JP6149701B2 - プローブ着脱装置 - Google Patents

プローブ着脱装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6149701B2
JP6149701B2 JP2013237871A JP2013237871A JP6149701B2 JP 6149701 B2 JP6149701 B2 JP 6149701B2 JP 2013237871 A JP2013237871 A JP 2013237871A JP 2013237871 A JP2013237871 A JP 2013237871A JP 6149701 B2 JP6149701 B2 JP 6149701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
cryogenic
refrigerant
cooling
probes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013237871A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015099037A (ja
Inventor
政宣 廣瀬
政宣 廣瀬
良晃 山腰
良晃 山腰
昌秀 西山
昌秀 西山
新治 中村
新治 中村
克幸 豊島
克幸 豊島
史郎 保母
史郎 保母
輝政 岡田
輝政 岡田
成悟 辻
成悟 辻
田中 良二
良二 田中
浩人 末松
浩人 末松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2013237871A priority Critical patent/JP6149701B2/ja
Priority to US14/546,359 priority patent/US10073153B2/en
Publication of JP2015099037A publication Critical patent/JP2015099037A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6149701B2 publication Critical patent/JP6149701B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34007Manufacture of RF coils, e.g. using printed circuit board technology; additional hardware for providing mechanical support to the RF coil assembly or to part thereof, e.g. a support for moving the coil assembly relative to the remainder of the MR system
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/30Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms
    • G01R33/307Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms specially adapted for moving the sample relative to the MR system, e.g. spinning mechanisms, flow cells or means for positioning the sample inside a spectrometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34015Temperature-controlled RF coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34092RF coils specially adapted for NMR spectrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

本発明は、例えば、極低温で作動するプローブを備えた核磁気共鳴装置に対して、プローブを着脱するプローブ着脱装置に関する。
核磁気共鳴装置(以下、「NMR装置」とも呼ぶ)は、被測定物(試料)を強い静磁場の中に置いて、高周波の電波を照射して核磁気共鳴させた後、歳差運動を開始した核スピンが検出コイルへ誘導起電力として発生させる電気信号(以下、「NMR信号」ともいう)を検出することにより、被測定物の分子構造を解析する装置である。
NMR装置に用いられるプローブは、内部に設けられた検出コイルにより高周波の電波を発生させて被測定物に照射すると共に、被測定物が発するNMR信号を検出コイルにより検出する機器である。プローブでは、NMR信号をより高感度に検出できるようにするため、信号検出部を構成する検出コイル及びプリアンプ(前置増幅器)が冷媒により冷却される。
なお、以下、このように信号検出部を冷却することによって高感度なNMR信号の検出が可能になるプローブを、冷却を伴わない通常のプローブと区別すべく、「極低温プローブ」と呼ぶ。
NMR装置のユーザにとっては、非測定物の性質と知り得たい情報とに応じて最適な信号検出が可能となるように、プローブを選択できると好適である。
