(57)【要約】水分含量を（乾燥）過分極化ガスに付加することを含む吸入またはベンチレーション送達のために処方される過分極化ガスを加湿するための方法および装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
インビボ投与のために好適な過分極化希ガスを発生するための方法であって、
ある量のガス状相過分極化希ガスに水分を導入し、対象ヘの吸入またはベンチレーション投与のために好適である加湿された薬学的等級ガス状過分極化希ガス産物を発生させることを含む方法。
【請求項２】
当該導入工程が、過分極化ガスが約５−８０％の間の相対湿度を有するように実施される、請求項１の方法。
【請求項３】
当該導入工程が、該過分極化ガスが約１０−３０％の相対湿度を有するように実施される、請求項２の方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、
過分極化ガスのある量を、対象の口腔に接近して終結する囲まれたガス流経路に沿って流し、ここで当該導入工程を、該水分を該対象の口腔に接近して導入するように流し工程中にその場所で実施すること、および、
該加湿された過分極化ガスを、当該導入工程に遅れずに時間的に接近して投与すること、
をさらに含む方法。
【請求項５】
請求項１の方法であって、対象の口腔中で終結するガス流経路に沿ってある量の過分極化ガスを流し、ここで当該導入工程が、ガス流経路の対象末端に先立って、水蒸気を過分極化ガスの流経路内に流し、その結果該過分極化ガスが該対象の口腔に先だってまたはその中で加湿されることによって実施されることをさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１の方法であって、ある第１の量の過分極化ガスを、ガス流経路に沿って、過分極化希ガスと流体流通状態にあるミキサー中に流すこと、および第２の量の非分極化混合ガスを該ミキサー中に流すこと、かつここで当該導入工程が、該水分を該ミキサー中に導入し、それによって該過分極化希ガスと該混合ガスの両方を、該水分に曝露することによって実施されることをさらに含む方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、当該導入工程が、対抗する第１および第２の末端部分を有する少なくとも１つの芯を、該過分極化希ガスと流体流通状態にあるガス流経路中に配置し、その結果該第１の末端部分が該ガス流経路と流体流通状態にあり、かつ該第２の末端部分が液体源と流体流通状態にあり、当該方法が、
ある量の過分極化希ガスを該ガス流経路に沿って流すことおよび
ある量の液体を少なくとも１つの芯中へと逃がし（wick）、その結果過分極化ガスが水分に曝露され、それが該芯周辺のガス流経路に沿って移動すること、
をさらに含む方法。
【請求項８】
請求項１の方法であって、当該導入工程が、水分を非分極化混合ガス中に導入すること、および次いで該加湿された混合ガスを該過分極化ガスと合わせることを含む方法。
【請求項９】
請求項１の方法であって、該対象の呼気息に付随する内発的に発生された水分を捕捉すること、および
該過分極化ガスを、内発的に発生された水分を含む囲まれた空間位置を経由して、それが該対象に投与される前に流すように指示し、それによって吸入すると該加湿された過分極化ガスを発生することをさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項１の方法であって、第１の量の過分極化ガスを、液体で満たされた貯留タンクを含むガス流経路に沿って流し、かつここで当該導入工程が、該過分極化ガスを、液体タンク中に保持された液体を経由してバブルアップするように指示することを含むことをさらに含む方法。
【請求項１１】
請求項１の方法であって、第１の量の過分極化ガスをガス流経路に沿って流すこと、および
該ガス流経路と流体流通状態にあるある量の液体を含む加湿カートリッジを配置し、その結果該カートリッジが液体蒸気透過可能膜を、外側壁であってそこに放出可能に捕捉された該量の液体を保持する外側壁とともに含み、かつここで当該導入工程が、該ガスが水分を該透過可能膜を経由して、該ガスがそれに沿って移動するように指示することを含むこと、
をさらに含む方法。
【請求項１２】
該導入工程が、圧電分配素子を、該過分極化希ガスと流体流通状態にあるように配置することによって実施される、請求項１の方法であって、当該方法が、
予め決定された移動経路に沿って該過分極化希ガスを流すこと、および
該圧電素子を駆動して水分の液滴を過分極化ガス中に導入し、該過分極化ガスを該移動経路に沿って流すこと、
を含む方法。
【請求項１３】
該水分が水蒸気から発生される、請求項１の方法。
【請求項１４】
該水分が、脱酸素化水を含む水性混合物から発生される、請求項１の方法。
【請求項１５】
該過分極化希ガスを加熱すること、および次いで該加熱した過分極化希ガスを該対象に投与することを含む方法。
【請求項１６】
該加熱を、該過分極化希ガスが該対象ヘの投与の時点の約体温であるように実施する、請求項１５の方法。
【請求項１７】
過分極化希ガスへ水分を付加するための装置であって、
過分極化希ガス供給源、
該過分極化希ガス供給源と流体流通状態にある、ある量のガス状相過分極化希ガスへ水分を導入するための手段、および
加湿された薬学的等級ガス状過分極化希ガス産物を発生するための手段であって、対象ヘの吸入またはベンチレーション投与のために好適である手段、
を含む装置。
