JP2010035596A - 生体磁場計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＱＵＩＤセンサを冷却する寒剤の蒸発を好適に防ぐことができると共に、生体磁場の計測に対する振動や磁場ノイズの影響を低減させる。
【解決手段】脳磁計（生体磁場計測装置）１００は、ＳＱＵＩＤセンサ３を底部に収納すると共にＳＱＵＩＤセンサ３を冷却するための液体ヘリウム５を収納する有底筒状のデュワー７と、デュワー７内で気化したヘリウムを再凝縮させるための凝縮用冷媒を通過させるチューブ６ａと、チューブ６ａに設けられたジュール・トムソン弁６ｂと、ジュール・トムソン弁６ｂの下流側でチューブ６ａと接続し、気化したヘリウムと凝縮用冷媒との間で熱交換を行う凝縮熱交換器６ｃと、第１のチューブ２１ａと第３のチューブ２１ｃとの間で熱交換を行う熱交換器６ｄと、を備え、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、凝縮熱交換器６ｃ、及び熱交換器６ｄがデュワー７内に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、生体磁場計測装置に関する。

従来、このような分野の技術として、超伝導量子干渉計（Superconducting Quantum Interference Device：ＳＱＵＩＤ）センサを用いた生体磁場計測装置が知られている。ＳＱＵＩＤセンサは、生体磁場を検出する際に液体ヘリウムを用いて冷却される。液体ヘリウムの沸点は４．２Ｋであり絶えず蒸発しているため、このような生体磁場計測装置では、ＳＱＵＩＤセンサを冷却するための液体ヘリウムを補充する必要がある。また、液体ヘリウムは比較的高価であり希少な資源である。従って、液体ヘリウムの補充による年間消費金額の増加は、このような生体磁場計測装置の普及を阻害する一要因である。

そこで、液体ヘリウムの蒸発を抑制する冷却システムとして、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。特許文献１の冷却システムは、ＳＱＵＩＤセンサを底部に収容し、その周囲に冷却用の液体ヘリウムを貯留する有底筒状の冷却容器の内部に、ギフォード・マクマホン（ＧＭ）冷凍機を設置している。そしてこの冷却システムでは、冷却容器内で気化したヘリウムは、ＧＭ冷凍機によって冷却され再凝縮される。
特開平５−２９７０９２号公報

しかしながら、特許文献１のようなＧＭ冷凍機を利用した冷却システムでは、ＧＭ冷凍機が内部に蓄冷材を充填したピストンを駆動させることにより冷却を行うという構成をとり、さらに、この蓄冷材がエルビウム・ニッケル化合物などの希土類金属に代表される磁性体の球である。このため、冷却容器内でピストン駆動による振動やピストン内部の磁性体による磁性ノイズが発生し、ＳＱＵＩＤセンサがこれらの振動や磁性ノイズの影響を受けて生体磁場の測定精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決し、ＳＱＵＩＤセンサを冷却する寒剤の蒸発を好適に防ぐことができると共に、生体磁場の計測に対する振動や磁場ノイズの影響を低減させて、生体磁場の測定精度を向上させることができる生体磁場計測装置を提供することを目的とする。

本発明に係る生体磁場計測装置は、生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサと、ＳＱＵＩＤセンサを底部に収納すると共にこのＳＱＵＩＤセンサを冷却するための寒剤を収納する有底筒状の容器と、容器内で気化した寒剤を再凝縮させるための凝縮用冷媒を通過させるチューブと、チューブに設けられたジュール・トムソン弁と、ジュール・トムソン弁の下流側でチューブと接続し、容器内で気化した寒剤と凝縮用冷媒との間で熱交換を行う凝縮熱交換器と、ジュール・トムソン弁より上流側のチューブと、凝縮熱交換器より下流側のチューブとの間で熱交換を行う熱交換器と、を備え、チューブ、ジュール・トムソン弁、凝縮熱交換器、及び熱交換器が容器内に配置されることを特徴とする。

このような生体磁場計測装置によれば、容器内で気化した寒剤が容器内に配置された凝縮熱交換器によって再凝縮されるため、寒剤の蒸発を好適に防ぐことができる。また、振動や磁場ノイズの原因となるＧＭ冷凍機を容器内に配置することなく寒剤を再凝縮できるため、容器内で磁場ノイズや振動が発生するのを防ぐことができ、生体磁場の計測に対する振動や磁場ノイズの影響を低減させて、生体磁場の測定精度を向上させることができる。