例えば、採取困難な検体に対しては、小さな容積の試料管に対して検出感度が最適化された検出コイルが搭載されたプローブが、選択されると好適である。これに対して例えば、合成容易な検体に対しては、大きな容積の試料管が使用可能なプローブが、選択されると好適である。一般に、検出感度は、コイル体積に対する試料体積の比、いわゆる充填因子の平方根に比例して大きくなり、試料体積の平方根に比例して大きくなるからである。
例えば、試料の組成として炭素サイトとその周辺の水素との結合を知りたい場合には、1H核スピン照射13C核スピン観測に特化したプローブが、選択されると好適である。一方、炭素サイトだけではなく窒素サイトやリンサイトについて調べたい場合には、1H核スピン照射に対して広帯域観測能を持ったプローブが、選択されると好適である。広帯域観測能を持った検出コイルでは、多核観測は可能である一方で、特定核スピンに特化したものに比べて感度が劣るからである。
このように、試料の性質と知り得たい情報とに応じて最適なプローブが選択できれば、高感度測定能が実現可能になり、所望の信号雑音比を持ったスペクトル取得に要する積算平均化処理時間が軽減されることによって、結果として、測定ハイスループット化が実現可能となる。
米国特許7222490号公報
しかしながら、従来の技術では、プローブ選択は、冷却技術を備えない通常のプローブでは可能であるものの、極低温プローブでは困難な状況である。
この理由は、通常のプローブであれば、冷却を伴わないプローブ交換が可能であるため、使用開始までの手続きが容易であり短時間で済むところ、極低温プローブでは、使用開始までに冷却及び高真空の状態にする手続きが従来必要であり、当該手続きに長時間を要するからである。
即ち、プローブ選択を可能にするための極低温プローブの状態としては、超伝導マグネットに装着する状態(以下、「装着」と略記する)、他の極低温プローブと交換する状態(以下、「交換」と略記する)、他の極低温プローブが装着されているため外部で待機している状態(以下、「待機」と略記する)、といった3つの状態が必要になる。
即ち、極低温プローブが使用開始されるまでには、極低温プローブの状態は、室温及び低真空の「待機」から、「交換」を経て「装着」に移行する。そして「装着」後に、高真空及び冷却の手続きが行われる。この手続きには、標準的な冷却部材の比熱、真空容積、冷却能力、真空排気能力等を考慮すると、約半日から1日の長時間が費やされる。
極低温プローブにおいて高感度化によってもたらされる測定ハイスループット化は、測定対象に応じて最適な極低温プローブへ交換する際に時間を要さない前提があってこそ、有効になることが考え得る。このため、測定ハイスループット化を見込むには、「装着」時だけではなく、「交換」及び「待機」においても、高真空及び冷却の状態とする要件(以下、「真空及び冷却要件」と呼ぶ)を満たす必要がある。しかしながら、従来の技術ではこのような「真空及び冷却要件」を満たすことは困難である。
以上まとめると、NMR装置では、試料の性質と知り得たい情報とに応じて最適なプローブを選択し、高感度測定能及び測定ハイスループット化が要求されている状況である。
しかしながら、従来の技術では、極低温プローブの交換が困難であり、最適なプローブを選択することが難しい。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、NMR装置において、極低温プローブの着脱を容易にし、最適なプローブを選択可能とすることを目的とする。
本発明の一態様のプローブ着脱装置は、
核磁気共鳴装置に装着された被測定物が核磁気共鳴により発生する電気信号を検出する信号検出部と、冷媒により当該信号検出部を冷却する冷却部と、前記信号検出部及び前記冷却部と前記被測定物とを断熱する遮断パイプとを有するプローブを、
前記核磁気共鳴装置に着脱するプローブ着脱装置であって、
前記プローブを積載し、水平方向に移動する水平移動機構、前記プローブを垂直方向に移動させる垂直移動機構、及び、前記核磁気共鳴装置に装着された前記プローブから離間するプローブ離間機構を有する荷台と、
前記冷媒を前記プローブとの間で往復することで、前記プローブを冷却するプローブ冷却装置と、
前記冷媒を前記プローブ冷却装置から前記プローブへ供給する冷媒供給ラインと、前記プローブから排出された前記冷媒を前記プローブ冷却装置へ戻すための冷媒排出ラインとを含み、フレキシブルな材質で構成されるトランスファーチューブと、
温度調整のための温度可変ガスを前記遮断パイプに供給する温調ガス供給器と、
前記プローブの内部を真空にする真空排気システムと、
前記真空排気システムと前記プローブとを接続する、フレキシブルな材質で構成される真空配管と、
を備えることを特徴とする。
ここで、前記プローブは複数本存在し、
複数の前記プローブの夫々に対して、複数の前記荷台、複数の前記トランスファーチューブ、及び複数の前記真空配管
を備えることができる。
また、前記温調ガス供給器から供給される前記温度可変ガスを、前記遮断パイプの上から下に向けて供給する機構をさらに備えることができる。
また、前記プローブ冷却装置と前記プローブとの間に配設され、前記トランスファーチューブを支持する支持台を
さらに備えることができる。
また、前記トランスファーチューブのフレキシブルな材質は、前記冷媒供給ラインと前記冷媒排出ラインとが熱的に接触しない範囲の最大曲げ半径を有する材質であることができる。
また、前記荷台は、複数の前記プローブを積載し、前記水平移動機構と、前記複数のプローブの夫々を個別に垂直方向に移動させる前記垂直移動機構と、前記複数のプローブを個別にかつ独立に離間する前記プローブ離間機構を有することができる。
また、前記荷台は、前記プローブに代えて、前記冷却部を有しないプローブをさらに積載することができる。
本発明によれば、NMR装置において、極低温プローブの着脱を容易にし、最適なプローブを選択可能とすることが可能になる。
