(57)【要約】【課題】超偏極ガスの換気送出のための改善されたバルブ構成を提供する。【解決手段】  （ａ）その中に少なくとも１つのガス流路を備えるガス送出しバルブを設けることと、バルブは弁胴および弁胴内に保持された少なくとも１つのスプールを備えており、（ｂ）スプールに弁胴内で作動距離を並進させるためにスプールに圧力を導入するパイロットコマンド流体パルス信号を少なくとも１つのスプールに伝送することと、（ｃ）被験対象に超偏極ガスを送出するために伝送された信号に応答して少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖することとによって、超偏極ガスを送出する方法、システム、アセンブリ、コンピュータプログラム製品および装置。
2006519064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験対象に超偏極ガスを供給するために構成されたベンチレータ用のガス送出しバルブであって、ガス送出しバルブは、
少なくとも１つのガス入口ポートと少なくとも１つのガス出口ポートとの間に延在する少なくとも１つのガス流路および少なくとも１つのスプール受け器を有する弁胴と、少なくとも１つのガス入口ポートのうちの１つは超偏極ガス源と流体連通しており、
前記弁胴の前記少なくとも１つのスプール受け器のそれぞれ１つに配設された少なくとも１つのスプール部材と、前記スプール部材は少なくとも１つのガス流路を選択的に開閉するために前記弁胴と協働するような構成および大きさにされており、
前記スプール受け器と流体連通している少なくとも１つのパイロット流体ポートとを備えており、
動作時、関係する圧力および持続時間を有するパイロット流体コマンドパルス信号が前記パイロット流体ポート内に伝送され、それによって前記スプールを前記弁胴受け器において既定の方向で作動距離を並進させて少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖させる、ガス送出しバルブ。
【請求項２】
弁胴はその中に複数の制御可能に選択可能な異なるガス流路を有しており、各々は関係するガス入口ポートを有しており、前記ガス入口ポートのうちの１つは超偏極ガス源と流体連通しており、また前記ガス入口ポートの異なる１つは非偏極ガス源と流体連通しており、スプール部材は、シール部材が間に配設された複数の離間したステム区分を備えており、弁胴内のスプールの位置は、ステム区分のそれぞれ１つをガス入口ポートおよびガス出口ポートのそれぞれ１つと整列させてそれぞれのガス流路を開き、整列したガス入口ポートからガス出口ポートに供給された超偏極ガスまたは非偏極ガスを被験対象に送出する、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項３】
スプールはスプールヘッドおよび細長いステムを備える、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項４】
弁胴内のスプール受け器はスプールヘッドよりも長い軸長を有するスプールヘッド部を含み、受け器のスプールヘッド部の長さがスプールのストローク作動並進距離を規定する、請求項３記載のガス送出しバルブ。
【請求項５】
少なくとも１つのパイロット流体ポートは２つの流体パイロットポートであり、各々は、動作中にスプールヘッドの主表面のそれぞれ１つのごく近くにあるようにスプール受け器部分の両側面に配置されている、請求項４記載のガス送出しバルブ。
【請求項６】
パイロット流体ポートはパイロットガスポートであり、前記バルブは、約４０ミリ秒未満である持続時間を有するパイロットコマンドパルス信号を付与するように構成されたパイロットガス源をさらに含む、請求項５記載のガス送出しバルブ。
【請求項７】
パイロットコマンドパルス信号は、パイロットコマンドパルス信号の始まりから、約５０ミリ秒未満である圧力応答プロフィールの最大値まで測定される遅延を有するスプール圧力応答プロフィールを生成する、請求項６記載のガス送出しバルブ。
【請求項８】
スプール圧力応答プロフィールは約３０〜６０ｐｓｉまで上昇する立ち上がり初期部分を有する、請求項７記載のガス送出しバルブ。
【請求項９】
動作時、スプールは、スプール圧力応答プロフィールの立ち上がり初期部分に応答して弁胴内でストローク作動距離を移動する、請求項８記載のガス送出しバルブ。
【請求項１０】
弁胴の少なくとも１つのガス流路は複数の異なるガス流路であり、弁胴は複数の離間したスプール受け器および対応する数のスプールを備えており、各スプール受け器はパイロットガス源と流体連通している２つのパイロットポートを備えており、それぞれのスプールは、ガス送出しバルブから複数の異なるガスを制御可能に順次または並行して出力するためにそれに伝送されたパイロットコマンドパルス信号に応答して弁胴内のガス流路を選択的に開閉するように構成されている、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項１１】
バルブは、最大約１５０呼吸／分の換気数まで対応するように動作することができる、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１２】
バルブは、最大約１８０呼吸／分の換気数まで対応するように動作することができる、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１３】
バルブは、最大約２００呼吸／分の呼吸換気数以上まで対応するように動作することができる、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１４】
弁胴およびスプール部材は、少なくとも、（ａ）超偏極ガスＡ吸気、（ｂ）呼気、（ｃ）超偏極ガスＡ吸気および保持のうちの、換気呼吸吸気入力のためのガス流路を設ける、かつ／または呼気出力を受け入れるように構成されている、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１５】
弁胴およびスプール部材は、少なくとも、（ａ）超偏極ガスＡ吸気、（ｂ）非偏極ガスＢ吸気、（ｃ）超偏極ガスＡおよび非偏極ガスＢ吸気の組合せ、（ｄ）呼気、（ｅ）部分呼気および保持、（ｆ）超偏極ガスＡ吸気および保持、（ｇ）ガスＢ吸気および保持、（ｈ）超偏極ガスＡおよびガスＢの吸気および保持の組合せのうちの、換気呼吸吸気入力のためのガス流路を設ける、かつ／または呼気出力を受け入れるように構成されている、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１６】
複数のスプールは３つのスプールである、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項１７】
３つのスプールは互いに流体連通しており、ガス経路出口ポートは、所定のガスをバルブから送出するために使用される共通吸気ポートである、請求項１６記載のガス送出しバルブ。
【請求項１８】
バルブは、呼気呼吸を放出するように構成された呼気ポートをさらに備える、請求項１７記載のガス送出しバルブ。
【請求項１９】
弁胴は出口ポートのごく近くに呼気ポートを備えており、複数の受け器およびスプールは、呼気ポートおよび出口ポートのごく近くに配設された第１の受け器および対応する第１のスプールと、第１のスプールから離間されそれと流体連通している第２の受け器および第２のスプールと、第２の受け器は動作中に非偏極ガスＢを供給するためにガス入口ポートＢを有しており、そして第１および第２のスプールから離間され第２のスプールと流体連通している第３の受け器および第３のスプールとを含み、第３の受け器は動作中に超偏極ガスＡを供給するためにガス入口ポートＡを有しており、第１の受け器へのガス入口ポートは第２および第３の受け器からのどちらか一方または両方の出口ポートである、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項２０】
超偏極ガス源は超偏極された３Ｈｅを含む、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項２１】
超偏極ガス源は超偏極された１２９Ｘｅを含む、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項２２】
ガス流路は、第１の吸気ガス流路、第２の呼気ガス流路および第３の息止めガス流路を含み、それらの各々は遠隔で選択可能なガス流路である、請求項１０記載のガス送出しバルブ。
【請求項２３】
スプールおよび弁胴は、超偏極ガス、非偏極ガスまたは、超偏極ガスと非偏極ガスとの組合せが、吸気および／または息止めガス流路から出力され得るように構成されている、請求項２２記載のガス送出しバルブ。
【請求項２４】
スプールは第１および第２の作業位置の間で往復運動し、前記バルブは２つの常閉電磁弁をさらに備えており、１つはパイロット流体ポートの各々およびパイロットガス源と動作可能に関係づけられており、電磁弁は第１および第２の位置間でのスプールの作動を制御するように構成されており、動作時、コマンドパイロットパルス信号がスプールを第１の位置から第２の位置まで並進させるためにパイロットポートの選択された１つを通じてスプールヘッドに伝送された後、選択されたパイロットポートと関係するそれぞれの常閉パイロット弁は大気と通気し、その結果、スプールヘッド受け器部分におけるパイロット圧が減じられて、バルブスプールがスプールをその最初の位置へ駆動し戻すように作動させられた時に他方のパイロットポートからの対向するパイロットガス信号との干渉を抑止する、請求項６記載のガス送出しバルブ。
