図４（Ｂ）は、縦軸を希ガスの偏極率、横軸をルビジウム吸収パワーとして両者の関係を示す図である。図４（Ｂ）は、横軸のルビジウム吸収パワーの各値に、１つの偏極率の値が対応する実験データとなっている。これは、ルビジウム吸収パワーが、希ガスの偏極率を確定する主要因であることを、実験的に示している。言い換えれば、ルビジウム吸収パワーを確定することにより、希ガスの偏極率も確定される。なお、この場合に、オーブン内温度は、必ずしも一定とはならない。
【００７４】
なお、ルビジウム吸収パワーと希ガスの偏極率が一義的に関係付けられる物理的な意味を、以下に簡単に述べる。セル１１０内では、円偏向レーザー光により、まず、ルビジウムが、超偏極状態となる。その後、ルビジウムと希ガス原子の衝突により、スピン（ｓｐｉｎ）交換移動として知られる現象により、希ガスが、超偏極状態となる。この衝突確率は、セル１１０内に存在するルビジウムの蒸気分圧に依存し、従って、希ガスの偏極率も、同様にセル１１０内のルビジウムの蒸気分圧に依存する。他方、円偏向レーザー光のルビジウム吸収パワーは、セル１１０内のルビジウム濃度に比例し、このルビジウム濃度は、ルビジウムの蒸気分圧を決定する物理量の１つであるので、希ガスの偏極率およびルビジウム吸収パワーの一義的な関係が生じる。
【００７５】
つぎに、偏極部１０の動作を図５を用いて説明する。図５は、偏極部１０の動作を示すフローチャート（ｆｌｏｗ  ｃｈａｒｔ）である。まず、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）は、調整手段１９に、ルビジウム吸収パワーの値を設定する（ステップＳ５０１）。ここで、このルビジウム吸収パワーの値は、目標とする希ガスの偏極率から、例えば図４（Ｂ）に示したグラフ（ｇｒａｐｈ）を用いて、一義的に決定される。
【００７６】
その後、オペレータは、補正データ取得のため、ガス供給部５０から偏極部１０に混合ガスを供給しつつ、セル１１０の温度を常温以下にする（ステップＳ５０２）。そして、偏極部１０は、セル１１０内でのルビジウムを含まないセル透過パワーを、計測手段１２により計測する（ステップＳ５０３）。このセル透過パワーは、計測手段１２で計測される透過パワーから算定され、ルビジウム以外の混合ガスに含まれる成分による透過パワーを総合したもので、後に、ルビジウムのみの吸収パワーを算定する際に用いられる。
【００７７】
その後、オペレータは、セル１１０の温度を上昇させる（ステップＳ５０４）。そして、偏極部１０は、セル１１０内のルビジウムを含む混合ガスのセル透過パワーを、計測手段１２により計測する（ステップＳ５０５）。さらに、このセル透過パワーから、ルビジウム吸収パワーが、算定される（ステップＳ５０６）。この算定では、テップＳ５０３で計測されたルビジウムを含まない混合ガスのセル透過パワーから、ステップＳ５０５で計測されたセル透過パワーが差し引かれ、ルビジウムのみのルビジウム吸収パワーが算定される。
【００７８】
その後、偏極部１０は、調整手段１９により、測定されたルビジウム吸収パワーと設定値の偏差を算出し、この偏差が零かどうかを判定する（ステップＳ５０７）。ここで、この偏差が零でない場合には（ステップＳ５０７否定）、ブロワー１８の調整を行う（ステップＳ５０８）。この調整では、セル１１０の温度の調整を、オーブン１００の図示しない温度調節器により行うこともできるが、速くしかも細かい温度調整が行えるブロワー１８を用いる。ここで、ブロワー１８は、偏差が正の値、すなわちルビジウム吸収パワーが設定値を上回る場合には、温度を下げる方向に吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度が設定され、また、偏差が負の値、すなわちルビジウム吸収パワーが設定値を下回る場合には、温度を上げる方向に吹き出し量あるいは吹き出しガスの温度が設定される。従って、セル１１０の温度は、ルビジウム吸収パワーを設定値に保つ様に、随時変更される。
【００７９】