本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置の全体構成を示す図である。 図1の極低温プローブの構成を示す概略図である。 本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置の全体構成を示す図であって、図1とは異なる状態の様子を示す図である。 図1のプローブ着脱装置のうち、極低温プローブが積載された状態の荷台の構成例を示す斜視図である。 図1のプローブ着脱装置のうち、極低温プローブが未積載の状態の荷台の構成例を示す斜視図である。 図1のプローブ着脱装置のうち、極低温プローブが未積載の状態の荷台の構成例を示す斜視図である。 本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置であって、図1とは異なるプローブ冷却装置が採用されたNMR装置の全体構成を示す図である。
以下、本発明の一実施形態として、本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置について説明する。
図1は、本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置の全体構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態におけるNMR装置1は、超伝導磁石ユニットMと、極低温プローブP1,P2と、プローブ着脱装置とを備える。
プローブ着脱装置は、荷台11−1,11−2と、トランスファーチューブ12−1,12−2と、支持台13−1,13−2と、プローブ冷却装置14と、真空排気システム15と、開閉バルブ16−1,16−2と、真空配管17−1,17−2と、温調ガス供給器18と、開閉バルブ19−1,19−2と、温調ガス供給キャップ20−1,20−2とを備えている。
超伝導磁石ユニットMは、外部の電源(不図示)から供給された電力により、一方向に強い静磁場を発生する装置であり、床Gに設置される。超伝導磁石の内部には、超伝導線を巻き回して構成された主コイル(不図示)が配置されている。主コイルは、例えば、液体窒素、液体ヘリウム等により極低温に冷却されている。
超伝導磁石ユニットMには、極低温プローブP−1又はP−2を装着可能な筒状の穴部M1が設けられている。穴部M1は、超伝導磁石ユニットMの中心軸に沿って形成されている。後述する極低温プローブP−1又はP−2は、穴部M1の下側の開口部から上方向に向けて挿入される。
極低温プローブP1,P2は、被測定物が核磁気共鳴した際に発する微弱な電気信号を検出する装置である。
本実施形態では、2本の極低温プローブP1,P2が用意されており、相異なる被測定物(不図示)が夫々装着される。これにより、NMR装置1のユーザは、試料の性質と知り得たい情報とに応じて、最適な極低温プローブを選択できる。
なお、本発明の理解を容易なものとすべく、本実施形態では、2本の極低温プローブP1,P2が用意されているが、極低温プローブの本数は3本以上でもよい。この点については後述する。
なお、以下、2本の極低温プローブP1,P2の各々を特に区別する必要がない場合、これらをまとめて「極低温プローブP」と呼ぶ。
図2は、図1の極低温プローブPの構成を示す概略図である。
なお、図2において、極低温プローブPを構成する各部の形状、配置等は模式的に描かれている。
極低温プローブPは、検出コイル51と、プリアンプ52と、冷却部53と、遮蔽パイプ54と、熱リンク55と、プローブ側ジョイント56と、を備える。また、極低温プローブPは、冷媒供給ラインL21と、冷媒排出ラインL22とを備える。
極低温プローブPは、略円柱形に形成された中空の容器である。極低温プローブPの内部は、後述する真空排気システム15により真空状態に保たれる。極低温プローブPの中央部には、遮蔽パイプ54が配置されている。遮蔽パイプ54は、極低温プローブPの上端側から下端側まで貫通する筒状の部材である。遮蔽パイプ54には、被測定物としての試料SPが上端側から挿入される。遮蔽パイプ54は、試料SPと低温の検出コイル51との間を断熱する。遮蔽パイプ54の上側又は下端側に対しては、後述する温調ガス供給キャップ20−1,20−2が嵌められ、温度調整のための温度可変ガスが、後述する温調ガス供給器18から供給される。
検出コイル51は、極低温プローブPの遮蔽パイプ54に挿入された試料SPに、高周波の電波を照射する。検出コイル51は、高周波発振器(不図示)と接続されており、この高周波発振器から供給された高周波信号により、パルス状に整形された高周波の電波を発生させる。また、検出コイル51は、高周波の電波が照射されることにより、試料SPに含まれる対象核スピンに磁気共鳴を誘起した後、試料SPから発せられるNMR信号を検出する。このNMR信号は、プリアンプ52に送られる。
プリアンプ52は、検出コイル51で検出されたNMR信号を増幅する電気回路である。増幅されたNMR信号は、外部の分析装置(不図示)に送信される。プリアンプ52は、冷媒排出ラインL22(後述)と熱接触するように構成されている。
このように、本実施形態では、検出コイル51とプリアンプ52により、信号検出部が構成される。
冷却部53は、検出コイル51を冷却する部分であり、熱交換器533を備える。熱交換器533は、同調回路(不図示)を備えた熱リンク57を間に挟んで、検出コイル51と熱接触するように位置されている。
冷却部53において、熱交換器533は、当該熱交換器533を通過する冷媒の顕熱あるいは潜熱として熱リンク55から熱を奪うことで、熱リンク55を介して熱接触する検出コイル51を冷却する。