【請求項２５】
スプールを作動させ、弁胴内の所要のガス流路を自動的に開閉して超偏極ガスおよび非偏極ガスの所要のシーケンスで換気するためにそれぞれのスプールへのパイロットコマンド信号のシーケンスを遠隔制御するコンピュータプログラムコードを伴うコンピュータモジュールをさらに備える、請求項２４記載のガス送出しバルブ。
【請求項２６】
バルブは、超偏極ガスの偏極解消を抑止する材料で形成および／または被覆される、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項２７】
弁胴はアルミニウムである、請求項２６記載のガス送出しバルブ。
【請求項２８】
複数のガス流路を画成するために弁胴から外方に突出する複数のコンジットをさらに備えており、複数のコンジットは弁胴内の各スプールヘッド受け器部分のための２つのパイロットガス流路コンジットを含み、少なくとも１つの超偏極ガスコンジットが弁胴内で超偏極ガス源から対応するガス入口ポートまで延びており、少なくとも１つの非偏極ガスコンジットが弁胴内で非偏極ガス源から対応するガス入口ポートまで延びている、請求項１９記載のガス送出しバルブ。
【請求項２９】
スプールヘッドは約０．０５ないし０．４５平方インチの面積を有する、請求項２８記載のガス送出しバルブ。
【請求項３０】
パイロットガスコマンド信号流路の容積は、パイロットガスコマンドコンジット管路長１インチ当たり約０．００３０６立方インチのオーダとなる大きさにされている、請求項２８記載のガス送出しバルブ。
【請求項３１】
バルブは小動物の換気のための構成および大きさにされている、請求項１記載のガス送出しバルブ。
【請求項３２】
超偏極ガスを被験対象に送出する方法であって、
その中に少なくとも１つのガス流路を備えるガス送出しバルブを設けることと、バルブは弁胴および弁胴内に保持された少なくとも１つのスプールを備えており、
スプールに弁胴内で作動距離を並進させるためにスプールに圧力を導入するパイロットコマンド流体パルス信号を少なくとも１つのスプールに伝送することと、
伝送された信号に応答して弁胴内のスプールの位置に基づき少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖して被験対象に超偏極ガスを送出することとを含む、方法。
【請求項３３】
スプールはスプールヘッドおよびスプールステムを備えており、弁胴はスプールヘッド空洞を伴うスプール受け器を備えており、動作時、スプールは、スプールヘッドがスプールヘッド空洞の対向する第１および第２の側面に接触するために移動するようにスプール受け器において滑動可能に往復運動するように構成されており、第１の作動位置にある時には第１の側面と、そして第２の作動位置にある時には第２の側面とであり、その往復運動がスプールステムを異なる作業位置に位置づける、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
スプールステムは第１および第２の区分を備えており、各々、スプールステムの外周のまわりに配置された封止部材によって分離されており、第１の作動位置において、第１の区分は弁胴内のガス吸気出口ポートおよび第１のガス入口ポートと流体連通して第１のガス流路を画成し、第２の作動位置において、第２の区分は弁胴内のガス吸気出口ポートおよび第２のガス入口ポートと流体連通する、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
伝送するステップは、約１０ないし４０ミリ秒である持続時間を有するパイロットコマンドガスパルス信号を付与するために実行される、請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
伝送するステップは、約２０ないし３０ミリ秒である持続時間を有するパイロットコマンドガスパルス信号を付与するために実行される、請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
伝送された信号に基づきスプール圧力応答プロフィールを生成することをさらに含み、スプール圧力応答プロフィールは伝送されたパルス信号の始まりから、約４０ミリ秒未満である応答プロフィールの最大値まで測定される遅延を有しており、スプール圧力応答プロフィールは約６０のｐｓｉ以下であるピーク圧を有する、請求項３２記載の方法。
【請求項３８】
スプールは圧力応答プロフィールの立ち上がり部分の間に作動される、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記伝送するステップおよび開放および／または閉鎖するステップを反復することと、伝送するステップを反復する前にバルブ内のパイロットガスを大気に逃がすこととをさらに含む、請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
スプールは単一の伝送されたパイロットコマンドパルス信号に基づき作動される、請求項３２記載の方法。
【請求項４１】
ガス送出しバルブは、吸気経路、呼気経路および息止め経路を含む複数の選択可能なガス流路をその中に有しており、
弁胴は複数のスプールを備えており、
伝送するステップは、スプールに弁胴内で作動距離を並進させるために各個のスプールにパイロットコマンドガス信号を伝送するために実行され、
ガス流路の開放および／または閉鎖は、伝送された信号に応答して自動的に実行される、請求項３２の方法。
【請求項４２】
ガス送出しバルブは、ピーク吸息時に最大約２００呼吸／分の呼吸数まで対応するように構成されている、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
ガス送出しバルブは、ピーク吸息時に最大約１８０呼吸／分の呼吸数まで対応するように構成されている、請求項４１記載の方法。
【請求項４４】
ガス送出しバルブは、弁胴において超偏極ガスを単独で、非偏極ガスを単独で、および／または非偏極ガスと組み合わされた超偏極ガスを選択的に送出するように構成されている、請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
伝送するステップならびに開放および／または閉鎖するステップは、ＮＭＲ分光学および／またはＭＲＩイメージング活動の間に実行される、請求項３２記載の方法。
【請求項４６】
バルブは小動物の換気のために構成されている、請求項３２記載の方法。
【請求項４７】
伝送されたパイロットコマンドパルス信号の圧力を増大および／または減少させることによってスプールの並進速度を調整することをさらに含む、請求項３２記載の方法。
【請求項４８】
超偏極ガスは超偏極された１２９Ｘｅを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項４９】
超偏極ガスは超偏極された３Ｈｅを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項５０】
ベンチレータおよび、バルブ内に保持された複数の個別に作動可能なスプールを用いて複数の選択可能なガス流路を画成する関係するガス送出しバルブを使用して超偏極ガスを送出するためのコンピュータプログラム製品であって、各スプールは、それが少なくとも１つのそれぞれのパイロットガスポートと流体連通しているようにバルブに配置されており、コンピュータプログラム製品は、
コンピュータ可読プログラムコードが当該媒体に具体化されているコンピュータ可読記憶媒体を含み、前記コンピュータ可読プログラムコードは、
いずれのガス配合物が被験対象による吸気のためにガス送出しバルブによって送出されるべきかを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、ガス選択群は、少なくとも１つの超偏極ガス、少なくとも１つの非偏極ガスおよび、組み合わされた超偏極ガスおよび非偏極ガスの混合物を含み、
ガス送出しバルブを吸気、呼気または息止め動作のために構成するべきかどうかを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、
各スプールにパイロットコマンドパルス信号を伝送しそれぞれのスプールを弁胴内の所要の作業位置に作動させ、それによって所要のガス流路を開放および／または閉鎖しそれを通じて所要のガスを送出す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５１】
スプールはスプールヘッドおよび細長いスプールステムを備えており、バルブは、スプールヘッドがその中間に位置した状態で２つのポートが互いに対面するように弁胴内に配置された各スプールのための２つのパイロットポートを備えており、各パイロットポートはそれぞれの常閉ソレノイドと動作可能に関係づけられており、前記コンピュータプログラム製品は、スプールを所要の作動方向で移動させるためにいずれのパイロット空気ポートによりパイロットコマンド信号を伝送するかを決定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５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５２】
