专利名称：用于传送超极化的气体的泵系统和方法
技术领域：
本发明涉及超极化的气体的领域。更具体地，本发明有关于用于处理超极化的气体的泵系统和方法。
相关申请本发明要求对2003年1月17日提交的美国临时专利申请No.60/440,747的优先权，并且也要求对2003年7月2日提交的美国临时专利申请No.60/484,460的优先权，通过参考，由此合并所有这些专利申请披露的全部东西，就如同在此已经充分披露了这些东西。
背景技术：
为了成像和光谱应用，应用像129Xe和3He那样的超极化的稀有气体的使用，正变得更广泛。对于身体腔隙的磁共振成像，超极化的气体是特别有用的对照剂。一旦使气体极化，这些应用的每个都需要一些量的气体处理。已经看到的是，超极化的气体的处理和传送能够对极化水平具有不利的影响。例如，知道的是，用于形成气体处理系统的不同材料对气体极化具有不同的影响。在许多处理和传送系统中，必须的是，使气体压缩或充气，以影响气体传送。想要的是，在不丢失极化的情况下，特别在通过亚稳态交换光学泵(MEOP)在低压(～0.1kPa)引发极化的情况下，完成气体传送。知道的是，使用可市场上得到的泵(例如隔膜泵)导致难以接受地高的极化丢失。因此，需要一种系统用于将所有极化的气体从一个容器传送到另一个容器，同时使极化丢失最小化。
发明内容
鉴于技术要求，本发明提供了用于传送超极化的气体的泵系统。泵系统包括延长的流体管路，该延长的流体管路限定了用于通过其传输超极化的气体的延长的通路。将第一入口阀门和第一出口阀门间隔地定位成与流体管路保持流体连通，以提供通过其的可中断的并且可引导的流动。第一泵腔限定了内部腔隙，并且包括可折叠的气囊，该可折叠的气囊限定气体腔隙与在第一入口和出口阀门之间的流体管路保持流体连通。气囊还限定第一流体腔隙通过囊与气体腔隙相对。系统还包括限定第二流体腔隙的流体储存器和定位成在第一和第二流体腔隙之间保持流体连通的抽吸机构。抽吸机构能够在第一和第二流体腔隙之间引导流体，以在充气的和放气的构造之间推动气囊。
本发明的泵系统还可以包括间隔地定位在流体管路上的第二入口阀门和第二出口阀门，以提供通过其的可中断的并且可引导的流动。然后，流体储存器还包括第二可折叠的气囊，该第二可折叠的气囊限定第二气体腔隙与在第二入口和出口阀门之间的流体管路保持流体连通。第二气囊还流体地将第二气体腔隙从第二流体腔隙隔离开来。可操作地使第二入口和出口阀门与所述的第一入口和出口阀门联合，以提供极化的气体的近连续抽吸。
本发明还提供了用于传送超极化的气体的泵，该泵具有限定用于传输通过其的超极化的气体的延长的通路的延长的第一流体管路和限定第一内部腔隙的第一泵腔。第一泵腔包括限定第一气体腔隙与第一流体保持流体连通的第一可偏斜的气囊。第一气囊还限定第一流体腔隙通过第一气囊与第一气体腔隙相对。在第一内部腔隙内，第一气囊在第一构造和第二构造之间是可偏斜的，以通过第一流体管路引入和排出超极化的气体。延长的第二流体管路限定了用于通过其传输超极化的气体的延长的通路。第二泵腔限定了第二内部腔隙，并且包括限定第二气体腔隙与第二流体管路保持流体连通的第二可偏斜的气囊。第二气囊还限定第二流体腔隙通过第二气囊与第二气体腔隙相对。在第二内部腔隙内，第二气囊在第一构造和第二构造之间是可偏斜的，以通过第二流体管路引入和排出超极化的气体。泵还包括具有壳的流体传送装置，该壳限定第一驱动腔与第一流体腔隙保持流体连通并且限定第二驱动腔与第二流体腔隙保持流体连通。流体传送装置包括流体驱动机构，该流体驱动机构用于在第一流体腔隙和第一驱动腔之间和在第二流体腔隙和第二驱动腔之间引导流体，以分别使第一和第二囊在它们的第一和第二构造之间偏斜。
图1描绘了本发明的第一个液压泵。
图2描绘了本发明的液压泵的替换实施例。
图3描绘了本发明的液压泵的另一个实施例。
图4为通过线4-4做的图3的泵的截面图。
图5为图3和4的泵腔分解图。
图6描绘了图3和4的泵腔，该泵腔具有它的完全偏斜的隔膜，以从气体腔隙排出超极化的气体。
图7描绘了本发明的泵的另一个实施例，该实施例包括两个图3和4的泵腔。
图8描绘了处在排出超极化的气体的构造中的图7的泵。
图9描绘了本发明的又一个泵，该泵包括两个图3和4的泵腔。
图10为图9的泵的替换描绘。
图11描绘了本发明的再一个泵，该泵包括两个图3和4的泵腔和流体驱动机构，该流体驱动机构包括双头活塞。
图12为图11的泵的替换描绘。
图13A-E描绘了本发明的另一个泵。
图14A-D描绘了本发明的又一个泵，该泵包括褶皱的可偏斜的部件。
