JP5085454B2

JP5085454B2 - 生体磁場計測装置

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Publication number: JP5085454B2
Application number: JP2008198454A
Authority: JP
Inventors: 正二恒松
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP2010035595A

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。

一方、核磁気共鳴画像法（Magnetic Resonance Imaging, 以下ＭＲＩと略す）に用いられる超電導磁石も液体ヘリウムを用いて冷却される。ＭＲＩは、４Ｋの極低温冷凍機を搭載することで液体ヘリウムの蒸発を防ぐ。しかし、脳磁計はＭＲＩに比べて極低温冷凍機の機械的及び磁気的なノイズを許容できないので、脳磁計に極低温冷凍機を搭載することはできない。

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の冷媒循環装置は、液体ヘリウムを貯留する容器とヘリウムガスを再液化させる冷凍機とを接続する接続部分を備える。容器内で気化したヘリウムガスは接続部分を介して冷凍機に送られた後、再液化されて容器に返送されるので、容器に補充すべき液体ヘリウムが減少する。このように特許文献１の冷却システムでは、冷凍機をＳＱＵＩＤから離して設置することで、冷凍機による磁気的なノイズがＳＱＵＩＤに及ばないようにしている。そして、冷凍機からの極低温のヘリウムは、接続部分を介して容器側に搬送することとしている。
特開２００５−２９１６２９号公報

しかし、このような接続部分を介して低温の冷媒を搬送する従来の冷却システムでは、接続部分への熱の侵入が冷却効率を低下させるため、この熱の侵入を低減させることが望まれる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、冷媒を搬送する接続部分への熱の侵入を低減して冷却効率を高めることが可能な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センサとこのＳＱＵＩＤセンサを冷却するための寒剤とを収納する容器と、容器内に設けられ、容器内で気化した寒剤を再凝縮させる寒剤凝縮部と、ＳＱＵＩＤセンサを収納した容器の周囲に設けられ、ＳＱＵＩＤセンサを外部の磁気から遮蔽するための磁気シールド体と、磁気シールド体の外側に設けられ、寒剤凝縮部を冷却するための凝縮用冷媒を冷却し寒剤凝縮部に循環させる凝縮用冷凍機と、磁気シールド体の外側に設けられ、磁気シールド体を冷却するための磁気シールド用冷媒を冷却し磁気シールド体に循環させる磁気シールド用冷凍機と、寒剤凝縮部と凝縮用冷凍機とを接続し、凝縮用冷凍機からの凝縮用冷媒を寒剤凝縮部に搬送する凝縮用冷媒供給路と、寒剤凝縮部と凝縮用冷凍機とを接続し、寒剤凝縮部からの凝縮用冷媒を凝縮用冷凍機に返送する凝縮用冷媒返送路と、磁気シールド用冷凍機からの磁気シールド用冷媒を磁気シールド体に搬送する磁気シールド用冷媒供給路と、磁気シールド体からの磁気シールド用冷媒を磁気シールド用冷凍機に返送する磁気シールド用冷媒返送路と、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、磁気シールド用冷媒供給路、及び磁気シールド用冷媒返送路を囲み真空断熱する外殻管と、を備え、磁気シールド用冷媒返送路は、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、及び磁気シールド用冷媒供給路を囲む断面環状の流路をなし、磁気シールド用冷媒返送路の外周表面には、断熱材が被覆されてい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、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、磁気シールド用冷媒供給路、及び磁気シールド用冷媒返送路が、その周囲を囲む外殻管によって真空断熱され、さらにこれらの４本の管路のうち最も外側に配置される磁気シールド用冷媒返送路の外周表面に断熱材が被覆されているため、容器と冷凍機との間で冷媒を搬送する接続部分への熱の侵入を低減させることができ、冷却効率を高めることができる。また、冷媒を搬送する４本の管路が外殻管によって1本に取りまとめられるため、接続部分をコンパクト化することができ、接続部分のハンドリング（取り回し）を簡便に行うことができる。

また、磁気シールド用冷媒返送路の外周表面と断熱材との間、及び断熱材の表面の少なくとも一方には、磁気シールド用冷媒返送路と外殻管との直接接触を防止するためのスペーサが設けられることが好適である。

この構成により、スペーサが、磁気シールド用冷媒返送路と外殻管との直接接触を防止するため、外部から磁気シールド用冷媒返送路への熱伝導を抑制することができ、冷却効率をより一層高めることができる。

