JP4397315B2 - 超伝導磁気測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、超伝導磁気測定装置に関し、更に詳しくは、床面から液体ヘリウムを貯留する容器の上面までの高さを抑え、保守を容易にした超伝導磁気測定装置に関する。

従来、液体ヘリウムを貯留する容器から側方へ筒を突き出し、その筒の内部に超伝導磁気センサを設置した横型ＳＱＵＩＤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２８１３１５号公報

上記従来の横型ＳＱＵＩＤ装置では、液体ヘリウムが減ったときでも液体ヘリウムが筒の中へ入って内部の超伝導磁気センサを直接冷却可能にするため、液体ヘリウムを貯留する容器をＬ字型にし、容器の側方へ突き出した筒の底面の高さを容器の底面の高さと一致させている。この場合、床面から測定対象部位までの高さをＬｙとし、容器の高さをｈｄとするとき、床面から容器の上面までの高さはＬｙ＋ｈｄとなる。例えば、測定対象部位が被検体の頸部とし、被検体が低い椅子に腰掛けているとすると、床面から頸部までの高さＬｙは８００ｍｍ程度である。容器の高さをｈｄを７００ｍｍ程度とすると、床面から容器の上面までの高さは１５００ｍｍ程度となる。
しかし、床面から容器の上面までの高さが１５００ｍｍ程度であると、液体ヘリウムの補充等の保守作業を行うときに踏み台等に乗る必要があり、床面に立つよりも不安定になる問題点がある。また、このような装置は外部磁気の影響を受けないために磁気シールド室に設置されるが、その磁気シールド室の天井を十分高くする必要があり、コスト高になる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、床面から液体ヘリウムを貯留する容器の上面までの高さを抑え、保守を容易にした超伝導磁気測定装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、液体ヘリウム（７０）を貯留しうる円筒容器状の内槽（７ｉ）と、前記内槽（７ｉ）の底面から上方へ距離ｈｂ（≠０）を開けた周面から側方へ突出した有底筒状のセンサ筒（１０ｉ）と、前記センサ筒（１０ｉ）の内部に設置された超伝導磁気センサ（１１）と、前記内槽（７ｉ）との間に断熱層（７３）を形成するように前記内槽（７ｉ）を包む外槽（７ｏ）とを具備したことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）を提供する。
上記第１の観点による超伝導磁気測定装置（１００）では、内槽（７ｉ）の底面から上方へ距離ｈｂ（≠０）を開けた周面から側方へセンサ筒（１０ｉ）を突出している。このため、床面から測定対象部位までの高さをＬｙとし、外槽（７ｏ）の高さをｈｄとするとき、床面から外槽（７ｏ）の上面までの高さはＬｙ＋ｈｄ−ｈｂとなる。つまり、床面から液体ヘリウムを貯留する容器の上面までの高さを従来よりｈｂだけ抑えることが出来るので、液体ヘリウムの補充等の保守作業が従来より容易になる。また、このような装置は外部磁気の影響を受けないために磁気シールド室に設置されるが、その磁気シールド室の天井を従来より低くでき、コストの低減が可能になる。

第２の観点では、本発明は、上記構成の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記液体ヘリウム（７０）が減ったときに、下部が前記液体ヘリウム（７０）に浸かり、上部が前記液体ヘリウム（７０）上の空間に顕れる均熱材（７４）を設けたことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）を提供する。
上記第２の観点による超伝導磁気測定装置（１００）では、液体ヘリウム（７０）が減って液体ヘリウム（７０）がセンサ筒（１０ｉ）の中へ入らなくなっても、均熱材（７４）が液体ヘリウム（７０）上の空間を冷却するため、センサ筒（１０ｉ）の内部の超伝導磁気センサ（１１）を冷却することが出来る。

第３の観点では、本発明は、上記構成の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記超伝導磁気センサ（１１）から外部にケーブル（１４）を導出するためのケーブル口（７２）を前記内槽（７ｉ）の上面に設けると共に、前記センサ筒（１０ｉ）よりも下方に前記ケーブル（１４）を垂下させてから前記ケーブル口（７２）へ上げることを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による超伝導磁気測定装置（１００）では、液体ヘリウム（７０）が減って液体ヘリウム（７０）がセンサ筒（１０ｉ）の中へ入らなくなっても、ケーブル（１４）が液体ヘリウム（７０）に浸かるため、センサ筒（１０ｉ）の内部の超伝導磁気センサ（１１）をケーブル（１４）を介して冷却することが出来る。