熱交換器533には、冷媒供給ラインL21と冷媒排出ラインL22とが接続されている。冷媒供給ラインL21は、後述のプローブ冷却装置14から供給された往き冷媒81を、熱交換器533に送り込むためのパイプである。冷媒供給ラインL21の上流側の端部は、後述するプローブ側ジョイント56に接続されている。冷媒供給ラインL21の下流側の端部は、熱交換器533に接続されている。
冷媒排出ラインL22は、熱交換器533から、後述するプローブ冷却装置14に排出するためのパイプである。冷媒排出ラインL22の上流側の端部は、熱交換器533に接続されている。冷媒排出ラインL22の下流側の端部は、後述するプローブ側ジョイント56に接続されている。
また、冷媒排出ラインL22は、その経路の途中において、極低温プローブPに設けられたプリアンプ52と熱接触するように構成されている。冷媒排出ラインL22を流通する低温の戻り冷媒82と、プリアンプ52とが冷媒排出ラインL22を介して熱接触することにより、プリアンプ52が冷却される。
プローブ側ジョイント56は、冷媒供給ラインL21及び冷媒排出ラインL22と、外部の冷媒供給ラインL11及び冷媒排出ラインL12(図1)とを接続するための部品である。プローブ側ジョイント56には、冷媒供給ラインL21及び冷媒排出ラインL22の夫々の端部に設けられた口金(不図示)が取り付けられている。プローブ側ジョイント56は、後述するトランスファーチューブ12−1又は12−2のプローブ継手121と連結可能に構成されている。
なお、図2において、プローブ継手121は、プローブ側ジョイント56と連結する部分のみが図示されている。また、図2においては、トランスファーチューブ12(図1)の全体の図示は省略されている。
プローブ側ジョイント56とプローブ継手121とを連結することにより、後述するプローブ冷却装置14側の冷媒供給ラインL11(図1)と極低温プローブP側の冷媒供給ラインL21、及び後述するプローブ冷却装置14側の冷媒排出ラインL12と極低温プローブP側の冷媒排出ラインL22が、夫々導通する。
図1に戻り、このような構成の2本の極低温プローブP1,P2の夫々は、荷台11−1,11−2の夫々に積載され、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々によりプローブ冷却装置14と接続し、真空配管17−1,17−2の夫々により真空排気システム15と接続する。
荷台11−1,11−2の夫々は、2本の極低温プローブP1,P2の夫々を積載した状態で床G上に略水平方向に自在に移動すると共に、当該2本の極低温プローブP1,P2の夫々を上昇移動又は下降移動させる機構である。
具体的には、荷台11−1,11−2の夫々は、「待機」時には、2本の極低温プローブP1,P2の夫々を、予め決められた所定位置(図1に示す位置であり、以下、「待機位置」と呼ぶ)で配置させ、「交換」時には、超伝導磁石ユニットMの穴部M1の直下の位置(以下、「交換位置」と呼ぶ)まで移動して配置させる。
図3は、本発明に係るプローブ着脱装置を含むNMR装置の全体構成を示す図であって、図1とは異なる状態の様子、即ち一方の極低温プローブP1の状態が「待機」であり、他方の極低温プローブP2の状態が「装着」である場合の様子を示す図である。
図3の例では、極低温プローブP2の状態が「待機」から「交換」に移行した後、荷台11−2は、極低温プローブP2を、超伝導磁石ユニットMの穴部M1の下側の開口部から上方向に向けて挿入するために、上昇移動させる。その結果、極低温プローブP2は、図3に示すように、超伝導磁石ユニットMの穴部M1に装着され、当該極低温プローブP2の状態が「装着」に移行する。なお、以下、このような「装着」時における極低温プローブPの位置(図3の例では極低温プローブP2の位置)を、「装着位置」と呼ぶ。
図示はしないが、その後、極低温プローブP1に交換される場合には、極低温プローブP2の状態が「装着」から「交換」に移行し、荷台11−2は、極低温プローブP2を、超伝導磁石ユニットMの穴部M1の下側の開口部から下方向に向けて取り外すために、下降移動させて「交換位置」に配置させる。そして、荷台11−2は、極低温プローブP2を、床G上に略水平方向に、「交換位置」から図1に示す「待機位置」に移動させる。これにより、極低温プローブP2の状態が「交換」から「待機」に移行する。
説明は省略するが、荷台11−1にも、極低温プローブP1の状態に応じて、荷台11−2と同様に、略水平方向に移動し、極低温プローブP1を上昇移動又は下降移動させる。
このような荷台11−1,11−2が設けられているので、極低温プローブP1,P2の状態が「待機」から「交換」を経て「装着」に至るまでにおいて、即ち、「待機」から「装着」までの交換作業において、極低温プローブP1,P2に対して外乱をあたえず、短時間にかつ円滑に、配置換えを実施することが可能になる。
さらに以下、図4乃至図6を参照して、荷台11−1,11−2の構成について詳細に説明する。なお、以下、荷台11−1,11−2の個々を区別する必要がない場合には、これらをまとめて「荷台11」と呼ぶ
図4は、極低温プローブPが積載された状態の荷台11の構成例を示す斜視図である。
荷台11は、ボールキャスタ21と、ハンドル22と、伝達機構23と、ボールねじ24と、ステージ25と、支柱軸26と、台座27と、支柱板28とを備える。
ボールキャスタ21は、後述の台座27の底部に設けられ、床G上に略水平方向に自在に荷台11を移動させるための(図1参照)、水平移動機構である。なお、水平移動機構は特にボールキャスタ21に限定されない。しかし、当該ボールキャスタ21は、極低温プローブPに影響を与える程度の大きな振動を与えることなく、水平移動を可能とするので、水平移動機構として好適である。
ハンドル22は、極低温プローブP(正確には、極低温プローブPが積載された後述のステージ25)を上昇移動又は下降移動させるために、ユーザが回転操作を与える操作器具である。
