JP2018138896A - Cryostat - Google Patents

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善昭 足立
Yoshiaki Adachi
善昭 足立
久直 尾形
Hisanao Ogata
久直 尾形
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that since a sensor is arranged on the top surface of a container in a conventional manner, the sensor is arranged in a vacuum layer, and cooled by thermal conduction from liquid helium stored below the container, which makes it necessary to disassemble the container for performing access to the sensor, and difficult to perform maintenance of the sensor.SOLUTION: A cryostat comprises: a casing; an opening provided on at least a part of the casing, which discharges helium from the inside of the casing; a storage part provided above the opening in the casing, which stores the helium injected from the outside of the casing; and a magnetic sensor arranged so as to be brought into contact with a top surface of the casing in the casing, which is cooled by using the helium, therein the opening discharges the helium after the magnetic sensor is cooled.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は生体磁気計測装置のクライオスタットに関する。   The present invention relates to a cryostat for a biomagnetic measurement apparatus.

人間等の生体が発生する磁場は微弱である。このため生体磁場の計測には外部の磁場を遮断するための磁気シールドルーム内において、超伝導を利用するセンサを用いて計測することが行われている。このとき、センサが超伝導状態となるように、センサは液体ヘリウムで冷却される。ヘリウムは高価であるため、冷却後のヘリウムを回収して再利用する技術が知られている(特許文献1参照)。   A magnetic field generated by a living body such as a human is weak. For this reason, the biomagnetic field is measured by using a sensor utilizing superconductivity in a magnetic shield room for blocking an external magnetic field. At this time, the sensor is cooled with liquid helium so that the sensor is in a superconducting state. Since helium is expensive, a technique for collecting and reusing helium after cooling is known (see Patent Document 1).

また、特許文献2には、センサ及び当該センサを冷却する液体ヘリウムを収容するクライオスタットにおいて、仰臥位の被験者の背側から磁場を測定するために、クライオスタット上面にセンサを配置した技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique in which a sensor is arranged on the upper surface of a cryostat in order to measure a magnetic field from the back side of a subject in a supine position in a cryostat that houses liquid helium that cools the sensor and the sensor. Yes.

特開2004−215777号公報JP 2004-215777 A 米国特許第5494033号US Pat. No. 5,494,033

特許文献2に記載の技術では、クライオスタットの下方に液体ヘリウムが収容され、真空断熱層に配置したセンサを伝導で冷却する構造のため、当該センサのメンテナンスを行うには、クライオスタット自体を分解する必要があり、メンテナンスが困難であるという問題がある。   In the technique described in Patent Document 2, liquid helium is stored below the cryostat, and the sensor disposed in the vacuum heat insulating layer is cooled by conduction. Therefore, in order to perform maintenance of the sensor, it is necessary to disassemble the cryostat itself. There is a problem that maintenance is difficult.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサのメンテナンスを容易に行うことが可能なクライオスタットを提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the cryostat which can perform maintenance of a sensor easily.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットは、筐体と、当該筐体の少なくとも一部に設けられ、当該筐体内からヘリウムを排出する開口部と、当該筐体内において当該開口部よりも上方に設けられ、当該筐体外から注入された当該ヘリウムを貯留する貯留部と、当該筐体内において当該筐体の上面に接するように配置され、当該ヘリウムを用いて冷却される磁気センサを含み、当該開口部は、当該磁気センサを冷却した後の当該ヘリウムを排出することを特徴とする。   A cryostat according to an embodiment of the present invention is provided in a housing, at least a part of the housing, an opening for discharging helium from the housing, and provided in the housing above the opening. A storage part for storing the helium injected from outside the casing, and a magnetic sensor disposed in contact with the upper surface of the casing in the casing and cooled using the helium, The helium is discharged after cooling the magnetic sensor.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該貯留部は、当該筐体における上方側が開口しており、当該筐体の底面と略平行に設けられた底面と、当該筐体に接する外側側面と、当該外側側面に対応して設けられた内側側面とによって囲まれた領域に当該ヘリウムを貯留することを特徴としてもよい。   In the cryostat according to an embodiment of the present invention, the storage portion is open on the upper side of the housing, and a bottom surface provided substantially parallel to the bottom surface of the housing; an outer side surface in contact with the housing; The helium may be stored in a region surrounded by an inner side surface provided corresponding to the outer side surface.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該筐体の底面と当該貯留部の底面との間に、真空層を含むことを特徴としてもよい。   The cryostat in one embodiment of the present invention may include a vacuum layer between the bottom surface of the housing and the bottom surface of the storage portion.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該貯留部の当該内側側面は、当該ヘリウム側の第1側面と、当該第1側面の外側に設けられた第2側面とを備えた二重構造であり、当該第1側面と当該第2側面との間に真空層を含むことを特徴としてもよい。   In the cryostat according to the embodiment of the present invention, the inner side surface of the storage portion has a double structure including a first side surface on the helium side and a second side surface provided on the outer side of the first side surface. A vacuum layer may be included between the first side surface and the second side surface.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該開口部は、当該筐体の底面の中央部に設けられ、当該磁気センサは、当該筐体の上面の中央部であって、当該開口部に対応する位置に配置されることを特徴としてもよい。   In the cryostat according to one embodiment of the present invention, the opening is provided at the center of the bottom surface of the housing, and the magnetic sensor is the center of the top surface of the housing and corresponds to the opening. It is good also as arrange | positioning in a position.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該筐体は、外面と内面とを備えた二重構造であり、当該外面と当該内面との間に真空層を含むことを特徴としてもよい。   In the cryostat according to the embodiment of the present invention, the housing may have a double structure including an outer surface and an inner surface, and may include a vacuum layer between the outer surface and the inner surface.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該真空層に設けられた、当該筐体内に対する熱の入射を低減可能な熱放射シールドを、さらに含むことを特徴としてもよい。   The cryostat according to the embodiment of the present invention may further include a heat radiation shield provided in the vacuum layer and capable of reducing the incidence of heat into the housing.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該貯留部に貯留された当該ヘリウムが蒸発し、当該磁気センサを冷却した後の気体状のヘリウムを、当該開口部を介して当該筐体の外部に排気するための排気用接続口をさらに含むことを特徴としてもよい。   In the cryostat according to an embodiment of the present invention, the helium stored in the storage unit evaporates, and the gaseous helium after cooling the magnetic sensor is exhausted to the outside of the housing through the opening. It may be characterized by further including an exhaust connection port.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該磁気センサに接続し、当該貯留部を介して当該開口部の外に延びるケーブルをさらに備え、当該磁気センサは、当該ケーブルの熱伝導により、冷却されることを特徴としてもよい。   In the cryostat in one embodiment of the present invention, the cryostat further includes a cable connected to the magnetic sensor and extending to the outside of the opening through the reservoir, and the magnetic sensor is cooled by heat conduction of the cable. This may be a feature.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該筐体の少なくとも一部を介して、当該貯留部に液体状のヘリウムを注入するための注液用接続口をさらに含むことを特徴としてもよい。   The cryostat according to one embodiment of the present invention may further include a liquid injection connection port for injecting liquid helium into the reservoir through at least a part of the housing.