また、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、及び磁気シールド用冷媒供給路には、断熱材が被覆されていることが好適である。これにより、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、及び磁気シールド用冷媒供給路が、外殻管により真空断熱される上にさらに断熱材により断熱されるため、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、及び磁気シールド用冷媒供給路への熱の侵入をさらに低減させることができ、断熱効果を向上させて冷却効率をより一層高めることができる。

また、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、及び磁気シールド用冷媒供給路とそれぞれに被覆された断熱材との間、並びに断熱材のそれぞれの表面の少なくとも一方に、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、磁気シールド用冷媒供給路、及び磁気シールド用冷媒返送路の内周表面の間での直接接触を防止するためのスペーサが設けられることが好適である。

この構成により、スペーサが、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、磁気シールド用冷媒供給路、及び磁気シールド用冷媒返送路の間での直接接触を防止するため、凝縮用冷媒供給路、凝縮用冷媒返送路、磁気シールド用冷媒供給路、及び磁気シールド用冷媒返送路の間での相互の接触による熱伝導を防止することができ、冷却効率をより一層高めることができる。

本発明に係る生体磁場計測装置によれば、冷媒を搬送する接続部分への熱の侵入を低減して冷却効率を高めることができる。

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。

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り、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図であり、図４は、図３中のＭＬＩの階層構成を表す模式図であり、図５は、図３中のスペーサの階層構成を表す模式図である。

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、デュワー７の内部において、液体ヘリウム５の液面の上方には、寒剤凝縮部６が収容されている。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。

計測ユニット１は、さらに、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（図示せず）が設けられており、この冷媒管に、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。

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〜図５を参照して多重配管１６について説明する。多重配管１６は、計測ユニット１と冷凍機２とを接続する接続部分であり、図３に示すように、計測ユニット１と凝縮用冷凍機２ａとを接続する凝縮用冷媒供給管８及び凝縮用冷媒返送管９、計測ユニット１と磁気シールド用冷凍機２ｂとを接続する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、並びにこれらの管路を囲む外殻管２２を備える。

凝縮用冷媒供給管８により凝縮用冷媒供給路８ａが画成される。凝縮用冷媒供給路８ａは、凝縮用冷凍機２ａから寒剤凝縮部６への凝縮用冷媒を通過させるガス流路である。また、凝縮用冷媒返送管９により凝縮用冷媒返送路９ａが画成される。凝縮用冷媒返送路９ａは、寒剤凝縮部６から凝縮用冷凍機２ａへの凝縮用冷媒を通過させるガス流路である。つまり、凝縮用冷凍機２ａにおいて冷却された凝縮用冷媒は、凝縮用冷媒供給路８ａを通って寒剤凝縮部６へ搬送される。そして、寒剤凝縮部６で暖められた凝縮用冷媒は、凝縮用冷媒返送路９ａを通って凝縮用冷凍機２ａに返送される。このように、凝縮用冷凍機２ａにおいて寒剤用冷媒を冷却し寒剤凝縮部６に循環させることで、寒剤凝縮部６が冷却され、デュワー７内で気化した寒剤の凝縮が行われるので、寒剤の蒸発量が低減される。

また、磁気シールド用冷媒供給管１２により磁気シールド用冷媒供給路１２ａが画成される。磁気シールド用冷媒供給路１２ａは、磁気シールド用冷凍機２ｂから磁気シールド体１１への磁気シールド用冷媒を通過させるガス流路である。また、磁気シールド用冷媒返送管１３は、内管１３ｓ及び外管１３ｔで構成され、内管１３ｓと外管１３ｔとで挟まれた断面環状の磁気シールド用冷媒返送路１３ａを画成する。磁気シールド用冷媒返送路１３ａは、磁気シールド体１１から磁気シールド用冷凍機２ｂへの磁気シールド用冷媒を通過させるガス流路である。

つまり、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は、磁気シールド用冷媒供給路１２ａを通って、磁気シールド体１１及び熱輻射シールド部１４へ搬送される。そして、磁気シールド体１１及び熱輻射シールド部１４において暖められた磁気シールド用冷媒は、磁気シールド用冷媒返送路１３ａを通って磁気シールド用冷凍機２ｂに返送される。このように、磁気シールド体１１は、磁気シールド用冷凍機２ｂにおいて磁気シールド用冷媒を冷却し磁気シールド体１１に循環させることで冷却される。なお、凝縮用冷媒及び磁気シールド用冷媒としてヘリウムが用いられる。

凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２は、内管１３ｓの内側に設けられている真空の断熱空間５０にそれぞれが囲まれている。従って、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａは、外殻管２２の内側に設けられている真空の断熱空間５０にそれぞれが囲まれ断熱空間５０に隣接している。これら３つの凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２は、互いに平行に延在する構造であり、互いの外側に設けられている。これら３つの管の形状や設けられる位置は、断熱空間５０内に収まる範囲内であれば自由に設計可能である。

また、前述のように磁気シールド用冷媒返送路１３ａは、断熱空間５０を囲む内管１３ｓと、内管１３ｓを更に囲む外管１３ｔとで画成されている。従って、磁気シールド用冷媒返送路１３ａは、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａ及び断熱空間５０を囲む断面環状の流路を成す。

そして、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、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は、外殻管２２に包囲されている。従って、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａは、外殻管２２に包囲されている。

磁気シールド用冷媒返送管１３と外殻管２２との間は真空領域６０である。このように、外殻管２２によって、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａは外部から真空断熱されている。多重配管１６は、これら４つの流路を外部から真空断熱することで、４つの流路への熱の侵入を低減させることができる。

なお、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、磁気シールド用冷媒返送路１３ａ、及び外殻管２２のうち、外殻管２２の温度が最も高い。さらに、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａの中で、最も温度の高い冷媒が通過する１つの流路によって、他の３つの流路が囲まれていることが好ましい。例えば、ここでは凝縮用冷媒供給路８ａの冷媒の温度は１０Ｋ〜２５Ｋであり、凝縮用冷媒返送路９ａの冷媒の温度が１０Ｋ〜２５Ｋであり、磁気シールド用冷媒供給路１２ａの冷媒の温度が４０Ｋ〜６０Ｋであり、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａの冷媒の温度が６０Ｋ〜１００Ｋであるので、磁気シールド用冷媒返送路１３ａによって、他の３つの流路は囲まれている。

凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａは磁気シールド用冷媒返送路１３ａによって囲まれているため、磁気シールド用冷媒返送路１３ａが熱輻射シールドとして機能し、外殻管２２の外側からの凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａへの輻射熱の侵入が低減される。従って、冷却効率が良い冷凍機２及びこの冷凍機２を用いた脳磁計１００が実現可能となる。また、最も高温の磁気シールド用冷媒返送路１３ａで、比較的低温の凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａを取り囲む構造により、磁気シールド用冷媒返送路１３ａが上記の熱輻射シールドとしての機能を効果的に奏する。

また、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２は、図３に示すように、多層断熱（multilayer insulation：ＭＬＩ）材２０ａで被覆されている。従って、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａには、ＭＬＩ材２０ａが被覆されている。

ＭＬＩ材２０ａは、例えば図４に示すように、ポリエステルフィルムの表面にアルミニウムを蒸着させたアルミ蒸着フィルム３１と、ポリエステルネット３２とを交互に多層重ね合わせて構成される。ＭＬＩ材２０ａの層数は、一組のアルミ蒸着フィルム３１及びポリエステルネット３２を１層として例えば２０層である。アルミ蒸着フィルム３１は、高温側からの侵入熱をシールドするための放射シールド材の一例であり、ポリエステルネット３２は、多層重ねられたアルミ蒸着フィルム３１同士が直接接触するのを防止するスペーサの一例である。ＭＬＩ材２０ａは、このような構成によって高温側からの輻射熱を遮蔽することができるので、外側から凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａへの輻射熱の侵入をより一層低減させることができる。

また、本実施形態では、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２は、それぞれフレキシブルチューブで構成されている。冷凍機２の作動時には、各管内に高圧のヘリウムガスが流入するため、ヘリウムガスの圧力によりフレキシブルチューブが外側に膨張してしまう可能性がある。そこで、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２と、それぞれを被覆するＭＬＩ材２０ａとの間には、ステンレス網材などで作成されたブレード（図示せず）が設けられている。このブレードにより各管の形状を維持することができる。

さらに、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２には、図３に示すように、被覆したＭＬＩ材２０ａの外側にスペーサ２１ａがそれぞれ設けられている。スペーサ２１ａは、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２が、相互に又は磁気シールド用冷媒返送路１３ａの内管１３ｓに直接接触して熱が伝導するのを防止するための部材である。スペーサ２１ａは、具体的には、例えば図５に示すように、上述のポリエステルネット３２を１０層重ね合わせて構成される。