【請求項１８】
当該水分を導入する手段が、該薬学的過分極化ガス産物が約５−８０％の間の相対湿度を有するように構成されている、請求項１７の装置。
【請求項１９】
該相対湿度が約１０−３０％の間である、請求項１８の装置。
【請求項２０】
該過分極化ガス供給源と該対象の口腔の間に伸びる囲まれたガス流経路、および
圧力で、該ガス流経路に沿ってある量の過分極化ガスを流すための手段
をさらに含む請求項１７の装置。
【請求項２１】
当該導入手段が、該過分極化ガスが該ガス流経路に沿って流れるままに、その場所で加湿するように構成され、その結果該水分が該対象の口腔でまたはそれに先だって導入される、請求項２０の装置。
【請求項２２】
該導入のための手段が、該ガス流経路中に配置された加湿器カートリッジを含み、ここで該カートリッジが、液体蒸気透過可能膜を、外側壁であってその中に捕捉された液体のある量を保持するものとともに含み、かつここで操作中に、水分を該過分極化希ガスに、該透過可能膜を経由して導入し、該ガスが該ガス流経路に沿って移動する、請求項２０の装置。
【請求項２３】
該導入手段が、対象の口および／または鼻をかぶせるようなサイズであり、構成されているマスクを含み、該過分極化希ガスを該対象に投与し、ここで該マスクは、正しい位置に該過分極化希ガスと流体流通状態にある該ガス流経路中に配置されており、かつここで操作時に、該マスクが該対象の呼気息を捕捉するように構成され、水分の内発的供給を捕捉および発生し、かつここで操作時に、該過分極化希ガスが水分の該内発的供給を経由して流れ、加湿された過分極化産物を発生する、請求項２０の装置。
【請求項２４】
当該導入手段が、水蒸気を該ガス流経路の対象末端に先だって過分極化ガスの流経路中に流すように構成され、その結果該過分極化ガスが該対象の口腔に先だって流動可能に加湿される、請求項２０の装置。
【請求項２５】
請求項１８の装置であって、
少なくとも１つの引入口ポートおよび少なくとも１つの引出口ポートを有するミキサーであって、該過分極化ガス源と流体流通状態にあるもの、
該過分極化ガス供給源と該ミキサー引入口ポートの間に伸びる過分極化ガス供給線、
該ミキサーと流体流通状態にある第２の非分極化混合ガス供給、
該少なくとも１つのミキサー引入口ポートと該第２の非分極化ガス供給の間に伸びる第２の混合ガス流経路、
該ミキサーと流体流通状態にある水分供給源、および
該ミキサー引出口ポートと該対象の間に伸びる囲まれた過分極化ガス送達流経路であって、ここで操作中に、過分極化希ガスの第１の量、非分極化混合ガスの第２の量、および水分を該ミキサーに導入し、それによって該送達流経路中を移動して追い出される加湿された過分極化希ガスを提供するもの、
ことを含む、請求項１８の装置。
【請求項２６】
当該導入手段が、対抗する第１のおよび第２の末端部分を有する少なくとも１つの芯を、それを経由して移動する過分極化希ガスと流体流通状態にある、ガス流経路中に配置することを含み、該芯は該第１末端部分が該ガス流経路と流体流通状態にあり、かつ該第２末端部分が液体源と流体流通状態にあり、ここで、操作時に、該液体源からの液体が、該心中に引き上げられ、その結果過分極化希ガスが水分に暴露され、それが該芯周辺の該ガス流経路に沿って移動する、請求項２０の装置。
【請求項２７】
当該導入手段が、ガス入口ポートとガス出口ポートを有する液体が満たされた貯留タンクを含み、該ガス入口ポートが該過分極化ガス供給源と流体流通状態にあり、ここで、操作時に、該過分極化ガスが、該入口ポートを経由して該貯留槽に入るよう指示され、次いで該液体貯留槽タンク中に保持された液体を経由してバブルアップし、そして該ガス出口ポートを出る、請求項１８の装置。
【請求項２８】
当該導入手段が、液体貯留槽を有する圧電分配素子、振動基質、および過分極化希ガス流経路と流体流通状態にある引出口を含み、該圧電素子が水分の液滴を該過分極化ガス流経路中に導入するように駆動可能であり、該過分極化ガスが該流経路に沿って流れる、請求項２０の装置。
【請求項２９】
該導入手段が、水蒸気から発生される水分を使用する、請求項１７の装置。
【請求項３０】
該導入手段が、脱酸素化水を含む水性混合物を使用する、請求項１７の装置。
【請求項３１】
該過分極化ガスを、該対象中にそれを流すのに先立ち加熱する加熱手段をさらに含む、請求項２０の装置。
【請求項３２】
インビボ吸入またはベンチレーション投与のために処方された薬学的過分極化希ガス混合物であって、約５−８０％の間の相対湿度を含む混合物。
【請求項３３】
該ガス混合物が約１０−３０％の間の相対湿度を含む、請求項３２の過分極化希ガス混合物。
【請求項３４】
請求項３２の過分極化希ガス混合物であって、ここで該混合物が、対象への投与に先立ち約体温に過熱される、混合物。
【請求項３５】
インビボ投与のために処方された生物両立可能過分極化希ガス産物であって、該産物が、ある量の過分極化希ガス、ある量の選択された混合ガス、および20℃で約４−２０ｍｇ／Ｌの間の混合物濃度を含む、ガス産物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
この出願は、あたかもここに完全に記載されるように引用によりここに全体を含める、２００１年４月２４日出願の米国仮出願番号６０／２８５９７３からの優先権を請求する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、過分極化希ガスを使用する磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）およびＮＭＲ分光法に関する。