本発明の一実施形態におけるクライオスタットにおいて、当該注液用接続口は、当該開口部を介して、当該貯留部に液体状のヘリウムを注入することを特徴としてもよい。   In the cryostat according to the embodiment of the present invention, the injection port may inject liquid helium into the reservoir through the opening.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明のおけるクライオスタットによれば、センサのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。   According to the cryostat of the present invention, it is possible to easily perform sensor maintenance.

本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置の全体構成を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of a biomagnetic measurement device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置の機能構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the functional structure of the biomagnetic measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るクライオスタットの構造例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the cryostat which concerns on one Embodiment of this invention. 第1の変形例に係るクライオスタットの構造例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the cryostat which concerns on a 1st modification. 第2の変形例に係るクライオスタットの構造例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the cryostat which concerns on a 2nd modification. 第3の変形例に係るクライオスタットの構造例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the cryostat which concerns on a 3rd modification.

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、まず、本発明の一実施形態に係るクライオスタットを用いた生体磁気計測装置1について説明する。その後、本発明の一実施形態に係るクライオスタットについて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the biomagnetic measuring device 1 using the cryostat which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated first. Thereafter, a cryostat according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1の全体構成を模式的に示す図である。本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1は、磁気シールドルーム10、極低温冷凍機20、クライオスタット30、トランスファチューブ40、ガントリ50、架台60、接続部80を含む。ここで、クライオスタット30、ガントリ50、および接続部80は、磁気シールドルーム10の内部に設置されている。また極低温冷凍機20と架台60とは磁気シールドルーム10の外部に設置されている。極低温冷凍機20は、例えば既知の4Kパルスチューブ冷凍機を用いて実現できる。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a biomagnetic measurement apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The biomagnetic measurement apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a magnetic shield room 10, a cryogenic refrigerator 20, a cryostat 30, a transfer tube 40, a gantry 50, a gantry 60, and a connection unit 80. Here, the cryostat 30, the gantry 50, and the connection portion 80 are installed inside the magnetic shield room 10. The cryogenic refrigerator 20 and the gantry 60 are installed outside the magnetic shield room 10. The cryogenic refrigerator 20 can be realized by using, for example, a known 4K pulse tube refrigerator.

トランスファチューブ40は磁気シールドルーム10を貫通し、極低温冷凍機20とクライオスタット30とのそれぞれに接続されている。より具体的には、トランスファチューブ40は極低温冷凍機20とは直接接続され、クライオスタット30とは接続部80を介して接続されている。   The transfer tube 40 penetrates the magnetic shield room 10 and is connected to the cryogenic refrigerator 20 and the cryostat 30. More specifically, the transfer tube 40 is directly connected to the cryogenic refrigerator 20, and is connected to the cryostat 30 via the connection unit 80.