伝達機構23は、図示せぬギヤ等を有し、ハンドル22の回転運動による動力を、適当なギヤ比で、ボールねじ24に伝達する機構である。
ボールねじ24は、ねじ軸が後述の台座27と支柱板28との間に取り付けられ、ナットがステージ25に取り付けられ、ハンドル22から伝達機構23を介して伝達された回転運動を直線運動に変換することで、当該ステージ25をねじ軸に沿って上昇移動又は下降移動させる機構である。
ここで、伝達機構23に回転動力を起こす起源として、本実施形態ではハンドル22を採用しているが、特にこれに限定されず、手動で回転動力を起こす任意の操作器具の他、電気で回転動力を起こすモーターや、空気圧等の機械機構で回転動力を起こすモーター等自動的回転動力を起こす任意の機器を採用することもできる。
即ち、ハンドル22、伝達機構23、及びボールねじ24により、極低温プローブP(正確には、極低温プローブPが積載された後述のステージ25)を上昇移動又は下降移動させる垂直移動機構を構成する。即ち、本実施形態では、垂直移動機構は、ギヤ比を考慮した歯車伝動機構で構成されている。なお、垂直移動機構は特に歯車伝動機構に限定されない。しかし、当該歯車伝動機構は、極低温プローブPが破損するに及ぶ大きな振動を与えることなく、また、極低温プローブPとトランスファーチューブ12−1又は12−2(図1)の荷重に比べて小さな力で、上昇移動又は下降移動を可能とするので、垂直移動機構として好適である。
ステージ25は、後述の台座27と支柱板28との間を上昇移動又は下降移動可能なように、上述のボールねじ24のねじ軸及び2本の支柱軸26によって配置されており、その上面(図4に図示される面)に、極低温プローブPが積載される板である。
支柱軸26は、ボールねじ24のねじ軸と共に、ステージ25を後述の台座27と支柱板28との間を上昇移動又は下降移動可能なように配置する軸である。
台座27は、床G(図1)と対向するように配置される板であり、下面にはボールキャスタ21が取り付けられていると共に、上面(図4に図示されている面)には、伝達機構23、ボールねじ24のねじ軸の一端、及び2つの支柱軸26の夫々の一端が取り付けられている。
支柱板28は、ボールねじ24のねじ軸の他端、2つの支柱軸26の夫々の他端が取り付けられることで、ボールねじ24及び2つの支柱軸26を略垂直方向に固定する板である。
図5及び図6は、極低温プローブPが未積載の状態の荷台11の構成例を示す斜視図である。
図5は、ステージ25が下限の位置に存在している状態を示しているのに対して、図6は、ステージ25が下限の位置から上昇移動して、台座27と支柱板28との間の中間位置に存在している状態を示している。
図5及び図6に示されるように、ステージ25の上面(図5及び図6に図示されている面)には、極低温プローブPを固着せずに積載するプローブ置台251が形成されている。
即ち、極低温プローブPの状態が「待機」から「交換」に移行すると、極低温プローブPが当該プローブ置台251に固着せずに積載されたまま(図4参照)、ボールキャスタ21により荷台11は「待機位置」から「交換位置」まで水平移動する。
そして、ユーザによりハンドル22が回転操作されることにより、極低温プローブPが当該プローブ置台251に固着せずに積載されたまま、ステージ25が、図5に示す状態から上昇移動して、図6に示す状態を経由して、上限の位置(図示せず)まで移動する。
このとき、極低温プローブPは、超伝導磁石ユニットMの穴部M1の下側の開口部から上方向に向けて挿入された状態であるので、ネジ等により超伝導磁石ユニットMに固定される。
その結果、ユーザによりハンドル22が逆回転操作されることにより、ステージ25のみが、下降移動して、図6に示す状態を経由して、図5に示す下限の位置まで移動する。
このように、ステージ25のプローブ置台251は、極低温プローブPの状態が「装着」になった後、ステージ25を下降させて極低温プローブPから離間させる機構(以下、「プローブ離間機構」と呼ぶ)として機能する。このようなプローブ離間機構によりで、極低温プローブPや超伝導磁石ユニットMは荷台11と機械的に接触しなくなるので、荷台11からの外部振動を伝達させない状態にすることができる。
図1に戻り、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々は、後述するプローブ冷却装置14と、位置が可変する極低温プローブP1,P2の夫々とを繋ぐチューブである。
上述したように、極低温プローブPの状態が「待機」、「交換」又は「装着」の夫々では、極低温プローブPは「待機位置」、「交換位置」、又は「装着位置」の夫々といった異なる配置を取る。一方、後述するプローブ冷却装置14は、適当な位置に固定される。
そこで、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々は、極低温プローブP1,P2の夫々の配置が変化するに応じて曲げ変形を許容できるよう、フレキシブルな材質で構成されている。
トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々には、往き冷媒81を輸送する冷媒供給ラインL11(冷却チューブ)と、戻り冷媒82を輸送する冷媒排出ラインL12(外チューブ)が含まれており、図2に示すように、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々と接続するためのプローブ継手121が設けられている。
冷媒供給ラインL11と冷媒排出ラインL12との間には、熱絶縁体のスペーサ等で設けられた空間が存在し、当該空間は真空に保たれている。このため、トランスファーチューブ12−1,12−2の許容される曲げ変形は、冷媒供給ラインL11と冷媒排出ラインL12とが熱的に接触しない範囲の最大曲げ半径で定義される。この場合、極低温プローブP1,P2の位置が「待機位置」、「交換位置」、又は「装着位置」の何れであっても、トランスファーチューブ12−1,12−2の曲げ半径が、上述の許容の範囲内に収まる必要がある。
