자동화 된 과분극 Xenon 에볼루션 바카라 생산 장비를위한 실용 기계 개발

국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 AIST”라고 불리는 광학 기술 연구 부서장 인 코바야시 나오토 (Kobayashi Naoto)는 Toyoko Chemical Co, Ltd와 협력하여 실용적인 자동화 된 Xenon 에볼루션 바카라 생산 장비를 개발했습니다 (이하 "Todoko Chemical"으로 언급) 이 개발은 AIST 산업-아카데미아 정부 협업 부서 [부서 이사 Goto Takashi]의 "중소 기업 지원 연구 및 개발 시스템 (기술 종자의 평가 유형 : AIST 특허 전송을 목표로하는 실제 응용 프로그램 공동 연구)에 따라 수행되었습니다 AIST의 연구 결과 " 연속 흐름 유형 고효율 편광 엔진[일본의 검토 된 특허 출판물 HEI 11-309126, 일본의 검토 된 특허 출판물 HEI 11-248809 / 2002226, AIST 보도 자료, "연속 유량 유량 스핀-편광 Xenon 에볼루션 바카라 제조 장비 개발"을 개발하는 AIST 보도 자료 "]"고급 공급 기술 "에 의해 도입되었습니다 "반도체 제조 장비 수준에서의 청소 기술"및 "고정밀 압력 제어 기술"및 "고 분극 초 고극화 제노 에볼루션 바카라의 연속 배치 공급을 허용하는 실용적인 기계

크세논/질소의 고순도 혼합 에볼루션 바카라는 루비듐이 캡슐화 된 Pyrex 세포에 공급되고,MRI장치가 누출 자기장 하에서 7947 nm의 반도체 레이저 빔으로 조사되므로, 대략 300 cc의 초 분극 된 크세논 에볼루션 바카라는 한 번에 연속적으로 추출 될 수있다 AIST Tsukuba East Office에 설치된 "2T-MRI 장치 (AIST 인간 복지 및 의료 공학 연구 부서 소유)"를 사용한 평가 실험의 결과로,이 시험은 14 일 연간 조작 시험에서 대략 100 30cc 시리즈의 편광 속도를 갖는 고분자 Xenon 에볼루션 바카라의 연속 샘플링에 성공적이었습니다 과분극 된 Xenon 에볼루션 바카라 생산 장치는 원료 및 정화 질소 에볼루션 바카라, 압력 제어 장치, 과분극 된 Xenon 에볼루션 바카라 생성 장치 및 시스템 제어 장치를위한 실린더 저장 장치로 구성됩니다 시스템 제어 장치에는 대화식 터치 패널이 장착되어 있으며 오류없이 각 작업을 수행하기 위해 고려됩니다 또한, 실린더 교체 및 셀 교체가 자동 작동에 의해 수행 된 후 모든 공기 부품이 제거 된 후 모든 공기 부품이 제거됩니다 게다가,NMR의 자기장 방향에 따라 배열 될 수 있으며, 선택적으로 분극 전용 자기장을 별도의 스탠드에 설치할 수 있습니다Rubidium 캡슐화 된 Pyrex Cell원통형 φ60mm x 100mm의 원통형 모양이며, 원자재 물질로 사용되는 혼합 Xenon/질소 에볼루션 바카라의 입구 역할을하는 2 개의 밸브가 장착되어 있으며 초극성 크세논 에볼루션 바카라의 출구로 사용됩니다 루비듐을 옮기고 Pyrex 세포의 내벽 표면에서 진공으로 퇴적하여 루비듐의 산화를 방지 하였다