また、本発明の生体磁場計測装置は、チューブ、ジュール・トムソン弁及び熱交換器を真空状態の内部に収容し、容器の開口から容器内に差し込むように取り付けられる筒型の筐体を備え、凝縮熱交換器が、容器内で筐体とＳＱＵＩＤセンサとの間に配置されることが好適である。

この構成により、チューブ、ジュール・トムソン弁及び熱交換器を内部に収容し、凝縮熱交換器を底部外側に連結した筐体を容器の開口に取り付けることにより、チューブ、ジュール・トムソン弁、熱交換器及び凝縮熱交換器が容器内部に配置できるため、冷却システムの設置を簡便に行うことができる。また、筐体内部が真空状態であるため、チューブ、ジュール・トムソン弁及び熱交換器が真空断熱されて、外部からの熱の侵入が低減し、凝縮用冷媒の冷却効率を向上させることができる。

また、本発明の生体磁場計測装置は、筐体内のジュール・トムソン弁及び熱交換器よりも容器の開口側に設けられ、冷媒により冷却される輻射熱防止板を備えることが好適である。

この構成により、輻射熱防止板が筐体内部のチューブ、ジュール・トムソン弁及び熱交換器よりも容器の開口側に配置されるため、筐体内で高温側から伝わる輻射熱が遮蔽され、チューブ、ジュール・トムソン弁及び熱交換器への熱の侵入をさらに低減させることができ、凝縮用冷媒の冷却効率をさらに向上させることができる。

また、本発明の生体磁場計測装置は、容器内の筐体の周囲に、容器の開口部から軸線方向に沿って複数設けられ、外部からの熱の侵入を防止するバッフル板を備え、バッフル板のうちの一枚が、輻射熱防止板と熱的に接触することが好適である。

この構成により、バッフル板が容器内の筐体の周囲に、容器の開口部から軸線方向に沿って複数設けられ、さらにバッフル板のうちの一枚が輻射熱防止板と熱的に接触しており輻射熱防止板と同様に冷媒により冷却されるため、外部から容器内へ伝わる対流熱や輻射熱が好適に遮蔽され、容器内部の寒剤が貯留される領域の温度上昇を抑制して、寒剤の蒸発をさらに防ぐことができる。

また、凝縮熱交換器が管路を一平面上で渦巻状にして形成されており、使用時にこの渦巻状の管路のなす平面が容器内の寒剤の液面に沿うように配置されていることが好適である。この構成により、凝縮熱交換器内を通過する冷媒が寒剤の液面に対して一定の距離をとるため、液面から蒸発した寒剤を均一に再凝縮することができる。

本発明に係る生体磁場計測装置によれば、ＳＱＵＩＤセンサを冷却する寒剤の蒸発を好適に防ぐことができると共に、生体磁場の計測に対する振動や磁場ノイズの影響を低減させて、生体磁場の測定精度を向上させることができる。

以下、本発明に係る生体磁場計測装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、特に明示する場合を除き、上下方向は説明図面中の方向を示す。

まず図１及び図２を参照して、本発明に係る生体磁場計測装置の一例としての脳磁計の概要について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る脳磁計（生体磁場計測装置）の断面図であり、図２は、図１中の冷凍機、多重配管、及び寒剤凝縮部の詳細を示す概略図である。

図１に示すように、脳磁計１００は、計測ユニット１内の計測位置Ｈに頭が位置するように被験者Ｐを着座させ、当該被験者Ｐの脳の神経活動に伴って発生する微弱な磁場を非接触で計測、解析する装置である。この計測ユニット１は、計測位置Ｈの周囲に配置され、脳で発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサ３を複数備えている。この脳磁計１００では、被験者Ｐの脳の様々な位置から発生する磁場を検出するため、数十個〜数百個（６４個，１２８個，２５６個など）といった多数の上記ＳＱＵＩＤセンサ３が、被験者Ｐの頭部表面の所望の位置に配置されるように、ヘルメット型のセンサホルダ４に固定されている。