第４の観点では、本発明は、上記構成の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記超伝導磁気センサ（１１）を側方へ向けて設置したことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）を提供する。
上記第４の観点による超伝導磁気測定装置（１００）では、被検体の上下方向の面にセンサ筒（１０ｉ）の先端を突き当てるようにして測定できる。例えば、座った被検体の頸部の測定に好適である。

第５の観点では、本発明は、上記構成の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記超伝導磁気センサ（１１）を下方もしくは上方に向けて設置したことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）を提供する。
上記第５の観点による超伝導磁気測定装置（１００）では、超伝導磁気センサ（１１）を下方に向けて設置した場合は被検体の水平方向の上面にセンサ筒（１０ｉ）を翳すようにして測定できる。例えば、腹這いに寝た被検体の頸部の測定に好適である。また、超伝導磁気センサ（１１）を上方に向けて設置した場合は被検体の水平方向の下面をセンサ筒（１０ｉ）に載せるようにして測定できる。例えば、仰向けに寝た被検体の頸部の測定に好適である。

本発明の超伝導磁気測定装置によれば、床面から液体ヘリウムを貯留する容器の上面までの高さを従来より抑えることが出来るので、液体ヘリウムの補充等の保守作業が従来より容易になる。また、このような装置は外部磁気の影響を受けないために磁気シールド室に設置されるが、その磁気シールド室の天井を従来より低くでき、コストの低減が可能になる。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る超伝導磁気測定装置１００の正面図である。図２は、超伝導磁気測定装置１００の右側面図である。
超伝導磁気測定装置１００は、上面にレール２を設置された基台１と、レール２上を摺動しうる摺動脚３を持つスライド台４と、スライド台４に固設されたナット４ａと、スライド台４をスライドさせるために操作者が操作するスライド用ハンドル５と、スライド用ハンドル５の回転により回転されてナット４ａを介してスライド台４をスライドさせるシャフト５ａと、スライド台４の上端に設置された軸受６と、回転軸８により軸受６で軸支されるデュワ７と、デュワ７の傾きを変えるために操作者が操作する回転用ハンドル９と、デュワ７の側面から正面へ突出したセンサ筒１０ｏと、デュワ７内へケーブルを通すためのケーブル口を塞ぐためのケーブル蓋１２と、デュワ７に液体ヘリウムを補充するための補充口を塞ぐための補充蓋１３とを具備している。

図３は、デュワ７の断面図である。
デュワ７は、液体ヘリウム７０を貯留しうる円筒容器状の内槽７ｉと、内槽７ｉの底面から上方へ距離ｈｂ（≠０）を開けた周面から側方へ突出した有底筒状のセンサ筒１０ｉと、センサ筒１０ｉの内部に設置された複数の超伝導磁気センサ１１と、液体ヘリウム７０を補充するために内槽７ｉの上面に設けられた補充口７１と、超伝導磁気センサ１１から外部にケーブル１４を導出するために内槽７ｉの上面に設けられたケーブル口７２と、センサ筒１０ｉから内槽７ｉの底面まで一旦垂下させてからケーブル口７２へ上げられたケーブル１４と、液体ヘリウム７０が減ったときに下部が液体ヘリウム７０に浸かり上部が液体ヘリウム７０上の空間に顕れる例えば銅などの高熱伝導率の材料からなる均熱材７４と、内槽７ｉとの間に断熱層７３を形成するように内槽７ｉを包む外槽７ｏとを具備している。なお、ケーブル蓋１２には、液体ヘリウム７０の蒸発ガスを外部へ放出するガス放出口７５が設けられている。

数値例を示すと、外槽７ｏの高さｈｄ＝５００ｍｍ〜７００ｍｍ程度、外槽７ｏの直径は３００ｍｍ〜４００ｍｍ程度、内槽７ｉの高さｈｉ＝３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度、内槽７ｉの底面からセンサ筒１０ｉの底面までの距離ｈｂ＝１００ｍｍ〜４００ｍｍ程度、センサ筒１０ｉの高さｈｓ＝１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度、突出している長さは１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度、補充口７１の口径は１０ｍｍ程度、ケーブル口７２の口径は１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度である。

図４は、超伝導磁気センサ１１を示す斜視図である。
超伝導磁気センサ１１は、ガラスエポキシ製の円柱状ブロックにＳＱＵＩＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配置し、その円柱状ブロックに連なる円柱状ブロックにピックアップコイル部１１ｄを形成した、直径２０ｍｍ程度の円柱状である。

図５は、被検体Ｈの頸部を測定対象部位Ｔとして超伝導磁気測定装置１００により生体磁気測定する状態を示している。
被検体Ｈがリクライニングシートに寝ている状態での床面Ｆから測定対象部位Ｔまでの高さＬｔ＝４００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度である。