【０００３】
発明の背景
従来は、ＭＲＩを使用し、人体中で、水素分子の核（水プロトン中で存在する）を励起することによって画像を生産する。しかし、分極化希ガスが、以前この様相での満足な画像よりも少なく生産された、体のある種の面積および領域の改善された画像を生産することのできることが発見された。過分極化ヘリウム３（「３Ｈｅ」）およびキセノンー１２９（「１２９Ｘｅ」）は、この目的のため特に好適であることが見出された。あたかもここに完全に記載されているかに引用によりその開示をここに含めるAlbert et al.,の名称「Magnetic Resonance Imaging Using Hyperpolarized Noble Gases」の米国特許番号５５４５３９６参照。
【０００４】
画像化に必要な分極化ガスの十分な量を得るために、過分極化器を使用し、分極化希ガスを生産および蓄積する。過分極化器は人工的に、ある種の希ガス核（例えば１２９Ｘｅまたは３Ｈｅ）の分極化を、天然または平衡レベルを超えて、すなわちボルツマン分極化に増強する。そのような増加は望ましく、なぜならばそれは磁気共鳴画像化（「ＮＲＩ」）シグナル強度を増強および増加させ、それによって潜在的に内科医に、体の多くの組織および臓器のよりよい画像を取得することを可能とするからである。
【０００５】
一般的にいって、過分極化ガスを生産するために、過分極化器を構成し、その結果該希ガスを光学的にポンプされたアルカリ金属蒸気、例えばルビジウム（「Ｒｂ」）とブレンドする。これらの光学的にポンプされた金属蒸気は、希ガスの核と衝突し、そして該希ガスを、「スピン交換」として知られる現象を通じて過分極化する。アルカリ金属蒸気の「光学的ポンピング」は、アルカリ金属のための第１の一次的共鳴の波長の円偏光で、アルカリ金属蒸気を照射することによって生産する（例えばＲｂのための７９５ｎｍ）。一般的に記載して、基底状態の原子が励起され、次いでその後基底状態に崩壊する。適度の磁場（１０ガウス）下で、基底と励起状態の間の原子のサイクル形成は、数マイクロ秒の原子のほとんど１００％分極化をもたらすことができる。この分極化は一般に、アルカリ金属の単一価電子特性によって実施される。非ゼロ核スピン希ガス核の存在下、該アルカリ金属蒸気原子は、価電子の分極化が相互のスピンフリップ「スピン交換」を介する希ガス核へ移動する態様で、希ガス原子と衝突することができる。
【０００６】
慣行的には、レーザーを使用し、アルカリ金属を光学的にポンプされてきた。種々のレーザーは、種々の波長帯にわたるシグナルを放射する。ある種の方のレーザー（特により広い波長幅放射を有するもの）のための光学的ポンピング過程を改善するために、アルカリ金属の吸収または共鳴線幅は、選択されたレーザーの特定のレーザー放射帯幅とより緊密に対応するために拡大することができる。この拡大は、圧拡大によって、すなわち光学的ポンピングチャンバーにおけるバッファーガスを使用することによって達成できる。アルカリ金属蒸気の、バッファーガスとの衝突は、アルカリの吸収帯幅の拡大につながることができる。
【０００７】
例えは、単位時間あたり生産される分極化１２９Ｘｅの量は、Ｒｂ蒸気によって吸収される、光力に直接的に比例的であることが知られる。こうして、多量の１２９Ｘｅを分極化することは、一般に、多量のレーザー力を取る。ダイオードレーザーアレイを使用するとき、天然のＲｂ吸収線帯幅は典型的に、レーザー放射帯幅よりも何倍も狭い。Ｒｂ吸収範囲は、バッファーガスを使用することによって増加することができる。もちろん、バッファーガスの選択はまた、アルカリ金属の角運動量を、所望の希ガスでなくむしろバッファーガスに潜在的に導入することによって、Ｒｂ希ガススピン交換に望ましくなく影響を及ぼすることができる。とにかく、スピン交換が完了した後、過分極化ガスを、患者への導入に先立ちアルカリ金属から分離する。
【０００８】
慣行的には、ガス相画像化は、過分極化希ガス、例えば限定しないが、３Ｈおよび１２９Ｘｅであって、そのそれぞれが特に、プロトン画像がシグナル無効を生産した領域、肺のベンチレーションに駆動される（吸入送達）画像を生産することにおいて有用であったもので可能であった。例えば、ガス空間画像化技法を使用するＭＲＩ画像が、過分極化１２９Ｘｅガスを使用して生みだされた。Mugler III et al., MR Imaging and Spectroscopy Using Hyperpolarized１２９Ｘｅ gas: Preliminary Human Results, 37 Magnetic Resonance in Medicine, pp. 809-815(1979)。
【０００９】
発明の要約
全般にいって、本発明は、対象への吸入またはベンチレーション送達に先立って、過分極化した希ガスを加湿する方法および装置、並びにインビボ投与に好適な、関連する加湿された過分極化希ガス製品を指向する。ある種の実施態様では、該水分を、大正ヘの投与の直前にその場所で付加する。
【００１０】
ある種の実施態様では、水分を付加する方法は、水分をある量のガス状相過分極化希ガスに導入し、対象ヘの吸入またはベンチレーション投与のために好適な加湿されたガス状過分極化ガスを発生することを含む。加湿は、過分極化ガスが約５−８０％の間、そして特定の実施態様では、約１０−３０％の間の相対湿度の相対湿度を有するようであることができる。
【００１１】