图15A-B描绘了本发明的包括泵的极化器。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供了具有延长的中空的流体管路12的泵系统10，该流体管路12限定了入口端口14、出口端口16和在其之间延伸的用于通过其传输超极化的气体的延长的通路18。将第一入口阀门20和第一出口阀门22间隔地定位在流体管路12内，以提供通过其的可中断的并且可引导的流动。系统10包括限定内部腔隙26的第一泵腔24。将可折叠的气囊28固定在腔隙26内，以在入口和出口阀门20和22之间的某个位置限定气体腔隙30与流体管路12的通路18保持流体连通。气囊28包括囊壁32，该囊壁32还限定了腔隙26，以包括囊壁32外部的第一流体腔隙34和囊壁32内部的气体腔隙30。
泵系统10还包括限定第二流体腔隙38的流体储存器36。将抽吸机构40定位成在第一和第二流体腔隙34和38之间保持流体连通。抽吸机构40能够在第一和第二流体腔隙34和38之间引导驱动流体42，以在充气的和放气的构造之间推动气囊28。预期抽吸机构40是双向泵或单向泵，并且预期抽吸机构40是用于在任一方向上抽吸流体的阀门系统。相似地，抽吸机构40可以是压力补偿的，或可以包括旁路阀门，以供空载操作用。
泵系统10想要地用作驱动流体42，即在流体腔隙34和38内的和在抽吸机构40内的不可压缩的流体，虽然也预期的是，驱动流体42可以是可压缩的流体或气体。抽吸机构40的激励使得流体42在流体腔隙34和38之间传送，以使得在泵壳24内的气囊28连续地或间歇地充气和放气。可操作地将入口和出口阀门20和22与气囊28的充气和放气关联，以如在下面还将描述的那样，将超极化的气体的流从入口端口12引导到气体腔隙30内并且通过出口端口14。
由柔性材料想要地形成气囊28，以允许囊壁32在充气的和放气的构造之间偏斜，并且由此将所包含的任何超极化的气体收纳到气体腔隙30内和从气体腔隙30排出所包含的任何超极化的气体。预期的是，可以由可膨胀的或弹性体材料形成气囊28。由被选择用于对所包含的超极化的气体的极化具有较低的不利影响的像聚合材料那样的材料，想要地形成气囊28。还预期的是，气囊28可以采取延伸过腔隙26的弹性体的隔膜的形式。还由不透气的材料想要地形成气囊28，以避免气体泄漏，该气体泄漏可能影响正被抽吸的极化的气体的极化或混合。
通过以下方法，使在抽吸循环期间的极化丢失保持低微1)可以选择相对非去极化的聚合物材料，和2)可以使内部的泵体积保持相对大(例如在我们现有的设计中为1升)，这导致有利的表面对体积的比例，以使表面接触最小化。初始的研究表明，通过经由泵系统10的气体循环，将保留大于95％的3He极化。
典型的抽吸循环是如下面那样的1)压缩关闭入口阀门20，将流体42从第二流体腔隙38抽吸到第一流体腔隙34，并且开放出口阀门22。
2)收纳关闭出口阀门22，颠倒流体42的流动方向，以从第一流体腔隙34流动到第二流体腔隙38，并且开放入口阀门22。
3)重复。
在压缩阶段期间，流体42压缩气囊28，迫使超极化的气体通过出口阀门14。在出口处可得到的最高绝对压力大体上等于抽吸机构40的差压能力。
在收纳阶段期间，在第一流体腔隙38内的流体压力下降，将超极化的气体从入口端口12引入到气囊28内。如果在流体腔隙34和38内的流体水平是低微的(使得水平下降到袋水平之下)，那么在袋内可得到的最低压力等于所使用的流体的蒸汽压力。(然后，必须注意避免过分充气气囊28。)如果代替地选择流体水平，使得在气囊28完全充气之前，用流体完全填充第二流体腔隙38，那么可得到的最低压力将稍微提高，虽然然后过分充气气囊28是不可能的。
现在参考图2，本发明提供了多囊泵系统110，其提供更连续的抽吸循环。泵系统110包括延长的中空流体管路112，该延长的中空流体管路112限定定位在中间的入口端口114并且与第一和第二出口端口116和117相对。流体管路112还限定了延长的通路118，该延长的通路118在入口端口114和出口端口116和117之间延伸，用于通过其传输超极化的气体。将第一和第二入口阀门120和121和第一和第二出口阀门122和123间隔地定位成与流体管路112的通路118保持流体连通，以在流体管路112内提供可中断的并且可引导的流动，并且提供通过流体管路112的可中断的并且可引导的流动。泵系统110包括限定内部腔隙126的第一泵腔124。将第一可折叠的气囊128固定在腔隙126内，以在第一入口和第一出口阀门120和122之间的位置，限定气体腔隙130与流体管路112的通路118保持流体连通。气囊128包括囊壁132，该囊壁132还限定第一流体腔隙134通过囊壁132与气体腔隙130相对。
