[发明专利]用于动态核自旋极化(DNP)的极化器的管嘴

说明书

技术领域

本发明涉及动态核极化(DNP)领域。更具体地说，本发明涉及一种用于动态核极化设备的构件。甚至更具体地说，本发明涉及用于DNP极化器的溶解设备的特征，即用作溶解装置的一部分的管嘴。这种管嘴提供了更有效率的固体极化样本的溶解，从而可实现快速且完全的溶解。

背景技术

由固态下的DNP，即非常低的温度和中等至高的磁场下的极化，之后用溶解介质进行溶解，其已被证明可产生高度增强的核极化，从而可实现一种新颖的MR应用范围。例如，丙酮酸盐是一种在柠檬酸循环中起作用的化合物，并且DNP-极化(超极化)的丙酮酸盐可用作用于人体代谢过程的体内MR研究的MR剂。例如，超极化丙酮酸盐如WO-A-2006/011810中详细所述可用作用于体内肿瘤成像的MR成像剂，并且如WO-A-2006/054903详细所述通过MR成像而用于评估心肌组织的活力。为了生产超极化丙酮酸盐，丙酮酸被DNP极化，并且在包含水性缓冲溶液和基质的热的溶解介质中溶解和中和冻结成固体的极化的丙酮酸。WO-A-2006/011809公开了丙酮酸的DNP极化和溶解，其通过引用而完整地结合在本文中。

溶解过程本身必须是极端快速且完全的。这通常需要将热的溶解介质注入到包含冻结的固体样本的小瓶中，期望热能和溶解介质的流动将足以完全溶解样本并将其携带至另一容器中，参见例如WO-A-02/37132，其通过引用而结合在本文中。在下文中，术语“冻结成固体的样本、固体样本和冻结样本”可互换使用。然而，在实际实践该工艺时会观察到许多意外的问题。一个可能故障模式是系统在固体样本被溶解之前冻结，形成冰塞，其部分或完全阻塞流入和流出系统的流。另一故障模式是传递至固体样本的热能不足以溶解其全部，导致一定数量的固体样本保留在小瓶中。除了操作压力和温度之外，还可确定的是，入口管的设计和定位对于获得令人满意的溶解可起到重要的作用。

解决这个问题的一种现有方案涉及将溶解介质加热到非常高的温度，并在非常高的压力下进行操作。利用这种方案可以迅速地溶解低温冻结样本。然而，这种方案所需要的压力和温度还可能需要耐热耐压材料制成的昂贵的构件，和/或导致安全问题。此外，非常高的温度可能容易导致溶解介质的蒸发，其依赖于压力。然而蒸汽在将热量传递给冻结的固体样本的过程中是低效的，并因而比液体溶解介质溶解样本更为低效。因此防止热的溶解介质蒸发的方法是关键。

此外，长时间的溶解将无意中影响核极化，因为溶解样本中的极化随着时间而减弱，并且时间变化将导致不可靠的溶解过程，产生可变的极化。另外，不完全的溶解将影响工艺成品率。此外，在极化溶解时必须中和的游离酸例如丙酮酸的情况下，不完全溶解对于控制所得溶液的pH值是有害的。因此需要采纳有助于实现一种可靠且便利的溶解过程的特征。

附图说明

图1描绘了现有技术的溶解棒和样本容器。

图2描绘了本发明的第一实施例，即包含管嘴的对接容器(dockinghouse)。

图3描绘了本发明的第二实施例。

图4描绘了本发明的第三实施例。

图5描绘了本发明的第四实施例。

图6描绘了本发明的第五实施例。

图7A-C描绘了图6的管嘴的备选实施例。

图8A-B显示了本发明的第六实施例。

图9描绘了本发明的第七实施例，其显示本发明管嘴处于极化器的流体流路中的位置上。

图10描绘了位于本发明的管嘴周围的产品样本瓶，其瓶盖处于合适位置。

图11描绘了本发明的第八实施例。

图12描绘了制造本发明的管嘴的方法。

图13显示了在存在管嘴(图13B)和没有管嘴(图13A)情况下的溶解之间的对比。

具体实施方式

图1描绘了现有技术的溶解棒10和样本容器12。溶解棒10用于溶解保持在样本容器12中的极化样本材料14。

这里使用的术语“样本”指极化材料，其通常设于样本容器中，以冻结的固态形式保持在低温下。术语“溶解介质”指为溶化和溶解样本材料从而形成溶化和溶解的样本材料以及可能至少某些溶解介质的“溶液”而提供的液体。溶解介质的温度通常比样本的温度更高。样本的温度大约为1至5K，而溶解介质的温度至少为室温，即大约295K，但优选使用加热的，即热的溶解介质。如果使用水性溶解介质，例如水性缓冲液，那么可将这种水性缓冲溶液加热至大约355K或更高温度。因而当溶解介质与样本发生接触时，样本被溶化并溶解。术语“样本容器”和“样本瓶”被设想为将样本保持在其冻结的固体形式和其溶液形式。