他の実施態様は、過分極化ガスに湿度を付加する装置であって：（ａ）か分極化ガス供給源；（ｂ）化分極化希ガス供給源との流体流通状態におけるガス状相過分極化希ガスのある量に湿度を導入する手段および（ｃ）対象への吸入またはベンチレーション投与のために好適である、加湿された医薬等級ガス状過分極化希ガス産物を発生する手段を含む装置を指向する。
【００１２】
なお他の実施態様は、約５−８０％の相対湿度を含むインビボ吸入またはベンチレーション投与のため処方された薬学的過分極希ガス相混合物を指向する。
ある種の実施態様では、過分極化希ガス混合物は、対象への投与に先立ち約体温であるべきよう加熱されることができる。産物は、ある量の過分極化希ガス、ある量の選択された混合ガス、および２０℃の約４−２０ｍｇ／Ｌの間の処方濃度を含む。
本発明の前記および他の対象および側面は、ここに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施態様にしたがって実施できる操作の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施態様に従うシステムの概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様にしたがう分極化ガスを加湿または給湿するための装置の前面部分カッタウェイ図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様にしたがう過分極化ガス近接吸入を加湿するために使用される送達補助物の概略図である。
【図５】図５は、本発明にしたがう過分極化ガスに水分を付加するための本発明のある種の実施態様の概略図である。
【図６】図６は、本発明にしたがう過分極化ガスに水分を付加する方法および装置のためのなおさらなる実施態様の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施態様にしたがう過分極化ガスに水分を付加する方法および装置の追加的実施態様の概略図である。
【００１４】
発明の詳細な記載
本発明はここで、添付図面を参照してさらに十分にこの後説明する。そこに本発明の実施態様を示す。本発明はしかし、多くの異なる形態で実施化され、そしてここに示す実施態様に限定するとして考えるべきでない。同様の数は、一貫して同様のエレメントを言及する。図では、層および領域は明確のために強調され得る。
【００１５】
当業者に既知のように、過分極化ガスを、制御し、凍結し、融解しそしてＭＲＩまたはＮＭＲ分光学的適用で使用できる。記載の容易のために、用語「凍結された過分極化ガス」は、分極化ガスが実質的に固体状態に凍結されたことを意味する。用語「液体分極化ガス」は、液体状態に溶かされたまたは溶かされることを意味する。こうして、それぞれの用語は語「ガス」を含むが、この語を使用し、過分極化器によって生産されるガスを同定および記述的に追跡し、分極化された「ガス」産物を取得する。こうして、ここで使用するように、用語「ガス」をある種の場所で使用し、過分極化希ガス産物を記述的に指摘し得、そして修飾成句例えば「固体」、「凍結された」、「溶かされた」および「液体」とともに使用し得、その産物（ガス状相であるような産物を記載するよりむしろ）の物理的状態または相を記載する。また、ある種の実施態様のために、過分極化ガスは生産または送達中に１または２以上の形態であってもよいが、それが最終的に、対象ヘのインビボ吸入またはベンチレーション投与に好適な薬学的等級ガスであるように加工される。
【００１６】
種々の技法を使用し、分極化ガスは蓄積および捕捉された。例えばCates et alのＵＳ５６４２６２５は、スピン分極化希ガスのための高容量過分極化器を記載し、そしてCates et alのＵＳ５８０９８０１は、スピン過分極化１２９Ｘｅのための極低温蓄積器を記載する。Driehuys et alの、名称「Methods of Collecting, Thawing, and Extending the Useful Life of Polarized Gases and Associated Apparatus」のＵＳ６０７９２１３は、改善された蓄積器および収集物および融解方法を記載する。これらの文書の開示は、引用によりここに完全に記載されたように取りこませる。
【００１７】
ここで使用するように、用語「過分極化する」、「分極化する」等は、中性または平衡レベルにわたるある種の希ガス核の分極化を人工的に増強することを意味する。そのような増加は、物質および体の標的化領域のよりよいＭＲＩ（および分光学）画像に対応するより強い画像化シグナルをもたらすから、区別可能である。当業者に知られるように、過分極化を、光学的にポンプされたアルカリ金属蒸気でのスピン交換によって、または代替的に準安定性交換によって誘導することができる。Albert et alのＵＳ５５４５３９６参照。過分極化および非過分極化希ガスおよび希ガスアイソトープの組み合わせはまた、ベンチレーションまたは吸入投与のため好適であり得る。
【００１８】
