개발 된 연속 흐름 유형 스핀-분극 제네논 바카라 양방 생산 장비

고급 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "바카라 양방"라고 불리는)는 바카라 양방가 Toyoko Chemical Co, Ltd와 협력하여 바카라 양방가 연구 한 유량 유형의 스핀 편광 Xenon 가스 생산 기술을 기반으로합니다 (이하 "Tyoko Chemical"이라고합니다연속 흐름 유형 스핀 편광 크세논 바카라 양방 제조장비성공적으로 개발되었습니다 이 장치 기술에 따르면고정밀 폐 기능 진단즉시 8570_8597 | 및뇌의 혈류의 매우 정확하고 빠른 영상화뇌 경색 방지 진단 기술을 구현할 가능성을 극적으로 증가시킬 것으로 예상됩니다

○ 실용적인 스핀 편광 Xenon 바카라 양방 생성 장치는 아직 개발되지 않았습니다
지금까지 약 1 리터의 내부 부피를 갖는 Pyrex 유리 셀을 사용하는 저수지 유형이라는 방법이 스핀-편광 크세논 바카라 양방를 제조하는 데 사용되었습니다 이것은 직경이 70mm이고 길이가 150mm 인 원통형 Pyrex 유리 셀이며, 광 조사를위한 평면 윈도우가 있으며, 작은 알칼리 금속 루비듐 (RB) 및 약 3 ATM으로 바카라 양방가 바카라 양방가 약 100 가우스의 자기장에 밀봉됩니다 이 세포가 파장이 795 nm 인 반도체 레이저 빔으로 조사 될 때, 이는 분기 파 플레이트를 통해 원형 편광되며, 약 5%의 분극성을 갖는 스핀-편광 Xenon 바카라 양방가 약 20 분 안에 생성된다 지금까지, 셀에 부착 된 밸브에서 소량의 바카라 양방를 추출하여 실험이 수행되었습니다

○ 바카라 양방는 높은 생산 효율로 스핀 편광 크레논 가스를 지속적으로 제조 할 수있는 장비를 개발했습니다
바카라 양방는 스핀-편광 크세논 가스를 생성하는 원리를 고려하여 세포 구조 및 물질에 대한 상세한 검사를 수행했습니다 구체적으로, 레이저 광의 흡수 계수를 증가시키기 위해, 유동 구조를 만들 때, 유량 구조를 만들 때, 편광 세포의 가열 온도가 200 ° C ~ 400 ° C로 설정되어 RB 증기 압력을 증가시켜 빛 관개 섹션의 세포 간격이 1 mM이었고, 일본의 Patentation Patentation Patentation Partent gap은 1 mm였으며, 일본어 Patentation Patentation the Adonation Partent gap은 1 mm였다 출판 번호 11-248809)

○ 높은 생산 효율을 활용하여 광범위한 산업 분야에서 스핀 편광 바카라 양방를위한 응용 기술 개발의 기초가되었습니다
여기에서 개발 된 장치는 유럽과 미국에서 개발중인 장치와 비교하여 원칙적으로 편광 속도와 단위 시간당 생산량을 동시에 증가시킬 수 있다는 점에서 독창적 인 단계를 가지고 있습니다 따라서 전 세계적으로도 뇌의 고전득, 빠른 혈류 영상을 사용하여 고정밀 폐 기능 진단 및 뇌 경색 예방 진단 기술을 즉시 수행 할 수있는 의료 기기의 실제 적용을 크게 가속화 할 것입니다 또한, 원하는 경우, 원하는만큼 편광 된 크세논 바카라 양방를 생성 할 수 있으며, 더 간단한 작동을 갖는 MRI 장치에서 사용할 수 있습니다 또한,이 제조 장치는 촉매제와 같은 다공성 몸체의 작은 구멍이있는 물질 내의 비어있는 크기 분포 및 바카라 양방 역학과 같은 의료 분포 분석과 같은 광범위한 산업용 응용 분야 에서이 제조 장치를 사용하여 응용 연구에 기여할 것으로 예상됩니다

결과는 Applied Physics에 관한 제 49 회 연합 강의에서 발표 될 예정이다

개발 된 연속 흐름 장치 (왼쪽)의 완전한보기 단일 스캔에서 측정 된 스핀 편광 Xenon 바카라 양방의 NMR 신호 (오른쪽)