앞으로이 장치와 Toyoko Chemical 및 AIST가 주로 사용하는 "연속 유량 고효율 편광 엔진"과 결합함으로써 개선되고 있으며, 단위 시간당 편광 속도 및 생산량을 증가시켜 추가 자동화가 수행 될 것이며, 추가 자동화가 수행 될 것이며, 최종 "자동화 된 연속 흐름 유형 에볼루션 바카라 생성이 에볼루션 바카라가 에볼루션 바카라가 운영 될 수 있으며, 클리닉의 실험실이 쉽게 운영 될 수 있습니다 NMR/MRI 장비 운영자 실용 기계는 또한 촉매와 같은 작은 공동이있는 물질에서 빈체의 크기 분포 및 에볼루션 바카라 역학을 분석하고 폭발로 내화 벽돌 내부의 "sub"의 이미징과 같은 산업 응용에 대한 응용 연구를 수행 할 계획입니다 뿐만 아니라,고정밀 폐 기능 진단즉시 9945_9972 | 및 고정밀 및 빠른뇌의 혈류 영상를 사용하여 뇌 경색 방지 진단 기술을 실질적으로 적용하기 위해 국내 및 국제 의료 기술 연구 기관과의 공동 연구로 발전하기를 희망합니다

그림 : 과분극 된 희귀 에볼루션 바카라의 생성 원리 및 핵 자기 공명 분광법의 감도
Rubidium 캡슐화 된 pyrex 셀	주사 튜브로 꺼진 과분극 된 크세논 에볼루션 바카라의 MRI 이미지
	왼쪽 : 이번에는 실용 기계가 개발되었습니다 "자동화 된 과분극 Xenon 에볼루션 바카라 제조 장비"
	평가 실험을 위해 수행되는 2T-MRI 장비 [Aist Tsukuba East Office/ 인간 복지 및 의료 공학 연구부에서]

11978_12261¹h)를 표적으로하기 때문에, 그것은 주로 살아있는 조직에서 물과 지질 수소 원자의 밀도를 이미지화했으며, 폐와 같은 저밀도 기관에는 거의 사용되지 않았다 자기장 증가 및 코일 및 서열의 효율 증가와 같은 검출 감도를 향상시키기위한 연구가 수행되었지만, 각각은 완성 지점에 도달 한 것으로 보인다 감도가 더욱 증가 할 때, NMR 현상의 원리에 더욱 발전하는 새로운 고감도 기술의 도입 없이는 이것이 달성 될 수는 없다 이 방향에 대한 연구의 구체적인 예 중 하나는 다음과 같습니다고도로 편광 (과분극)라는 상태의 고귀한 에볼루션 바카라관심을 끌고 있습니다 신호를 과분극 상태에 배치함으로써, 신호 강도가 수만 번 증가하면, 밀도가 낮고 이전에 NMR/MRI에 적용되지 않은 자기 공명 신호는 동일한 부피의 물보다 100 배 이상 강인되는 자기 공명 신호로부터 얻을 수있는 자기 공명 신호를 얻을 수있다 이미, 호흡기 시스템, 뇌 및 혈관의 MRI 실험을 사용 하여이 에볼루션 바카라를 사용하여 서부 국가에서 MRI 실험이 수행되었습니다 현재 일본에서 다양한 응용 프로그램에 사용되는 기술에 대한 연구가 시작되었습니다

대기 에볼루션 바카라는 밀도가 낮고 과거에는 NMR/MRI의 적용을받지 않았습니다 그러나 희귀 에볼루션 바카라 (³he,¹²⁹xe)는 원형 편광 (라이트 펌핑13016_13576

◆ 연속 흐름 유형 고효율 편광 엔진

AIST는 초 분극 된 크세논 에볼루션 바카라를 생성하는 원리를 고려하여 세포 구조 및 물질에 대한 상세한 검사를 수행했습니다 구체적으로, 유량 구조를 사용할 때 레이저 광의 흡수 계수를 증가시키기 위해, 200 ℃ 내지 400 ℃ 사이의 편광 세포의 가열 온도를 설정함으로써 높은 RB 증기압을 갖는 장치가 개발되어, 광 조사 섹션의 1 mm로의 세포 갭을 증가시켰다 JP-11-248809 /AIST 언론 발표 2002226 참조] 이 기술은 유럽과 미국에서 개발중인 장치에 비해 독창적 인 단계를 가지고 있으며, 편광 속도와 단위 시간당 제조량을 동시에 늘릴 수 있다는 점에서 독창적 인 단계가 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ MRI (자기 공명 영상 방법 :자기 공명 영상)