少なくとも、（ａ）超偏極ガス吸気、（ｂ）呼気、（ｃ）超偏極ガス吸気および保持の間で換気動作を選定するためにバルブスプール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５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５３】
少なくとも、（ａ）超偏極ガス吸気、（ｂ）非偏極ガス吸気、（ｃ）超偏極ガスおよび非偏極ガス吸気の組合せ、（ｄ）呼気、（ｅ）部分呼気および保持、（ｆ）超偏極ガス吸気および保持、（ｇ）非偏極ガス吸気および保持、（ｈ）超偏極ガスおよび非偏極ガスの吸気および保持の組合せの間で、換気動作を選定するためにバルブスプールを制御可能に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５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５４】
コマンドパイロット信号パルスの圧力を増大および／または減少させ、それによってスプールの応答作動時間を増減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５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５５】
パイロットガスの交番パルス間に各スプールのごく近くで弁胴から大気にパイロット圧を解放させ、それによって吸気から呼気ガス流路に切り換える様式でスプール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５２記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５６】
コンピュータプログラムコードは、ピーク吸息時に最大少なくとも１５０呼吸／分まで対応するようにその呼吸数を自動的に調整する、請求項５４記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５７】
コンピュータプログラムコードは、ピーク吸息時に最大少なくとも約１８０呼吸／分の呼吸数まで対応するようにその呼吸数を自動的に調整する、請求項５４記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５８】
コンピュータプログラムコードは、ピーク吸息時に最大少なくとも約２００呼吸／分の呼吸数まで対応するようにその呼吸数を自動的に調整する、請求項５４記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項５９】
超偏極ガスは超偏極希ガスであり、非偏極ガスは超偏極ガスの偏極解消を抑止する選定された生物学的適合性非偏極ガスである、請求項５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項６０】
それぞれのスプールを弁胴内の所要の作業位置に作動させるために各スプールにパイロットコマンドパルス信号を伝送するコンピュータ可読プログラムコードは、約４０ミリ秒未満である持続時間および約６０ｐｓｉ未満である圧力を有するパイロットコマンドパルス信号を伝送するようにパイロットガス源に指示する、請求項５０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項６１】
コンピュータプログラムコードは、約２０ないし３０ミリ秒である持続時間を有するパイロットコマンドガスパルス信号を伝送するようにパイロット源に指示する、請求項６０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項６２】
スプールは、伝送されたパイロットガスパルス信号の始まりから４０ミリ秒未満で作動する、請求項６０記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項６３】
超偏極ガスを換気される被験対象に送出するための装置であって、
その中に少なくとも１つのガス流路を備えるガス送出しバルブと、バルブは、弁胴および弁胴内に保持された少なくとも１つのスプールを備えており、
スプールに弁胴内で作動距離を並進させるためにスプールに圧力を導入するパイロットコマンド流体パルス信号を少なくとも１つのスプールに伝送するための手段と、
被験対象に超偏極ガスを送出するために伝送された信号に応答して弁胴内のスプールの位置に基づき少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖するための手段とを備える、装置。
【請求項６４】
スプールはスプールヘッドおよびスプールステムを備えており、弁胴はスプールヘッド空洞を備えるスプール受け器を備えており、動作時、スプールは、スプールヘッドがスプールヘッド空洞の対向する第１および第２の側面に接触するために移動するようにスプール受け器において往復運動するように構成されており、第１の作動位置にある時には第１の側面と、そして第２の作動位置にある時には第２の側面とであり、その往復運動がスプールステムを異なる作業位置に位置づける、請求項６３記載の装置。
【請求項６５】
スプールステムは第１および第２の区分を備えており、各々、スプールステムの外周のまわりに配置された封止部材によって分離されており、第１の作動位置において、第１の区分は弁胴内のガス吸気出口ポートおよび第１のガス入口ポートと流体連通して第１のガス流路を画成し、第２の作動位置において、第２の区分は弁胴内のガス吸気出口ポートおよび第２のガス入口ポートと流体連通する、請求項６４記載の装置。
【請求項６６】
伝送するための手段は、約１０ないし４０ミリ秒である持続時間を有するパイロットコマンドガスパルス信号を付与するように構成されている、請求項６３記載の装置。
【請求項６７】
スプールは、伝送されたパイロットコマンド信号に応答して、伝送された信号に基づきスプールがスプール圧力応答プロフィールを生成するようにバルブ内に保持されており、スプール圧力応答プロフィールは伝送されたパルス信号の始まりから、約４０ミリ秒未満である応答プロフィールの最大値まで測定される遅延を有しており、スプールは圧力応答プロフィールの立ち上がり部分の間に作動される、請求項６３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ分光学および／または磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）を用いた評価のための被験対象への偏極希ガスの送出に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏極不活性希ガスは、この態様においてこれまで少しも満足でない映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映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、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、それによって医師が身体内の物質のより良好な画像または信号を取得できるようにするので、望ましい（米国特許第５５４５３９６号、米国特許第５６４２６２５号、米国特許第５８０９８０１号、米国特許第６０７９２１３号及び、米国特許第６２９５８３４号を参照されたい）。これらの特許の開示物は、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（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。スピン交換が完了した後、超偏極ガスは、（非毒性の製薬学的に許容可能な製品を形成するために）患者への投与前にアルカリ金属から分離される。残念なことに、生成中および／または回収の間および後に、超偏極ガスは、比較的急速に劣化または減衰し（その超偏極状態を失い）得るので、それ故、慎重に取扱い、回収、輸送および保管されなければならない。
【０００５】
これまで、数名の研究者が、ヘリウムおよびキセノンといった超偏極希ガスを撮像するために超偏極ガスを被験対象に送出するための超偏極ガス適合性ベンチレータを使用してきた。例えば、ヘドランド（Ｈｅｄｌｕｎｄ）らの「“エム・アール・コンパチブル・ベンチレータ・フォー・スモール・アニマルズ；コンピュータ・コントロールド・ベンチレーション・フォー・プロトン・アンド・ノーブル・ガス・イメージング”、『マグネティック・レゾナンス・イメージング』第１８号、７５３−７５９頁、２０００年。（Ｈｅｄｌｕｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，  ＭＲ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｓｍａｌｌ  ａｎｉｍａｌｓ；  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｐｒｏｔｏｎ  ａｎｄ  ｎｏｂｌｅ  ｇａｓ  ｉｍａｇｉｎｇ，  １８  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  ｐｐ．７５３−７５９  （２０００））」は、ベンチレータが多年にわたり彼らの研究所において日常使用されてきたと述べている。同じくヘドランドらの「、“スリー・ディメンジョナル・エム・アール・マイクロスコピー・オブ・パルモナリー・ダイナミクス”、ソサエティ・オブ・マグネティック・レゾナンス（ニューヨーク州ニューヨーク，１９９６年）。（Ｈｅｄｌｕｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ＭＲ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｄｙｎａｍｉｃｓ，  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  （Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ＮＹ，  １９９６））」および「アメリカ胸部学会１９９８年国際会議（シカゴ、１９９８）においてヘドランドらによる提示ポスター、題名“エム・アール・アイ・オブ・パルモナリー・エアウェイズ・ウィズ・ハイパーポラライズド・ヘリウム；ア・コンピュータ・コントロールド・ベンチレータ・フォー・イメージング・シンクロナス・ガス・デリバリ・イン・アニマル・スタディーズ”（ベンチレータ技術を掲載）。（ａ  ｐｏｓｔｅｒ  ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ｂｙ  Ｈｅｄｌｕｎｄ  ｅｔ  ａｌ．  ａｔ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒ．  Ｔｈｏｒａｃｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １９９８  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ（Ｃｈｉｃａｇｏ，  １９９８），  ｅｎｔｉｔｌｅｄ  ＭＲＩ  ｏｆ  ｐｕｌｆｎｏｎａｒｙ  ａｉｒｗａｙｓ  ｗｉｔｈ  ｈｙｐｅｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｈｅｌｉｕｍ  ；  ａ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｇａｓ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｉｎ  ａｎｉｍａｌ  ｓｔｕｄｉｅｓ  （ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ  ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））」も参照されたい。加えて、ブラックおよび同僚は、モルモットの肺内の超偏極３Ｈｅの初のｉｎ  ｖｉｖｏ画像であると思われるものを生成するために超偏極ガス適合性ベンチレータを使用してきた。ブラックらの「“イン・ヴィーヴォ・Ｈｅ−３・エム・アール・イメージズ・オブ・ギニア・ピッグ・ラングス”、ラジオロジー、１９９（３）、８６７−８７０頁、１９９６年。（Ｂｌａｃｋ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎ  ｖｉｖｏ  Ｈｅ−３  ＭＲ  ｉｍａｇｅｓ  ｏｆ  ｇｕｉｎｅａ  ｐｉｇ  ｌｕｎｇｓ，  Ｒａｄｉ��ｌｏｇｙ，  １９９  （３），  ｐｐ．  ８６７−８７０  （１９９６））」を参照されたい。残念なことに、超偏極ガスの送出を制御するために使用されるバルブは、これまで、遅い応答時間、相対的に限られた流量および／または限られた呼吸数（約１２０呼吸／分（ＢＰＭ））のうちの１つ以上によって制限されてきた。
【特許文献１】米国特許第５５４５３９６号
【特許文献２】米国特許第５６４２６２５号
【特許文献３】米国特許第５８０９８０１号
【特許文献４】米国特許第６０７９２１３号
【特許文献５】米国特許第６２９５８３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述にもかかわらず、超偏極ガスの換気送出のための改善されたバルブ構成を提供する必要性は、依然として残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、スプール構成を使用する改善されたＭＲＩ適合性超偏極ガス送出しバルブを提供することができる。
【０００８】
特定の実施形態において、バルブ構成は、超偏極ガスおよび非偏極ガスといった複数のガスを被験対象に対し吸気のために制御可能に順次的に送出するために複数のスプールを使用する。複数スプールバルブは、種々のガス配合物の送出と同様に、吸気、呼気および息止め流路を可能にする３以上の異なる流路を制御可能に選定するように構成され得る。
【０００９】
動作時に、スプールバルブ構成は、約３０ないし６０ｐｓｉの圧力を伴うコマンドパイロットガス信号を使用することができる。加えて、スプールバルブは、バルブ流路を変更して所要のガスを被験対象に送るために、約５０ミリ秒未満、一般には約４０ミリ秒（これはダイアフラム形式のバルブの応答時間のほぼ半分未満である）といった相対的に短い応答時間でパイロット圧に反応するように構成され得る。特定の実施形態において、バルブは、少なくとも１５０ＢＰＭの、一般に最大少なくとも１８０ＢＰＭの、そして特定の実施形態では２００ＢＰＭ以上の呼吸または呼吸数（呼吸／分すなわち“ＢＰＭ”）で動作するように構成されている。このように、特定の実施形態において、ガス送出しバルブは、低い吸気／呼気比による高ＢＰＭのための高速応答時間をもたらすことができる。
【００１０】
弁胴において少なくとも１つのガス流路を作動させるために少なくとも１つのスプールを使用するガス送出しバルブは、ＮＭＲ分光学および／またはＭＲＩイメージング活動の間に使用される小動物のベンチレータに特に適格となり得る。ガス送出しバルブは、高速応答時間をもたらすことができ、それは、被験対象が低い吸気／呼気比（Ｉ／Ｅ）による高ＢＰＭ呼吸数で換気される状況に特に適格となり得る。Ｉ／Ｅ比は、呼息時間に対する吸息時間であり、吸息はその間にガスが動物（または他の被験対象）に供給される時間であり、呼息はその間に動物（または他の被験対象）が呼気する時間である。それ故、約１８０ＢＰＭといった高ＢＰＭは、個々の呼吸が３３３ミリ秒続くことを意味する。２０／８０というＩ／Ｅは、装置が動物（または他の被験対象）に所要の１回呼吸量を送出するために６７ミリ秒を有することを意味する。バルブが開く速度は重要となり得て、ＢＰＭが速くなればなるほど、Ｉ／Ｅはより短くなり、そしてバルブが開き所要の量のガスを動物（または他の被験対象）に供給しなければならない時間はより少なくなる。
【００１１】
Ｉ／Ｅ比は一般に、約３０／７０〜６０／４０の範囲内であるが、所望の結果に依存して、この範囲を越えて変化し得る。Ｉ／Ｅ比およびＢＰＭは、「正常な」（非イメージング）呼吸の間にはほぼ一定にされ得る。ＢＰＭおよびＩ／Ｅ比は、イメージング（超偏極ガス）呼吸期間については異なるように調整され得るが、いったんイメージ期間が終了すると、これらの作業パラメータは「正常な」呼吸パラメータに復帰できる。
【００１２】
また、１８０ＢＰＭが多くの小動物種にとっての上限範囲となり得て、特定の実施形態において、ベンチレータはもっと低いレートで動作し得ることに留意されたい。作業パラメータは、動物種／重量により主導される。例えば、マウスはウサギよりも速いＢＰＭを使用する。Ｉ／Ｅ比は、動物間で変わり得るが、典型的には上述の範囲内に留まるであろう。
【００１３】
ベンチレータ用のガス送出しバルブは、超偏極ガスを被験対象に供給するために構成されており、（ａ）少なくとも１つのガス入口ポートと少なくとも１つのガス出口ポートとの間に延在する少なくとも１つのガス流路を有する弁胴および少なくとも１つのスプール受け器（またはボア）と、少なくとも１つのガス入口ポートのうちの１つは超偏極ガス源と流体連通しており、（ｂ）前記弁胴の前記少なくとも１つのスプール受け器のそれぞれ１つに配設された少なくとも１つのスプール部材と、前記スプール部材は、前記弁胴と協働して少なくとも１つのガス流路を選択的に開閉するような構成および大きさにされており、（ｃ）前記スプール受け器と流体連通している少なくとも１つのパイロット流体ポートとを備える。動作時に、関係する圧力および持続時間を有するパイロット流体コマンドパルス信号が前記パイロット流体ポートに伝送され、前記スプールを前記弁胴受け器において既定の方向で作動距離を並進させ、それによって少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖する。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、被験対象による吸気のために超偏極ガスを送出する方法に向けられている。方法は、（ａ）その中に少なくとも１つのガス流路を備えるガス送出しバルブを設けることと、バルブは弁胴および弁胴内に保持された少なくとも１つのスプールを備えており、（ｂ）スプールに弁胴内で作動距離を並進させるためにスプールに圧力を導入するパイロットコマンド流体パルス信号を少なくとも１つのスプールに伝送することと、（ｃ）被験対象に超偏極ガスを送出するために伝送された信号に応答して少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖することとを含む。
【００１５】