磁気シールドルーム10の内部には、被験者70が横臥するための台90も設置されている。図1に示すように、クライオスタット30の一部は被験者70の腰椎の位置まで延在しており、台90の機能も兼ねている。図1には図示しないが、クライオスタット30は磁気センサを収容している。なお図示しないが、生体磁気計測装置1が測定したデータを解析したり、磁気センサの動作を制御したりする計算機も備えられている。   Inside the magnetic shield room 10, a stand 90 for the subject 70 to lie down is also installed. As shown in FIG. 1, a part of the cryostat 30 extends to the position of the lumbar vertebra of the subject 70, and also functions as a table 90. Although not shown in FIG. 1, the cryostat 30 houses a magnetic sensor. Although not shown, a computer for analyzing data measured by the biomagnetic measurement apparatus 1 and controlling the operation of the magnetic sensor is also provided.

図1では、図中鉛直上方向をz軸、図中左から右に向かう方向をx軸、x軸とz軸とに垂直なy軸からなる右手座標系2が設定されている。以下本明細書で参照する他の図に示す右手座標系2も、図1に示す右手座標系2と同一である。   In FIG. 1, a right-handed coordinate system 2 is set that includes a z-axis in the vertical direction in the drawing, an x-axis in the direction from left to right in the drawing, and a y-axis perpendicular to the x-axis and the z-axis. The right-handed coordinate system 2 shown in other figures referred to in this specification is the same as the right-handed coordinate system 2 shown in FIG.

ここで、図1に示すように、接続部80はクライオスタット30の極低温冷凍機20側の側方において、極低温冷凍機20の液体ヘリウムの出口と同程度の高さに設けられる。これにより、生体磁気計測装置1は、回動の際のクライオスタット30の動径が短くなる。結果として、磁気センサ32を動かすために重量物であるクライオスタット30を動かす距離が短くなるため、ユーザの利便性を向上することができる。   Here, as shown in FIG. 1, the connecting portion 80 is provided on the side of the cryostat 30 on the side of the cryogenic refrigerator 20 at a height that is about the same as the liquid helium outlet of the cryogenic refrigerator 20. Thereby, the biomagnetism measuring apparatus 1 shortens the moving radius of the cryostat 30 at the time of rotation. As a result, since the distance for moving the cryostat 30 which is a heavy object to move the magnetic sensor 32 is shortened, the convenience for the user can be improved.

図2は、本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1の機能構成を模式的に示す図であり、生体磁気計測装置1における計測機能を主に説明する図である。図2は、図1に示す生体磁気計測装置1を右手座標系2のyz平面に対して垂直な方向から見た図である。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment of the present invention, and is a diagram for mainly explaining a measurement function in the biomagnetic measurement device 1. FIG. 2 is a view of the biomagnetic measurement device 1 shown in FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the yz plane of the right-handed coordinate system 2.

図1を参照して説明したように、磁気シールドルーム10の内部において被験者70が台90の上に横臥している。磁気センサ32は、被験者70の腰椎の位置に来るようにクライオスタット30に収容されている。磁気センサ32は、例えば既知のSQUID(Superconducting QUantum Interference Device)を用いて実現できる。   As described with reference to FIG. 1, the subject 70 lies on the table 90 inside the magnetic shield room 10. The magnetic sensor 32 is accommodated in the cryostat 30 so as to come to the position of the lumbar spine of the subject 70. The magnetic sensor 32 can be realized by using, for example, a known SQUID (Superconducting QUantum Interference Device).

情報処理部12は、生体磁気計測装置1における計測機能を統括的に制御する。情報処理部12はまた、生体磁気計測装置1が計測した生体磁気データを解析する。情報処理部12は、例えばPC(Personal Computer)やワークステーション等の計算機を用いて実現できる。磁気センサ駆動回路14は、情報処理部12の制御の下、磁気センサ32の動作を制御する。アンプ/アナログフィルタ部16は、磁気センサ32が計測した生体磁気データを増幅したり、ノイズを除去したりする。データ取得部18は、アンプ/アナログフィルタ部16が処理したデータをデジタルデータに変換する。データ取得部18は、例えば既知のA/D変換器を用いて実現できる。データ取得部18が取得したデータは情報処理部12に送られ、種々の解析が実行される。   The information processing unit 12 comprehensively controls the measurement function in the biomagnetic measurement device 1. The information processing unit 12 also analyzes biomagnetic data measured by the biomagnetic measurement device 1. The information processing unit 12 can be realized using a computer such as a PC (Personal Computer) or a workstation. The magnetic sensor drive circuit 14 controls the operation of the magnetic sensor 32 under the control of the information processing unit 12. The amplifier / analog filter unit 16 amplifies biomagnetic data measured by the magnetic sensor 32 or removes noise. The data acquisition unit 18 converts the data processed by the amplifier / analog filter unit 16 into digital data. The data acquisition unit 18 can be realized using, for example, a known A / D converter. The data acquired by the data acquisition unit 18 is sent to the information processing unit 12, and various analyzes are executed.