泵系统110还包括限定第二腔隙127的第二泵腔136。将第二可折叠的气囊129固定在腔隙127内，以在第二入口和第二出口阀门121和123之间的位置，限定气体腔隙131与流体管路112的通路118保持流体连通。气囊129包括囊壁133，该囊壁133还限定第二流体腔隙138通过囊壁133与气体腔隙131相对。
将抽吸机构140定位成在第一和第二流体腔隙134和138之间保持流体连通。抽吸机构140能够在第一和第二流体腔隙134和138之间引导驱动流体142，以同时在充气的和放气的构造之间推动气囊128并且在放气的和充气的构造之间推动气囊129。预期抽吸机构140是双向泵或单向泵，并且是用于在任一方向上抽吸流体的阀门系统。相似地，抽吸机构140可以是压力补偿的，或可以包括旁路阀门以供空载操作用。如可以看到的那样，第一和第二流体腔隙134和138还各自作为泵腔136和124的流体储存器。
泵系统110想要地用作驱动流体142，即在流体腔隙134和138内的和在抽吸机构140内的不可压缩的流体，虽然也预期的是，驱动流体142可以是可压缩的流体或气体。抽吸机构140的激励使得流体142在流体腔隙134和138之间传送，以使得气囊128和129连续地或间歇地充气和放气。可操作地将入口和出口阀门120-123与气囊128和129的充气和放气关联，以如在下面还将描述的那样，交替地将超极化的气体的流从入口端口112引导到气体腔隙130和131内并且通过出口端口116和117。泵系统110想要地包括各自与第一和第二流体腔隙134和138保持压力连通的压力计150和152，用于在不需要直接测量在超极化的气体传导通路内的气体压力的情况下，监测系统压力。
希望在柔性气囊材料周围使用不可压缩的液压液体，以减小透过袋的气体污染物的量。然而，本发明的抽吸系统想要地使用液压抽吸，每个抽吸系统也可以使用压缩气缸或空气压缩器代替液压系统来依靠空气工作。
泵系统110的抽吸循环是如下面那样的1)关闭入口阀门120和出口阀门123，将流体142从第二流体腔隙138抽吸到第一流体腔隙134，并且开放入口阀门121和出口阀门122。在这个步骤期间，通过入口114将超极化的气体引入到气囊129内，同时迫使超极化的气体通过出口端口116从气囊128出来。
2)关闭入口阀门121和出口阀门122，将流体142从第一流体腔隙134抽吸到第二流体腔隙138，并且开放入口阀门120和出口阀门123。在这个步骤期间，通过入口114将超极化的气体引入到气囊128内，并且迫使超极化的气体通过出口端口117从气囊129出来。
3)重复。
以这种方式操作，泵系统110将气体的准连续流从入口端口114递送到出口端口116和117。还预期的是，可以将本发明的额外的泵加到本发明的泵系统，或可以以交错循环操作本发明的多泵系统，以提供更平滑的并且更连续的气体供应。
本发明的泵系统具有若干超越现有技术的气体处理系统的重要的好处。在抽吸循环期间，希望泵系统10和110丢失不多于大约5％的极化。另外，在一个或两个确定的气囊周围监测流体42或142的压力等同于监测袋内的极化的气体的压力。几乎所有可市场上得到的压力计包含使得超极化的气体迅速削弱的弄湿的部分，所以这是显著的好处。而且，本发明提供使流到每个气囊内或流出每个气囊的超极化的气体的流与通过抽吸机构的流体的流相关，由此，通过测量流体流，允许精确测量超极化的气体的流。再次，通过避免由流量计和计量阀直接与超极化的气流接触引起的对极化的不利影响，本发明提供了这个特点。
现在参考图3和4，本发明也为泵系统提供了圆柱形的泵腔210，用于递送超极化的气体，使得对气体的极化水平影响最小。泵腔210包括第一和第二壳部件212和214、柔性囊216和端帽218和220。用于将超极化的气体传导到泵腔210和从泵腔210传导出来的流体管路222从泵腔210的一端引导出来，同时在泵腔210的对面端上提供第二流体管路或配件224。流体管路222限定了延长的气体通路223，同时配件224限定了通过其的延长的流体通路225。
由聚碳酸酯想要地形成第一和第二壳部件212和214，虽然也可以使用其它已知的对气体极化具有低微的影响的聚合材料。可以由铝或其它类似材料形成端帽218和220，以将结构刚性给予储存器组件。预期端帽218和220都不与超极化的气体直接接触。由耐用的聚合物材料想要地形成柔性囊216，该耐用的聚合物材料展示了弯曲能力，同时对由流体管路222传导的气体的极化水平具有低微的影响。