자석 특성을 갖는 핵이 정적 자기장에 배치되고 적절한 전자기파와의 조사가 공명 현상을 유발하는 진단 방법은 공명 현상을 유발하고, 그 당시 방출 된 전자기파는 전기 신호로 감지되고, 단층 촬영 이미지는 컴퓨터를 사용합니다 그것은 가시 광선 및 X- 레이보다 훨씬 낮은 수십 개의 메가 헤르츠 (FM 라디오에서 사용되는 주파수 대역)에서 전자기파를 사용하며 다른 방사선을 사용하는 다른 이미징 방법보다 비교적 안전하다고합니다 형태 학적 정보를 제공하는 X- 선 CT와 달리, MRI는 화학적 변화 및 생물학적 조직의 기능을 감지하고 표시 할 수 있습니다 핵 자기 공명 단층 촬영 (NMR-CT :핵 자기 공명 컴퓨터 단층 촬영)라고합니다[참조로 돌아 가기]

 

◆ NMR (핵 자기 공명 :핵 자기 공명)

자기 공명은 양자 역학을 원자 핵과 전자와 같이 마이크로 마그넷으로 회전하는 하전 입자의 특성에 양자 역학을 도입하는 모델에서 설명됩니다 (스핀이라고 함) 열 평형 상태에서 자기 공명 관찰의 경우 감도가 설명 될 것이다 그림의 오른쪽 상단 모서리에서 스핀 양자 번호가 1/2 (¹H,³he,¹²⁹xe 등) 정적 자기장이 이들 스핀을 갖는 핵 그룹에 적용되면, 자기장의 강도에 비례하는 두 가지 다른 에너지로 나뉩니다 이러한 에너지 차이는 정적 자기장의 방향에 대한 스핀 평행 또는 안티 파란 렐의 방향에 해당하지만,이 에너지 차이는 열 에너지에 비해 매우 작습니다 열 평형에서,이 숫자는 볼츠만 분포에 따라 결정되지만, 두 점유는 거의 동일하며, 이들 사이의 차이는 약 001%에 불과합니다 이제, 이들 스핀이 그룹으로 관찰 될 때, 병렬 및 항구 변수의 쌍은 차이 (열 평형 자화)의 평행 스핀의 일부만 관찰된다 기존의 NMR에서, 180 ° 또는 90 °와 같은 무선 웨이브 펄스가 열 평형 자화에 적용되고 원래 상태로의 복귀가 코일에 의해 감지 될 때 생성되는 전자기파는 생성되지만이 신호의 크기는이 자화에 대한 값 비율을 초과하지 않습니다 다시 말해, 지금까지 존재하는 스핀의 001%만이 관찰되었습니다 일부 방법으로 평행 또는 반 예방 방향에 대해 스핀의 방향을 크게 편향 할 수 있다면,이 시점에서 관찰 된 자화는 원칙적으로 수십만 번의 자기 공명 신호를 제공하기 위해 계산 될 것이다 이 상태는 열 에너지가 매우 낮은 매우 낮은 온도에서 달성 될 수 있지만 측정 할 물체를 냉각 할 수없는 경우이 방법을 사용할 수 없습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Rubidium 캡슐화 된 pyrex 셀