このように、本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1は、被験者70の体内で生じる生体磁場を計測するための装置である。被験者70の性別や体格等に応じて磁気センサ32を配置すべき位置が異なるため、磁気センサ32はある程度位置を変えられることが好ましい。一方で、上述したように、磁気センサ32は例えばSQUIDセンサを用いて実現される。SQUIDセンサは超伝導体を利用した磁気センサであるため、センサとして機能するためには極低温(例えば4K以下)まで冷却される必要がある。このため、磁気センサ32は液体ヘリウムを貯留するクライオスタット30に収容されている。そして、磁気センサ32はクライオスタット30が貯留する液体ヘリウムによって冷却される。   As described above, the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment of the present invention is a device for measuring a biomagnetic field generated in the body of the subject 70. Since the position where the magnetic sensor 32 should be arranged differs depending on the gender and physique of the subject 70, it is preferable that the position of the magnetic sensor 32 be changed to some extent. On the other hand, as described above, the magnetic sensor 32 is realized using, for example, a SQUID sensor. Since the SQUID sensor is a magnetic sensor using a superconductor, it needs to be cooled to an extremely low temperature (for example, 4K or less) in order to function as a sensor. For this reason, the magnetic sensor 32 is accommodated in a cryostat 30 that stores liquid helium. The magnetic sensor 32 is cooled by liquid helium stored in the cryostat 30.

また、本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1は、クライオスタット30内に配置されたケーブルの熱伝導によって、冷却してもよい。図3は、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30の構造例を示す図である。図3に示すように、クライオスタット30内の磁気センサ32にはケーブル33が接続されており、該ケーブル33はクライオスタット30内の液体ヘリウムの貯留部302を介して、開口部301の外に延びている。ここで、開口部301は、ウレタンフォームなどにより、外気と触れないように“栓”がしてある。ケーブル33は、開口部301に設けられた“栓”の隙間から、クライオスタット30の外部に延びている。図3のように、ケーブル33が液体ヘリウムに浸っているため、磁気センサ32は、該ケーブル33の熱伝導により冷却される。なお、開口部301に設けられる“栓”は、ウレタンフォームに限られず、どのような素材で形成されていてもよい。   In addition, the biomagnetic measurement device 1 according to an embodiment of the present invention may be cooled by heat conduction of a cable disposed in the cryostat 30. FIG. 3 is a diagram illustrating a structure example of the cryostat 30 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a cable 33 is connected to the magnetic sensor 32 in the cryostat 30, and the cable 33 extends outside the opening 301 through a liquid helium storage 302 in the cryostat 30. Yes. Here, the opening 301 is “plugged” by urethane foam or the like so as not to come into contact with the outside air. The cable 33 extends to the outside of the cryostat 30 through a gap between “plugs” provided in the opening 301. As shown in FIG. 3, since the cable 33 is immersed in liquid helium, the magnetic sensor 32 is cooled by the heat conduction of the cable 33. The “plug” provided in the opening 301 is not limited to urethane foam, and may be formed of any material.

なお、磁気センサ32の位置を変更するためには、磁気センサ32を収容しているクライオスタット30を移動させることになる。そこで本発明の一実施形態に係る生体磁気計測装置1においては、図2におけるyz平面と平行な平面を回転平面として、クライオスタット30が回動自在となるように構成されている。より具体的に、クライオスタット30は、トランスファチューブ40の長手方向の中心軸を回転中心として回動自在に構成されている。   In order to change the position of the magnetic sensor 32, the cryostat 30 that houses the magnetic sensor 32 is moved. Therefore, the biomagnetic measurement device 1 according to an embodiment of the present invention is configured such that the cryostat 30 is rotatable with a plane parallel to the yz plane in FIG. 2 as a rotation plane. More specifically, the cryostat 30 is configured to be rotatable about the central axis in the longitudinal direction of the transfer tube 40 as the rotation center.

図3は、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30の構造例を示す図である。図3に示すように、クライオスタット30は、筐体300と、開口部301と、貯留部302とを含む。また、図3に示すように、クライオスタット30の筐体300内に、磁気センサ32が設けられる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a structure example of the cryostat 30 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the cryostat 30 includes a housing 300, an opening 301, and a storage 302. Further, as shown in FIG. 3, a magnetic sensor 32 is provided in the housing 300 of the cryostat 30.

クライオスタット30は、所定の形状の筐体300により構成される。所定の形状は、円柱や直方体など、どのような形状であってもよい。また、筐体300の材料は、例えば磁場測定を妨げないグラスファイバー強化樹脂である。部分的、もしくは全体がアルミニウム、ステンレスなどの金属でもよい。筐体300の材料は、これらの樹脂や金属に限られず、液体ヘリウムの収容が可能な材料であれば、どのような材料であってもよい。   The cryostat 30 includes a casing 300 having a predetermined shape. The predetermined shape may be any shape such as a cylinder or a rectangular parallelepiped. The material of the casing 300 is, for example, a glass fiber reinforced resin that does not interfere with the magnetic field measurement. A metal such as aluminum or stainless steel may be used partially or entirely. The material of the housing 300 is not limited to these resins and metals, and any material can be used as long as it can accommodate liquid helium.

磁気センサ32は、クライオスタット30の筐体300内の少なくとも一部に配置される。例えば、磁気センサ32は、筐体300内の上面3000に接するように配置される。より具体的には、磁気センサ32は、筐体300内の上面3000の中央付近に配置される。なお、磁気センサ32が配置される位置は、あくまでも例示であって、磁気センサ32が生体磁気データを計測可能な位置であれば、筐体300内のどのような位置に配置されていてもよい。   The magnetic sensor 32 is disposed in at least a part of the housing 300 of the cryostat 30. For example, the magnetic sensor 32 is disposed in contact with the upper surface 3000 in the housing 300. More specifically, the magnetic sensor 32 is disposed near the center of the upper surface 3000 in the housing 300. The position at which the magnetic sensor 32 is disposed is merely an example, and may be disposed at any position in the housing 300 as long as the magnetic sensor 32 can measure biomagnetic data. .

