JP2021146116A - Biomagnetism measuring vacuum insulation device and biomagnetism measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体磁気計測用真空断熱装置および生体磁気計測装置に関する。 The present invention relates to a vacuum insulation device for biomagnetic measurement and a biomagnetic measurement device.
従来、例えば、特許文献1には、低温容器が傾斜して配置され、この低温容器に接続されて冷媒を移送する流路をなす配管が、低温容器の傾斜に合わせて傾けて接続されている構成が記載されている。 Conventionally, for example, in Patent Document 1, a low-temperature container is arranged at an angle, and a pipe connected to the low-temperature container and forming a flow path for transferring a refrigerant is connected at an angle according to the inclination of the low-temperature container. The configuration is described.
脊磁計などの生体磁気計測装置では、例えば、超電導量子干渉素子のような高感度磁気センサを用いることがあり、超電導状態を保つために冷媒として液体ヘリウムが使われる。あるいは、極低温での物性測定器においても冷媒として液体ヘリウムが使われる。液体ヘリウムは容易に気化するため、上記のような装置において計測を経済的かつ継続的に使用するには、極低温冷凍機を使ってヘリウム循環することが必要である。 In a biomagnetic measuring device such as a spinometer, for example, a high-sensitivity magnetic sensor such as a superconducting quantum interference element may be used, and liquid helium is used as a refrigerant in order to maintain a superconducting state. Alternatively, liquid helium is also used as a refrigerant in a physical property measuring instrument at an extremely low temperature. Since liquid helium vaporizes easily, it is necessary to circulate helium using a cryogenic refrigerator in order to use the measurement economically and continuously in the above-mentioned devices.
ここで、極低温冷凍機では、被冷却体を冷却するため冷生体磁気計測用のデュワを構成する真空断熱装置に接続して設けられている。極低温冷凍機は、真空断熱装置に接続するには大型である場合あるいは直接接続するには冷凍機によるノイズが許容できない場合、冷却部(コールドヘッド)を収容する保温部(クライオスタット)に冷却部で冷却した冷媒を移送する移送管(トランスファーチューブ)が設けられ、移送管を真空断熱装置に挿入して相互接続することがある。 Here, the cryogenic refrigerator is provided by being connected to a vacuum heat insulating device that constitutes a dewa for cold biomagnetic measurement in order to cool the object to be cooled. If the cryogenic refrigerator is large enough to connect to a vacuum insulation device, or if the noise from the refrigerator is unacceptable to connect directly, the cooling unit is placed in the heat insulating unit (cryostat) that houses the cooling unit (cold head). A transfer tube (transfer tube) for transferring the refrigerant cooled in the above is provided, and the transfer tube may be inserted into a vacuum insulation device and interconnected.
一方、生体磁気計測装置では、便益のために真空断熱装置を傾けることがある。しかし、移送管も傾けると斜めに挿入していかなければならず、挿入するための機構が複雑化する問題がある。また、移送管は、侵入熱が大きく長くすると再凝縮能力が低下する問題があり、短経路で接続することが望ましい。 On the other hand, in the biomagnetic measuring device, the vacuum insulation device may be tilted for the benefit. However, if the transfer pipe is also tilted, it must be inserted diagonally, which causes a problem that the mechanism for inserting is complicated. Further, the transfer pipe has a problem that the recondensing capacity is lowered when the invasion heat is large and long, and it is desirable to connect the transfer pipe by a short route.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷凍機との接続を簡便に行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to easily connect to a refrigerator.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の生体磁気計測用真空断熱装置は、水平に対して傾いて設けられた上面部と、前記上面部に対して傾いた角度で冷媒の移送管を抜き差し可能に設けられた接続部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the vacuum insulation device for biomagnetic measurement of the present invention has an upper surface portion provided at an angle with respect to the horizontal surface and a refrigerant at an angle inclined with respect to the upper surface portion. It is provided with a connection portion provided so that the transfer pipe of the above can be inserted and removed.
本発明によれば、上面部が傾いて設けられていても、接続部に対して移送管を鉛直方向に移動して抜き差しでき、冷凍機との接続を簡便に行える。 According to the present invention, even if the upper surface portion is provided at an angle, the transfer pipe can be moved in the vertical direction with respect to the connecting portion to be inserted and removed, and the connection with the refrigerator can be easily performed.
