(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスとアルカリ金属とを内部に保持する空間を有する不活性ガスを超偏極させる偏極セルであって、ゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有し、前記偏極セルを通過したレーザー光線により励起された前記アルカリ金属とのスピン交換によって、前記不活性ガスの偏極が行われる、偏極セル。
【請求項２】
前記不活性ガスとして１２９Ｘｅと３Ｈｅとの少なくとも一つを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の偏極セル。
【請求項３】
前記偏極セルの基板と前記ガラスコーティングとが、類似の熱膨張係数を有する、請求項１に記載の偏極セル。
【請求項４】
ガラスコーティングが、耐アルカリ性であることを特徴とする請求項１に記載の偏極セル。
【請求項５】
ガラスコーティングが、脱偏極性不純物を含まないことを特徴とする請求項１に記載の偏極セル。
【請求項６】
ガラスコーティングが、アルミノシリケートガラスであることを特徴とする請求項１に記載の偏極セル。
【請求項７】
偏極セルが、ガラス、セラミックス、複合材と金属からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料からできていることを特徴とする請求項１に記載の偏極セル。
【請求項８】
不活性ガスとアルカリ金属とを内部に保持する空間を有する偏極セルであって、ゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有する偏極セルに、レーザー光線を照射し、前記偏極セルを通過したレーザー光線により励起されたアルカリ金属とのスピン交換によって、不活性ガスを超偏極させる方法。
【請求項９】
ａ）レーザーエネルギー源と、
ｂ）偏極セルと
を含んでなる装置であって、前記偏極セルが、内部に不活性ガスとアルカリ金属とを保持する空間を有し、ゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有し、前記偏極セルを通過したレーザー光線により励起された前記アルカリ金属とのスピン交換によって、前記不活性ガスの偏極が行われる、偏極セルである、不活性ガスを超偏極させる装置。
【請求項１０】
不活性ガスとアルカリ金属とを内部に保持する空間を有する容器の表面上にゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングを設けることからなる、超偏極不活性ガスと容器の表面との脱偏極相互作用を低減させることを特徴とする方法であって、前記ガラスコーティングが設けられた前記表面が、不活性ガス及び／又は容器の材料中のイオンに不透過性である、方法。
【請求項１１】
容器が、偏極セル、超偏極不活性ガスを移送するための導管、超偏極不活性ガスを蓄積する蓄積貯留、または超偏極不活性ガスを貯蔵するための貯蔵貯留であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
超偏極不活性ガスと接触する内表面を有する装置であって、上記超偏極不活性ガスと接触する内表面の少なくとも一部分がゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆されており、前記ガラスコーティングがアルミノシリケートガラスコーティングであるため、不活性ガス及び／又は装置の材料中のイオンに不透過性である、装置。
【請求項１３】
前記装置内部に保持される超偏極不活性ガスを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
上記装置が、その中に上記超偏極不活性ガスを保持するように配置された輸送または貯蔵容器であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上記超偏極不活性ガスが、超偏極された１２９Ｘｅまたは３Ｈｅであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