図６は、液体ヘリウム補充時の状態を示す右側面図である。
操作者は、デュワ７を垂直に立て、補充口１３を外してトランスファチューブＣを内槽１０ｉの底近くまで挿入する。この状態での床面Ｆからデュワ７の上面までの高さＬｆは６００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度、床面Ｆからデュワ７の回転軸８までの高さＬｒは３００ｍｍ〜８００ｍｍ程度、床面Ｆからセンサ筒１０ｏの底面までの高さＬｓは３００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度である。

実施例１の超伝導磁気測定装置１００によれば、床面Ｆからデュワ７の上面までの高さＬｆを従来より抑えることが出来るので、液体ヘリウム７０の補充等の保守作業が従来より容易になる。また、この超伝導磁気測定装置１００は外部磁気の影響を受けないために磁気シールド室に設置されるが、その磁気シールド室の天井を従来より低くでき、コストの低減が可能になる。さらに、超伝導磁気センサ１１が横向きなので、座った被検体の頸部の測定に好適である。

図７に、実施例２における超伝導磁気測定装置２００の正面図を示す。
この超伝導磁気測定装置２００は、センサ筒１０ｉ内で超伝導磁気センサ１１を下方に向けて設置したものである。

実施例２の超伝導磁気測定装置２００によれば、床面Ｆからデュワ７の上面までの高さを従来より抑えることが出来るので、液体ヘリウム７０の補充等の保守作業が従来より容易になる。また、超伝導磁気センサ１１が下向きなので、腹這いに寝た被検体の頸部の測定に好適である。

図８に、実施例３における超伝導磁気測定装置３００の正面図を示す。
この超伝導磁気測定装置３００は、センサ筒１０ｉ内で超伝導磁気センサ１１を上方に向けて設置したものである。

実施例３の超伝導磁気測定装置３００によれば、床面Ｆからデュワ７の上面までの高さを従来より抑えることが出来るので、液体ヘリウム７０の補充等の保守作業が従来より容易になる。また、超伝導磁気センサ１１が上向きなので、仰向けに寝た被検体の頸部の測定に好適である。

補充口７１をケーブル口７２の中に設けてもよい。

生体の微弱な磁気分布を測定する装置として利用できる。

実施例１に係る超伝導磁気測定装置の正面図である。 実施例１に係る超伝導磁気測定装置の右側面図である。 実施例１に係るデュワの断面図である。 超伝導磁気センサの一例を示す斜視図である。 実施例１に係る超伝導磁気測定装置による測定状態を示す説明図である。 実施例１に係る超伝導磁気測定装置への液体ヘリウムの補充状態を示す説明図である。 実施例２に係る超伝導磁気測定装置の正面図である。 実施例２に係るデュワの断面図である。 実施例３に係る超伝導磁気測定装置の正面図である。 実施例３に係るデュワの断面図である。

符号の説明

７ デュワ
７ｏ 外槽
７ｉ 内槽
１０ｏ，１０ｉ センサ筒
１１ 超伝導磁気センサ
１４ ケーブル
７０ 液体ヘリウム
７１ 補充口
７２ センサ口
７３ 断熱層
７４ 均熱材
７５ ガス放出口
１００，２００，３００ 超伝導磁気測定装置

Claims (3)

1. 液体ヘリウム（７０）を貯留しうる円筒容器状の内槽（７ｉ）と、前記内槽（７ｉ）の底面から上方へ距離ｈｂ（≠０）を開けた周面から側方へ突出した有底筒状のセンサ筒（１０ｉ）と、前記センサ筒（１０ｉ）の内部に設置された超伝導磁気センサ（１１）と、前記内槽（７ｉ）との間に断熱層（７３）を形成するように前記内槽（７ｉ）を包む外槽（７ｏ）と、前記内槽（７ｉ）内に収容され下部が前記内槽（７ｉ）の底面まで延び且つ上部が前記内槽（７ｉ）の上面まで延びた均熱材（７４）とを具備し、前記超伝導磁気センサ（１１）から外部にケーブル（１４）を導出するためのケーブル口（７２）を前記内槽（７ｉ）の上面に設けると共に、前記センサ筒（１０ｉ）よりも下方に前記ケーブル（１４）を垂下させてから前記ケーブル口（７２）へ上げたことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）。
2. 請求項１に記載の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記超伝導磁気センサ（１１）を側方へ向けて設置したことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）。
3. 請求項１または請求項２に記載の超伝導磁気測定装置（１００）において、前記超伝導磁気センサ（１１）を下方もしくは上方に向けて設置したことを特徴とする超伝導磁気測定装置（１００）。

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