一般にいって、ある種の実施態様では、患者をＭＲＩユニットに配置し、そして磁場に曝露する。ＭＲＩユニットは典型的に、超伝導磁石、傾斜磁場（力供給と連関した）、表面コイル（伝達／受容ＲＦコイル）および前決定周波数のＲＦパルスセットを発生するためのＲＦ増幅器を含む。１．５Ｔ磁界強度での１２９Ｘｅ画像化のため、ＭＲＩユニットをセットし、約１７．６ＭＨｚのガス相中で操作する。なおさらなる実施態様では、画像化方法は、１７．６ＭＨｚガス相励起パルスおよび、好ましくは約１７．５９６４８ＭＨｚの付随する溶かされた相励起パルスを使用する。もちろん、磁石場強度および励起周波数は、当業者に周知であるように変化させ得、そして使用される過分極化ガスおよびその特定の適用に依存して変化し得る。他の実施態様では、ＮＭＲ分光学装置を使用することができ、そして磁場強度は減少または増加された形態または対象での投与された過分極化ガスの化学シフトに対応するシグナルを取得するためのＭＲ装置で使用されるものと類似であり得る。
【００１９】
とにかく、ＲＦパルス（複数もある）を、患者に伝達し、過分極化希ガス（例えば３Ｈｅまたは１２９Ｘｅ）の核を励起する。一般にいって、表面コイルを、選択された周波数範囲に同調し、そして標的化される画像化領域に隣接して配置し得、励起パルスを伝達し、そしてＭＲＩユニットによって発生されるパルス配列への応答を検出する。標準的胸部画像化のための表面コイルは典型的に、胸部の前部および後部の両方に配置した導体での巻きつけコイルを含む。当業者に既知の許容されるコイルの例は、鳥かご構成、Helmholts対、表面コイル、およびソレノイドコイル（永久磁石のため）を含む。
【００２０】
簡便には、患者または対象（典型的には動物またはヒト）は、（前決定）量の過分極化ガスを、肺領域（すなわち肺および気管）内に吸入する。ある種の実施態様では、吸入後、患者は、前決定時間例えば５−２０秒にわたり彼または彼女の息をとめる。これは「息止め（breath-hold）」送達として記載することができる。過分極化ガスの好適な「単一用量」量の例は、息止め送達のために、望まれる用量（たとえば１、５または９ｍｍｏｌ）での０．５、０．７５および１．０リットルのガスを含む。投与を実施し、評価または画像化区分中の、望まれる間隔の、同じまたは異なる量または用量で、過分極化ガスの連続量を送達できる。例えば、０．５リットル体積の１．０ｍｍｏｌ用量は、１．０リットル体積での５ｍｍｏｌ用量が続き得る。好ましくは、吸入の用量は、５％以上の分極化レベル、およびより典型的には約２０％以上の分極化レベルの過分極化ガスを含む。同様の処方をベンチレーション送達のために使用し得る。
【００２１】
図１に概略的に示されるように、ある種の実施態様では、過分極化ガスの源１０を、加湿器／蒸発器２０との流体流通状態において配置し、その結果操作中に、加湿された吸入可能過分極化ガス産物３０が生産される。水分３０Ｍ（図２）の付加を、「ティクリング（tickling）」または加湿されていない分極化ガスの吸入またはベンチレーション送達の間、または後にある種の態様によって感覚され得る乾燥感覚を減少させ得る。ある種の実施態様では、水分３０Ｍは、水、水性ベースの液体組成物または蒸気を過分極化ガスに導入することによって提供される。ある種の実施態様では、水を処方し得、その結果それは実質的にまたは部分的に脱酸素化する。ある種の特定の実施態様では、例えば、水分の限定された量を使用し、または他の望まれる適用では、重水素化水をまた使用し得る。
【００２２】
加湿器２０を、過分極化ガスに過分極化ガスの分極レベルを実質的に崩壊することなく水分を導入する、ある数の好適な構成で構成し得る。ある種の実施態様では、水分を過分極化ガスその場所に、対象への過分極化ガスの送達に時間的に接近して導入することが望ましくあり得る。
【００２３】
ある種の実施態様では、本発明の方法および装置を、約５と８０％の間の相対湿度、好ましくは１０−３０％、そして最も好ましくは約３０％相対湿度を提供するように構成することができる。水分または湿度レベルを、快適吸入を提供しまたは不快な触感（吸入中および後）を減少し、なお過分極化ガスへの脱分極化影響を阻害するように限定される水分含量を有するよう選択する。相対湿度（ＲＨ）を、ある温度でのサンプル中で可能である絶対湿度と比較して、サンプル中に存在する水分または液体の量として記載できる（％として表現する）。Michael P. Dosch, The Anesthesia Gas Machine, Vaporizers, Compresse Gases, Safety: Avoiding the Pitfalls, URT ourword.cs.com/ht a/doschm/part 1/htm;gasnet.org/education/machine参照。慣行の麻酔ガス器（ＡＧＭ）明細は、ＡＳＴＭＦ１１６１で記載される。種々の人工的または天然環境中に見出されるＲＨ値での水分の種々の濃度の例は：０の相対湿度での約０ｍｇ／Ｌ；２０℃および５０％相対湿度での約９ｍｇ／Ｌを有する通常の室空気；および竜骨で３７℃および１００％相対湿度での約４４ｍｇ／Ｌを有することのできる気管支空気を含む。本発明の方法および装置は、対応するおよび／または望まれる選択された水分処方を提供し得る。ある種の実施態様では、操作を実行し、望まれる範囲の水分処方を提供することができ、例えばインビボ投与のためブレンドされたガス中の水分は２０℃で約４−２０ｍｇ／Ｌである。
【００２４】
水分を、ガス加工／送達過程での種種の点で付加し得る。過分極化ガス吸入投与過程での主要な点は、（ａ）過分極化、（ｂ）混合、（ｃ）送達、および（ｄ）吸入として記載し得る。以下の実施態様は、いかに水分をこれらの点でまたはそれらの間で水分を過分極ガスに付加し得るかを例示する。加えて、分極化ガスを、送達中または前に（対象との接触に先立ち）約体温に（例えば限定しないが９７−９９°Ｆ）加熱し得る。種々の加熱器を使用し、任意の好適な熱交換作用例えば限定しないが対流、伝導および放射を生じ得る。