超偏極不活性ガスと接触する内表面を有する偏極セルとその中の超偏極ガスを受ける少なくとも一つのポートの中に流体のゾル−ゲルを入れ、ガスと接触する表面の全体に、入れられた前記ゾル−ゲルを、少なくとも０．１ｎｍの厚さに成膜させるステップを含んでなることを特徴とする偏極セルを加工する方法。
【請求項１７】
上記方法が、設けたゾル−ゲルをキュア温度に加熱するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記偏極セルが、ガラス体から形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記キュアステップの後、上記被覆されたガスと接触する表面の一部にレーザー放射光線を通過させるように、偏極セルを配置することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上記キュアステップの後、超偏極ガスの接触に帰せられる表面緩和を抑止するように、前記ゾル−ゲルがアルミノシリケートガラスであり、前記ゾル−ゲルが成膜された前記表面が、不活性ガス及び／又は偏極セルの材料中のイオンに不透過性である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
１２９Ｘｅ及び３Ｈｅの一つを保持するように、偏極セルを配置することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
不活性ガスと放射されたレーザー光線により励起されたアルカリ金属の間のスピン交換を介して行われる偏極の間、その中に不活性ガスを保持するように、上記被覆された偏極セルを配置することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
アルカリ金属で誘起されるコーティングの完全性の劣化を抑止するように、前記ゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングがアルミノシリケートガラスコーティングであり、不活性ガス及び／又は前記超偏極不活性ガスと接触する内表面の材料中のイオンに不透過性である、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本特許出願は、米国仮特許出願第60/055,290号の利益を主張する。本発明は米国政府のサポートを受けている。米国政府がこの発明にある種の権利を有する。
【０００２】
［発明の背景］
本発明は、不活性ガスを超偏極する（hyperpolarizing）方法及び装置に関する。特に、本発明は、不活性ガスを超偏極するのに有用な人工ガラス装置を製造する方法に関する。
【０００３】
スピン交換光ポンピングにより、偏極された不活性ガス、特に3He及び129Xe（Bhaskarら1982、Happerら1984）の多種多様な用途が過去数年間で急速に広まった。更に最近になって、熱偏極された129Xeの信号よりも約５桁大きいレーザー偏極129XeのエンハンスドＮＭＲ信号は、ガスの最初の高速生物磁気共鳴イメージング（MRI）を可能とし（Albertら1994）、多くの新しい研究分野を開いた。歴史的には、偏極129Xeは、基礎的な対称研究（Chuppら1994）、固体の核スピン緩和研究（Gatzkeら1993）、高分解能核磁気共鳴分光法（NMR）（Rafteryら1991）、及び他の核への交差偏極（Gatzkeら1993、Drehuysら1993とLongら1993）に使用された。偏極3Heは、重要な核ターゲット（Anthonyら1993、Middleton未発表、Newburyら1991とNewburyら1992）であり、気相MRI用の優れた核（Middletonら1995）であることが示された。
【０００４】
これらの用途ではすべて、不活性ガス核の高度な非平衡偏極が長寿命であることが必要とされる、すなわち偏極の熱平衡への減衰は遅いものでなければならない。しかしながら、偏極不活性ガス核の表面との相互作用は、迅速な緩和（relaxation）を引き起こし、しばしば、望ましくない程短い緩和時間Ｔ1をもたらす。これらの機構を理解し、緩和を阻止する方法を考案することは、偏極不活性ガスを用いる多様な実験の継続的な進歩に欠かせない。
【０００５】