開口部301は、例えば、クライオスタット30の少なくとも一部に設けられ、当該クライオスタット30の筐体300内からヘリウムを排出可能である。開口部301は、蒸発後の気体状のヘリウムを排出可能である。   For example, the opening 301 is provided in at least a part of the cryostat 30, and helium can be discharged from the inside of the housing 300 of the cryostat 30. The opening 301 can discharge gaseous helium after evaporation.

図3に示すように、開口部301は、例えば、筐体300の底面3001の中央部に設けられる。また、開口部301が底面3001において設けられる位置は、筐体300の上面3000に配置される磁気センサ32に対応する位置であってもよい。開口部301が、筐体300の底面3001において、磁気センサ32に対応する位置に設けられるため、開口部301から磁気センサ32に対してアクセス可能となり、当該磁気センサ32のメンテナンス等を容易に行うことが可能となる。   As shown in FIG. 3, the opening 301 is provided at the center of the bottom surface 3001 of the housing 300, for example. The position where the opening 301 is provided on the bottom surface 3001 may be a position corresponding to the magnetic sensor 32 disposed on the top surface 3000 of the housing 300. Since the opening 301 is provided at a position corresponding to the magnetic sensor 32 on the bottom surface 3001 of the housing 300, the magnetic sensor 32 can be accessed from the opening 301, and maintenance of the magnetic sensor 32 is easily performed. It becomes possible.

なお、開口部301が設けられる位置は、必ずしも筐体300の底面に限られず、当該筐体300において、ヘリウムを貯留するための貯留部302よりも下方に設けられていれば、どのような位置に設けられていてもよい。   Note that the position at which the opening 301 is provided is not necessarily limited to the bottom surface of the housing 300, and any position in the housing 300 as long as the opening 301 is provided below the storage portion 302 for storing helium. May be provided.

開口部301の形状は、例えば、円状や四角状など、どのような形状であってもよい。   The shape of the opening 301 may be any shape such as a circle or a square.

貯留部302は、筐体300内において開口部301よりも上方に設けられ、当該筐体300外から注入されたヘリウムを貯留する。図3に示すように、貯留部302は、筐体300において、上方側(すなわち、磁気センサ32側)が開口しており、筐体300の底面3000と略平行に設けられた底面3020と、当該筐体300に接する外側側面3021と、当該外側側面3021に対応して設けられた内側側面3022とを含む。貯留部302は、底面3020と、外側側面3021と、内側側面3022とによって囲まれた領域に、液体状のヘリウムを貯留する。   The storage unit 302 is provided above the opening 301 in the housing 300 and stores helium injected from outside the housing 300. As shown in FIG. 3, the storage unit 302 has an opening on the upper side (that is, the magnetic sensor 32 side) in the housing 300, and a bottom surface 3020 provided substantially parallel to the bottom surface 3000 of the housing 300, An outer side surface 3021 in contact with the housing 300 and an inner side surface 3022 provided corresponding to the outer side surface 3021 are included. The storage unit 302 stores liquid helium in a region surrounded by the bottom surface 3020, the outer side surface 3021, and the inner side surface 3022.

なお、貯留部302の底面3020は、筐体300の底面3001と必ずしも略平行である必要はなく、当該底面3020は、貯留部302が例えばすり鉢状である場合などには、底面3000に対して所定の傾斜を有するように設けられていてもよい。また、底面3020は、必ずしも平面である必要はなく、どのような形状であってもよい。   Note that the bottom surface 3020 of the storage unit 302 does not necessarily need to be substantially parallel to the bottom surface 3001 of the housing 300. The bottom surface 3020 corresponds to the bottom surface 3000 when the storage unit 302 has a mortar shape, for example. It may be provided to have a predetermined inclination. Further, the bottom surface 3020 is not necessarily a flat surface, and may have any shape.

また、内側側面3022は、外側側面3021に必ずしも対応して設けられていなくてもよく、貯留部302の上部から観察した場合に、外側側面3021の形状が四角形であるのに対して、内側側面3022の形状が円形であるなど、どのような形状であってもよい。   In addition, the inner side surface 3022 does not necessarily have to be provided corresponding to the outer side surface 3021. When observed from the upper part of the storage portion 302, the inner side surface 3021 has a quadrangular shape, whereas the inner side surface 3021 has a rectangular shape. Any shape may be used, such as the shape of 3022 being circular.

また、図3に示すように、筐体300は、外面と内面とを備えた二重構造であり、当該外面と内面との間には真空層を含む。筐体300は、当該外面と内面との間には真空層を含むため、当該筐体300に対する外部からの熱の入射を低減することが可能である。   As shown in FIG. 3, the housing 300 has a double structure including an outer surface and an inner surface, and includes a vacuum layer between the outer surface and the inner surface. Since the housing 300 includes a vacuum layer between the outer surface and the inner surface, the incidence of heat from the outside on the housing 300 can be reduced.