另外参考图5的分解图，第一壳部件212包括平坦的主表面226，该平坦的主表面226限定了用于接收流体管路222的中心孔228。第一壳部件212也包括面对与主表面226相对的环形表面230。相似地，第二壳部件214包括平坦的主表面232，该平坦的主表面232限定了用于接收配件224的中心孔234。第二壳部件214还包括面对与主表面232相对的环形表面236。第一壳部件212包括球形的内部表面238，并且第二壳部件214包括相对的球形的内部表面240，该球形的内部表面238和球形的内部表面240在其之间限定了内部腔隙241。在表面238和240之间插入囊216还限定气体腔隙242通过囊216与流体腔隙244相对。第一和第二壳部件212和214还限定了多个定位在圆周的固定器孔246和248，用于容纳穿过其的螺钉和螺母固定器250和252。
端帽218和220包括圆形主体254和256，并且各自具有外部环形凸缘258和260。端帽218限定了定位在中心的穿过其延伸的用于容纳流体管路222的孔262。端帽220限定了定位在中心的穿过其延伸的用于容纳配件224的孔264。环形凸缘258和260各自穿过其限定了多个用于容纳螺钉和螺母固定器250和252的固定器孔266和268。
囊216具有圆形隔膜270的形式，该圆形隔膜270具有在第一和第二壳部件212和214的相对的环形表面230和236之间压缩的外周边缘272。隔膜270限定了多个沿着外周边缘272定位在圆周的穿孔274，并且该穿孔274延伸成与第一和第二壳部件212和214的固定器孔246和248对准，以便穿过其容纳螺钉250。
本发明预期可以将流体递送到流体腔隙234内并且将流体从流体腔隙234递送出来，以使得囊216交替地偏斜到气体腔隙242内，以迫使其中的超极化的气体出来，以及到流体腔隙244内，以从流体管路222吸出超极化的气体。如图3所示，流体管路222与延长的流体管路227保持流体连通，该延长的流体管路227在其相对的端部具有阀门284和286，以控制超极化的气体从它的源290到患者或储存容器292的定向流动。图6描绘了偏斜靠着内部表面226的囊216，以从气体腔隙228充分排出任何超极化的气体。通过将内部表面描述成“球形的”，本发明也预期，表面想要地展示了任何形状，当偏斜的时候，囊216能够与该形状一致。
现在参考图7和8，本发明提供了用于超极化的气体的包括泵腔210的泵系统310。泵系统310包括流体传送装置312，该流体传送装置312包括壳314。流体壳314限定流体孔315和流体驱动腔316与流体腔隙244保持流体连通。流体传送装置312也包括活塞驱动机构，该活塞驱动机构包括固定到延长的活塞杆320的一端的活塞头318。可移动的活塞致动器322朝向流体孔315推动活塞头并且推动活塞头远离流体孔315，以使得隔膜270偏斜并且将超极化的气体控制地递送到气体腔隙242内和将超极化的气体从气体腔隙242控制地递送出来。电子控制器295包括必要的电路和软件，用于协调阀门284和286的开放和关闭与活塞致力器322的操作。控制器295使阀门284开放，使阀门286关闭并且使得活塞头318向致动器322缩回。这个动作使得流体从流体腔隙244流动到驱动腔316内，这朝向表面240拉动隔膜270，使得超极化的气体从源290流动到气体腔隙242内。然后，控制器295使阀门284关闭，使阀门286开放并且使得活塞头318朝向孔315延伸。这个动作使得流体从驱动腔316流动到流体腔隙244内，这使隔膜270朝向表面238延伸，使得超极化的气体从气体腔隙242流动到储存容器292内。
图9和10描绘了本发明的另一个泵系统410。泵系统410包括本发明的第一和第二泵腔210和210’和流体传送装置412，该流体传送装置412使得储存器交替地引入和排出超极化的气体。流体传送装置412包括限定第一和第二流体孔415和417的壳414。壳414限定了内部腔隙416并且包括固定到延长的活塞杆420的一端的单一活塞头418，通过致动器422，该活塞头418在箭头A和B的方向上是可推动的。活塞头418将腔隙416分成与孔415和流体腔隙244保持流体连通的第一驱动腔424和与孔417和流体腔隙244’保持流体连通的第二驱动腔426。用各自与流体腔隙244和244’相同的流体填充流体驱动腔424和426。如图9和10所示，活塞头418在每个方向上的移动使得隔膜270和270’同时地、但交替地在它们的第一和第二位置之间偏斜。由此，泵系统410能够提供更连续的通过流体管道222和222’的超极化的气体的流，将该流体管道222和222’连接到共同的目的物，虽然也预期了分开的目的物。