BouchiatとBrosselは、ガラス共鳴セルの壁上のパラフィンのコーティングの上の超偏極ルビジュウムの緩和を明らかにした（Bouchiatら1996）。この緩和は、ルビジュウムがコーティングに吸着され、ルビジュウム原子の電子スピンとコーティング中のプロトンの核スピンの間の双極子−双極子相互作用等の脱偏極相互作用に至ることに帰せられる。この報告では、（CH2）nパラフィンを（CD2）nパラフィンで置き換える、すなわちパラフィンを重水素化する場合に、このような相互作用の減少が報告されている。しかしながら、BouchiatとBrosselは、この研究を外挿せず、他の元素とパラフィンとの静電的な相互作用またはその低減に関する推測を行っていない。あるいは、この論文では、他のいずれかのポリマー材料が脱偏極を示すかどうかは示されていない。
【０００６】
Zengとその共同研究者は、シリコーンコーティング剤サーファシル（SurfaSil）の使用を導入することにより129Xe表面緩和を低減させるのに実質的な進歩をもたらした（Zengら1993）。今は、このようなコーティングを用いてＴ1〜20分のオーダーの緩和時間が通常的に得られている。それにも拘わらず、この緩和時間は、なお、標準温度及び圧力におけるガス状129Xeで最終的に可能であるものよりもほぼ２桁短い。核スピンの寿命を改善できないままであるのは、コーティング組成物中の常磁性不純物の故であると考えられてきた。しかしながら、このような不純物を除去することにより緩和を低減させる努力は、殆ど成功を見ていない。従って、129Xeの表面相互作用を更に良く理解することが必要とされるのは明らかである。
【０００７】
Driehuysらは、偏極不活性ガスに対して容器の性質を更に改善するポリマーコーティングを明らかにした。例えば、米国特許第5,612,103号を参照されたい。このポリマーは、容器表面との脱偏極相互作用を制限するために生成された。例えば、非ゼロのスピンを有する置換基を設けることにより、例えばプロトンを重水素で置き換えることにより、プロトンとの接触が制限された。あるいは、ポリマーコーティング材料の好適な選択により透過性が制御された。
結果として、超偏極システムにおいて不活性ガスの表面との脱偏極相互作用を低減させることにより、不活性ガスの超偏極プロセスの収率と効率を改善するニーズが存在する。
【０００８】
ゾル−ゲル材料の製造は、従来技術で良く知られている。例えば、Brinkerら（1990）を参照されたい。特に、ゾル−ゲルガラスを製造する方法は公知である。例えば、米国特許第5,637,507号、第5,008,219号と第4,385,086号を参照されたく、ここではその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。このような材料をコーティングとして塗布することができる。しかしながら、出願人が知っている従来技術のいずれにも、不活性ガスの偏極を保存する目的でのこのような材料のいかなる有用性も開示されていない。
【０００９】
また、不活性ガスの表面とその周囲の物理系の間の脱偏極相互作用を低減あるいは相互作用させることにより、不活性ガス中の超偏極の全体量を増加させるニーズが存在する。
更に、不活性ガスと貯蔵容器の脱偏極相互作用を低減させることにより、超偏極不活性ガスの貯蔵期間を改善するニーズが存在する。
加えて、不活性ガスと物理系の間の物理的相互作用の量を減少させることにより、超偏極不活性ガスの核の使用を必要とする磁気共鳴イメージング法の効率を改善するニーズが存在する。
【００１０】
［発明の要約］
本発明の一つの実施の態様として、本発明は、不活性ガスを超偏極させる偏極セルであって、偏極セルがゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有する偏極セルである。
不活性ガスは、129Xeまたは3Heであることが好ましい。ガラスコーティングが、偏極セルを製造する材料中のイオンまたは不活性ガスもしくはその両方に対して実質的に不透過性であることが好ましい。偏極セルが、ガラス、セラミックス、複合材、金属からなる群から選ばれる少なくとも一つの材料からできていることが好ましい。ガラスコーティングが、耐アルカリ性であることが好ましい。また、ガラスコーティングが、常磁性あるいは他の脱偏極性不純物を実質的に含まないことが好ましい。特に、ガラスコーティングがアルミノシリケートガラスであることが好ましい。