자기 공명 영상 장치 (MRI)는 측정 목표를 손상시키지 않고 내부 구조를 검사하는 방법으로 실질적으로 사용됩니다 오늘날, 많은 장치가 Town General Hospitals에서 운영되고 있으며 X-ray CT 스캔과 함께 의료 영상 진단에 적극적으로 참여하고 있습니다 MRI입니다핵 자기 공명 (NMR)10918_11163¹h)를 표적으로하기 때문에, 그것은 주로 살아있는 조직의 수질과 지질에서 수소 원자의 밀도를 이미지화했으며, 폐와 같은 저밀도 기관에는 거의 사용되지 않았다 이러한 문제를 해결하기 위해, 자기장을 증가시키고 코일 및 서열의 효율을 높이는 것과 같은 탐지 감도를 향상시키기위한 연구가 수행되었지만, 각각의 완료 시점에 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 스핀 편광입니다 (과분극)라는 상태에서 고귀한 바카라 양방의 사용이 주목을 끌었습니다 (그림 1) 이 기술에 의해 신호 강도가 수만 번 증가한 희귀 바카라 양방를 사용하는 경우, 동일한 부피의 물보다 100 배 이상 강한 자기 공명 신호는 밀도가 낮고 이전에 NMR 및 MRI에 적용되지 않은 대기압에서 바카라 양방에서 얻을 수 있습니다 이미, 호흡기 시스템, 뇌 및 혈관의 MRI 실험을 사용 하여이 바카라 양방를 사용하여 서부 국가에서 MRI 실험이 수행되었습니다

대기 바카라 양방는 밀도가 낮고 과거에는 NMR 또는 MRI의 적용을받지 않았습니다 그러나 희귀 바카라 양방 (³he, ¹²⁹xe)는 편광 회전 (조명 펌핑11869_12534스핀 편광 XE 바카라 양방의 MRI 이미지이런 식으로, 우리는이 가스가 의료 기술 연구 현장에서 생산 될 수 있고 일본의 기술 연구에서 주도권을 잡을 수 있음을 보여주었습니다 한편, 스핀 편광 가스 생성기의 연구 및 개발은 유럽과 미국에서 진행되고 있지만 바카라 양방는 자체 비평 형 체계를 기반으로 고유 한 효율적인 발전기를 제안했으며 소규모 시연 실험을 수행했으며 이번에는 Toyoko Chemical과의 협력을 통해이 통합을 성공적으로 구현했습니다

그림 1스핀 편광 희귀 바카라 양방 생성 원리그리고 매우 민감한 핵 자기 공명 분광법

앞으로이 제조 장치의 단위 시간당 편광 속도와 생산량을 더욱 증가시키기 위해 연구 개발을 수행하고 편광 바카라 양방를 운반하는 데 최적의 재료를 탐색 할 것입니다 또한, 우리는 국내 및 국제 의료 기술 연구 기관과의 공동 연구를 개발하여 개발 된 장치를 사용하여 고정밀 폐 기능 진단을 즉시 수행 할 수있는 의료 기기와 뇌의 혈액 흐름의 빠른 영상을 사용하여 뇌 경색 진단을 방지 할 수있는 기술을 즉시 수행 할 수있는 의료 기기를 실용화하는 것을 목표로 할 것입니다 또한, 제조 장비는 의료 이외의 광범위한 산업 응용 분야에 적용될 것이며, 촉매와 같은 다공성 몸체의 작은 공동을 가진 물질의 비어있는 크기 분포 및 바카라 양방 역학 분석, 폭발로 내화용 벽돌 내부의 "sub"의 영상화를 포함하여 의료 이외의 광범위한 산업 응용 분야에 적용될 것이다

◆ 핵 자기 공명 방법 (NMR)

자기 공명은 핵과 전자처럼 회전하는 하전 입자가 마이크로 자석 (스핀이라고 함)의 특성에 도입되는 모델에서 설명됩니다 열 평형 상태에서 자기 공명 관찰의 경우 감도가 설명 될 것이다 그림 1의 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 숫자 분포는 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 변수 쌍이 사라져서 차이의 평행 스핀의 일부만 발생합니다 (열 평형 자화, 부분이 녹색으로 음영) 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, 스핀의 방향이 평행 또는 항 파문 (편광)으로 크게 바이어스 될 수 있다면,이 시점에서 관찰 된 자화는 원칙적으로 계산되어 자기 공명 신호를 최대 수십만 배까지 더 크게 제공 할 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]

◆ 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, 795 nm의 파장을 갖는 빛이 조사 될 때, 전자는 s 궤도에서 p 궤도로 여기됩니다 이 경우, helicity +1을 갖는 eirotically 회전 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, 이러한 스핀-쿼터 수 선택적 흡수 및 방사선 공정은 S- 궤도의 병렬 스핀의 급속한 감소 및 반 평행 스핀의 증가를 초래한다 이러한 방식으로, 전자 스핀의 편광이 얻어진다[참조로 돌아 가기]