图11和12描绘了本发明的另一个泵510。泵510与泵410相似，即它通过流体传送装置512包括了第一和第二储存器210和210’。流体传送装置512包括固定到延长的活塞杆518的相对的端部的第一和第二活塞头514和516。流体传送装置512包括壳522，该壳522限定用于各自容纳配件224和224’的孔524和526。壳522还限定了内部腔隙528。第一活塞头514和壳522还限定了第一驱动腔530，该第一驱动腔530与孔524和储存器210的第一流体腔隙244保持流体连通。第二活塞头516和壳522还限定了第二驱动腔532，该第二驱动腔532与孔526和储存器210’的第二流体腔隙244’保持流体连通。在箭头A和B的方向上，活塞致动器520控制活塞头514和516的移动，以使得隔膜270和270’同时地、但交替地偏斜，由此，提供了更连续的来自气体腔隙242和242’的超极化的气体的流。
图13A显示了气体分配系统700，该气体分配系统700具有带有气体传送机构702的可选择的流动路径730f，该气体传送机构702使用压差，以在光抽吸室720和选择的保持室706之间引导目标气体。如所示的那样，气体分配阀门704与保持室706(为了明晰，显示为单一室)和极化或光抽吸室708保持流体连通。图13B显示了气体分配系统700使用气体分配阀门704，以连续地连接到想得到的保持室706并且将它连接到气体传送机构702，以能够在想得到的方向上使目标气体流动。
图13B将阀门704显示成在气体分配系统700内，它连接到每个保持室708A-708D，该气体分配系统700使用气体传送机构702，以将目标气体引导到光抽吸室706和将目标气体从光抽吸室706引导开，以及将极化的气体的剂量给予或分配到分配端口710。再次参考图13A，气体传送机构702使用带有压力腔750和弹性的或可压缩的部件760的壳。在所示的实施例中，弹性的部件760是弹性体的袋，如TEIDLAR袋或其它由能够为极化的气体提供适宜的T1的材料形成的或由能够为极化的气体提供适宜的T1的材料覆盖的袋。阀门712是可选择的，并且可以是用于隔离保持室和/或传送机构702的玻璃阀门。在操作中，将流体，典型地为像油那样的不可压缩的液体(其可以是无毒的可生物降解的油)，引导到压力腔750的腔隙745内。可选择地，像氮气那样的可压缩的气体也可以是适宜的。到腔隙745内的流体输入压缩袋760，并且迫使袋760内的气体出来到流动路径(到室708或706)内。相反，从腔移除流体用作使系统变空并且将目标气体拉到袋760内。
以小内径的管道形成在本发明的任何泵的气体流动路径内的管路，以减小在流动路径的管路内的死体积。例如，对于形成所有流动路径的部分，0.03英寸的PTFE管道可以是适宜的。在某些实施例中。可以将气体传送机构702用于将给予体积的极化的目标气体705提供给分配端口710。使用像油那样的不可压缩的液体，并且知道了液体的体积、温度和压力，可以计算分配的目标气体的体积。气体传送机构702不需要操作机械化的泵来传送极化的气体，但可以使用这样的泵来传送非极化的流体(目标气体、填充物气体、净化气体和类似物)。
图13C显示了使用膜770的压力腔750，如弹性的部件760那样，该膜770延伸过腔隙745。膜770将腔隙745分成用于接收和排出气体705的气体部分745a和用于接收和排出液体压缩流体715的流体部分745b。膜770想要地与腔隙的形状(即气体传送结机构702的壳的内部形状)是可一致的。由于迫使液体到流体部分745b内，膜770偏斜以将目标气体705推出来。可以确定膜770的尺寸为充分偏斜，以接触腔隙745的上壁和/或下壁。当已经将足够的液体引入到腔隙745b内的时候，发生向上的偏斜，并且当已经将液体从其撤出的时候，发生向下的偏斜，以由此拉下膜770(如图所示)或另外远离腔隙745a。可以确定腔隙745的尺寸，从而在完全偏斜处，膜770和腔隙745可以在其中保持大约1升的目标气体。也可以容纳其它尺寸。如图13D和13E所示，可以使膜770分别预先成形为成倾斜的突出外形和成圆顶的形状，以有助于将目标气体从腔隙750c推出来。其它膜形状也可以是使用的。