また、偏極部１０は、偏差が零である場合には（ステップＳ５０７肯定）、ステップＳ５０８のブロワー１８の調整を行わず、つぎのステップに移行する。そして、偏極部１０は、検査が、終了したかどうかを判定する（ステップＳ５０９）。この判定は、超偏極状態の希ガスを用いた、磁気共鳴撮像装置による被検体１の撮像が終了したかどうかを、例えばオペレータが判定し、このオペレータによる、調整手段１９のオンオフに基づいてなされる。そして、偏極部１０は、検査が終了していない場合には（ステップＳ５０９否定）、ステップＳ５０５に移行し、吸収パワーの測定からブロワー１８の調整に至るステップＳ５０５〜Ｓ５０８を繰り返し、ルビジウム吸収パワーの安定化を継続して行う。なお、この間に、オペレータは、随時、被検体１に超偏極状態の希ガスを吸引させ、磁気共鳴撮像装置を用いた撮像を行う。
【００８０】
また、オペレータは、検査が終了した場合には（ステップＳ５０９肯定）、ガス供給部５０からの混合ガスの供給を停止し（ステップＳ５１０）、本処理を終了する。
【００８１】
上述してきたように、本実施の形態では、偏極部１０に、円偏向レーザー光の透過パワーを計測する計測手段１２と、この計測に基づいて、オーブン１００内部の温度を制御する安定化手段１７とを有し、円偏向レーザー光の透過パワーから、セル１１０内のルビジウムによるルビジウム吸収パワーを算定し、この算定結果から、安定化手段１７を用いた温度制御により、セル１１０内のルビジウム吸収パワーを安定なものとしているので、セル１１０内で生成される超偏極状態の希ガスの偏極率を安定なものとし、ひいては磁気共鳴撮像装置で取得される断層画像情報のＳ／Ｎ比を安定なものとすることができる。
【００８２】
また、本実施の形態では、希ガス収集部６０に保存された希ガスは、そのまま被検体１に吸引させることとしたが、テドラーバッグ６００に蓄積した後に、被検体１に吸引させることもできる。また、この希ガスを溶媒に溶かし、注射器等により被検体の血中に注入することもできる。
【００８３】
また、本実施の形態では、安定化手段１７は、ブロワー１８を用いて、オーブン１００内の温度制御を行ったが、オーブン１００あるいはセル１１０内に配設されるニッケルークロム合金線等の発熱体を用いて温度制御を行うこともできる。
【００８４】
また、本実施の形態では、磁気共鳴撮像装置の主磁場コイル部７０２は、水平磁場型であるとしたが、これに限定されず、垂直磁場型の主磁場コイル部を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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】磁気共鳴撮像装置に付随する希ガスポーラライザ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態にかかる偏極部の構成を示すブロック図である。
【図４】希ガスの偏極率を確定する要因を示す実験データの図である。
【図５】実施の形態にかかる偏極部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１  被検体
３  希ガスポーラライザ装置
１０  偏極部
１１  レーザーダイオードアレイ
１２  計測手段
１３  金属板
１４  温度センサ
１５  制御部
１６  算定手段
１７  安定化手段
１８  ブロワー
１９  調整手段
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
１２０〜１８０  弁
１９０  ニードル弁
２６６  チューブ
３００  アキュムレータ
３１０  恒温槽
３２０  昇降台
３３０  液体窒素
５１０  タンク
５２０  開閉弁
６００  テドラーバッグ
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】
2005185404.tif 000003
【図２】
2005185404.tif 000004
【図３】
2005185404.tif 000005
【図４】
2005185404.tif 000006
【図５】
2005185404.tif 000007