以下に添付図面を参照して、生体磁気計測用真空断熱装置および生体磁気計測装置の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the vacuum insulation device for biomagnetic measurement and the biomagnetic measurement device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、生体磁気計測装置の一例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a biomagnetic measuring device.
生体磁気計測装置100は、生体情報計測装置であって、神経活動測定装置(測定装置ともいう)101と、情報処置装置102とを備えている。
The
神経活動測定装置101は、測定対象である被検者110の頚髄の神経活動を測定する脊磁計(MagnetoSpinoGraphy(MSG))である。神経活動測定装置101は、被検者110の頸部が載置されるデュワ1を有する。デュワ1は、液体ヘリウムを用いた極低温環境の生体磁気計測用真空断熱装置(以下、真空断熱装置ともいう)である。デュワ1は、その内部に脊磁測定用の多数の磁気センサ2が配置されている。磁気センサ2は、超電導量子干渉素子(SQUID:Superconducting Quantum Interference Device)が用いられる。神経活動測定装置101は、磁気センサ2からの脊磁信号を収集する。神経活動測定装置101は、収集された生体信号を情報処置装置102に出力する。
The nerve activity measuring
情報処置装置102は、複数の磁気センサ2からの脊磁信号の波形時間軸上に表示する。脊磁信号は、神経細胞の電気的な活動(シナプス伝達の際にニューロンの樹状突起で起きるイオン電荷の流れ)により生じた微小な磁場変動を表わす。
The
図2は、ヘリウム循環システムの一例を示す概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a helium circulation system.
上述した神経活動測定装置101は、真空断熱装置であるデュワ1を極低温環境とするためのヘリウム循環システム10を含む。ヘリウム循環システム10は、極低温冷凍機(冷凍機)11と、デュワ1、蒸発ガス供給管15と、制御部19と、を備える。
The above-mentioned neural activity measuring
極低温冷凍機11は、パルス管冷凍機を構成するもので、冷却部21と、受部22と、保温部23と、移送管24と、駆動系循環部25と、を有する。
The
冷却部21は、本体部21Aと、円筒状の第一シリンダ部21Bと、円筒状の第二シリンダ部21Cと、円板状の第一コールドステージ21Dと、円板状の第二コールドステージ21Eと、を備える。本体部21Aは、冷却部21の基部であり、最上部に配置される。第一シリンダ部21Bは、本体部21Aから下方に延びて設けられている。第二シリンダ部21Cは、第一シリンダ部21Bよりも下方に延びて設けられている。第一コールドステージ21Dは、第一シリンダ部21Bと第二シリンダ部21Cとの間に設けられている。第二コールドステージ21Eは、第二シリンダ部21Cの延びた下端に設けられている。
The
受部22は、上端が開放し、下端に底22Aを有する皿状に形成されている。受部22は、冷却部21の直下に配置される。
The
保温部23は、真空断熱をしたクライオスタットであり、例えば、ステンレスまたはガラス繊維強化樹脂により筒状に形成され、上端が開放し、下端に底23Aを有する。保温部23は、内部に冷却部21が収容され冷却部21の外周を間隔を空けて囲むように設けられる。保温部23は、上端が冷却部21の本体部21Aにより密閉される。また、受部22は、保温部23の内部に配置される。保温部23は、内部の温度を保つように機能する。
The
移送管24は、上端24aが受部22の底22Aに接続され、受部22に連通して設けられている。移送管24は、受部22の底22Aから下方に延び、保温部23の内部を通って下端24bが下方に向けて設けられている。保温部23は、底23Aが移送管24の外周を間隔を空けて囲むように移送管24と共に下方に延びて形成されている。移送管24は、その下端24bが神経活動測定装置101のデュワ1に接続されている。移送管24は、冷却部21からデュワ1に液体冷媒を送る第一経路ともいう。
The