현재까지, 과분극 된 Xenon 에볼루션 바카라의 생산은 일반적으로 배치 유형으로 알려진 Pyrex 셀을 사용하여 사용되며 내부 부피는 약 1 리터입니다 이것은 광 조사를위한 평면 창이있는 원통형 pyrex 셀이며, 작은 알칼리 금속 루비듐 (RB) 및 크세논 (XE) 에볼루션 바카라가 약 3 atm으로 에볼루션 바카라가 약 100 개의 가우스의 자기장에 밀봉됩니다 이 세포가 파장이 7947 nm 인 반도체 레이저 빔으로 조사 될 때,이 세포는 분기 파 플레이트를 통해 원형 편광되는 파장이 약 30 분 안에 약 5%의 초극성 제논 에볼루션 바카라가 생성된다 이 방법은 간헐적이지만 NMR/MRI 측정을 효율적으로 수행하기에 충분한 편광 에볼루션 바카라를 제공 할 수 있습니다 이번에는 루비듐을 함유 한 Pyrex 세포의 일부를 공급하는 방법이 확립되었으며, 이는 장기 사용 후 열화로 인해 교체 된 소모품 및 배치 유형을 사용하여 안정적인 초 분극화 에볼루션 바카라 공급으로 교체해야합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 고정밀 폐 기능 진단

캐비티를 얻는 폐 영상화 방법은 쥐와 인간에서 연구되었지만 폐 공동의 에볼루션 바카라조차도 국소적인 여유 공간, 산소 농도 또는 폐 표면의 상태에 따라 이완 시간을 변화시켜 임상 적용의 축적이 크게 진단 적용의 발달을 크게 촉진 할 수 있습니다¹³³XE 에볼루션 바카라를 사용한 폐 환기 신티 그래피와 비교하여 방사선 관리의 번거 로움이나 노출 위험이 없으므로 미래에 유망합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 뇌의 혈류 영상

혈관 장벽을 포함하여 생물학적 막을 자유롭게 통과 할 수있는 Xenon (XE)은 화학적으로 비활성화되고 신진 대사가 아니므로 혈액에 용해되어 다양한 기관의 관류를 측정하는 데 사용할 수 있습니다 이미, 방사성¹³³신장 및 심장 관류 측정 및 국소 뇌 혈류 (RCBF) 측정은 XE를 사용하여 수행되었지만 유사한 실험은과 분극화되었습니다¹²⁹XE를 사용하면 방사선없이 그렇게 할 수 있어야합니다 또한, 과분극¹²⁹래트 흡입 XE의 측정은 XE NMR 매개 변수가 주변의 물리적 및 화학적 환경에 크게 의존하고 있으며 화학적 이동은 에볼루션 바카라에 비해 약 200ppm의 피크를 제공하며, 3 개의 피크는 혈장 및 지방에 결합 된 것과 분리 될 수 있습니다 이완 시간은 또한 헤모글로빈 산화 (동맥 혈액)와 비산화 (정맥 혈액) 사이에서 대략 3 배가 다르면 크게 다릅니다 이 특성을 적용함으로써, 조직의 국소 혈류, 산소 대사 및 대사 산물 농도의보다 상세한 변화와 같은 조직 기능의 매우 민감한 측정에 적용될 것으로 예상된다 뇌 이미지를 얻는 데있어 문제는 혈액에 용해 된 xe의 t₁10-20 초에 에볼루션 바카라에 비해 매우 짧습니다 미래의 과제는 혈관을 통과하는 동안 과분극 된 XE의 이완을 방지하고 생성 된 에볼루션 바카라 자체의 분극 속도를 증가시키는 것입니다 이미 인공 혈액으로 유명한 PFOB 에멀젼 및 인지질로 구성된 미세 기포로 고도로 편광된다¹²⁹XE를 포함하여 혈관으로의 직접 주입이 고려되고 있습니다³그는 지름이 5-10 µm 인 중합체 미세권을 흡입하여 혈관 조영술을 연구했습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 슈퍼 편광 희귀 에볼루션 바카라