图14A-14D显示了使用囊804作为弹性的部件760的气体传送机构802。囊804可以包括一系列褶皱806。压力腔810包括盖812，支撑密封圈816的平台814和主要的主体818。平台814限定了通过其的用于目标气体进出的端口820及限定了通过其的用于储存流体或驱动流体的端口822。将盖812紧固到主体818，并且压缩密封圈816，由此限定了压力腔810。盖812还限定了用于容纳通过其的流动路径822和824的开口819。将密封圈816定位成在盖812和平台814之间流体密封的接合。通过任何对于本领域是已知的方式，还将盖812和主体818结合成流体密封的接合。囊804支撑延长的中空的管821，该管821限定延长的通路823与囊804的内部805保持流体连通。将管821固定到平台814，以在囊内部805和流动路径828之间建立流体连通。预期的是，管821以匹配的螺纹啮合容纳在端口820中，虽然可以粘着地或以任何其它对于本领域是已知的方式使两个构件结合。
确定压力腔构件的尺寸并且使压力腔构件成形为在其中保持囊804并且允许储存器流体(典型地为不可压缩的流体或液体)可控制地经由端口822和流动路径824(接附到流体源)从压力腔810进出。由于将储存器流体递送到在囊804周围的压力腔810以及从在囊804周围的压力腔810撤出储存器流体，经由端口820和气体流动路径828，将超极化的气体从囊内部805排出以及将超极化的气体引入到囊内部805内。像前面描述的那样控制阀门组(未显示)，允许气体传送机构802将超极化的气体802提供给想要的位置，用于想要的用途。
图15A-B显示了带有气体传送机构802的超极化器950的内部构件，将该气体传送机构802定位在保持室708和光抽吸室706之下。本领域的技术人员将容易地认识到，可以使用本发明的任何泵作为在超极化器950内的气体传送机构。而且，超极化器950可以包括在以下共同转让的美国专利中描述的特点美国专利No.5,642,625、美国专利No.6,269,648和2003年1月17日提交的并且作为美国专利申请与其在同一天再次提交的美国临时专利申请No.60/440,747，通过参考，由此合并这些专利披露的全部东西，就如同在其中已经充分描述了这些东西。图15A描绘了超极化器950的内部构件的局部分解图。光学系统910包括上层的壳912，并且光学地连接到光学管道914，该光学管道914阻塞周边的光并且在壳912和烘箱920的光端口922之间延伸，以将激光引导到室706。通过接附到光学管道914的上部部分916的支架932，将光学壳912悬置在螺线管930(在图15B中部分显示)之上。螺线管930在光抽吸室706、保持室708和气体传送机构802周围提供了均匀性区域。在光抽吸室706处，引导在壳912内产生的激光辐射。
如同15B所示，气体传送机构802的压力腔810、保持室708和带有光学室706的烘箱920全都在由螺线管930限定的螺线管腔隙936的内侧延伸，以在均匀性“BH”区域内延伸。螺线管930可以是端部补偿的(相对于螺线管的中心部分，在两个相对的端部部分上，增加了线圈缠绕的数量)，以增加均匀性BH区域的长度，但典型地，区域可以近似地处在大约螺线管930长度的中间三分之一的位置。可以缠绕单一连续长度的16标准规格金属线(未显示)，以相对于中心部分(该中心部分可能具有比两个端部部分的长度之和大的长度)，在端部部分上，为螺线管930提供大约双倍数量的缠绕，以提供直径大约8英寸并且大约18英寸长的均匀的区域BH。本发明也预期，可以由镍铁高导磁合金形成螺线管930，以更好地保护极化的气体。
本发明预期，通过控制器控制本发明的泵，该控制器协调气体递送阀门的开放和关闭与在储存器内的囊偏斜。控制器允许超极化的气体从第一容器传送到患者或传送到第二气体储存装置。而且，通过在储存器的流体腔隙内使用不可压缩的流体，本发明可以提供更完全地从用于储存超极化的气体的刚性容器撤出和递送到用于储存超极化的气体的刚性容器内。可选择地，可以反复操作本发明的泵，以将超极化的气体的近连续流提供给目的物，即患者或储存容器。预期本发明的泵以像120p.s.i.那样高的压力及达到200p.s.i.的压力，使弹性的泵腔部件偏斜。
本发明还预期，可以选择相对于储存器的流体传送装置的实际设计，以适应许多不同形状的壳。图片描绘了由这些构件的想要布置，以大体上成一线，然而，通过使用在流体传送装置的驱动腔和储存器的流体腔隙之间的流体导管，可以实现其它空间构造。要理解的是，因此泵的物理设计可以是很多任何构造。