駆動系循環部25は、コンプレッサである圧縮機25Aと、動作部であるバルブモータ25Bと、を有する。圧縮機25Aは、圧縮ガスを圧縮する。圧縮ガスは、例えばヘリウムガスである。圧縮機25Aで圧縮された圧縮ガスは、バルブモータ25Bに供給される。バルブモータ25Bは、冷却部21の本体部21Aに対し、圧縮ガスを間欠供給するように開閉を切り替える。駆動系循環部25は、バルブモータ25Bの切り替えにより圧縮機25Aと冷却部21との間で圧縮ガスが循環される。冷却部21は、この圧縮ガスの間欠供給により、起動し、第一コールドステージ21Dおよび第二コールドステージ21Eで冷熱を発生する。なお、圧縮機25Aは、水冷または空冷により排熱する。
The drive
この極低温冷凍機11は、その駆動時に、保温部23の内部であって冷却部21にガス冷媒が供給される。ガス冷媒は、例えばヘリウムガスであり、第一コールドステージ21Dおよび第二コールドステージ21Eで発生する冷熱により冷却されることで液化されて液体冷媒である液体ヘリウムとなり、受部22の底22Aに至り滴下して纏められる。受部22の底22Aに纏められた液体ヘリウムは、移送管24を経て極低温冷凍機11の外部に送られ、神経活動測定装置101のデュワ1の内部のヘリウム槽に供給される。これにより、神経活動測定装置101のデュワ1の液体ヘリウムが保持される。デュワ1の内部の液体ヘリウムは外部からの熱侵入によって徐々に蒸発してヘリウムガス(蒸発ガスともいう)となる。
When the
蒸発ガス供給管15は、デュワ1と冷却部21との間を接続する配管である。蒸発ガス供給管15は、一端15aがデュワ1に接続され、他端15bが極低温冷凍機11の冷却部21に接続されている。蒸発ガス供給管15は、デュワ1から冷却部21に蒸発ガスを送るため、途中にポンプ15cが設けられている。また、蒸発ガス供給管15は、蒸発ガスの送りを開閉するため、ポンプ15cよりも他端15b側に開閉弁15dが設けられている。開閉弁15dは、制御部19により制御される。
The evaporative
制御部19は、ヘリウム循環システム10を制御するもので、CPU(Central Processing Unit)および記憶装置などを備えた演算装置である。制御部19は、極低温冷凍機11の圧縮機25Aと、蒸発ガス供給管15のポンプ15cおよび開閉弁15dと、の動作を制御する。
The
冷却部21の再凝縮能力は、デュワ1の蒸発量に関わらず、冷却部21や保温部23などの性能で決まるため、デュワ1の蒸発量と、ヘリウム循環システム10での再凝縮能力のバランスをとるため、つまり蒸発量が多すぎることによるデュワ1部分の加圧状態や、再凝縮量が多すぎることによるデュワ1部分の減圧状態を防ぐために、制御部19で開閉弁15dを制御し流量を調整する。
Since the recondensing capacity of the cooling
図3および図4は、極低温冷凍機の要部拡大図である。 3 and 4 are enlarged views of a main part of the cryogenic refrigerator.
図3および図4に示すように、極低温冷凍機11は、上下方向に移動可能に設けられている。具体的に、極低温冷凍機11は、床Gに設置された支柱29に対して上下に移動可能に設けられたスライダ29Aが設けられ、このスライダ29Aに対して取り付けられることで、上下方向に移動可能に設けられている。スライダ29Aは、図示しない駆動機構により支柱29に対して上下に移動可能に設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3に示すように、極低温冷凍機11は、下方に移動した場合、移送管24の下端24bが図2に示すデュワ1に接続される。デュワ1は、本実施形態の真空断熱装置(生体磁気計測用真空断熱装置)31であって神経活動測定装置101のデュワ1に相当する。真空断熱装置31は、真空容器であり冷却部21より送られた液体冷媒の温度を保つように機能する。真空断熱装置31は、真空容器である装置本体31Aと、装置本体31Aの上面部31Aaに設けられた接続部31Bと、を有する。接続部31Bは、移送管24の下端24bを挿入するように、例えば筒状に形成されている。接続部31Bに挿入された移送管24の下端24bは、装置本体31Aの真空容器に接続される。
As shown in FIG. 3, when the
また、図4に示すように、極低温冷凍機11は、上方に移動した場合、移送管24の下端24bが真空断熱装置31の接続部31Bから抜かれる。接続部31Bから抜かれた移送管24の下端24bは、装置本体31Aとの接続が絶たれる。
Further, as shown in FIG. 4, when the
ところで、生体磁気計測装置100において神経活動測定装置101は、上述したように被検者110の頸部が配置されるデュワ1を有する。被検者110の頸部を配置するにあたり、神経活動測定装置101が傾けて設置される場合があり、デュワ1に相当する真空断熱装置31も傾いて設置される。このため、真空断熱装置31は、装置本体31Aの上面部31Aaが水平に対して傾き、接続部31Bが傾けて設けられることになる。そうすると、接続部31Bに対して抜き差しされるように上下に移動する極低温冷凍機11は、鉛直方向に対して斜めに移動するように構成される。斜めに設けられた極低温冷凍機11は、冷却部21においてガス冷媒を冷却して液体冷媒とするための機能部が斜めに配置されるため冷却性能が低下するため好ましくない。
