输送超极化的气体的方法、系统、组件、计算机程序产品和装置，通过（ａ）提供气体输送阀，其中具有至少一个气体流动通道，该阀包括阀主体和保持在该阀主体内的至少一个滑阀；（ｂ）传输先导命令流体脉冲信号到该至少一个滑阀，以将压力引导到滑阀上以促使该滑阀在阀主体内平移驱动距离；及（ｃ）响应传输的信号打开和／或关闭该至少一个气体流动通道以将超极化的气体输送到对象。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将极化的稀有气体输送到对象，用于使用NMR分光镜检查和/或磁共振成像(”MRI”)的评价。
技术介绍
极化的惰性稀有气体可以产生对身体的某些范围和区域的改进的MRI图像，其以前以此方法产生不够令人满意的图像。已经发现，极化的氦-3(“3He”)和氙-129(“129Xe”)特别适合于此目的。可惜的是，气体的极化状态对处理和环境状况敏感，并且可以不合需要地相对快速地从极化状态衰变。使用超极化器来生产和积累极化的稀有气体。超极化器人工地增强某些稀有气体原子核(诸如129Xe或3He)的极化，超过自然的或平衡的水平，即玻尔兹曼极化。这样的增加是合乎需要的，因为其增强并且增加了MRI信号强度，允许医师获得对身体内的物质的更好的图像。参看美国专利No.5,545,396；5,642,625；5,809,801；6,079,213和6,295,834；特此，这些专利技术的披露内容好像完全地在这里叙述般的作为参考加入。为了产生超极化的气体，稀有气体通常与光抽吸的碱金属蒸汽混和，诸如铷(“Rb”)。这些光抽吸的金属蒸汽与稀有气体的原子核碰撞并且通过已知为“自旋交换”的现象来超极化该稀有气体。碱金属蒸汽的“光抽吸”通过使用在该碱金属的第一主要谐振的波长(例如，对于Rb为795nm)循环极化的光来照射该碱金属蒸汽来产生。一般来说，基态原子变成激发的，随后衰变回到基态。在适度的磁场(10高斯)下，原子在基态和激发态之间的循环可以在几个微秒内产生原子几乎100％的极化。此极化通常由碱金属的单独的价电子的特性实现。在存在非零的原子核自旋稀有气体时，碱金属蒸汽原子可以与稀有气体原子以这样的方式碰撞，其中，价电子的极化通过相互的自旋翻转“自旋交换”传输到稀有气体原子核。在自旋交换完成以后，在施用到病人以前，该超极化的气体通常与碱金属分开(以形成无毒的药用上可以接受的产品)。可惜的是，在生产期间和/或在采集期间和以后，该超极化的气体可以相对快速地衰退或衰变(失去其超极化的状态)并且因此必须被小心地处理、采集、运输和存储。在过去，一些研究人员已经使用超极化的气体兼容的呼吸器来向对象输送极化的气体，以成像超极化的稀有气体，诸如氦和氙。例如，Hedlund等人在MR-compatible ventilator for small animals；computer comtrolled ventilation for proton and noble gasimaging，18 Magnetic Resonance Imaging，pp.753-759(2000)中说明，在他们的实验室中，呼吸器已经用于日常使用许多年。还参看，Hedlund等人的Three-dimensional MR microscopy of pulmonarydynamics，Society of Magnetic Resonance(New York，NY，1996)；和Hedlund等人在Amer.Thoracic Society 1998 InternationalMeeting(Chicago，1998)提出的招贴，题名为MRI of pulmonaryairways with hyperpolarized helium；a computer-controlledventilator for imaging synchronous gas delivery in animalstudies(描述呼吸器技术)。另外，Black和合作者已经使用超极化的气体兼容的呼吸器来产生认为是曾经的第一个对天竺鼠的肺内的超极化的3He的在体图像。参看Black等人的，In vivo He-3MR imagesof guinea pig lungs，Radiology，199(3)，pp.867-870(1996)。可惜的是，用于控制极化的气体的输送的阀在过去受到慢的反应时间、相对受限的流速、和/或受限的呼吸速率(大约每分钟120次呼吸(BPM))中的一个或多个的限制。尽管上述内容，还有对提供改进的用于通气输送超极化的气体的阀配置的需要。