計測ユニット１は、ＳＱＵＩＤセンサ３を冷却するため、このＳＱＵＩＤセンサ３と液体ヘリウム（寒剤）５とを収納する有底円筒状の断熱容器のデュワー（容器）７を備えている。ＳＱＵＩＤセンサ３は、センサホルダ４に装着されてデュワー７の底部に沿って固定され、デュワー７内に貯留されている液体ヘリウム５によって冷却される。

また、計測ユニット１は、図１に示すようにデュワー７を包囲するように配置されると共に、被験者Ｐを覆う筒型体１５を備えている。なお、筒型体１５とデュワー７との間には真空断熱層１９が配置される。

この脳磁計１００では、被験者Ｐの脳で発生する極めて微弱な磁場を検出する必要があるので、計測位置Ｈの近傍から外部磁場の影響を除去する必要がある。このため、筒型体１５は、筒軸線Ａが計測位置Ｈを通るように配置された筒状の磁気シールド体１１を備えている。磁気シールド体１１は、デュワー７を包囲して筒型体１５の外筒部１５ａに支持されると共に、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法で延在し、外筒部１５ａと内筒部１５ｂとの間の間隙に内蔵されている。また、計測位置Ｈは、筒軸線Ａ上に位置すると共に、上下方向においても磁気シールド体１１の全長のほぼ中央に位置している。

この磁気シールド体１１は、ニッケルからなる円筒状の基板１１ａと、当該基板１１ａの内壁面全体に成膜されたシールド膜１１ｂとを備えている。シールド膜１１ｂは、ビスマス系酸化物超伝導体からなり、磁束侵入長よりも十分に大きい膜厚を有している。ここで、シールド膜１１ｂに用いられるビスマス系酸化物超伝導体としては、例えば、組成式Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_xで表されるＢｉ２２２３、或いは、組成式Bi₂Sr₂CaCu₂O_xで表されるＢｉ２２１２が好適に採用される。

磁気シールド体１１には、その外壁面に沿って磁気シールド用冷媒（例えば、ここではヘリウム）を流通させる冷媒管２５（図３，４参照）が設けられており、この冷媒管２５に、冷凍機ユニット２の磁気シールド用冷凍機２ｂから送出される極低温の冷媒を循環させることで、磁気シールド体１１のシールド膜１１ｂが、超伝導転移温度まで冷却され、完全反磁性を発揮する。そして、このシールド膜１１ｂの完全反磁性によって、磁気シールド体１１に包囲された計測位置Ｈが外部磁場から遮蔽されるので、ＳＱＵＩＤセンサ３においては外部磁場によるノイズをほとんど排除した状態で微弱な磁場計測が可能になる。

磁気シールド体１１は、図２に示すように、多重配管１６内の磁気シールド用冷媒供給管１２及び磁気シールド用冷媒返送管１３を介して磁気シールド用冷凍機２ｂと接続されている。従って、磁気シールド用冷媒供給管１２及び磁気シールド用冷媒返送管１３を通じて、磁気シールド用冷凍機２ｂからの磁気シールド用冷媒が磁気シールド体１１に循環する。磁気シールド用冷凍機２ｂは例えばＧＭ冷凍機である。

熱輻射シールド部１４は、図２に示すように、デュワー７の周囲に設けられており、デュワー７への外部からの輻射熱をシールドする。この熱輻射シールド部１４は、磁気シールド用冷凍機２ｂにおいて冷却された磁気シールド用冷媒によって冷却されることで、外部からの輻射熱の進入を抑制する。この熱輻射シールド部１４は、磁気シールド用冷媒供給管１２と磁気シールド用冷媒返送管１３との間において、磁気シールド体１１に直列に接続されている。このため、熱輻射シールド部１４を、磁気シールド用冷媒により冷却することが可能となる。従って、磁気シールド用冷凍機２ｂとは別に熱輻射シールド部１４用の冷凍機を設けなくても、熱輻射シールド部１４を冷却することが可能となる。したがって、脳磁計１００を簡素化することが可能となる。なお、熱輻射シールド部１４は、必ずしも設けられる必要はなく、省略しても構わない。