尽管已经显示和描述了本发明的特别实施例，但对于本领域的技术人员，明显的是，在不偏离本发明的教示的情况下，可以进行变化和更改。通过仅有的并且不作为限制的说明，提供了在前面的描述和附图中陈述的东西。当以适当的基于现有技术的观点考察的时候，旨在将本发明的实际范围限定在接下来的权利要求书中。
权利要求
1.一种用于传送超极化的气体的泵，其包括限定用于通过其传输超极化的气体的延长的通路的延长的流体管路；间隔地定位成与所述的流体管路保持流体连通以提供通过其的可中断的并且可引导的流的第一入口阀门和第一出口阀门；限定内部腔隙的第一泵储存器，所述的第一泵储存器还包括限定与在所述第一入口和出口阀门之间的所述的流体管路保持流体连通的气体腔隙的可偏斜的气囊，所述的气囊还限定第一流体腔隙通过所述的囊与所述的气体腔隙相对；限定第二流体腔隙的流体储存器；及能够在所述的第一和第二流体腔隙之间引导流体以在第一和第二构造之间推动所述的气囊的抽吸机构。
2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的第一和第二流体腔隙包含不可压缩的流体。
3.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的第一和第二流体腔隙包含可压缩的流体。
4.如权利要求1所述的泵，其特征在于，由不透气的材料形成所述的气囊。
5.如权利要求1所述的泵，其特征在于，由被选择用于对包含在所述的气体腔隙内的超极化的气体的极化水平具有低微的影响的材料形成所述的气囊。
6.如权利要求1所述的泵，还包括与所述的第一和第二流体腔隙中的一个保持流体连通的第一压力计。
7.如权利要求6所述的泵，还包括与所述的第一和第二流体腔隙中的另一个保持流体连通的第二压力计。
8.如权利要求1所述的泵，还包括间隔地定位在所述的流体管路上以提供通过其的可中断的并且可引导的流的第二入口阀门和第二出口阀门；及在其中，所述的流体储存器还包括第二泵腔，该第二泵腔包括限定与在所述的第二入口和出口阀门之间的所述的流体管路保持流体连通的气体腔隙的第二可偏斜的气囊，所述的第二气囊还流体地将所述的第二气体腔隙从所述的第二流体腔隙隔离开来，可操作地使所述的第二入口和出口阀门与所述的第一入口和出口阀门关联。
9.如权利要求8所述的泵，其特征在于，沿着所述的流体管路，将所述的第一和第二入口阀门定位在所述的第一和第二出口阀门的外部，所述的流体管路还限定了在所述的出口阀门之间的气体入口端口。
10.如权利要求8所述的泵，其特征在于，沿着所述的流体管路，将所述的第一和第二入口阀门定位在所述的第一和第二出口阀门之间，所述的流体管路还限定了在所述的入口阀门之间的气体出口端口。
11.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的第一泵腔还包括限定所述的气体腔隙的第一壳部件和限定所述的第一流体腔隙的第二壳部件，并且在其中，所述的气囊以定位在所述的第一和第二壳部件之间的可偏斜的隔膜为形式，以流体地将所述的气体腔隙从所述的第一流体腔隙隔离开来。
12.如权利要求9所述的泵，其特征在于，所述的第一壳部件还包括限定所述的气体腔隙的内部表面。
13.如权利要求9所述的泵，其特征在于，所述的第一壳还包括限定所述的气体腔隙的半球形的内部表面。
14.如权利要求10所述的泵，其特征在于，所述的隔膜是可延伸的，以大体上与所述的内部表面一致。
15.如权利要求9所述的泵，其特征在于，所述的第二壳部件包括限定所述的第一流体腔隙的半球形的内部表面。
16.如权利要求12所述的泵，其特征在于，所述的隔膜是可延伸的，以大体上与所述的第二壳部件的所述的内部表面一致。
17.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的抽吸机构还包括限定所述的第二流体腔隙的活塞壳并且包括在所述的第二流体腔隙内是可移动的活塞头，以在所述的第一和第二流体腔隙之间引导流体。
18.如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的可偏斜的气囊还包括弹性的袋，该袋具有限定所述的气体腔隙并且还限定与所述的流体管路保持流体连通的气体端口的袋壁。
19.如权利要求14所述的泵，其特征在于，所述的第一泵腔还包括限定所述的气体腔隙的第一壳部件和限定所述的第一流体腔隙的第二壳部件，并且在其中，所述的气囊以定位在所述的第一流体储存器的所述的第一和第二壳部件之间的可偏斜的隔膜为形式，以流体地将所述的气体腔隙从所述的第一流体腔隙隔离开来。