技术实现思路
本专利技术的实施例可以提供改进的MRI兼容的超极化的气体输送阀，其使用滑阀配置。在特别的实施例中，该阀配置使用多个滑阀来可控制地连续地将多种气体，诸如超极化的气体和未极化的气体，输送到对象，用于吸入。该多重滑阀可以配置为可控制地在三个或更多不同的流动通道之间选择，该不同的流动通道包括允许吸入、呼出的流动通道和闭息流动通道，以及不同气体配方的输送。在操作中，该滑阀配置可以使用压力在大约30-60psi之间的命令先导气体信号。另外，该滑阀可以配置为以相对短的响应时间对先导压力作出反应，诸如在大约50毫秒以下，并且通常在大约40毫秒内(其小于隔膜阀的响应时间的大约一半)，以改变阀流动通道以将需要的气体传递到对象。在某些实施例中，阀配置为以至少150BPM，通常达到至少180BPM，并且在某些实施例中为大约200BPM或更多的呼吸作用或呼吸速率(每分钟呼吸或“BPM”)操作。因此，在某些实施例中，气体输送阀可以为具有低吸入/呼出比的高BPM提供快速的响应时间。使用至少一个滑阀来在阀主体内驱动至少一个气体流动通道的气体输送阀可以是特别适合于在NMR分光镜检查和/或MRI成像时间期间使用的小动物呼吸器。该气体输送阀可以提供快速的响应时间，其可以特别适合于用于对象在具有低吸入/呼出比(I/E)的高BPM呼吸速率通气时的情况。I/E比为吸气时间对呼气时间，吸气为在气体提供到动物(或其它对象)期间的时间，而呼气为动物(或其它对象)呼出期间的时间。因此，高BPM，诸如大约180BPM，意味着每次呼吸持续333毫秒。20/80的I/E意味着装置具有67毫秒来将需要的潮汐体积输送到动物(或其它对象)。阀打开的速度可以是重要的，BPM越快，I％越短，并且阀必须打开并且将需要的量的气体供应到动物(或者其它对象)的时间越短。I/E比通常在大约30/70到60/40内，但是可以在此范围以外变化，取决于需要的结果。在“正常”(未成像)呼吸期间，I/E比和BPM可以是基本上固定的。对于成像(超极化的气体)呼吸运行，BPM和I/E比可以调节为不同的，但是一旦成像运行结束，这些操作参数可以返回到“正常”呼吸参数。还注意到，对于许多小动物物种，180BPM可以为上界，并且，在某些实施例中，呼吸器可以操作在较低速率。操作参数为动物物种/重量驱动的。例如，小鼠使用比兔子快的BPM。I/E比可以在动物之间改变，但是通常会保持在上面提及的范围内。用于呼吸器的气体输送阀配置为将超极化的气体提供到对象并且包括(a)阀主体，其具有在至少一个气体入口和至少一个气体出口和至少一个滑阀容器(或孔)之间延伸的至少一个气体流动通道，该至少一个气体入口中的一个与超极化的气体源流体连通；(b)至少一个滑阀构件，其设置在所述阀主体的至少一个滑阀容器中的相应的一个内，所述滑阀构件配置和定尺寸为与所述阀主体配合以选择地打开和关闭该至少一个气体流动通道；及(c)至少一个与所述滑阀容器流体连通的先导流体口。操作中，具有关联的压力和持续时间的先导流体命令脉冲信号被传输到所述先导流体口内，促使所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于配置为向对象供应超极化的气体的呼吸器的气体输送阀，该气体输送阀包括：阀主体，其具有延伸在至少一个气体入口和至少一个气体出口和至少一个滑阀容器之间的至少一个气体流动通道，该至少一个气体入口中的一个与超极化的气体源流体连通； 至少一个滑阀构件，其设置在所述阀主体的所述至少一个滑阀容器中的相应的一个内，所述滑阀构件配置和定尺寸为与所述阀主体配合以选择地打开和关闭该至少一个气体流动通道；及至少一个与所述滑阀容器流体连通的先导流体口，其中，操作中， 具有关联的压力和持续时间的先导流体命令脉冲信号被传输进入所述先导流体口，由此促使所述滑阀在所述阀主体容器内在预定的方向平移驱动距离，以打开和／或关闭该至少一个气体流动通道。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：K博拉姆，J戴维逊，J博尔根，
申请(专利权)人：医疗物理有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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