また、図3に示すように、筐体300の底面3001と、貯留部302の底面3020との間には、真空層を含む。筐体300の底面3001と、貯留部302の底面3020との間に真空層を含むため、当該貯留部302に対する外部からの熱の入射を低減することができる。   In addition, as illustrated in FIG. 3, a vacuum layer is included between the bottom surface 3001 of the housing 300 and the bottom surface 3020 of the storage unit 302. Since a vacuum layer is included between the bottom surface 3001 of the housing 300 and the bottom surface 3020 of the storage portion 302, incidence of heat from the outside to the storage portion 302 can be reduced.

また、図3に示すように、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30は、真空層内に、熱放射シールド303を含む。熱放射シールドは、熱の入射を低減可能であり、筐体300内に対する外部からの熱の入射を低減することができる。なお、図3に示すように、熱放射シールド303は、二重に設けられていてもよい。なお、熱放射シールドは、二重に限られず、一層であっても、多重であってもよい。   As shown in FIG. 3, the cryostat 30 according to an embodiment of the present invention includes a heat radiation shield 303 in the vacuum layer. The heat radiation shield can reduce the incidence of heat, and can reduce the incidence of heat from the outside to the inside of the housing 300. In addition, as shown in FIG. 3, the heat radiation shield 303 may be provided twice. The heat radiation shield is not limited to double, and may be a single layer or multiple layers.

また、図3に示すように、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30は、貯留部302に貯留された液体状のヘリウムが蒸発した後の気体状のヘリウムを、開口部301を介して筐体300の外部に排気するための排気用接続口304を含む。気体状のヘリウムは、排気用接続口304を介して、筐体300の外部に廃棄される。   As shown in FIG. 3, the cryostat 30 according to an embodiment of the present invention is configured to store gaseous helium after evaporation of liquid helium stored in the storage unit 302 through the opening 301. An exhaust connection port 304 for exhausting air to the outside of the body 300 is included. The gaseous helium is discarded outside the housing 300 through the exhaust connection port 304.

ここで、トランスファチューブ40は、その一端が排気用接続口304に接続される。蒸発後の気体状のヘリウムは、排気用接続口304を介して、トランスファチューブ40により排気される。また、排気用のトランスファチューブとは異なる、注入用のトランスファチューブ40は、その一端が以下で説明する注液用接続口305に接続される。   Here, one end of the transfer tube 40 is connected to the exhaust connection port 304. The evaporated gaseous helium is exhausted by the transfer tube 40 through the exhaust connection port 304. In addition, the transfer tube 40 for injection, which is different from the transfer tube for exhaust, is connected at one end to a liquid injection connection port 305 described below.

さらに、図3に示すように、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30は、貯留部302に液体状のヘリウムを注入するための注液用接続口305を含む。液体ヘリウムは、注液用接続口305を介して極低温冷凍機20からクライオスタット30内に供給される。この意味で、注液用接続口305は極低温冷凍機20とクライオスタット30との間に形成される液体ヘリウムの流路である。   Furthermore, as shown in FIG. 3, the cryostat 30 according to an embodiment of the present invention includes a liquid injection connection port 305 for injecting liquid helium into the reservoir 302. Liquid helium is supplied from the cryogenic refrigerator 20 into the cryostat 30 through the injection port 305. In this sense, the injection port 305 is a liquid helium channel formed between the cryogenic refrigerator 20 and the cryostat 30.

注液用接続口305は、例えば、開口部301を介して、貯留部302に、液体状のヘリウムを注入する。なお、貯留部302は、当該貯留部302内の液体状のヘリウムの量を計測可能なプローブ(図示しない)を含んでいてもよく、注液用接続口305は、当該プローブが計測したヘリウムの量に基づいて、当該貯留部302に対して、液体状のヘリウムを注入する。例えば、注液用接続口305は、当該プローブが計測したヘリウムの量が所定値以下である場合に、当該貯留部302に対して、所定量の液体状のヘリウムを注入する。   The liquid injection connection port 305, for example, injects liquid helium into the reservoir 302 through the opening 301. The storage unit 302 may include a probe (not shown) that can measure the amount of liquid helium in the storage unit 302, and the injection port 305 includes the helium measured by the probe. Based on the amount, liquid helium is injected into the reservoir 302. For example, the injection port 305 injects a predetermined amount of liquid helium into the reservoir 302 when the amount of helium measured by the probe is less than or equal to a predetermined value.

上記のとおり、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30は、貯留部302が磁気センサ32の下方に設けられており、当該磁気センサ32が液体状のヘリウムに浸かっておらず、また、当該貯留部302が内側側面3022を含むため、開口部301から当該磁気センサ32へアクセスすることができる。そのため、当該磁気センサ32のメンテナンス等を容易に行うことが可能となる。   As described above, in the cryostat 30 according to the embodiment of the present invention, the storage unit 302 is provided below the magnetic sensor 32, the magnetic sensor 32 is not immersed in liquid helium, and the storage Since the portion 302 includes the inner side surface 3022, the magnetic sensor 32 can be accessed from the opening 301. Therefore, it is possible to easily perform maintenance of the magnetic sensor 32.