【００１１】
本発明の別な実施の態様として、本発明は、不活性ガスを超偏極させる方法であって、ゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有する偏極セル中で不活性ガスをスピン偏極させる方法である。
本発明の別な実施の態様として、
ａ）レーザーエネルギー源と、
ｂ）偏極セルと
からなる不活性ガスを超偏極させる装置において、内表面へのゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングからなる改善。
【００１２】
本発明の更なる別な実施の態様として、本発明は、超偏極不活性ガスと容器の表面との脱偏極相互作用を低減させる方法であって、容器の表面上にゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングを設けることからなる方法である。容器が、偏極セル、超偏極不活性ガスを移送するための導管、超偏極不活性ガスを蓄積する蓄積貯留、または超偏極不活性ガスを貯蔵するための貯蔵貯留であることが好ましい。
次の別な実施の態様として、本発明は、超偏極不活性ガスを入れる装置であり、装置がゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有する装置である。この装置には、例えば、偏極セル、超偏極不活性ガスを移送するための導管、超偏極不活性ガスを蓄積する蓄積貯留、または超偏極不活性ガスを貯蔵するための貯蔵貯留が含まれることが好ましい。また、超偏極不活性ガスの輸送あるいは貯蔵するのに好適なゾル−ゲルから成膜されたガラスコーティングで被覆された内表面を有する輸送あるいは貯蔵容器も含まれる。
【００１３】
結果として、本発明は、超偏極不活性ガスの製造及び貯蔵を実質的に改善する方法及び装置を提供する。このガラスコーティングは、超偏極不活性ガス核と偏極セル等の容器の表面との脱偏極相互作用を実質的に低減させ、容器の透過性への損失並びに超偏極操作に関連する破壊的な影響を減少させる。
本発明のこれら及び他の利点は、以下に述べる詳細な説明及び実施例から判るであろう。詳細な説明及び実施例は、本発明の理解を助けるものであり、本発明の範囲を制約することを意図するものではない。
【００１４】
［好ましい実施の形態の詳細な説明］
スピン交換による超偏極不活性ガスを製造する方法には、不活性ガスをアルカリ金属原子、しばしばルビジウムの蒸気と混合し、レーザーで照射する「偏極セル」を使用することが含まれる。通常、偏極容器はガラスでできている。これには２つの理由がある。第１には、レーザー光はガラスを容易に通過する。第２には、129Xeまたは3He等の超偏極不活性ガスは、ガラス容器に入れた場合、比較的緩慢に脱偏極する傾向がある。別の言い方でいうと、ガラスに関連する「スピン緩和時間」が長いと言われる。超偏極不活性ガスを製造する場合に、高偏極を作り、維持するには、長いスピン緩和時間の容器を構成することが重要である。
関連するスピン緩和時間を改善するために、ガラス容器をコーティングする手段を明らかにする努力がすでにかなりなされた。このような努力の一つとして、米国特許第5,612,103号に記述されているポリマーコーティングが得られた。そのコーティングに金等の他の材料を使用することもできる。
【００１５】
種々の不純物の形における常磁性サイトの存在が、種々のガラスで達成するスピン緩和時間を制限しているのではないかと考えられている。例えば、大多数のガラスにおいて鉄が微量に存在することは公知である。しかしながら、極端に純粋なガラスを製造することは、簡単なことではない。本発明の一つの実施の態様として、偏極容器を加工する主要な物質として、純度に限界のある市販のガラスを使用することを含む。容器の加工に続いて、容器の内側に極めて純粋な層を被覆するのにゾル−ゲル手法が使用される。完成された容器に溶液を注入し、それを数時間静置し、溶液を除去し、引き続き試料を摂氏数百度に加熱して、ゲルを緻密な形に凝結させることにより、これが行われる。得られる容器は、超偏極不活性ガスに特に清浄なガラス表面を提供し、その結果、緩和時間が長くなる。
【００１６】