なお、スペーサ２１ａは、図３に示すように、本実施形態ではＭＬＩ材２０ａの外側に設けられているが、ＭＬＩ材２０ａと入れ替えて、凝縮用冷媒供給管８、凝縮用冷媒返送管９、及び磁気シールド用冷媒供給管１２と、これを被覆するＭＬＩ材２０ａとの間に設けられるよう構成してもよいし、ＭＬＩ材２０ａの外側及び内側の両方に設けられるよう構成してもよい。

一方、図３に示すように、磁気シールド用冷媒返送路１３ａの外管１３ｔの外周面にも、スペーサ２１ｂが設けられている。このスペーサ２１ｂは、磁気シールド用冷媒返送路１３ａと外殻管２２との直接接触を防止するための部材であり、上述のスペーサ２１ａと同様に図５に示すような構成をとる。

このスペーサ２１ｂの外側にはＭＬＩ材２０ｂが被覆されている。このＭＬＩ材２０ｂも、上述のＭＬＩ材２０ａと同様に図４に示すような構成をとる。上述のように、外殻管２２の外側からの凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａへの輻射熱の侵入を低減するための熱輻射シールドとして機能する磁気シールド用冷媒返送路１３ａの外側に、輻射熱を防止するためのＭＬＩ材２０ｂをさらに配置することによって、外部からの輻射熱の侵入をより一層低減させることができる。

ここで、磁気シールド用冷媒返送路１３ａの場合のみ、ＭＬＩ材２０ｂがスペーサ２１ｂの外側に配置されている。この理由は、輻射熱が温度の４乗に比例するので、ＭＬＩ材２０ｂをなるべく常温に近い位置に配置するほど断熱効果を向上させることができるためである。しかしながら、ＭＬＩ材２０ｂとスペーサ２１ｂとの配置を入れ替えて、スペーサ２１ｂをＭＬＩ材２０ｂより外側に配置するよう構成することも可能である。また、スペーサ２１ｂをＭＬＩ材２０ｂの外側及び内側の両方に設けるよう構成してもよい。

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、冷凍機２と接続する凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａが、その周囲を囲む外殻管２２によって真空断熱され、さらにこれらの４本の管路８ａ，９ａ，１２ａ，１３ａのうち最も外側に配置される磁気シールド用冷媒返送路１３ａの外周表面にＭＬＩ材２０ｂが被覆されているため、多重配管１６への熱の侵入を低減させることができ、冷却効率を高めることができる。また、多重配管１６内で冷媒を搬送する４本の管路８ａ，９ａ，１２ａ，１３ａが外殻管２２によって1本に取りまとめられるため、多重配管１６をコンパクト化することができ、多重配管１６のハンドリング（取り回し）を簡便に行うことができる。

また、磁気シールド用冷媒返送路１３ａの外周表面とＭＬＩ材２０ｂとの間、及びＭＬＩ材２０ｂの表面の少なくとも一方に、磁気シールド用冷媒返送路１３ａと外殻管２２との直接接触を防止するためのスペーサ２１ｂが設けられるため、外部から磁気シールド用冷媒返送路１３ａへの熱伝導を抑制することができ、冷却効率をより一層高めることができる。

また、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａには、ＭＬＩ材２０ａが被覆されているため、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａが、外殻管２２により真空断熱される上にさらにＭＬＩ材２０ａにより断熱され、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａへの熱の侵入をさらに低減させることができ、断熱効果を向上させて冷却効率をより一層高めることができる。

また、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａとそれぞれに被覆されたＭＬＩ材２０ａとの間、並びにＭＬＩ材２０ａのそれぞれの表面の少なくとも一方に、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａの内管１３ｓの間での直接接触を防止するためのスペーサ２１ａが設けられるため、スペーサ２１ａが、凝縮用冷媒供給路８ａ、凝縮用冷媒返送路９ａ、及び磁気シールド用冷媒供給路１２ａ、及び磁気シールド用冷媒返送路１３ａの間で、相互の接触による熱伝導を防止して、冷却効率をより一層高めることができる。

多重配管１６は、１つの流路を断面環状とし、その中空部に残り３つの流路をそれぞれ独立させて別々に通過させる構造としているので、上記３つの流路を画成する管としては、小径のものを採用することができる。従って、多重配管１６全体をフレキシブル構造にし易い。

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、アルミ蒸着フィルム３１は、他の放射シールド材と代替可能であり、ポリエステルネット３２は、他のスペーサ材料と代替可能である。