他の実施形態は、ベンチレータおよび関係するガス送出しバルブを用いて超偏極ガスを送出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。ガス送出しバルブは、バルブ内に保持された複数の個別に作動可能なスプールを用いて複数の選択可能なガス流路を画成し、各スプールは、それが少なくとも１つのそれぞれのパイロットガスポートと流体連通するようにバルブに配置されている。コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読プログラムコードが媒体に具体化されてい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）いずれのガス配合物が被験対象による吸気のためにガス送出しバルブによって送出されるべきかを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、ガス選択群は、少なくとも１つの超偏極ガス、少なくとも１つの非偏極ガスおよび、組み合わされた超偏極ガスおよび非偏極ガスの混合物を含み、（ｂ）ガス送出しバルブを吸気、呼気または息止め動作のために構成するべきかどうかを決定するコンピュータ可読プログラムコードと、（ｃ）各スプールにパイロットコマンドパルス信号を伝送しそれぞれのスプールを弁胴内の所要の作業位置に作動させ、それによって所要のガス流路を開放および／または閉鎖しそれを通じて所要のガスを送出するコンピュータ可読プログラムコードとを含む。
【００１６】
他の実施形態は、ＮＭＲ分光学的および／またはＭＲＩ評価を受ける換気される被験対象に超偏極ガスを送出するための装置に向けられている。装置は、（ａ）その中に少なくとも１つのガス流路を備えるガス送出しバルブと、バルブは、弁胴および弁胴内に保持された少なくとも１つのスプールを備えており、（ｂ）スプールに弁胴内で作動距離を並進させるためにスプールに圧力を導入するパイロットコマンド流体パルス信号を少なくとも１つのスプールに伝送するための手段と、（ｃ）被験対象に超偏極ガスを送出するために伝送された信号に応答して弁胴内のスプールの位置に基づき少なくとも１つのガス流路を開放および／または閉鎖するための手段とを備える。
【００１７】
特定の実施形態において、本発明は、バルブにおいてスプール（単数または複数）を作動させるためにパイロット空気の単一パルスを用いて複動スプールの相対的に迅速な作動をもたらすことができ、その後、パイロット圧を吸気から呼気へ切り換えるためにパイロット空気の交番パルス間で解放され得る。スプールは、圧力応答プロフィールまたは曲線の立ち上がり（初期部分）の間に作動され得る。
【００１８】
上述の実施形態の全部または所定の動作、機能および／または構成は、本発明によって想定される、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。
【００１９】
本発明の上述および他の目的および態様は、ここで詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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でより完全に詳述する。しかし、本発明は、多くの異なる形態において実施され得るので、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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おり、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」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偏極ガスを包含し、他のキャリヤーガス、混合ガスまたはバッファガスといった１つ以上の他の成分を包含し得る。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。
【００２３】
本発明によって想定されるガス送出しバルブは、ターゲット被験対象のためのいずれかのベンチレータシステムに使用され得て、ＮＭＲおよび／またはＭＲＩ手順のために超偏極ガス適合性である。本発明によれば、「被験対象」は、あらゆる動物の被験対象であり得るが、好ましくは哺乳類の被験対象である（例えば、ヒト、イヌ、ネコ、ウシ、ヤギ類、ヒツジ類、ウマ科、齧歯類、ブタ類および／またはウサギ目）。用語「小動物」は、マウス、ネズミ、モルモット、イヌ、ネコ、サル、ブタおよびウサギを含む。
【００２４】
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、ケイツ（Ｃａｔｅｓ）らの米国特許第５６４２６２５号は、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、ケイツらの米国特許第５８０９８０１号は、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ＮＭＲ分光学および／またはＭＲＩ画像に対応するより強力なイメージング信号を可能にすることから、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。アルバート（Ａｌｂｅｒｔ）らの米国特許第５５４５３９６号を参照。
【００２５】
ここで図１に注目すれば、複数のスプールおよび複数の選択可能なガス流路を備える弁胴を有する超偏極ガス送出しバルブが設けられる（ブロック１００）。スプールは、ガス流路と流体連通しているように弁胴に配設されている。スプールは、複数のガス流路のうちの少なくとも１つを選択的に活動状態にする（および／または非活動状態にする）ためにパルスガス（一般に空気）信号に応答して弁胴内のそれぞれの開位置に移動するように個別に操作され得る。複数のガス流路は、それぞれのスプールが、開位置と閉位置との間で並進しそれによってガス流路を開閉させるようにパルスパイロットガスを誘導することによって作動され得る（ブロック１１０）。超偏極ガスは、弁胴におけるスプール位置によって画成されるガス流路（単数または複数）を通じてＮＭＲおよび／またはＭＲＩ活動または手順の間に被験対象に送出される（ブロック１２０）。
【００２６】
特定の実施形態において、パイロットガス信号は、約１０ないし４０ミリ秒、一般には約２０ないし３０ミリ秒のパルス長を有し得る（ブロック１０５）。パイロットガス信号は、約３０ないし６０ｐｓｉの圧力を有するガス流として供給され得る。ガス送出しバルブは、既定の吸気、呼気、および息止めシーケンスにより動作するように構成され得る（ブロック１１２）。ガス送出しバルブは、超偏極ガス単独、所定の非偏極ガスとｉｎ  ｓｉｔｕで組み合わされた超偏極ガス、および非偏極ガス単独を換気するように構成され得る。ｉｎ  ｓｉｔｕでの組合せは、弁胴におけるスプールの位置によって生じ得る。スプールは、パルス化パイロットガス信号に関係するパイロット圧曲線の急峻な立ち上がり区間によって作動され得る（ブロック１０８）。ガス送出しバルブは、少なくとも１５０ＢＰＭ、一般には少なくとも最大約１８０ＢＰＭまでの呼吸数で対応または送出するように適応され得る（ブロック１２２）。特定の実施形態において、ガス送出しバルブは、少なくとも約２００ＢＰＭ（ピーク吸息）の呼吸数に対応し得る。
【００２７】
図２Ａおよび２Ｂは、ガス送出しバルブ１０の１実施形態を例示している。ガス送出しバルブ１０は、少なくとも１つのガス流路（ガス流路（単数または複数）は一般に輪郭特徴１０ｆと呼ばれる）を画成する通路およびスプール２０の受け器１０ｒを備える胴体１０ｂを有する。１つのスプールおよび２つの異なるガス入口ポート（それぞれ、ガスＡおよびガスＢ用）として図示されているが、種々のガス流路オプションを実現するために複数のスプールが直列および／または並列に使用され得る。加えて、弁胴およびスプールは、単一のガス（一般に超偏極ガス）を送出するまたは逆止めする、かつ／または被験対象への制御された吸気送出のために単一のガス流路（図示せず）を開閉するために単一ガスの「オン／オフ」動作について構成され得る。後述するように、ガス送出しバルブ１０はまた、吸気、呼気および／または息止め換気動作の間で選択するように構成され得る。
【００２８】
再び図２Ａに言及すれば、図示の通り、スプール２０は、ヘッド２０ｈおよびステム部分２０ｓを含む。弁胴受け器１０ｒは、パイロットガスポート４１、４３を備えており、各々、受け器１０ｒのスプールヘッド部１０ｃの両側面に配置されておりそれぞれスプールヘッドの両側面２０ｈ１、２０ｈ２と対向している。検討の容易さのために、用語「パイロット空気」が、以下の説明において「パイロットガス」の代わりに使用されるであろう。しかし、空気が一般に使用されるパイロットガスであるが、所要の場合、スプール（単数または複数）を作動させるために他のガスも使用され得ることに留意されたい。さらに、液体を含む他の流体もまた、特定の用途ではスプールを作動させるために使用され得るが、ガス信号は一般により高速な伝達をもたらすはずである。
【００２９】
動作中、パイロット空気は、どちらか一方のポート４３または４１に進入してスプールヘッド２０ｈのそれぞれの面に圧力を加えるように誘導される。パイロット空気圧を増減することで、速度を（それぞれ、より高速に、そしてより低速に）調整する。スプールヘッド２０ｈに対するパイロット空気による圧力は、スプール２０にパイロット空気入力ポートから離れて並進するように強制する。並進は、スプールステム２０ｓを弁胴１０ｂ内での異なる作動および／または不作動位置に位置づける。動作中、スプール２０は、スプールヘッドの弁胴空洞内に伝送されるパイロットガスに応答して所定のガス流路を開閉するために（前後に）並進する。スプールヘッド２０ｈの受け器１０ｒは、スプールのヘッド２０ｈが１つ以上のガス流路を開閉するために所要のストローク距離“Ｓ”を並進できるような大きさおよび構成にされている。