발생 원리 :광학 펌핑 방법 [아래]을 사용한 과분극 된 희귀 에볼루션 바카라의 생성과 핵 자기 공명 (NMR/MRI) 측정에 대한 적용이 그림에 나와 있습니다 이때, 고귀한 에볼루션 바카라가 알칼리 금속 증기와 함께 혼합되면, 편광 상태는 알칼리 금속의 전자에서 고귀한 에볼루션 바카라의 원자 핵으로 전달 될 수있다 여기서, 고귀한 에볼루션 바카라는 모노 토미 학자 분자이며, NMR의 이완 시간 (특히 세로 이완 시간, t₁)는 극히 길기 때문에 분극 운동의 효율이 비효율적이더라도 시간을내어 NMR 측정을 위해 충분한 편광 이동을 달성 할 수 있습니다 이러한 방식으로 얻은 편광 상태에서 고귀한 에볼루션 바카라에서 RB를 제거한 후, NMR 샘플 튜브, 폐 및 작은 동물의 위에 도입하여 측정을 수행합니다
MRI의 이미징 :AR 이외의 고귀한 에볼루션 바카라에는 핵 스핀이있는 동위 원소가 포함되어 있지만 스핀 양자 수가 1/2³he and¹²⁹xe가 주요 것입니다 이완 시간이 길고 동위 원소 농도가 높은 샘플을 얻을 수 있기 때문입니다³그는 자기 회전 비율¹H, H의 3/4에 비해 15T MRI 장비의 공명 주파수는 484MHz입니다¹²⁹xe는 감도 측면에서 177MHz에서 낮습니다³그는 이점이 있습니다¹²⁹xe는 수직 휴식 시간이 있습니다³그보다 약간 짧고 더 높은 편광을 제공하지 않습니다 그러나 XE는 물보다 약 10 배 더 많은 용해도이며 XE는 물보다 오일과 지질 에멀젼에 5-20 배 더 많은 용해성이 있습니다 이러한 이유로부터, 3he는 에볼루션 바카라로부터 신호를 감지하는 공동 부분을 영상화하는 데 유리하지만, 다양한 매체의 신호를 감지하고 매체에 대한 정보를 얻을 수있다¹²⁹XE의 사용에도 장점이 있습니다³그는 자연 풍부 비율로 10입니다^-4%는 매우 작지만 극도로 극저온 실험에 사용되었으므로 고농도는 상업적으로 이용 가능합니다 반면에,¹²⁹XE는 자연 풍부가 264%이며 동위 원소 농축이없는 자기 공명 실험에 사용할 수 있습니다 】[참조로 돌아 가기]

◆ 광학 펌핑 방법

전자 스핀의 편광은 1950 년경a Kastler에 의해 발견 된 빛의 에너지를 영리하게 활용하는 광학 펌핑으로 알려진 방법에 의해 얻어진다 첫째, 원자의 외부 쉘 전자에서 편광 스핀 상태를 생성합니다 이 경우, 루비듐 (RB)과 같은 알칼리 금속 원자가 사용됩니다 RB의 원자가는 하나의 5S 궤도 전자이며, 자기장 에서이 전자의 스핀 상태는 핵 스핀의 경우와 같이 열 평형에서 거의 동일한 수의 외부 자기장 (-1/2) 및 안티 파란 엘 스핀 (+1/2)과 평행 한 스핀으로 구성됩니다 여기서, 파장이 7947 nm의 빛이 조사 될 때, 전자는 s 궤도에서 p 궤도로 여기됩니다 이 경우, helicity +1을 갖는 eirotically 원형 편광으로 조사되면,이 빛이 흡수되기 위해, 전자의 스핀 상태에는 전자의 스핀 상태에서 +1의 각 운동량 변화가 동반되어야한다 이를 위해서는 평행 스핀에서 항 피라 럴 스핀으로의 전환이 필요하며, 평행 스핀에서 병렬 스핀으로의 전환은 금지됩니다 즉,이 조건에서, s 궤도에서의 평행 한 스핀 만 P 궤도의 반자골 스핀 상태에서 여기된다 전자 스핀의 여기 상태는 원래 상태 (지면 상태)로 돌아 오지만이 경우 각 운동량에 의해 제한되지 않으므로 반환 스핀 상태는 동일하게 평행하고 항구 평행 할 수 있습니다 결국, 스핀 양자 수의 선택적 흡수 및 방사선 과정은 S- 궤도의 평행 스핀이 빠르게 감소하고 반 평란드 스핀이 증가합니다 이러한 방식으로, 전자 스핀의 편광이 얻어진다[참조로 돌아 가기]