【００２５】
実施態様１：水分を分極化しているガスに付加する
前記のように、過程での１早期工程は分極化である。光学的ポンピングセルを有する分極化工程および装置のより詳細な考察のために、例えば引用によりここに完全に記載されているように包含されるＵＳ５６４２６２５、５８０９８０１、６１９９３８５および共継続および共譲渡されたＵＳ出願番号０９／１６３７２１および０９／３４４０００参照。一般に記載して、分極化のため意図される希ガスを、分極セルに、典型的には光学的ポンピングチャンバーに移動する。水分を、ガスに、分極化セルヘの移動の前、後または中に付加できる。もし水分をスピン交換または光学的ポンピングセルへ付加するならば、準安定性交換過程を実施すべきであり、セル中のアルカリ金属の存在が、水分と反応し、そしてスカベンジャーとして作用し、そしてそれをガスから回収し得るとおりである。例えばSchearer L D, Phys Rev, 180:83(1969); Laloe F, Nacher P J, Leduc M, and Schearer L D, AIP ConfProx #131(Workshop on Polarized３Ｈe Beams and Targets)(1984)参照。準安定性交換の技法は、例えばアルカリ金属中間物の必要性なく３Ｈｅの、直接的光学的ポンピングに関係する。準安定性交換光学的ポンピングは、同じ低磁気場中で実施し、ここでスピン交換ポンピングが実施する。同様の分極化を、より低い圧力、例えば約０−１０Ｔｏｒｒで一般に達成可能である。
【００２６】
代替的に、水分を光学的にポンプされたスピン交換分極化バッチ生産（例えば典型的には分極化３Ｈｅを生産するために使用する）のための分極化サイクルの終結で、または実質的に連続の流光学的にポンプされたスピン交換分極化生産のためにセルをポンピングすることの下流（典型的には分極化１２９Ｘｅを生産するために使用する）で過分極化ガスに導入することができる。実際、ある種の実施態様では、分極化後、水分の導入をまた、フィルターアルカリ金属残基をトラップするために溶脱フィルターとして使用し得る。
【００２７】
実施態様２：水分を混合ガスに付加する
分極化ガスの、非分極化バッファーと混合することまたはガスを混合することは、ガス操作利用性のためおよび／または用量濃度を制御するために分極化レベルを調節するために使用される方法である。混合またはバッファーガスは、対象ヘのインビボ投与のため生物学的にまたは生理学的に両立可能である医薬等級ガスである。例は限定しないが、希ガス、例えばヘリウム、窒素、キセノン、およびそれらの混合物を含む。混合過程前または中に混合ガスを加湿することは、水分を付加する実行可能な手段である。
【００２８】
図２は、過分極化ガス源１０が、過分極化ガスと、混合ガス源６０から送出される混合ガスと混合するように配置されたミキサー５０へ指向することができる。水分をミキサー５０に別個に、または混合ガス内に導入し、その結果該混合ガスがミキサー５０への移入に先立ち水分を保持する。ガスを混合することは、既知の量の水分、例えば蒸気相の水と処方しまたは前混合することができる。一方の過分極化ガスの最終ミックス、および他方のガスと水分を混合することは、望まれる水分レベルを提供する量または濃度で付加することができる。例えば、混合ガスが既知量の水を含む状況のために、既知体積の混合ガスを、既知体積の過分極化ガスに添加することは、どの量の水分が投与前に過分極化ガス混合物に付加されたかの決定を可能とし、そしてその後に、データ収集および／または画像化中に取得されるシグナル強度の補正を可能とし得る。
【００２９】
代替的に水分を、過分極化ガスをそれが存在するようにまたはミキサー５０から患者への送達に向かって移動するように、混合ガスにの混合物に添加することができる。水分を混合ガスに添加することは、多くの標準的ガス加湿技法、例えば超音波、熱、ベンチュリ、キャビテーション、対流（wicking)またはその他の使用を可能とする。例えばUS６０６２２１２参照。これは、薬学的調製品を分配するため液体の液滴を霧化するための圧電トランスジューサーを記載し、引用により完全に記載されているかのように包含させる。例えば過分極化ガスを、液体貯留器、振動基質、および過分極化希ガス流経路と流体流通状態にある引出口を有する圧電分配素子を使用することによって加湿し得る。圧電素子は、基質（この上に水分が望まれる量で割り当てられる）を振動するため駆動可能であり得、そしてその上に層化された水分を分散し、それによって水分の液滴を過分極化ガスが移動経路に沿って流れるように過分極ガスに導入する。
【００３０】
とにかく、水分を慣行の過分極化ガス投与プロトコルに付加し、そして過分極過程に否定的に影響することなく、十分に制御することができる。
【００３１】
加えて、分極化ガスの分極レベルを、水分および他のガスの存在下より急速に崩壊し得るから、水分および混合は、投与のときに接近して、その場所で、および吸入の直前に実行することができ、誘導され得る過分極化崩壊を減少させる。吸入に先立つ水分の使用ヘの追加的利益は、それがアルカリ金属スカベンジャーとして作用し、もしそのような残基が処方中に存在するならば、対象への投与に先立ちアルカリ金属の追加的ろ過を提供することができることである。
【００３２】
実施態様３：直列送達水分カートリッジ