また、ＭＬＩ材２０ａ，２０ｂは、重ねられた放射シールド材の間で温度差を作ることさえできれば図４に示した構成以外でもよく、例えば、片面蒸着の放射シールド材や、ディンプル加工した放射シールド材を多層重ね合わせて構成することも可能である。

また、スペーサ２１ａ，２１ｂも、図５に示した構成以外でもよく、例えばテフロン（登録商標）チューブをらせん状に巻きつける形態でもよい。

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。図２のIII−III線に沿った断面図である。図３中のＭＬＩ材の階層構成を示す模式図である。図３中のスペーサの階層構成を示す模式図である。

符号の説明

２ａ…凝縮用冷凍機、２ｂ…磁気シールド用冷凍機、３…ＳＱＵＩＤセンサ、５…液体ヘリウム（寒剤）、６…寒剤凝縮部、７…デュワー（容器）、８ａ…凝縮用冷媒供給路、９ａ…凝縮用冷媒返送路、１１…磁気シールド体、１２ａ…磁気シールド用冷媒供給路、１３ａ…磁気シールド用冷媒返送路、１３ｓ…内管（内周表面）、１３ｔ…外管（外周表面）、１６…多重配管（接続部分）、２０ａ，２０ｂ…多層断熱（ＭＬＩ）材（断熱材）、２１ａ，２１ｂ…スペーサ、２２…外殻管、１００…脳磁計（生体磁場計測装置）。

Claims

生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサと、
前記ＳＱＵＩＤセンサと該ＳＱＵＩＤセンサを冷却するための寒剤とを収納する容器と、
前記容器内に設けられ、前記容器内で気化した前記寒剤を再凝縮させる寒剤凝縮部と、
前記ＳＱＵＩＤセンサを収納した前記容器の周囲に設けられ、前記ＳＱＵＩＤセンサを外部の磁気から遮蔽するための磁気シールド体と、
前記磁気シールド体の外側に設けられ、前記寒剤凝縮部を冷却するための凝縮用冷媒を冷却し前記寒剤凝縮部に循環させる凝縮用冷凍機と、
前記磁気シールド体の外側に設けられ、前記磁気シールド体を冷却するための磁気シールド用冷媒を冷却し前記磁気シールド体に循環させる磁気シールド用冷凍機と、
前記寒剤凝縮部と前記凝縮用冷凍機とを接続し、前記凝縮用冷凍機からの前記凝縮用冷媒を前記寒剤凝縮部に搬送する凝縮用冷媒供給路と、
前記寒剤凝縮部と前記凝縮用冷凍機とを接続し、前記寒剤凝縮部からの前記凝縮用冷媒を前記凝縮用冷凍機に返送する凝縮用冷媒返送路と、
前記磁気シールド用冷凍機からの前記磁気シールド用冷媒を前記磁気シールド体に搬送する磁気シールド用冷媒供給路と、
前記磁気シールド体からの前記磁気シールド用冷媒を前記磁気シールド用冷凍機に返送する磁気シールド用冷媒返送路と、
前記凝縮用冷媒供給路、前記凝縮用冷媒返送路、前記磁気シールド用冷媒供給路、及び前記磁気シールド用冷媒返送路を囲み真空断熱する外殻管と、を備え、
前記磁気シールド用冷媒返送路は、前記凝縮用冷媒供給路、前記凝縮用冷媒返送路、及び前記磁気シールド用冷媒供給路を囲む断面環状の流路をなし、
前記磁気シールド用冷媒返送路の外周表面には、断熱材が被覆されていることを特徴とする生体磁場計測装置。
前記磁気シールド用冷媒返送路の前記外周表面と前記断熱材との間、及び前記断熱材の表面の少なくとも一方には、前記磁気シールド用冷媒返送路と前記外殻管との直接接触を防止するためのスペーサが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の生体磁場計測装置。
前記凝縮用冷媒供給路、前記凝縮用冷媒返送路、及び前記磁気シールド用冷媒供給路には、断熱材が被覆されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の生体磁場計測装置。
前記凝縮用冷媒供給路、前記凝縮用冷媒返送路、及び前記磁気シールド用冷媒供給路とそれぞれに被覆された前記断熱材との間、並びに前記断熱材のそれぞれの表面の少なくとも一方に、前記凝縮用冷媒供給路、前記凝縮用冷媒返送路、前記磁気シールド用冷媒供給路、及び前記磁気シールド用冷媒返送路の内周表面の間での直接接触を防止するためのスペーサが設けられ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。