支持台13−1,13−2の夫々は、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々を支持する部材である。
即ち、超伝導磁石ユニットMの漏れ磁場の影響を無くすために、後述するプローブ冷却装置14は、超伝導磁石ユニットM及び「装着」時の極低温プローブPから離れた位置に固定する必要がある。その結果、トランスファーチューブ12−1,12−2が長くなり、それらの荷重が重くなる。そこで、支持台13−1,13−2の夫々は、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々の端点、プローブ冷却装置14の出口(図2のプローブ継手121付近)、及び極低温プローブPの入口以外の場所に配置されて、固定点として機能する。
極低温プローブPの状態が「待機」から「交換」を経て「装着」に至るまでにおいて、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々に曲げ変形が付加される部分は、支持台13−1,13−2の夫々から極低温プローブP1,P2の夫々までの間となる。この部分でも曲げ半径が、上述の許容の範囲を超えないように、支持台13−1,13−2の夫々の高さや設置位置は調整されている。
プローブ冷却装置14は、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々を介して極低温プローブP1,P2の夫々に冷媒を輸送する役割を担う装置である。
本実施形態のプローブ冷却装置14は、プローブ冷却用圧縮機31と、コールドヘッド32と、コールドヘッド冷却用圧縮機33と、開閉バルブ34−1,34−2と、開閉バルブ35−1,35−2とを備える。
プローブ冷却用圧縮機31は、往き冷媒81をプローブ冷却装置14から極低温プローブPへ輸送するための差圧、あるいは戻り冷媒82を極低温プローブPからプローブ冷却装置14へ輸送するための差圧を発生させる圧縮機である。
コールドヘッド32は、戻り冷媒82を冷却して、冷却された往き冷媒81として出力する小型極低温冷凍機である。
この往き冷媒81は、冷媒供給ラインL11内を伝搬して、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々を介して極低温プローブP1,P2の夫々に、冷媒として供給される。
コールドヘッド冷却用圧縮機33は、コールドヘッド32を冷却するための圧縮機であり、プローブ冷却用圧縮機31とは別に設けられている。
開閉バルブ34−1は、極低温プローブP1用の冷媒排出ラインL12を開閉するバルブである。開閉バルブ34−2は、極低温プローブP2用の冷媒排出ラインL12を開閉するバルブである。
開閉バルブ35−1は、極低温プローブP1用の冷媒供給ラインL11を開閉するバルブである。開閉バルブ35−2は、極低温プローブP2用の冷媒供給ラインL11を開閉するバルブである。
このように、プローブ冷却装置14の冷媒(往き冷媒81や戻り冷媒82)の輸送動力は、プローブ冷却用圧縮機31によって発生する、(プローブ検出部配管の溶媒圧に対する)差圧である。
ここで、上述したように、極低温プローブPの状態が「待機」、「交換」又は「装着」の夫々では、極低温プローブPは「待機位置」、「交換位置」、又は「装着位置」の夫々といった異なる配置を取る。このため、トランスファーチューブ12−1,12−2の夫々は、極低温プローブP1,P2の夫々の配置が変化するに応じて曲げ変形が加わる。
このため、大気圧に対して差圧が大きい場合、高圧ガスの取扱い上、その輸送配管たる冷媒供給ラインL11(冷却チューブ)を曲げるのは危険を伴う場合がある。そこで、差圧は可能な限り少なくすることが好適である。
してみると、特許文献1に記載されているような手法を、プローブ冷却装置14に採用することは不適である。
即ち、特許文献1の手法とは、冷凍機冷却サイクルに使用している圧縮ラインを、プローブ循環ラインに分岐するといった手法である。通常、圧縮−断熱膨張の熱サイクル(冷凍機冷却サイクル)に利用する圧縮機のガス圧力は大きいため、差圧も大きくなる。よって、このような特許文献1の手法を、プローブ冷却装置14に採用することは不適である。
換言すると、本実施形態のプローブ冷却装置14においては、冷凍機冷却サイクルの循環系(コールドヘッド32を冷却するコールドヘッド冷却用圧縮機33を含むサイクル)とは分離して、プローブ冷却用配管順路(冷媒排出ラインL12(外チューブ)からプローブ冷却用圧縮機31を経由して冷媒供給ラインL11(冷却チューブ)に繋がる順路)が備えられている。これにより、プローブ冷却用配管順路の差圧は、安全が担保できるまで低く設定することが可能になる。
真空排気システム15は、開閉バルブ16−1,16−2の夫々を介して、真空配管17−1,17−2の夫々により極低温プローブP1,P2の夫々と接続し、当該極低温プローブP1,P2の夫々の内部を真空にするための装置である。
開閉バルブ16−1は、極低温プローブP1用の真空配管17−1を開閉するバルブである。開閉バルブ16−2は、極低温プローブP2用の真空配管17−2を開閉するバルブである。
真空配管17−1,17−2の夫々は、適当な位置に固定された真空排気システム15と、位置が可変する極低温プローブP1,P2の夫々とを繋ぐ配管である。
上述したように、極低温プローブPの状態が「待機」、「交換」又は「装着」の夫々では、極低温プローブPは「待機位置」、「交換位置」、又は「装着位置」の夫々といった異なる配置を取る。一方、真空排気システム15は、適当な位置に固定される。