現在、3Heを扱う場合には、偏極容器は、通常アルミノシリケートガラスでできている。このタイプのガラスは、加工するのがかなり困難で、えり抜きのガラス加工職人だけがその容器を加工することが可能である。本発明を使用すれば、容器は、パイレックス(R)または他の加工の容易なガラスから作ることができ、そして所望の物理化学的性質のガラスにより被覆される。このように、本発明により、既に使用されている容器の性能を改良するだけでなく、容器を更に安価に、簡単に作製することが可能になる。
【００１７】
不活性ガスを超偏極する方法は、例えばアルカリ金属とのスピン交換あるいは準安定性交換（metastability exchange）による偏極を含めて当業界で公知である。ここでは、米国特許第5,612,103号、第5,545,396号、第5,642,625号と第5,617,860号に開示されている方法が好ましく、ここではその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。本発明の効果は、超偏極を行う方法に無関係であると考えられるので、いかなる不活性ガス超偏極方法も使用される。このような方法には、例えば光ポンピングされたアルカリ金属蒸気とのスピン交換相互作用（Bhaskarら1982、Catesら1992、Bouchiatら1960、Zengら1985）が含まれる。光ポンピング及びスピン交換は、約１Ｇあるいはそれ以上の適度の応用磁場を用いて行われ得る。数テスラの磁場でのNMR磁石の孔中でのポンピングも可能である。到達し得る最大の定常状態の129Xe核偏極は、アルカリ金属とのスピン交換を特性付ける時定数、及び、例えば、ポンピングセルの表面との接触による緩和を特性付ける時定数（T1）に依存する。例えば、T1＝20分では、20〜40％の偏極が実用的であり（Catesら1990）、90％以上の偏極が得られる。また、ガスのT1が長いと、試料を操作したり、Xeの氷（Catesら1990）として貯蔵することさえでき、数時間または数日の時間の間で、磁化をさほど失わずに輸送したりすることができる。そうであったとしても、本発明により、この偏極を更に改良することが可能になった。
【００１８】
上記のように、偏極セルの内表面を被覆するのに本発明の方法を使用することができる。しかしながら、超偏極不活性ガスの取り扱いに使用するように適合された容器はいずれも、本発明のゾル−ゲル成膜によるガラスで被覆されることによってメリットを得ることができる。例えば、導管により偏極不活性ガスを偏極セルから別な容器に移送する装置において、移送において脱偏極を低減するために導管を被覆することができる。また、超偏極ガス蓄積装置（例えば、米国特許出願第08/622,865号に開示されている装置、ここではその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。）においては、蓄積に使用される貯留をガラスで被覆することもある。加えて、超偏極不活性ガスの輸送または貯蔵に好適である輸送または貯蔵室または容器を所望するように被覆することができる。
【００１９】
超偏極不活性ガスを入れるように、この方法でなく適合された容器の内表面にゾル−ゲル組成物を成膜することができる。例えば、注入、充填、浸漬、スピンコーティング等の当業界で公知の、流体材料により表面を効果的に被覆する、いかなる手段によっても堆積を行うことができる。不活性ガスと仕上げられた容器表面の間の接触は、全表面にわたって本質的に連続的であるために、表面の少なくとも実質的な部分をゾル−ゲルにより被覆することが好ましい。更に好ましくは、容器表面の全体がゾル−ゲルにより被覆される。被覆容器は、放置されて、数時間以上エージングされる。
【００２０】
ゾル−ゲルの容器との接触が実質的に完結したならば、過剰の液はすべて容器から排出される。次に、所定の期間の低温加熱を被覆された容器に加え、得られたコーティングに機械的な強固さを付加することができる。次に、ゾル−ゲルを実質的な「固体」の緻密化されたガラス相にキュアすることを開始することができる。ゾル−ゲルを緻密化されたガラスに変換させるのに充分な温度迄容器内部を加熱することによりキュアを行うことができる。通常、キュアでは、ゾル−ゲル材料を摂氏数百度（℃）の温度迄加熱することが必要である。キュアに必要な実際の温度は、コーティングとして成膜されるガラス材料と到達しうる緻密化の程度に依存し、温度が低いと得られる材料の緻密さが低下する。