By the way, in the
本実施形態の真空断熱装置31は、図3および図4に示すように、装置本体31Aが傾いて配置され、その上面部31Aaが水平に対して傾いて配置される。この真空断熱装置31は、水平に対して傾いて配置された上面部31Aaに設けられる接続部31Bが、上面部31Aaに対して傾いた角度で移送管24の下端24bを抜き差しできるように設けられている。具体的に、本実施形態の真空断熱装置31では、接続部31Bは、鉛直方向に向けて設けられていることで上面部31Aaに対して傾いた角度で設けられ、移送管24の下端24bを鉛直方向に抜き差し可能とする。
In the
このように構成された真空断熱装置31は、接続部31Bが鉛直方向に向けて設けられている。従って、この真空断熱装置31の接続部31Bに対して移送管24を抜き差しするために、極低温冷凍機11は、鉛直方向に移動するように設けることができる。この結果、真空断熱装置31は、極低温冷凍機11との接続を簡便に行うことができる。また、極低温冷凍機11を鉛直方向に移動するように設けることができるため、侵入熱が大きく長くすると再凝縮能力が低下する移送管24を短経路で接続できるため、極低温冷凍機11の性能低下を防ぐことができる。
In the vacuum
また、真空断熱装置31では、接続部31Bは、可動部31Cを有する。可動部31Cは、例えば、筒形の周りが蛇腹状に形成されたフレキシブル管であって、図3および図4に示すように接続部31Bの接続口31Baや、図には明示しないが接続部31Bにおける上面部31Aaへの取付部31Bbに設けられる。接続部31Bは、可動部31Cにより、位置が可変できるように構成される。この真空断熱装置31によれば、上下方向に移動可能に設けられた極低温冷凍機11における移送管24の下端24bと接続部31Bとの相対位置がずれていても、下端24bの接続部31Bへの挿入を行うことができる。
Further, in the vacuum
また、本実施形態の生体磁気計測装置100は、上記の真空断熱装置31および極低温冷凍機11を備えることで、極低温冷凍機11における冷却部21の性能低下を防ぎ、神経活動測定装置(測定装置)101における測定精度の低下を防ぐことができる。
Further, the
11 極低温冷凍機(冷凍機)
21 冷却部
24 移送管
31 生体磁気計測用真空断熱装置
31Aa 上面部
31B 接続部
31C 可動部
100 生体磁気計測装置
101 神経活動測定装置(測定装置)
11 Cryogenic freezer (freezer)
21
Claims (4)
前記上面部に対して傾いた角度で冷媒の移送管を抜き差し可能に設けられた接続部と、
を備える、生体磁気計測用真空断熱装置。 The upper surface, which is tilted with respect to the horizontal,
A connection portion provided so that the refrigerant transfer pipe can be inserted and removed at an angle inclined with respect to the upper surface portion, and
A vacuum insulation device for biomagnetic measurement.
前記冷媒を冷却する冷却部および前記移送管を有して前記移送管を前記接続部に対して抜き差し可能に移動する冷凍機と、
前記生体磁気計測用真空断熱装置に送られた冷媒により冷却される測定装置と、
を備える、生体磁気計測装置。 The vacuum insulation device for biomagnetic measurement according to any one of claims 1 to 3.
A refrigerator having a cooling unit for cooling the refrigerant and the transfer pipe so that the transfer pipe can be inserted and removed from the connection portion.
A measuring device that is cooled by the refrigerant sent to the vacuum insulation device for biomagnetic measurement, and
A biomagnetic measuring device.
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