そこで、真空配管17−1,17−2の夫々は、極低温プローブP1,P2の夫々の配置が変化するに応じて曲げ変形を許容できるよう、フレキシブルな材質で構成されている。
許容される曲げ変形は、破損に繋がらない使用範囲での繰り返し曲げ半径で定義される。この場合、極低温プローブP2の位置が「待機位置」、「交換位置」、又は「装着位置」の何れであっても、トランスファーチューブ12−1,12−2の曲げ半径が、上述の許容の範囲内に収まる必要がある。
温調ガス供給器18は、開閉バルブ19−1,19−2の夫々を介して、温調ガス供給キャップ20−1,20−2の夫々が嵌められた極低温プローブP1,P2の夫々の遮蔽パイプ54(図2)に対して、温調ガスを流す機器である。
開閉バルブ19−1は、極低温プローブP1用の配管(温調ガス供給キャップ20−1と接続する配管を開閉するバルブである。開閉バルブ19−2は、極低温プローブP2用の配管(温調ガス供給キャップ20−2と接続する配管)を開閉するバルブである。
温調ガス供給キャップ20−1,20−2の夫々は、極低温プローブP1,P2の夫々の遮蔽パイプ54(図2)の上側又は下端側に対して嵌められるキャップである。
即ち、極低温プローブP1,P2の夫々の状態が「待機」の時には、図1に示すように、当該極低温プローブP1,P2の夫々が床Gに近接していて温調ガスを効率よく流せないことが予想される。よって、「待機」時には、温調ガス供給キャップ20−1,20−2の夫々は遮蔽パイプ54の上側に嵌められ、その結果、温調ガス供給器18からの温調ガスは、上から下に向かって遮蔽パイプ54を流れる。
これに対して、「交換」又は「装着」時には、温調ガス供給キャップ20−1,20−2の夫々は遮蔽パイプ54の下側に嵌められ、その結果、温調ガス供給器18からの温調ガスは、下から上に向かって遮蔽パイプ54を流れる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、プローブ冷却装置は、上記実施形態では図2に示されるプローブ冷却装置14が採用されたが、特にこれに限定されず、NMR装置に含まれる極低温プローブP(上記実施形態では2本の極低温プローブP1,P2)の夫々に対して冷媒を輸送可能な任意の装置を適用することができる。
図7は、本発明に係る極低温プローブ着脱装置を含むNMR装置であって、図1とは異なるプローブ冷却装置が採用されたNMR装置の全体構成を示す図である。
図7のNMR装置1においては、極低温プローブP1の冷却用のプローブ冷却装置14−1と、極低温プローブP2の冷却用のプローブ冷却装置14−2とが設けられている。
なお、図7のNMR装置1のそれ以外の構成は、図1のNMR装置1と同様である。従って、これらの説明は省略する。
プローブ冷却装置14−1は、図1のプローブ冷却装置14と基本的に同様の機能と構成を有しており、それ故、図1と同様に、プローブ冷却用圧縮機31と、コールドヘッド32と、コールドヘッド冷却用圧縮機33とを備える。ここで、プローブ冷却用圧縮機31乃至コールドヘッド冷却用圧縮機33の説明については、図1を参照して上述しているので、ここでは省略する。
なお、図1のプローブ冷却装置14は、2本の極低温プローブP1,P2の夫々に対して冷媒を輸送するための2系統の経路を有しており、それ故、系統を切り替えるための、開閉バルブ34−1,34−2と、開閉バルブ35−1,35−2とを備えている。これに対して、図7のプローブ冷却装置14−1は、1本の極低温プローブP1に対してのみ冷媒を輸送できれば足りるため、つまり1系統で足りるため、開閉バルブ34−1,34−2と、開閉バルブ35−1,35−2とを備えていない。
プローブ冷却装置14−2は、寒剤容器71と、ポンプ72とを備える。
寒剤容器71は、極低温プローブP2に供給する寒剤(冷媒)、本実施形態では液体窒素を貯留する容器である。寒剤容器71には、トランスファーチューブ12−2内に格納される冷媒供給ラインL11の上流側の端部が、接続されている。寒剤容器71において、冷媒供給ラインL11の上流側の端部は、底面部に近接して開口している。寒剤容器71は、図示せぬ補給口から、往き冷媒81の継ぎ足しが可能となるように構成されている。また、寒剤容器71は、冷媒供給ラインL11の上流側の端部に設けられたコネクタ(不図示)を取り外すことにより、別の寒剤容器71と交換が可能となるように構成されている。
ポンプ72は、冷媒排出ラインL12(及び図2のL22)を減圧して、寒剤容器71から極低温プローブP2の熱交換器533へ、往き冷媒81を吸引するポンプである。ポンプ72は、例えば、ダイアフラムポンプにより構成される。ポンプ72には、トランスファーチューブ12−2内に格納される冷媒排出ラインL12の下流側の端部が、接続されている。
このように、プローブ冷却装置14−2の冷媒(往き冷媒81や戻り冷媒82)の輸送動力は、ポンプ72によって発生する、(プローブ検出部配管の溶媒圧に対する)差圧である。
プローブ冷却装置14−2の冷媒の輸送動力が差圧である点は、図1のプローブ冷却装置14(及び図7のプローブ冷却装置14)と同様である。
従って、上述したように、トランスファーチューブ12−2は、極低温プローブP2の配置が変化するに応じて曲げ変形が加わる。ため、大気圧に対して差圧が大きい場合、高圧ガスの取扱い上、その輸送配管たる冷媒供給ラインL11(冷却チューブ)を曲げるのは危険を伴う場合がある。そこで、差圧は可能な限り少なくすることが好適である。
また例えば、極低温プローブPの本数は、上記実施形態では2本とされたが、特にこれに限定されず、1本でもよいし、3本以上でもよい。ただし、高感度測定能あるいは測定ハイスループット化を考慮するならば、1本(単体)よりも、2本以上(複数)の方が好適である。