【００２１】
本発明の方法は、超偏極不活性ガスの偏極を保存するのに、これを使わないと最適以下であるガラス容器を被覆することにおいて特別な使用を見出す。例えば、これを使わないと多孔質、あるいはガスに透過性が大き過ぎるガラスの性質、偏極3Ｈｅを含む用途を悩ましてきた問題を実質的に改良するために、この方法を使用することができる。あるいは、構造ガラスの品質は、不活性ガスの脱偏極を誘起し得る実質的な常磁性不純物（例えば、鉄）がガラス中に存在するようなものであることがある。本発明の方法により、このような不純物を偏極不活性ガスから遠ざけるように有効的に封じ込め、不純物の浸出あるいは容器壁中へのガスの拡散を制限し、それによって脱偏極を起こさせる影響を更に低減させるような高純度ガラスの清浄なコーティングが提供される。
【００２２】
このように、異なるタイプのガラスでできた容器の内表面に一つのタイプのガラスのコーティングを設けるのに、この方法を使用することができる。容器の構造について、あるタイプのガラスを使うと製作が困難であるが、安価で、低品質のガラスを使うと容易である場合に、このことが有用となる。ゾル−ゲルコーティングを予備成型した容器構造に塗布して、所望の性質を提供することができる。
例えば、アルミノシリケートガラスの細工は困難であり、特別な熟練を要することが知られている。本発明の方法によれば、低熟練者により、より迅速に、低欠点で仕上げることができる普通のボロシリケートガラスを細工することにより容器の製造が可能になる。これにより、容器の製造のコストが低減され、これにより超偏極の実施がより容易になる。
【００２３】
本発明の方法及び装置は、また、偏極方法が偏極セルに実質的な劣化を及ぼし得る用途において有用である。例えば、スピン交換法により不活性ガスの偏極を誘起するために、ルビジウム等のアルカリ金属を使用する方法においては、アルカリ金属の本来の反応性によりパイレックス(R)等のガラスの劣化が引き起こされる。本発明により、アルカリ金属蒸気との反応に本質的に抵抗性のあるガラスの成膜が可能になる。アルミノシリケート材料等のガラスはこの性質を有し、特に望ましい。
【００２４】
ゾル−ゲルから成膜されるガラスは、物理的あるいは化学的に適合するいずれの材料にも被覆される。このガラスコーティングは、ガラス、セラミックス、シリコン及びシリカ、複合材、及び金属等の基板材料に被覆され得る。基板材料への付着性は、表面濡れ性及び熱膨張性等の要素に依存することが知られている。従って、基板及びガラスコーティングは類似の熱膨張係数を有することが好ましい。しかしながら、若干の熱膨張係数のミスマッチは、特に、比較的薄いコーティングを使用する場合には受け入れ可能である。これは、キュア工程時の構造の完全性（機械的強固さ）を確保する目的で重要であるが、高温への繰り返し曝露が頻繁に行われる偏極工程時の安定性と完全性を確保することが、更に重要である。
【００２５】
一回の塗布と、引き続いてのキュアで、ゾル−ゲルコーティングを成膜することができる。あるいは、数度の塗布でゾル−ゲルコーティングを成膜することができる。例えば、容器表面をゾル−ゲルと接触し、乾燥し、キュアに先立って、このステップを一回以上繰り返す。あるいは、少なくとも接触とキュアのステップを含む完全な塗布を複数回、連続で行うことができ、被覆容器を任意の所望の回数、再被覆と再キュアすることができる。
【００２６】
表面へのコーティングの厚さは、容器表面との脱偏極相互作用を実質的に最小にできるようなものである。このように、コーティングは、好ましくは不活性ガスの基板への拡散に関する相互作用を実質的に無くするのに充分な厚さでなければならない。このコーティングは、基板からの常磁性不純物のマイグレーションを実質的に無くするのに充分でなければならない。また、このコーティングは、容器に耐アルカリ性を賦与するのに充分な厚さがなければならない。
【００２７】
それゆえ、ガラスコーティングは、少なくとも約0.1ｎｍ（1ｎｍ＝10-9メートル）、好ましくは少なくとも約10ｎｍ、更に好ましくは少なくとも約100ｎｍ厚でなければならない。約0.1μｍ（1μｍ＝10-6メートル）から約10μｍの範囲のコーティングが好ましい。