過分極化ガス用量の、患者への送達は、過分極化ガスへ水分を導入する望ましい機会時間を提供し得る。これは、分極化ガスの、水分との曝露時間が短く、したがって過分極化レベルを実質的に悪変させる比較的限定された機会を有するからである。そういうものとして、ある種の実施態様では、対象ヘの投与中に流れる過分極化ガスとの流体流通状態にあり、かつ水分を分配または付加するよう構成される水分カートリッジ７５を使用し得る。
【００３３】
図３は、乾燥過分極化ガスを直列水分カートリッジ７５を経由して流すことによって送達中に水分を付加できる１の好適なやり方を記載する。カートリッジ７５を、流導管８０ａ、８０ｂとシール可能にかみ合うよう構成することができ、それを経由して流れられる管腔７５ａを提供することができる。カートリッジ７５は、外側壁７６および内部蒸気透過可能膜７７を含み、その間にチャンバー７８を定義する。チャンバー７８は、過分極化ガスに適用され、それがカートリッジ７５の管腔７５ａを経由して移動するような、蒸気または水分３０Ｍを発生する液体のある量を保持するよう構成される。蒸気透過可能膜は、それを経由して水蒸気が通過するのを可能とする材料で形成されまたは含むことができる。好適な材料の１例は、膨張ポリプロピレン（１例として、ＧＯＲＥ−ＴＥＸ材料）である。水分含量を、管腔７５ａの壁の表面面積によって制御し得る。すなわち、内部管腔７５ａを定義する透過可能膜の長さ（Ｌ）および直径（Ｄ）を、カートリッジ７５を経由して移動するガスヘの望まれる接触表面曝露を提供するように構成することができる。より大きい表面面積（すなわちＬおよび／またはＤ）流速は、それがカートリッジ７５を経由して移動するので、過分極化ガスに適用される水分および湿度の量に影響することができる。ある種の実施態様では、カートリッジ７５を吸入マスクまたは対象の投与部位に接近して吸入送達線に挿入されるように構成することができ、その結果水分を対象によって吸入されるガスへ直前および接近して遅れずに適用する。他の分配または加湿構成または機構、例えば限定しないが、超音波機構、圧電または圧セラミック的振動機構、ベンチュリ混合機構、wicking機構等を、前記のように使用することができる。
【００３４】
実施態様４：内発的加湿器「再空気補給器（Re-Breather）」要約
図４に示すように、呼吸マスク９０を、患者投与バッグに付着できる。患者は次いで、分極化ガス送達に接近して遅れずまたは直前に１または２以上回呼気するように指示される。マスク９０を、呼気中に捕捉された水分の量を捕らえまたは増加させる、かつまたそこを経由して移動する分極化ガスに適合する材料で形成できる（ポリマー、プラスチックなど）。呼気からの水分（典型的に約９０％RH以上）は、マスクの内部表面上で濃縮する。本発明の実施態様にしたがって、分極化ガスは次に吸入され、十分な水分をガスに移動させ、典型的には約１−３０％、そして好ましくは安楽な呼吸のために約少なくとも３０％の望まれるRHを提供することができる。
【００３５】
代替的に、多孔性、低密度フィルター材料をマスク９０の内側に付着し、（例えば限定しないが衣類のためのフロック裏打ち（示さず））または分極化ガスのため患者送達管９３の末端の小さい缶中に配置することができる（この場合にマスクは要しない）。これは呼気息からの水蒸気の、呼吸抵抗を有意に増加させることない凝縮のための表面面積を増加させ得る。２つの１方向チェックバルブ９１、９２を、流線９３、９４上に配置し、呼気された息が過分極化ガスバッグ９５に移入することを阻害し、そして空気が吸入中に排気口に移入しないようにする。好適なガスバッグ容器は、引用によりここに含ませるUS６１２８９１８に記載される。この引用はまた、接触誘導弛緩を阻害するため、ガス接触基質、例えばマスク９０の内部表面のために好適な材料のため議論する。
【００３６】
実施態様５：バブリング
図５を参照して、閉じた水タンク１００を、そのなかに保持される液体、例えば水の水準１００ｗとともに示す（液体は、ガスの脱分極化を阻害する任意の好適な生物両立可能物質であることができる）。液体の自由表面１００ｆ（それは議論の容易さのため水として記載するものとする）は、水タンク１００の頂部に接近するが下に存在するようなものである。ガス流管１１０は、水タンク１００ないに過分極化ガスを指向するように構成される。示すように、ガス流管１１０をタンク１００の底からガスを中に指向化するように配列する。
【００３７】
操作時に、過分極化ガス１０ｇのある量は、閉じた水タンク１００の底に配置された管ガス流管１１０から放出される。ガス流管の他の構成、例えば引入口管１１０が最初は水の水準より上の水準であるように配向され、次いでタンクの横側またはより低い部分に移入するある距離を下に移動するよう配向するのを使用することができる（示さず）。
【００３８】
示されるように、過分極化ガス１０ｂのバブルが創出され、そして表面１００ｆへ上方に移動する。過分極化ガスの加湿は、流体を経由してガスが移動し、バブルの表面に到着し、そして水の自由表面上に放出されるように起こる。ガスを次いで、タンクの温度および圧力条件の水の蒸気圧にしたがって表面レベルより上の蒸気に曝露する。出る管１１２は、加湿された過分極化ガスが、その外または下流に流れるのを指示する。
【００３９】
ある種の実施態様ではタンク１００中の水を加熱し、これが過分極化ガスの水分含量を増加させることができる。図５に示される実施態様では、入るまたは出る流の圧力を調節することができ、これはタンク中の水の自由表面上の蒸気相中の水の量を修飾することができ、そしてこれがガスバブル１０ｂのサイズを修飾することができる。熱および圧力調節の両方またはいずれか（同時または異なる時に）を使用し、この実施態様並びにここに記載の他の実施態様での過分極化ガスの流に付加される水分の量を調節することができることが注意される。ガス流管１１０をまた、ノズルまたは引出口出入口と構成し、望まれるサイズのバブルを発生するを助けることができる。