20.一种用于传送超极化的气体的泵，其包括限定用于通过其传输超极化的气体的延长的通路的延长的第一流体管路；限定第一内部腔隙的第一泵腔，所述的第一泵腔包括限定与所述的第一流体管路保持流体连通的第一气体腔隙的第一可偏斜的气囊，所述的第一气囊还限定第一流体腔隙通过所述的第一气囊与所述的第一气体腔隙相对，在所述的第一内部腔隙内，所述的第一气囊是可从第一构造偏斜到第二构造的；限定用于通过其传输超极化的气体的延长的通路的延长的第二流体管路；限定第二内部腔隙的第二泵腔，所述的第二泵腔包括限定与所述的第二流体管路保持流体连通的第二气体腔隙的第二可偏斜的气囊，所述的第二气囊还限定第二流体腔隙通过所述的第二气囊与所述的第二气体腔隙相对，在所述的第二内部腔隙内，所述的第二气囊是可从第一构造偏斜到第二构造的；及具有壳的流体传送装置，该壳限定与所述的第一流体腔隙保持流体连通的第一驱动腔并且限定与所述的第二流体腔隙保持流体连通的第二驱动腔，所述的流体传送装置包括流体驱动机构，该流体驱动机构用于在所述的第一流体腔隙和所述的第一驱动腔之间和在所述的第二流体腔隙和所述的第二驱动腔之间引导流体，以各自使所述的第一和第二囊在所述的第一和第二构造之间偏斜。
21.如权利要求20所述的泵，其特征在于，所述的流体驱动机构包括与所述的第一驱动腔保持面对联系的第一活塞表面和与所述的第二驱动腔保持面对联系的第二活塞表面。
22.如权利要求21所述的泵，还包括可在将流体从所述的第一驱动腔引导到所述的第一流体腔隙内的第一位置和将流体从所述的第一流体腔隙引入到所述的第一驱动腔内的第二位置之间推动的活塞头。
23.如权利要求22所述的泵，其特征在于，所述的活塞头还包括所述的第一和第二活塞表面。
24.如权利要求22所述的泵，还包括可在将流体从所述的第二驱动腔引导到所述的第二流体腔隙内的第一位置和将流体从所述的第二流体腔隙引入到所述的第二驱动腔内的第二位置之间推动的第二活塞头。
25.如权利要求24所述的泵，其特征在于，所述的第一活塞头还包括所述的第一活塞表面并且所述的第二活塞头还包括所述的第二活塞表面。
26.如权利要求25所述的泵，还包括在所述的第一和第二活塞头之间延伸的活塞杆。
27.如权利要求20所述的泵，其特征在于，所述的第一泵腔还包括限定所述的气体腔隙的第一壳部件和限定所述的第一流体腔隙的第二壳部件，并且在其中，所述的气囊包括定位在所述的第一流体储存器的所述的第一和第二壳部件之间的可偏斜的隔膜，以流体地将所述的气体腔隙从所述的第一流体腔隙隔离开来。
28.如权利要求27所述的泵，其特征在于，所述的第二泵腔还包括限定所述的第二气体腔隙的第一壳部件和限定所述的第二流体腔隙的第二壳部件，并且在其中，所述的气囊包括定位在所述的第二流体储存器的所述的第一和第二壳部件之间的可偏斜的隔膜，以流体地将所述的第二气体腔隙从所述的第二流体腔隙隔离开来。
29.如权利要求27所述的泵，其特征在于，所述的第一壳部件还包括限定所述的气体腔隙的内部表面。
30.如权利要求29所述的泵，其特征在于，所述的第一壳还包括限定所述的气体腔隙的半球形的内部表面。
31.如权利要求30所述的泵，其特征在于，所述的隔膜是可延伸的，以大体上与所述的内部表面一致。
32.如权利要求28所述的泵，其特征在于，所述的第二壳部件包括限定所述的第一流体腔隙的半球形的内部表面。
33.如权利要求32所述的泵，其特征在于，所述的隔膜是可延伸的，以大体上与所述的第二壳部件的所述的内部表面一致。
34.如权利要求28所述的泵，其特征在于，所述的第一储存器、所述的第二储存器和所述的流体驱动机构大体上成线性排列。
35.如权利要求20所述的泵，还包括测量在所述的第一流体腔隙内的流体压力的压力计。
36.如权利要求20所述的泵，其特征在于，所述的流体传送装置可以交替地将足够的流体引导到所述的第一和第二流体腔隙中的每个内，以分别从所述的第一和第二气体腔隙中的至少一个完全排出任何超极化的气体。
全文摘要
用于超极化的气体的抽吸系统使用靠着可偏斜的气体传输囊(28)的可逆的流体流。可操作地使气体传输囊(28)的充气和放气与阀门(20、22)相关，用于引导超极化的气体的流。可以可操作地使第二气体传输囊(129)与附加的阀门组(121、123)相关，以提供更连续的超极化的气体流。可以将第一和第二气体传输囊设置成与可逆的抽吸机构(40、140)串联。
文档编号F04B43/00GK1739035SQ200480002385
公开日2006年2月22日 申请日期2004年1月20日 优先权日2003年1月17日
发明者I·内尔逊, S·卡德莱塞克, J·诺尔斯 申请人:医疗物理有限公司