計測ユニット１は、さらに、図１に示すようにデュワー７の内部において、液体ヘリウム５の液面の上方に寒剤凝縮部６を収容している。寒剤凝縮部６は、デュワー７内で気化した液体ヘリウム５を再凝縮させる。寒剤凝縮部６は、図２に示すように、デュワー７内で気化した液体ヘリウム５を再凝縮させるための凝縮用冷媒（例えば、ヘリウム）を通過させるチューブ６ａと、このチューブ６ａに設けられたジュール・トムソン弁６ｂと、ジュール・トムソン弁６ｂの下流側でチューブ６ａと接続し、デュワー７内に露出し、デュワー７内で気化した液体ヘリウム５と凝縮用冷媒との間で熱交換を行う凝縮熱交換器６ｃと、ジュール・トムソン弁６ｂより上流側のチューブ６ａと、凝縮熱交換器６ｃより下流側のチューブ６ａとの間で熱交換を行う熱交換器６ｄと、を有する。

チューブ６ａを通った凝縮用冷媒は、ジュール・トムソン弁６ｂによって断熱膨張されて温度が約４〜５Ｋまで低下し、下流側の凝縮熱交換器６ｃを冷却する。デュワー７内で気化した液体ヘリウム５は、低温の凝縮熱交換器６ｃに接触することで再液化する。従って、液体ヘリウム５の蒸発や消費を抑制することが可能となる。また、ジュール・トムソン弁６ｂがデュワー７内に位置する構成により、凝縮用冷媒を凝縮熱交換器６ｃへ導入する直前で低温化すればよいので、凝縮熱交換器６ｃを効率よく冷却することが可能となる。

寒剤凝縮部６は、図１に示すように多重配管１６を介して冷凍機２と接続されている。より詳細には、図２に示すように、寒剤凝縮部６は、多重配管１６内の凝縮用冷媒供給管８を介して凝縮用冷凍機２ａと接続されている。また、寒剤凝縮部６は、多重配管１６内の凝縮用冷媒返送管９を介して凝縮用冷凍機２ａと接続されている。従って、凝縮用冷媒供給管８及び凝縮用冷媒返送管９を通じて、凝縮用冷凍機２ａからの凝縮用冷媒が寒剤凝縮部６に循環する。凝縮用冷凍機２ａは例えばＧＭ冷凍機である。

なお、当然ながら、この脳磁計１００は、シールド膜１１ｂの下部臨界磁場を超えない外部磁場の環境下で使用される。また、磁場の発生源ともなる凝縮用冷凍機２ａ及び磁気シールド用冷凍機２ｂからなる冷凍機ユニット２は、当然ながら、磁気シールド体１１の外側に設けられており、例えば約１０ｍの多重配管１６を経て配置されている。

次に、図３〜６を参照して、計測ユニット１のうちデュワー７内外の構成について詳細に説明する。

図３は、計測ユニットのデュワー内外の構成を詳細に示す断面図であり、図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図であり、図５は、図４に示す計測ユニットの上方からの正面図であり、図６は、図３及び図４中の凝縮熱交換器の正面図である。

図３及び図４に示すように、寒剤凝縮部６では、熱交換器６ｄが、その上部で凝縮用冷媒供給管８及び凝縮用冷媒返送管９と接続されており、その下部から第１のチューブ２１ａを介してジュール・トムソン弁６ｂへ連通されている。ジュール・トムソン弁６ｂと凝縮熱交換器６ｃとの間は第２のチューブ２１ｂが接続されており、さらに凝縮熱交換器６ｃと熱交換器６ｄとの間は第３のチューブ２１ｃが接続されている。このように本実施形態では、熱交換器６ｄより下方で寒剤凝縮部６の各構成要素を接続する第１のチューブ２１ａ、第２のチューブ２１ｂ、及び第３のチューブ２１ｃをまとめてチューブ６ａとよぶ。

また、ジュール・トムソン弁６ｂは、弁から上方向けて外部まで延在する駆動レバー（図示せず）が連結されており、操作者が外部から駆動レバーを回転させることにより、弁開閉を行う。

本実施形態では、寒剤凝縮部６は、デュワー７内への設置を簡便にすべく、プラグイン形式のモジュール構造をとるよう構成されている。

具体的には、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、及び熱交換器６ｄが、筐体２２に収容されている。この筐体２２は、デュワー７と同様の有底円筒状であり、デュワー７より内径が小さい。さらに、第２のチューブ２１ｂ及び第３のチューブ２１ｃが筐体２２の底部から外へ引き出されて凝縮熱交換機６ｃと接続され、凝縮熱交換器６ｃが筐体２２の底部外側に配置される。