【００３０】
図２Ａは、パイロット空気がポート４３内にスプールヘッドの外側面２０ｈ２へ誘導されてスプール２０にそのストローク長さ“Ｓ”を移動させてスプールヘッドの内側面２０ｈ１を受け器周辺部１０ｐに接して位置づけていることを例示している。ストローク並進は、ガス出口ポート３５と流体連通しているステム２０ｓの異なる部分を位置決めする。図示の通り、ステム２０ｓは、各々がシール３８によって挟まれた２つのガス経路区分２０ｓ１および２０ｓ２を含む。シール３８は、スプール移動経路に沿って異なる場所で弁胴に形成された凹部３８ｒに存在するような大きさおよび構成にされる。シール３８は、Ｏリングまたは、選択されたガス流路の係合の間にステム区分２０ｓ１、２０ｓ２の対向部分を封鎖することができる偏極解消を抑止する材料で形成された他の適格なシーラント部材とすることができる。当業者には理解される通り、例えば弁胴およびステムを所望の位置で封止可能に嵌合式に係合するように構成するといったことによって、他のシーリング構成物もまた使用され得る。図２Ａにおいて、スプール２０は、区分２０ｓ１が、ガス経路入口ポート３３が出口ポート３５と流体連通してガス経路“Ａ”を開きガス送出しバルブ１０を通じてガスＡを送出するように位置づけられる位置に存在している。ガス経路ＡまたはＢのどちらか一方は一般に、超偏極ガス（以下に限らないが、超偏極された１２９Ｘｅまたは３Ｈｅを含む超偏極希ガス）を供給するためのものである。
【００３１】
図２Ｂは、パイロット空気がポート４１内に誘導されてスプールヘッドの外側面２０ｈ２が並進されて弁胴受け器１０ｒの周辺部１０ｐに接して存在していることを例示している。この動きは、ステム区分２０ｓ２を出口ポート３５の近傍に位置づけて、ポート３１がスプールステム２０ｓを横切ってガス出口ポート３５と流体連通できるようにし、ガス経路Ｂを開き、ガス経路Ａを閉じる。
【００３２】
図２Ａおよび２Ｂでは２つのガス流入口ポート（３１、３３）だけを有するものとして図示されているが、他の数の弁胴ガスポート（１つ、または３、４以上）が使用され得ることに留意されたい。さらに、ステム２０ｓは、（組み合わされた）ガスＡおよびガスＢを並行して解放するか、または他のガスを送出するように再構成され得る。それ故、直列または並列でのポーティングを可能にするために付加的なバルブポートが追加され得る。加えて、スプールヘッド２０ｈは、当業者には理解される通り、スプールヘッド２０ｈの表面が、所望のガス流路１０ｆを作動させるために弁胴受け器の周辺部１０ｐに接して停止される必要がないような他のストロークパターンを有するように構成され得る。
【００３３】
特定の実施形態において、スプールは、パイロット空気の単一パルスが、バルブを作動させてスプール２０を所望の位置へ移動させ所定のガス流路を開閉することを可能にする、複動スプールである。パイロット圧は、スプール２０を「吸気」から「呼気」へ「トグルする」ためにパイロット空気の交番パルス間に大気に解放され得る。スプール作動（前後の）のどちらか一方が、１つ以上のガス経路を開放および／または閉鎖する。作動は、例えば図８に図示の通り、パイロット圧曲線の急峻な立ち上がり区間の間に起こり得る。立ち上がり区間の動作は、応答曲線の立ち下がり区間部分の後半でその作業位置へ移動するようにダイアフラムを一般に作動させる、従来のダイアフラム６６のバルブ構成（例えば図６Ａ〜６Ｃ参照）とは対照的である。例示的なダイアフラム圧力応答曲線が図７に示されている。このようにして、スプールが作動しガス経路が開放および／または閉鎖するスプール構成圧力は、ダイアフラムバルブによるよりも圧力応答サイクルの早期に生起する。
【００３４】
図８は、パイロット信号の長さまたはパルス持続時間が一般に約３０ミリ秒未満であり、スプール作動遅延が４０ミリ秒以下であることを例示している。応答遅延は、吸気または呼気パイロット信号のどちらか一方について同じであり得る。図示の通り、吸気および呼気パイロット圧はほぼ同じであり得る。スプール作動応答は、相対的に迅速であり（約５０ミリ秒未満、一般に約４０ミリ秒未満）、図７に図示の通り従来のダイアフラムバルブ構成に関係する遅延の半分未満で動作する。スプールは、約３０ないし６０ｐｓｉである応答圧力で作動され得る。
【００３５】
パイロット空気回路の容積は、低減したスプールストロークサイクルをもたらすために容積、ポート直径などを最適化することによって迅速な応答のための大きさにされ得る。特定の実施形態において、スプールストロークは約０．１２５インチとすることができ、パイロット回路容積は、チューブ１インチ当たり約０．００３０６立方インチとし得る。例えば１８０インチの管路の場合、パイロット回路の容積は約０．５５０８立方インチとなり得る。パイロットポート直径は約０．０６２５インチとし得る。スプールヘッドサイズは約０．６２５インチ（直径）とし得る。特定の実施形態において、スプールヘッドは約０．０５ないし０．４５平方インチの面積を有するような大きさにされる。スプールは、約１グラム未満の重さとなるように構成され得る。
【００３６】
図２Ａに再び言及すれば、スプールは、２つのパイロット弁“Ｖ”と動作可能に関係づけられている（一方はパイロットポート４１と流体連通しており、他方はパイロットポート４３と流体連通している）。２つのパイロット弁は、電気式三方常閉電磁弁とすることができる。コマンドパイロットパルス信号が、通常約２０ないし３０ミリ秒の、しかし一般には約４０ミリ秒未満のパルスで所要のスプール（または複数のスプール）に伝送された後、コマンドパイロットパルスを送った常閉パイロット弁は大気と通気され、その結果、コマンドパイロット圧は、スプールをその以前の位置に駆動し戻すために作動させられる時に、対向するパイロット空気に抵抗を与えない。複動スプール構成は、パイロット圧が、パイロットパルス信号が伝送された後にスプール２０を中立または通常動作位置に復帰させるための偏倚機構を付与するために常にオンであるように動作され得る。空気は、ばね部材の使用を要することなくスプールの位置を偏倚させるために常に他方の１側面に誘導される。他の実施形態では、（弾性のある非強磁性金属またはエラストマー材料で形成された）偏極になじむ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｆｒｉｅｎｄｌｙ）ばねが、パイロットコマンド信号の伝送後に所要の位置に復帰するためにスプールを偏倚させるのを助けるために使用され得る（図示せず）。
【００３７】
弁胴およびその内部構成要素は、（例えば、気体相互作用に帰せられる緩和に起因するような）超偏極ガスの偏極解消を抑止する能力に関して選定される単数または複数の材料により形成および／または被覆され得る。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、偏極解消を抑止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、米国特許出願第０９／４８５４７６号ならびに米国特許第５６１２１０３号および第６４２３３８７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。例えば、弁胴および／または構成要素は、以下に限らないが、アルミニウム、テドラー（ＴＥＤＬＡＲ：商標）、テフロン（ＴＥＦＬＯＮ：商標）、ＰＴＦＥ、デルリン（ＤＥＬＲＩＮ：商標）（アセタール）などといった材料から形成され得る。平滑表面仕上げを付与し、Ｏリングの数を減らすか、または摩擦を低減するためにＯリング材料を選定することによって、摩擦発生源を低減するように配慮しなければならない。加えて、弁胴は、十分なシールを付与しながらもスプールと弁胴受け器との間に低減された摩擦をもたらす許容差で製作され得る。それ故、弁胴ボアの仕上げ、Ｏリングの圧縮および潤滑剤はすべて、摩擦発生源を低減するために考慮され得る。
【００３８】
図３は、各々がスプール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうちのそれぞれ１つを収容する３つのスプール受け器１０ｒを画成する弁胴１０ｂを有するバルブ１０を図示している。バルブ１０へのガスＡの入力の制御は、外部のガスＡ源と流体連通しているガスポート１３３を制御するために配置されている第１のスプール２０Ａによって制御される。弁胴１０ｂは、スプール２０Ｂのスプール受け器の周りに延在しつつスプール２０Ａおよび２０Ｃのスプール受け器間に流体連通して延びるガス流路１３５を画成している。スプール２０Ａは、２つの作業位置Ａ１およびＡ２を有する。図示されたＡ１位置（スプールヘッド２０ｈがスプール空洞１０ｃの最外端部で周辺部１０ｐに接して位置している）において、ガスＡは、スプール２０Ａのスプール受け器から流路１３５を経てスプール２０Ｃのスプール受け器内に、そして出口ポート２３５から外へ移動することができる。弁胴１０ｂは、吸気のために被験対象に、そして呼気時に被験対象からガスを誘導するための出口ポート２３５を画成している。図示されていないが適格なガスコンジットがバルブ１０の適切なポート間とガスを搬送するために想定される。
【００３９】