(第1の変形例)
図4は、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30の他の構造例を示す図である。
(First modification)
FIG. 4 is a diagram illustrating another structural example of the cryostat 30 according to an embodiment of the present invention.

図4に示すように、クライオスタット30は、貯留部302の内側側面3022は、液体状のヘリウム側の第1側面3023と、当該第1側面3023の外側に設けられた第2側面3024とを備えた二重構造であり、第1側面3023と第2側面3024との間に真空層を含む。第1側面3023と第2側面3024との間に真空層を含むため、当該貯留部302に対する外部からの熱の入射を低減することができる。特に、図4に示すように、第1側面3023と第2側面3024との間に真空層を含むことにより、貯留部302に対する開口部301を介した外部からの熱の入射を低減することができる。   As shown in FIG. 4, in the cryostat 30, the inner side surface 3022 of the storage portion 302 includes a liquid-form first side surface 3023 on the helium side and a second side surface 3024 provided outside the first side surface 3023. And includes a vacuum layer between the first side surface 3023 and the second side surface 3024. Since a vacuum layer is included between the first side surface 3023 and the second side surface 3024, incidence of heat from the outside to the storage portion 302 can be reduced. In particular, as shown in FIG. 4, by including a vacuum layer between the first side surface 3023 and the second side surface 3024, it is possible to reduce the incidence of heat from the outside through the opening 301 to the storage unit 302. it can.

(第2の変形例)
図5は、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30の構造例を示す図である。
(Second modification)
FIG. 5 is a diagram illustrating a structure example of the cryostat 30 according to the embodiment of the present invention.

図5に示すように、クライオスタット30は、貯留部302の内側側面3022は、液体状のヘリウム側の第1側面3023と、当該第1側面3023の外側に設けられた第2側面3024とを備えた二重構造であり、第1側面3023と第2側面3024との間に真空層を含む。そして、第1側面3023と第2側面3024との間に真空層に、熱放射シールド303を含む。熱放射シールド303は、熱の入射を低減可能であり、貯留部302内に対する外部からの熱の入射を低減することができる。特に、図5に示すように、第1側面3023と第2側面3024との間に真空層に熱放射シールドを含むことにより、貯留部302に対する開口部301を介した外部からの熱の入射を低減することができる。   As shown in FIG. 5, in the cryostat 30, the inner side surface 3022 of the storage unit 302 includes a first side surface 3023 on the liquid helium side, and a second side surface 3024 provided outside the first side surface 3023. And includes a vacuum layer between the first side surface 3023 and the second side surface 3024. A heat radiation shield 303 is included in the vacuum layer between the first side surface 3023 and the second side surface 3024. The heat radiation shield 303 can reduce the incidence of heat, and can reduce the incidence of heat from the outside into the storage portion 302. In particular, as shown in FIG. 5, by including a heat radiation shield in the vacuum layer between the first side surface 3023 and the second side surface 3024, it is possible to prevent heat from entering through the opening 301 to the storage portion 302. Can be reduced.

なお、図5に示すように、熱放射シールド303は、二重に設けられていてもよい。なお、熱放射シールドは、二重に限られず、一重であっても、多重であってもよい。   In addition, as shown in FIG. 5, the heat radiation shield 303 may be provided twice. The heat radiation shield is not limited to double, and may be single or multiple.

(第3の変形例)
図6は、本発明の一実施形態に係るクライオスタット30の構造例を示す図である。
(Third Modification)
FIG. 6 is a diagram illustrating a structure example of the cryostat 30 according to an embodiment of the present invention.

図6に示すように、クライオスタット30において、貯留部302に液体状のヘリウムを注入するための注液用接続口305は、筐体300の側面部に設けられていてもよい。注液用接続口305が筐体300の側面部に設けられることにより、開口部301の構造が複雑化することを低減することができる。また、注液用接続口305が開口部301を介さないため、開口部301から磁気センサ32にアクセスする際に、当該注液用接続口305を貯留部302から取外す必要がなく、当該磁気センサ32のメンテナンスをより容易に行うことが可能となる。   As shown in FIG. 6, in the cryostat 30, a liquid injection connection port 305 for injecting liquid helium into the storage portion 302 may be provided on the side surface portion of the housing 300. By providing the injection port 305 in the side surface of the housing 300, it is possible to reduce the complexity of the structure of the opening 301. In addition, since the injection port 305 does not pass through the opening 301, it is not necessary to remove the injection port 305 from the reservoir 302 when accessing the magnetic sensor 32 from the opening 301. 32 can be more easily maintained.

以上、本発明を本発明の一実施形態をもとに説明した。本発明の一実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on one Embodiment of this invention. One embodiment of the present invention is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are within the scope of the present invention. It is a place.