このように寒剤凝縮部６の各要素を組み込んだ状態で、筐体２２はデュワー７上方の開口からデュワー７内に差し込まれる。そして、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、凝縮熱交換器６ｃ、及び熱交換器６ｄがデュワー７内に収容されて状態で、筐体２２は、その上端でデュワー７に取り付けられている。このように筐体２２がデュワー７に取り付けられた状態では、凝縮熱交換機６ｃは、デュワー７内で筐体２２とＳＱＵＩＤセンサ３との間に配置されることになる。

また、生体磁場の計測実行時には、筐体２２内は真空状態となり、筐体２２内に収容されているチューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ及び熱交換器６ｄは真空断熱される。

ここで、凝縮熱交換機６ｃは、図６に示すように、管路を一平面上で渦巻状にして形成されており、生体磁場の計測実行時には、この渦巻状の管路のなす平面が、デュワー７内に貯留されている液体ヘリウム５の液面に沿うように配置されている（図１参照）。

また、上述のプラグイン形式のモジュール構造の筐体２２内には、熱交換器６ｄ、ジュール・トムソン弁６ｂ、チューブ６ａをデュワー７の開口側、すなわち上方の常温側から塞ぐように輻射熱防止板２３が設けられている。

輻射熱防止板２３は、凝縮用冷媒供給管８及び凝縮用冷媒返送管９を囲んで多重配管１６から筐体２２内へ延在する円筒形の第１部材２３ａと、熱交換器６ｄの上方で筐体２２の内周面方向に延在する円板状の第２部材２３ｂと、筐体２２の内周面に沿って下方に延在する円筒状の第３部材２３ｃからなる。第３部材２３ｃの下端は、筐体２２の内周面から外側に貫通する環状部材２４と接している。

この輻射熱防止板２３は、上述した磁気シールド用冷媒を利用して冷却される。ここで、磁気シールド用冷媒の流れについて説明する。

磁気シールド用冷媒は、図３及び図５に示すように、磁気シールド用冷媒供給管１２を通ってデュワー７周囲に進入し、熱輻射シールド部１４を冷却する。磁気シールド用冷媒を通す管路が熱輻射シールド部１４の上端に接触されており、これにより熱輻射シールド部１４が冷却される。

次に、磁気シールド用冷媒は、図３に示すように、筒型体１５に進入し、磁気シールド体１１の外周面に沿って（例えば上下方向に）設けられた冷媒管２５を通り、磁気シールド体１１を超伝導転移温度まで冷却する。

そして、磁気シールド用冷媒は、図４及び図５に示すように、冷媒管２５を経て磁気シールド用冷媒返送管１３を通り、筐体２２内に進入する。筐体２２内では、磁気シールド用冷媒は、磁気シールド用冷媒返送管１３によって、図３及び図４に示すように、まず凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９を囲む輻射熱防止板２３の第１部材２３ａの外周面に沿って下方に進み、第２部材２３ｂに当接すると、第２部材２３ｂとの接触を保ちつつ第２部材２３ｂの外縁、すなわち筐体２２の内周面に沿って１／２〜３／４周程度進む。その後に、再び第１部材２３ａの外周面に沿って筐体２２から多重配管１６へ進み、磁気シールド用冷凍機２ｂへ戻される。

このように、輻射熱防止板２３は磁気シールド用冷媒返送管１３と接触しているので、磁気シールド用冷媒返送管１３を通る磁気シールド用冷媒により冷却される。なお、磁気シールド用冷媒による輻射熱防止板２３の冷却温度は、およそ８０〜１００Ｋである。

ここで、輻射熱防止板２３の材料としてはアルミが好適であり、筐体２２の材料としてはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）が好適である。また、環状部材２４の材料としては銅が好適である。

また、図３及び図４に示すように、デュワー７内の筐体２２の周囲には、複数枚のバッフル板２６が設けられている。バッフル板２６は、デュワー７の開口部から軸線方向に沿って下方に複数設けられ、デュワー７開口側の外部からの対流熱や輻射熱の侵入を防止することができる。

図３及び図４に示すように、複数（例えば１２枚）のバッフル板２６が、それぞれの間に筒状部材２７を挟んだ状態で、支持部材２８によりデュワー７の開口部より吊るされている。