◆ 스핀 편광 희귀 바카라 양방 생성 원리

광학 펌핑 및 핵 자기 공명 (NMR, MRI) 측정을 사용한 스핀 분극 고귀한 바카라 양방의 생성은 그림 1에 나와 있습니다이 시점에서 고귀한 바카라 양방가 알칼리 금속 증기와 함께 혼합되면, 분극 된 상태는 알칼리 금속의 전자 핵으로 전달 될 수 있습니다 여기서, 고귀한 바카라 양방는 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 바카라 양방에서 RB를 제거한 후, NMR 샘플 튜브, 폐 및 작은 동물의 위에 도입하여 측정을 수행합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 연속 흐름 유형 스핀 분극 제네논 바카라 양방 제조 장비

기존 장치의 프레임 워크에서 성능 평가는 분극의 정도 (편광 속도) 만 목표로 삼았습니다 이 개발에서는 생성 효율을 평가 측정으로 사용하여 비교하기가 더 쉽습니다 이는 방사선 전력 (W) 및 레이저 조사 섹션 (예 : 05%015CC/15W ・ 1SEC)을 통과하는 시간 (초)에 의해 분극 인자 (%) 및 바카라 양방 부피 (CC)의 생성물을 정규화함으로써 얻은 값이다 또한, 저수지 유형의 경우, 편광비 (%) 및 내부 부피 (CC)는 조사 전력 (W) 및 레이저 조사 시간 (SEC) (예 : 2%, 200CC/15W, 1200SEC)에 의해 정규화된다 레이저 조사 강도가 100 배인 경우, 흐름 유형의 생산 효율은 저수지 유형보다 100 배입니다 이것의 주된 이유는 저수지 유형의 경우, 생성 된 스핀 편광 Xenon 바카라 양방가 레이저 빛과 조사되지 않은 측면의 세포벽에서 사라지기 때문입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 스핀 편광 희귀 바카라 양방의 MRI 이미징

AR 이외의 고귀한 바카라 양방에는 핵 스핀이있는 동위 원소가 포함되어 있지만 스핀 양자 수가 1/2³he and¹²⁹xe가 주된 것입니다 이완 시간이 길고 동위 원소 농도가 높은 샘플을 얻을 수 있기 때문입니다³그는 자기 회전 비율¹H의 3/4, 15T MRI 기기는 484MHz에 비해 공명 주파수가 484MHz입니다¹²⁹xe는 감도 측면에서 177MHz에서 낮습니다³그는 이점이 있습니다¹²⁹XE는 종 방향 완화 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 따라서 바카라 양방로부터 신호를 감지하는 캐비티 부분을 이미지화해야한다³그는 유리하지만 다양한 미디어에서 신호를 감지하여 미디어에 대한 정보를 제공 할 수 있다는 점에서¹²⁹XE의 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 사용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 고정밀 폐 기능 진단

공동 이미지를 얻는 폐 영상 방법은 쥐와 인간에서 연구되었지만 폐 공동의 바카라 양방조차도 자유 공간의 국소 적 양, 산소 농도 또는 폐 표면의 상태에 따라 이완 시간을 변화 시켜서 임상 적용의 축적은 폐 기준 및 병적 진단 방법의 발달을 크게 촉진 할 수 있습니다 방사성¹³³XE 바카라 양방를 사용한 폐 환기 신티 그래피와 비교할 때, 방사선 관리의 번거 로움이나 노출 위험은 없으므로 미래에 유망합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 뇌의 혈류 영상

혈관 장벽을 포함하여 생물학적 막을 자유롭게 통과 할 수있는 Xenon (XE)은 화학적으로 비활성이 아니며 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 실험은 스핀 편광¹²⁹XE를 사용하면 방사선없이 그렇게 할 수 있어야합니다 또한 스핀 편광¹²⁹래트 흡입 XE의 측정은 XE NMR 매개 변수가 주변의 물리적 및 화학적 환경에 크게 의존하고 있으며 화학적 이동은 바카라 양방에 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 바카라 양방에 비해 매우 짧습니다 미래의 과제는 혈관을 통과하는 동안 스핀 편광 XE의 이완을 방지하고 생성 된 바카라 양방 자체의 분극 속도를 증가시키는 것입니다 이미 인공 혈액으로 유명한 PFOB 에멀젼 및 인지질로 구성된 미세 혈압으로 스핀 분극¹²⁹XE를 포함하여 혈관으로의 직접 주입이 고려되고 있습니다³그는 지름이 5-10 µm 인 중합체 미세권을 흡입하여 혈관 조영술을 연구했습니다[참조로 돌아 가기]