前記の様に、ガス接触表面材料を、材料表面のための過分極化喪失を阻害するように選択できる。
【００４０】
実施態様６：過分極化ガスの平行付加および経口的なその場所での加湿
投与過程での吸入点の水分付加は、画像化に先立ち、過分極ガスの、水分への曝露の減少した量を可能とし、こうして分極化喪失のための機会を阻害する。図６は、分極化ガス１０ｇを、口および／またはのどにおいて分極化ガスを、水分３０Mを有する混合物へ指向させることによって水和することができることを記載する。そのような送達は、分極化したガスの、水分との接触を減少させ、そしてまたのど刺激(irritation)を減少し得る。示されるように、別個の導管または送達線２１０、２３０を使用し、加湿器２０からのガス１０ｇおよび蒸気を対象に指向することができる（１または２以上の口、鼻腔またはのどへ経口送達のため）。２つの線２１０、２３０をカップラー２４０によって整列して一緒に保持し、そして対象ヘの蒸気およびガスの流を同時的に活性化または制御するための、その上流２５０に配置される開放可能バルブまたは流制御手段を含み得る。そのようなバルブまたは流コントロール手段は、導管２１０、２３０に近いサイズの圧適合クランプを含み得、流れを停止させそして開き流れるのを可能とする。それぞれの線２１０、２３０の流速を別個に制御し、望まれる水分含量を提供し得る。蒸気を混合またはバッファーガスと前記のように合わせ、そして線２３０を経由して対象にその場所に経口的に導入することができる。加湿器蒸気を、冷または温ミスト吸湿器または他の好適な給湿蒸気源から供給できる。
【００４１】
実施態様７：水分を分極化ガス流へ逃がす(wick)
図７に示すように、分極化ガスを、少なくとも１の芯（wick）３００で水和または加湿することができる。示すように、芯３００は２つの対抗する末端部分を有し、その一方は液体バス３１０中にあり、他の一方は少なくとも部分的には、過分極化ガス１０ｇの流経路内に伸びる。該芯３００は、それが液体バス３１０から液体を吸収するように構成およびサイズ化される。湿った芯３００は次いで、流経路内へ伸び、そしてそれが吸入流経路に沿って移動するにつれ過分極化ガスを湿った芯３００に曝露される。そういうものとして、芯３００を、ガスがその周辺を流れるにつれ、吸入経路または管へ、毛管作用を介して水分を誘引しまたは引きまたは指示するように構成される。ある種の実施態様では、この作用は吸入中に起こることができる。すなわち、ガス流は、対象の吸入および芯（複数もある）上のガス流として付加される水分によって誘導することができる。
【００４２】
芯３００および液体バス３１０を、吸入管または導管２１０とのシール可能に係合し、それとの気密性係合を提供できる。芯３００は、望まれる毛管作用を提供するそれらの能力、および化分極化ガスを実質的に脱分極化しないままに、水分を移動する能力ののために選択された材料から形成することができる。加えて、芯（複数もある）３００は、十分な水分を分け与えつつ、軸性ガス流を可能とするような大きさであり、構成することができる（ガスの流を妨害することを実質的に回避するため）。
【００４３】
この実施態様は、分極化ガスが水分と接触する時間の量を減少させることができ、そしてまた加湿された吸入を可能とするために比較的複雑でない装置を提供しつつ乾燥送達にわたるのどの刺激(irritation)を減少し得る。
【００４４】
本発明は、獣医学的および医学的適用の療法のための使用（用途）を見出す。本発明は有利に、診断的評価および／または対象、特にヒト対象の処置のため使用し得、というのは、当業界で既知の他の方法（例えば放射性活性方法）よりもより安全（例えばより低毒性）であり得るからである。本発明の対象は任意の動物対象であることができ、そして好ましくは哺乳動物対象（例えばヒト、イヌ、ネコ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ウマ、げっ歯動物、ブタ、および／またはウサギ）およびより好ましくはヒト対象であることができる。
【００４５】
先行記載は、本発明の例示であり、そしてその限定として解されるべきでない。この発明の２，３の例示的実施態様を記載したけれども、当業者は容易に、多くの修飾が、本発明の新規教示および利益から実質的に離れることなく例示的実施態様において可能であることを認識する。よって、すべてのそのような修飾は、クレームで規定のようなこの発明の範囲内に含むことを意図する。クレームにおいて、使用される場合手段プラス機能条項は、記載の機能、そして構造的均等物だけでなく均等な構造を実施するとしてここで記載された構造を包含することを意図する。したがって、先行は、本発明の例であり、そして開示の具体的実施態様に限定するとして解すべきでなく、そして開示実施態様ヘの修飾並びに他の実施態様は、添付クレームの範囲内に含むことを意図する。本発明は以下のクレームによって、そこに含まれるクレームの均等物とともに定義される。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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