同様に、外部源からガスＢ入力ポート３１を経て出口ポート２３５へのガスＢの流れは、第２のスプール２０Ｂの位置決めによって制御される。第２のスプール２０Ｂもまた、２つの作業位置Ｂ１およびＢ２を有する。弁胴１０ｂは、スプール２０Ｂのスプール受け器とスプール２０Ｃのスプール受け器に通じている開口３７との間で流体連通して延びる第２の細長い流路３５を画成している。開口３７は望ましくは、スプール２０Ａのスプール受け器からの流路１３５の開放端の反対側に位置するが、それらは別様に、または同一空間にさえ配置され得る。スプール２０Ａおよび２０Ｂのスプール区分２０ｓ１、２０ｓ２の位置決めは、以下で図４Ａ〜４Ｈについてさらに述べる通り、ガスＢが単独またはガスＡと組み合わされて出力させられ得るように調整され得る。第２のスプール２０Ｂは、位置Ｂ２において図示されており、この時、ガスＢ入力ポート３１は流路３５から隔絶されており、ガスＡは出口ポート２３５までずっと通過させられ得る。スプール２０ＢがＢ１位置にある時、ガスＢは流路３５を経て出口ポート２３５から外へ移動することができよう。
【００４０】
第３のスプール２０Ｃは、バルブ１０の吸気および呼気構成を制御するために構成されている。そうしたものとして、第３のスプール２０Ｃは、ＩＮ位置およびＥＸ位置を有する。弁胴１０ｂは、スプール２０Ｃのスプール受け器１０ｒと流体連通している出口ポート２３５および２３６を画成している。第３のスプール２０Ｃの位置は、関係するバルブ受け器１０ｒと協働し、所望の通り、スプール２０ＣがＩＮ（すなわち吸気）位置にある時に流れをスプール区分２０ｓ２の周辺から出口ポート２３５から外へ誘導するか、またはスプール２０ＣがＥＸ（すなわち呼気）位置にある時に出口ポート２３５からスプール区分２０ｓ１の周辺へ、そして出口ポート２３６から外へ誘導するかのどちらかである。図３に図示されたガス流路は、ガスＡ入力ポート１３３から、換気吸気ポート１３５を通じてガスＡ（単独）を放出するために作動されているバルブ１０の出口吸気ポート１３５まで拡張する暗い陰影によって例示されている。
【００４１】
図３に描かれた図の平面の外側に拡張すると考えられる流路３５および１３５が図３において示されているが、本発明は、弁胴１０ｂが、やはり図の平面の外側に位置する、スプール２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのスプールヘッドの片側に空気を誘導するためのさらなるパイロット空気ポート（図示せず）を画成することを想定している。これらのパイロット空気ポートは、図２Ａおよび２Ｂに記載されたポート４１および４３の特徴を採り入れるように構成されるであろう。１対の対向するパイロット空気ポートは望ましくは、各スプールヘッド２０ｈの対向する面にパイロット空気を供給する。そうしたポートのための弁は望ましくは弁胴１０ｂの外部に配置されるが、同様にそうした弁は弁胴１０ｂに組み込まれ得る。本発明はさらに、各スプールが、第１の方向でスプールをその第１の位置に移動させるために各スプールヘッド２０ｈの片面に対して空気を誘導し、スプールをその第２の位置へ反対方向に移動させるために各スプールのボア１０Ｃから空気を引き出す、単一のパイロット空気ポートによって動作され得ることを想定している。代替として、対向するパイロット空気ポートは、スプールを所望の位置に付勢するためにボア１０Ｃ内へ、またはそこから、空気を能動的に強制するために調和して動作し得る。
【００４２】
図５は、特に図３の、一般的に本発明の３つのスプール２０を図示している。図５はさらに、各スプール２０のスプール区分２０ｓ１、２０ｓ２のほか、それを通る流れを誘導するために弁胴１０ｂと封止係合するスプールヘッド２０ｈおよびガスケット３８をも図示している。
【００４３】
図４Ａ〜４Ｈは、本発明の実施形態に従って換気呼吸出力および／または入力の選択を付与するために使用され得る３スプール構成の種々の弁位置の例を図示している。検討のために、ガスＡは超偏極ガスとして、そしてガスＢは非偏極ガスとして述べる。動作時、逆の構成も使用され得る。用語「息止め」は、単数または複数のガスが、ガスの生物学的摂取を助成し、かつ／または他の正常呼吸よりも強い超偏極ガス信号を可能にするために、息止め時間の間、肺に保持されることを意味する。息止め継続時間は５ないし３０秒としてよい。
【００４４】
以下に図示しさらに説明する通り、バルブ１０は、（ａ）ガス“Ａ”吸気、（ｂ）ガス“Ｂ”吸気、（ｃ）ガス“Ａ”＋ガス“Ｂ”吸気、（ｄ）呼気、（ｅ）部分呼気および息止め、（ｆ）ガス“Ａ”吸気および息止め、（ｇ）ガス“Ｂ”吸気および息止め、そして（ｈ）ガス“Ａ”＋ガス“Ｂ”吸気および息止めに対応または付与するように作動され得る。バルブスプール構成は、これらの換気呼吸入力／出力のうちの全部または選定されたものを付与するように調整され得て、また所要の呼吸出力／入力を付与するために、より少ないかまたは多い数のスプールおよび／またはそれぞれのスプール区分のほか、種々のポート構成も使用し得る。
【００４５】
図４Ａは、ガス“Ａ”＋ガス“Ｂ”吸気をもたらす３つのスプールの作業位置を例示している。図４Ｂは、吸気息止め位置でのガス“Ａ”出力を例示している。図４Ｃは、ガス“Ａ”吸気のためのスプールの位置を示している。図４Ｄは、呼気のためのスプール位置を示しており、図４Ｅは、ガス“Ｂ”吸気および保持のための適位置にあるスプールを示している。図４Ｆは、ガス“Ａ”阻止のスプールの位置を示しており、図４Ｇは、呼気保持構成を示している。図４Ｈは、ガス“Ａ”＋ガス“Ｂ”保持構成を例示している。
【００４６】
バルブスプールの位置および動作の順序づけは、コンピュータ制御プログラムによって自動化および制御され得る。バルブスプール２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃの作動またはパイロット操作は、６つの電気式三方常閉電磁弁によってコンピュータ制御プログラムにより駆動され得る。適格な電磁弁の例は、オハイオ州シンシナティのクリッパード（Ｃｌｉｐｐａｒｄ）社のＥＣ−＃Ｍ−１２Ｖ、およびミシガン州ウィクソムのエムエーシー（ＭＡＣ）社の４２Ａ−ＡＭＰ−０００−ＧＤＤＢ−１ＢＥを含む。特定の実施形態において、個々のスプールを所要の位置に作動させるためにコマンドが付与される。コマンドは、個々のスプールへの２０〜３０ミリ秒パイロットコマンドパルス信号の伝送を始動させる。単一のコマンドパルスは、スプールを所要の位置にトグルする。パルスの後、常閉電磁弁は大気と通気し、その結果、そのスプールのパイロット圧は、それがスプールをその以前の位置に駆動し戻すように作動させられた時に、対向するパイロットガス（空気）に対する不当な抵抗を生じさせない。
【００４７】
超偏極ガスは、３Ｈｅおよび／または１２９Ｘｅといった超偏極希ガスとしてよい。非偏極ガスは、非偏極ガスの混合物としてよい。非偏極ガスは、超偏極ガスの偏極解消を抑止するように選定され得て、また生体適合性に関しても選定され得る。適格な非偏極ガスの例は、以下に限らないが、窒素、キセノンおよびヘリウムを含む。
【００４８】
弁胴１０ｂ（図４）は、複数の個別に動作可能なスプールを極めて近接して保持するように構成され得る。バルブスプールまたは並進構成要素は、隣り合う受け器の中心線が１インチ未満離隔する、また特定の実施形態では約０．５インチ離隔するように、構成され得る。バルブは、動作の間に、被験対象に出力されるガスを切り換えるために要求される呼吸サイクルの数を低減するように構成され得る。加えて、スプール構成は、吸気されたガス（単数または複数）の死容積が低減され得るようなものである。死容積は、ガスが被験対象に到達する前にガスが充填される必要があるバルブ内部の容積である。容積が小さければ小さいほど、バルブ内で「浪費される」ガスはより少なくなる。死容積を低減することは、超偏極ガスを分与する際に特に望ましく、なぜなら、超偏極ガスが源から被験対象までの流路の容積を充填し、死容積に残っているいずれかの超偏極ガスは偏極解消されるかまたは望ましくない偏極レベルまで減衰するかもしれず、適切に偏極されたガスが次の偏極呼吸時に被験対象に到達できる前に交換されなければならないからである。特定の実施形態において、ガス送出しバルブの死容積は、約０．４４５ｍｌであり得る。特定の実施形態では、死容積は、例えば約０．２２３ｍｌのオーダといったように、もっと少ないかもしれない。
【００４９】
当業者には理解されるはずであるように、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た実施形態の形を取り得る。さらに、本発明は、コンピュータ可用プログラムコード手段が媒体に具体化されているコンピュータ可用記憶媒体のコンピュータプログラム製品の形を取り得る。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光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。
【００５０】
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ク、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）。留意すべきことは、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。
【００５１】
本発明の動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：商標）７、スモールトーク（Ｓｍａｌｌｔａｌｋ：商標）、パイソン（Ｐｙｔｈｏｎ：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、本発明の動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。