本発明に使用するのに極めて好ましいゾル−ゲルは、エタノールに溶解されたAl(NO3)3・9H2OとSi(OC2H5)4からなる溶液である。この組成物の成分は、水の存在下に加水分解して、水酸化物を生成し、次にこれは反応して、キュア時にアルミノシリケートを与える。他の匹敵し得る、官能性の点で同等なゾル−ゲル材料を使用することができる。例えば、他の金属アルキサイドを使用することができ、他の有機溶剤も同じである。ゾル−ゲルのpHを調節することにより、得られるガラスの性質を制御することができる。従って、酸触媒を使用することができる。
【００２８】
本発明により可能になった緩和時間の増加の大きさにより、不活性ガス超偏極方法の効率の実質的な増加、並びに超偏極不活性ガスの使用に依存する方法の効率と実用性の増加が可能になる。偏極不活性ガス技術の改良に対する実際的な示唆に加えて、本発明は、レーザー偏極不活性ガスによるNMRをベースにした方法の更なる発展において特に興味がある。本発明により可能とされた延長された偏極寿命を活用することができる特に有意義な方法は、米国特許第5,545,396号に記述されるような、試験管内及び生体内での生物の医用核磁気共鳴イメージングであり、ここではその全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００２９】
［例］
本発明を例示する目的で、例示のゾル−ゲルコーティングを記述する。50ｍＬのエタノール中に、46.3ｇのAl(NO3)3・9H2Oを溶解する。この溶液を一夜攪拌して、均一な溶液を得る。この溶液に、12.9ｇのSi(OC2H5)4（テトラエチルオルトシリケートまたはテトラエトキシラン）を混合しながら添加する。得られる溶液は、エタノール中の50モル％濃度で約10ｇのAl2O3及びSiO2を生じる。この溶液を希釈（1部の原溶液に対して15部のエタノール）し、コーティング液を得る。コーティング厚さの制御と同時に溶液粘度を制御し、希釈率を調節することができる。厚い膜でひび割れが更に頻繁に起こることが観察される。
【００３０】
セルに溶液を充填することにより、パイレックス(R)ガラスで加工された偏極セルの内部をコーティング液と接触させる。２時間後、過剰分の溶液を捨てることによりセルを空にする。次に、若干上げた温度で、例えば室温〜約100℃、好ましくは60℃で、接触されたセルを一夜キュアし、高温処理の前にコーティングに付加的な強固さを付与する。次に、温度を5℃／分の速度で500℃迄上昇させることにより、被覆されたセルを高温熱処理にかけ、この温度で2時間維持する。熱ショック及びクラックを避けるために、温度をゆっくり上昇させることが好ましい。キュアされたコーティングは高純度のアルミノシリケート（aluminosilicate）ガラスである。
【００３１】
出願人らの測定では、400℃あるいはそれ以上の温度で加熱する場合には、得られたコーティングの厚さは、約0.2μｍから約0.6μｍの範囲であった。ガラスの充分な緻密化は、約400℃迄加熱することにより起こり、それ以上温度を上げても顕著かつ付加的な緻密化は得られないようである。さほど緻密でないコーティングを所望ならば、更に低温を使用することができる。上述の工程から得られるアルミノシリケートガラスコーティングは、下層の基板からのイオンのマイグレ−ションに対する優れたバリアである。出願人の計算によれば、ボロシリケートガラス基板から充分に緻密化されたコーティングにマイグレーションするイオン（例えば、鉄イオン）の濃度は、約10-4μｍの距離にわたって5桁低下する。従って、イオン拡散は実質的に除外される。ガラスを充分に緻密化しないと、イオンのマイグレ−ション（migration）は更に大きいことが予測される。
【００３２】
上記のように、本発明の好ましい実施の形態であると現在考えられるものを記述したが、当業者には、本発明の精神から逸脱することなく、他の実施の形態及び更なる実施の形態を作ることができることが認識される。このような更なる改変及び変形は、ここで述べられたクレームの真の範囲内であるとして含まれていることが意図されている。
【００３３】
［参考文献］
ここでは、上記の詳細な説明における以下の刊行物、記載を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
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