1 生体磁気計測装置
2 右手座標系
10 磁気シールドルーム
12 情報処理部
14 磁気センサ駆動回路
16 アンプ/アナログフィルタ部
18 データ取得部
20 極低温冷凍機
30 クライオスタット
32 磁気センサ
40 トランスファチューブ
50 ガントリ
60 架台
80 接続部
90 台
300 筐体
301 開口部
302 貯留部
303 熱放射シールド
304 排気用接続口
305 注液用接続口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biomagnetism measuring device 2 Right hand coordinate system 10 Magnetic shield room 12 Information processing part 14 Magnetic sensor drive circuit 16 Amplifier / analog filter part 18 Data acquisition part 20 Cryogenic refrigerator 30 Cryostat 32 Magnetic sensor 40 Transfer tube 50 Gantry 60 Base 80 Connection unit 90 units 300 Case 301 Opening 302 Reservoir 303 Heat radiation shield 304 Exhaust connection port 305 Injection port

Claims (11)

筐体と、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、当該筐体内からヘリウムを排出する開口部と、
前記筐体内において前記開口部よりも上方に設けられ、前記筐体外から注入された前記ヘリウムを貯留する貯留部と、
前記筐体内において当該筐体の上面に接するように配置され、前記ヘリウムを用いて冷却される磁気センサとを含み、
前記開口部は、前記磁気センサを冷却した後の前記ヘリウムを排出することを特徴とするクライオスタット。
A housing,
An opening that is provided in at least a portion of the housing and discharges helium from within the housing;
A storage unit that is provided above the opening in the housing and stores the helium injected from outside the housing;
A magnetic sensor disposed in contact with the upper surface of the casing in the casing and cooled using the helium;
The cryostat is characterized in that the opening discharges the helium after cooling the magnetic sensor.
前記貯留部は、前記筐体における上方側が開口しており、当該筐体の底面と略平行に設けられた底面と、当該筐体に接する外側側面と、当該外側側面に対応して設けられた内側側面とによって囲まれた領域に前記ヘリウムを貯留することを特徴とする請求項1に記載のクライオスタット。   The reservoir is open on the upper side of the housing, and is provided corresponding to the bottom surface provided substantially parallel to the bottom surface of the housing, the outer side surface in contact with the housing, and the outer side surface. The cryostat according to claim 1, wherein the helium is stored in a region surrounded by an inner side surface. 前記筐体の底面と前記貯留部の底面との間に、真空層を含むことを特徴とする請求項2に記載のクライオスタット。   The cryostat according to claim 2, further comprising a vacuum layer between a bottom surface of the housing and a bottom surface of the storage portion. 前記貯留部の前記内側側面は、前記ヘリウム側の第1側面と、前記第1側面の外側に設けられた第2側面とを備えた二重構造であり、前記第1側面と前記第2側面との間に真空層を含むことを特徴とする請求項2または3に記載のクライオスタット。   The inner side surface of the storage portion has a double structure including a first side surface on the helium side and a second side surface provided outside the first side surface, and the first side surface and the second side surface. The cryostat according to claim 2, further comprising a vacuum layer. 前記開口部は、前記筐体の底面の中央部に設けられ、
前記磁気センサは、前記筐体の上面の中央部であって、前記開口部に対応する位置に配置される
ことを特徴とする請求項1乃至4にいずれかに記載のクライオスタット。
The opening is provided at the center of the bottom surface of the housing,
5. The cryostat according to claim 1, wherein the magnetic sensor is disposed at a position corresponding to the opening in a central portion of the upper surface of the housing.
前記筐体は、外面と内面とを備えた二重構造であり、前記外面と前記内面との間に真空層を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のクライオスタット。   The cryostat according to any one of claims 1 to 5, wherein the casing has a double structure including an outer surface and an inner surface, and includes a vacuum layer between the outer surface and the inner surface. 前記真空層に設けられた、前記筐体内に対する熱の入射を低減可能な熱放射シールドを、さらに含むことを特徴とする請求項6に記載のクライオスタット。   The cryostat according to claim 6, further comprising a heat radiation shield provided in the vacuum layer and capable of reducing the incidence of heat into the housing. 前記貯留部に貯留された前記ヘリウムが蒸発し、前記磁気センサを冷却した後の気体状のヘリウムを、前記開口部を介して前記筐体の外部に排気するための排気用接続口、をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のクライオスタット。   An exhaust connection port for exhausting the gaseous helium after the helium stored in the storage unit evaporates and cooling the magnetic sensor to the outside of the housing through the opening; The cryostat according to claim 1, wherein the cryostat is included. 前記磁気センサに接続し、前記貯留部を介して前記開口部の外に延びるケーブルをさらに備え、
前記磁気センサは、前記ケーブルの熱伝導により、冷却されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のクライオスタット。
A cable connected to the magnetic sensor and extending outside the opening through the reservoir;
The cryostat according to claim 1, wherein the magnetic sensor is cooled by heat conduction of the cable.
前記筐体の少なくとも一部を介して、前記貯留部に液体状のヘリウムを注入するための注液用接続口、をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のクライオスタット。   The cryostat according to any one of claims 1 to 9, further comprising a liquid injection connection port for injecting liquid helium into the reservoir through at least a part of the casing. . 前記注液用接続口は、前記開口部を介して、前記貯留部に液体状のヘリウムを注入することを特徴とする請求項10に記載のクライオスタット。   11. The cryostat according to claim 10, wherein the liquid injection connection port injects liquid helium into the reservoir through the opening.
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