【００５２】
図９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。
【００５３】
図９に図示の通り、メモリ３１４は、データ処理システム３０５において使用されるいくつかのカテゴリのソフトウェアおよびデータを含み得る。例えば、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、スプール３５０の選択的作動のための遠隔制御シーケンスモジュール、およびデータ３５６。データ３５６は、換気システムから取得され得る、および／またはＮＭＲ分光学またはＭＲＩシステム３２０からのＮＭＲまたはＭＲＩデータとし得る、換気動作データ３６２を含み得る。バルブ１０は、超偏極ガス換気送出のＮＭＲ／ＭＲＩ手順に特に適格となり得る。当業者には理解されるように、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（商標）、ＡＩＸ（商標）またはＯＳ／３９０（商標）、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ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８またはＷｉｎｄｏｗｓ２０００（Ｗｉｎｄｏｗｓは商標）、パーム・インコーポレーテッド（Ｐａｌｍ，Ｉｎｃ．）社のＰａｌｍＯＳ（商標）、アップル・コンピュータ（Ａｐｐｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）社のＭａｃＯＳ（商標）、ＵＮＩＸ（商標）、ＦｒｅｅＢＳＤ（商標）またはＬｉｎｕｘ商標）、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。
【００５４】
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動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。
【００５５】
本発明は、例えば、図９におけるアプリケーションプログラムであるガス送出しバルブにおけるスプールの選択的作動のためのシーケンスモジュール３５０に関して例示されているが、当業者には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、シーケンスモジュール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９の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動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。
【００５６】
特定の実施形態において、シーケンスモジュール３５０は、所要の吸気ガス（単数または複数）の送出のタイミングを取るためのコンピュータプログラムコードを含み、また分与された超偏極ガスの偏極レベルデータを追跡するためのコードを含み得る。モジュール３５０は、所要の毎分呼吸数で出力するようにスプールを自動的に順序づけ、その数を、換気される被験対象の感知された活動に基づきまたは、パイロットコマンドパルス信号の圧力を増減させることによる臨床医入力に基づき、自動的に調整し得る動作の開始を指示することができる。
【００５７】
入出力データポートは、データ処理システム３０５とＮＭＲデータ収集システム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構成され得る。
【００５８】
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９の機器構成に限定されるように解釈してはならず、ここに記載された動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。
【００５９】
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評価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、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。
【００６０】
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、手段および機能の条項は、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。本発明は、請求項の等価物がその中に含まれるものとして、以下の請求項によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に従って実行され得る動作のブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に従って２つの選択可能ガス流路のそれぞれ１つを画成するためにパイロットガスに応答して動作するように構成されたスプールバルブの概略図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に従って２つの選択可能ガス流路のそれぞれ１つを画成するためにパイロットガスに応答して動作するように構成されたスプールバルブの概略図である。
【図３】本発明の実施形態に従った複数のスプールを備えるガス送出しバルブの破断図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｆ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｇ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図４Ｈ】本発明の実施形態に従った３スプールバルブ構成の種々の弁位置の略図である。
【図５Ａ】本発明の３つのスプール構成要素を図示している。
【図５Ｂ】本発明の３つのスプール構成要素を図示している。
【図５Ｃ】本発明の３つのスプール構成要素を図示している。
【図５Ｄ】本発明の３つのスプール構成要素を図示している。
【図６Ａ】ダイアフラム構成を用いた従来技術のガス送出しバルブの略図である。
【図６Ｂ】ダイアフラム構成を用いた従来技術のガス送出しバルブの略図である。
【図６Ｃ】ダイアフラム構成を用いた従来技術のガス送出しバルブの略図である。
【図７】従来技術のガス送出しバルブのダイアフラム構成の応答を例示する時間（ミリ秒）の関数としての圧力のグラフである。
【図８】本発明の実施形態に従ったトグルスプールバルブの応答の時間（ミリ秒）対圧力のグラフである。
【図９】本発明の実施形態に従ったＮＭＲ／ＭＲＩ用途に適したスプール設計を有する超偏極ガス送出しバルブを用いた超偏極ガスを送出するための動作の順序を制御するためのシステムのブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ガス送出しバルブ
１０ｂ  弁胴
１０ｃ  スプールヘッド部
１０ｆ  輪郭特徴
１０ｐ  受け器周辺部
１０ｒ  受け器
２０  スプール
２０Ａ  スプール
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  スプール
２０ｈ  スプールヘッド
２０ｈ１  内側面
２０ｈ２  外側面
２０ｓ  スプールステム
２０ｓ１、２０ｓ２  ガス経路部分
３１、３３  ガス流入口ポート
３５  ガス出口ポート
３７  開口
３８  シール
３８ｒ  凹部
４１、４３  パイロットガスポート
６６  ダイアフラム
１３３  ガスポート
１３５  ガス流路
２３５、２３６  出口ポート
【図１】
2006519064.tif 000003
【図２Ａ】
2006519064.tif 000004
【図２Ｂ】
2006519064.tif 000005
【図３】
2006519064.tif 000006
【図４Ａ】
2006519064.tif 000007
【図４Ｂ】
2006519064.tif 000008
【図４Ｃ】
2006519064.tif 000009
【図４Ｄ】
2006519064.tif 000010
【図４Ｅ】
2006519064.tif 000011
【図４Ｆ】
2006519064.tif 000012
【図４Ｇ】
2006519064.tif 000013
【図４Ｈ】
2006519064.tif 000014
【図５Ａ】
2006519064.tif 000015
【図５Ｂ】
2006519064.tif 000016
【図５Ｃ】
2006519064.tif 000017
【図５Ｄ】
2006519064.tif 000018
【図６Ａ】
2006519064.tif 000019
【図６Ｂ】
2006519064.tif 000020
【図６Ｃ】
2006519064.tif 000021
【図７】
2006519064.tif 000022
【図８】
2006519064.tif 000023
【図９】
2006519064.tif 000024
【国際調査報告】
2006519064.tif 000025
2006519064.tif 000026
2006519064.tif 000027