そして、これらのバッフル板２６のうちの一枚２６ａが、輻射熱防止板２３と熱的に接触している。ここで「熱的に接触する」とは、２つの部材が直接または他の部材を介して接触しており、熱の伝導が可能な状態にあることをいう。本実施形態では、具体的には、バッフル板２６ａは筐体２２の環状部材２４と接触しており、この環状部材２４は筐体２２内の輻射熱防止板２３に接触しているので、バッフル板２６ａと輻射熱防止板２３は環状部材２４を介して間接的に熱伝導可能に接触している。

上述のように、輻射熱防止板２３が磁気シールド用冷媒により８０〜１００Ｋ程度に冷却されると、輻射熱防止板２３と接触している環状部材２４も同様に冷却される。これに応じて、環状部材２４に接触するバッフル板２６ａも８０〜１００Ｋ程度に冷却される。

ここで、１２枚のバッフル板２６のうち、最上部に位置するバッフル板２６ｂは、デュワー７の開口部に最も近いため常温に近い温度となる。また、最下部に位置するバッフル板２６ｃは、凝縮熱交換器６ｃや液体ヘリウム５に近いため液体ヘリウムの沸点の４Ｋ程度の温度となる。しかし、複数のバッフル板を階層的に配置するだけでは、外部から伝わる輻射熱は遮断できるが、伝導熱や対流熱の影響を受けて、時間経過に伴い各バッフル板の温度が変化していき、最下部のバッフル板２６ｃの温度が上昇して、この結果、デュワー７下部に貯留される液体ヘリウム５の近傍に外部からの熱が伝わってしまう。そこで、本実施形態では、１２枚のバッフル板２６のうちの一枚２６ａを所定温度（８０〜１００Ｋ）に冷却させることで、当該バッフル板２６ａより下方へ外部からの伝導熱や対流熱が伝わるのを防ぎ、液体ヘリウム５近傍の温度上昇を抑制している。

なお、バッフル板２６の材料としてはアルミが好適である。また、筒状部材２７の材料としてはテフロン（登録商標）が好適であり、支持部材２８の材料としてはＦＲＰが好適である。

以上説明したように、本実施形態に係る脳磁計１００によれば、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、凝縮熱交換器６ｃ、及び熱交換器６ｄがデュワー７内に配置されるため、デュワー７内で気化したヘリウムが凝縮熱交換器６ｃによってデュワー７内で再凝縮され、液体ヘリウム５の蒸発を好適に防ぐことができる。また、振動や磁場ノイズの原因となるＧＭ冷凍機を容器内に配置することなくヘリウムを再凝縮できるため、デュワー７内で磁場ノイズや振動が発生するのを防ぐことができ、生体磁場の計測に対する振動や磁場ノイズの影響を低減させて、生体磁場の測定精度を向上させることができる。

また、筐体２２が、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ及び熱交換器６ｄを真空状態の内部に収容して、デュワー７の開口からデュワー７内に差し込むように取り付けられ、このとき凝縮熱交換器６ｃが、デュワー７内で筐体２２とＳＱＵＩＤセンサ３との間に配置されるため、筐体２２をデュワー７の開口に取り付ければ、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、熱交換器６ｄ及び凝縮熱交換器６ｃをデュワー７内部に配置することができ、冷却システムの設置を簡便に行うことができる。また、筐体２２内部が真空状態であるため、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ、熱交換器６ｄが真空断熱されて、外部からの熱の侵入が低減し、凝縮用冷媒の冷却効率を向上させることができる。

また、輻射熱防止板２３が筐体２２内部のチューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ及び熱交換器６ｄよりもデュワー７の開口側に配置され、この輻射熱防止板２３が磁気シールド用冷媒により冷却されるため、筐体２２内で高温側から伝わる輻射熱が遮蔽され、チューブ６ａ、ジュール・トムソン弁６ｂ及び熱交換器６ｄへの熱の侵入をさらに低減させることができ、凝縮用冷媒の冷却効率をさらに向上させることができる。

また、バッフル板２６がデュワー７内の筐体２２の周囲に、デュワー７の開口部から軸線方向に沿って複数設けられ、さらにバッフル板２６のうちの一枚２６ａが輻射熱防止板２３と熱的に接触しており輻射熱防止板２３と同様に磁気シールド用冷媒により冷却されるため、外部からデュワー７内へ伝わる対流熱や輻射熱が好適に遮蔽され、デュワー７内部の液体ヘリウムが貯留される領域の温度上昇を抑制して、液体ヘリウム５の蒸発をさらに防ぐことができる。

また、凝縮熱交換器６ｃが管路を一平面上で渦巻状にして形成されており、使用時にこの渦巻状の管路のなす平面がデュワー７内の液体ヘリウム５の液面に沿うように配置されるため、凝縮熱交換器６ｃ内を通過する凝縮用冷媒が液体ヘリウム５の液面に対して一定の距離をとるため、液面から蒸発したヘリウムを均一に再凝縮することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では脳磁計１００について説明したが、本発明は心磁計など他の生体磁場計測装置にも適用可能である。

また、輻射熱防止板２３及びバッフル板２６ａの冷却手法は、上記実施形態のように磁気シールド用冷媒返送管１３を筐体２２に進入させず、図２に示すように、デュワー７の外側で、磁気シールド用冷媒返送管１３をバッフル板の一枚２６ａと接触させて冷却し、このバッフル板２６ａから筐体２２内の輻射熱防止板２３を冷却させるよう構成してもよい。さらに、輻射熱防止板２３とバッフル板２６ａとの間に環状部材２４を介さずに、輻射熱防止板２３及びバッフル板２６ａが直接接触するよう構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る脳磁計の断面図である。 図１中の冷凍機、多重配管、及び寒剤凝縮部の詳細を示す概略図である。 計測ユニットのデュワー内外の構成を詳細に示す断面図である。 図３のIV−IV線に沿った断面図である。 図４に示す計測ユニットの上方からの正面図である。 図３及び図４中の凝縮熱交換器の上方からの正面図である。

符号の説明

３…ＳＱＵＩＤセンサ、５…液体ヘリウム（寒剤）、６ａ…チューブ、６ｂ…ジュール・トムソン弁、６ｃ…凝縮熱交換器、６ｄ…熱交換器、７…デュワー（容器）、２１ａ…第１のチューブ、２１ｂ…第２のチューブ、２１ｃ…第３のチューブ、２２…筐体、２３…輻射熱防止板、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…バッフル板、１００…脳磁計。

Claims (5)

1. 生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサと、
   前記ＳＱＵＩＤセンサを底部に収納すると共に該ＳＱＵＩＤセンサを冷却するための寒剤を収納する有底筒状の容器と、
   前記容器内で気化した前記寒剤を再凝縮させるための凝縮用冷媒を通過させるチューブと、
   前記チューブに設けられたジュール・トムソン弁と、
   前記ジュール・トムソン弁の下流側で前記チューブと接続し、前記容器内で気化した前記寒剤と前記凝縮用冷媒との間で熱交換を行う凝縮熱交換器と、
   前記ジュール・トムソン弁より上流側の前記チューブと、前記凝縮熱交換器より下流側の前記チューブとの間で熱交換を行う熱交換器と、を備え、
   前記チューブ、前記ジュール・トムソン弁、前記凝縮熱交換器、及び前記熱交換器が前記容器内に配置されることを特徴とする生体磁場計測装置。
2. 前記チューブ、前記ジュール・トムソン弁及び前記熱交換器を真空状態の内部に収容し、前記容器の開口から容器内に差し込むように取り付けられる筒型の筐体を備え、
   前記凝縮熱交換器が、前記容器内で前記筐体と前記ＳＱＵＩＤセンサとの間に配置されることと特徴とする、請求項１に記載の生体磁場計測装置。
3. 前記筐体内の前記ジュール・トムソン弁及び前記熱交換器よりも前記容器の開口側に設けられ、冷媒により冷却される輻射熱防止板を備えることを特徴とする、請求項２に記載の生体磁場計測装置。
4. 前記容器内の前記筐体の周囲に、前記容器の開口部から軸線方向に沿って複数設けられ、外部からの熱の侵入を防止するバッフル板を備え、
   前記バッフル板のうちの一枚が、前記輻射熱防止板と熱的に接触することを特徴とする、請求項３に記載の生体磁場計測装置。
5. 前記凝縮熱交換器が管路を一平面上で渦巻状にして形成されており、使用時に該渦巻状の管路のなす平面が前記容器内の前記寒剤の液面に沿うように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。

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