ここで、極低温プローブPの本数をN(Nは2以上の任意の整数値)とし、N本の極低温プローブPの夫々を「極低温プローブP1乃至PN」の夫々と呼ぶならば、図示はしないが図1と比較して、極低温プローブP1乃至PNの夫々に対して、荷台11−1乃至11−Nの夫々、トランスファーチューブ12−1乃至12−Nの夫々、支持台13−1乃至13−Nの夫々、開閉バルブ16−1乃至16−Nの夫々、真空配管17−1乃至17−Nの夫々、開閉バルブ19−1乃至19−Nの夫々、及び温調ガス供給キャップ20−1乃至20−Nが設けられる。また、プローブ冷却装置については、トランスファーチューブ12−1乃至12−Nの夫々を経由するN系統の冷媒(寒剤)の供給ラインが設けられれば足り、図1のように1台で構成されてもよいし、図7のように複数台で構成されてもよい。
また例えば、極低温プローブP−1,P−2を載せる荷台は、上述の実施形態では極低温プローブP−1,P−2の夫々を1本ずつ搭載する荷台11−1,11−2の夫々が採用されたが、特にこれに限定されず、例えば、極低温プローブP−1,P−2の両方を搭載する荷台(以下、「共通荷台」と呼ぶ)を採用してもよい。
ここで、極低温プローブPの本数は上述したように2本に限定されずN本でよいので、共通荷台に搭載可能な極低温プローブPの本数は、K本(Kは、2以上N以下の任意の整数値)とすることができる。
このような共通荷台は、K本の極低温プローブP1乃至PKを搭載して、水平方向に移動する水平移動機構を備え、K本の極低温プローブP1乃至PKの夫々を個別に垂直方向に移動させる垂直移動機構、及び、K本の極低温プローブP1乃至PKの夫々を個別にかつ独立に離間するプローブ離間機構を有する。
また例えば、超伝導磁石ユニットMに対する交換対象は、上述の実施形態では、極低温プローブP−1,P−2同士とされたが、特にこれに限定されず、極低温プローブPと、冷却しない通常のプローブとされてもよい。
この場合、通常のプローブの超伝導磁石ユニットMに対する着脱手法は、特に限定されず、プローブ着脱装置とは別の器具等を用いて着脱する手法を採用してもよいし、プローブ着脱装置の荷台11−1又は11−2(あるいはまた共通荷台)に搭載して、極低温プローブPと同様に着脱する手法を採用してもよい。
つまり、荷台11−1,11−2は、極低温プローブPに代えて、冷却部を有しない通常のプローブをさらに積載することもできる。
換言すると、本発明が適用されるプローブ着脱装置は、次のような構成を有すれば足り、各種各様の実施形態を取ることができる。
即ち、本発明が適用されるプローブ着脱装置は、極低温プローブをNMR装置(核磁気共鳴装置)に着脱するプローブ着脱装置であって、荷台と、プローブ冷却装置と、トランスファーチューブと、温調ガス供給器と、真空排気システムと、真空配管とを備える。
極低温プローブ(例えば図2の極低温プローブP)は、NMR装置(核磁気共鳴装置)に装着された被測定物が核磁気共鳴により発生する電気信号を検出する信号検出部(例えば図2の検出コイル51及びプリアンプ52)と、冷媒により信号検出部を冷却する冷却部(例えば図2の冷却部53)と、信号検出部及び冷却部と被測定物とを断熱する遮断パイプ(例えば図2の遮蔽パイプ54)とを有する。
荷台(例えば図1の荷台11−1,11−2)は、極低温プローブを積載し、水平方向に移動する水平移動機構(例えば図4のボールキャスタ21)、極低温プローブを垂直方向に移動させる垂直移動機構(例えば図4のハンドル22、伝達機構23、ボールねじ24からなる機構)、及び、核磁気共鳴装置に装着された極低温プローブから離間するプローブ離間機構(例えば図5及び図6のステージ25のプローブ置台251)を有する。
プローブ冷却装置(例えば図1のプローブ冷却装置14や図7のプローブ冷却装置14−1,14−2)は、冷媒を極低温プローブとの間で往復することで、極低温プローブを冷却する。
トランスファーチューブ(例えば図1のトランスファーチューブ12−1,12−2)は、冷媒をプローブ冷却装置から極低温プローブへ供給する冷媒供給ライン(例えば図1の冷媒供給ラインL11)と、極低温プローブから排出された冷媒をプローブ冷却装置へ戻すための冷媒排出ライン(例えば図1の冷媒排出ラインL12)とを含み、フレキシブルな材質で構成される。
温調ガス供給器(例えば図1の温調ガス供給器18)は、温度調整のための温度可変ガスを遮断パイプに供給する。
真空排気システム(例えば図1の真空排気システム15)は、極低温プローブの内部を真空にする。
真空配管(例えば図1の真空配管17−1,17−2)は、真空排気システムと極低温プローブとを接続する、フレキシブルな材質で構成される。
本発明が適用されるプローブ着脱装置を適用することで、極低温プローブの着脱が容易にできる。さらに、本発明が適用される極低温プローブ着脱装置は、荷台、プローブ冷却装置、トランスファーチューブ、真空排気システム、及び真空配管を有している。これにより、極低温プローブが「待機」、「交換」、及び「装着」の何れの状態であっても「真空及び冷却要件」を満たすことが可能になり、試料の性質と知り得たい情報とに応じて複数本の中から最適な極低温プローブの選択が可能になる。これらの結果、高感度測定能が実現され、測定ハイスループット化が図れる。
ここで、極低温プローブの着脱方法を提案している上述の特許文献1においては、標準的な極低温プローブ構成における「交換」の際に「真空及び冷却要件」を満たす必要があるという課題が提示されている。このような課題を解決するために、トランスファーチューブが採用されている。そして、重い、固い(曲げにくい)、高圧で危険といった着脱を困難にしているトランスファーチューブの取扱い上の問題についても、極低温プローブの一部を超伝導マグネットに支持させ、トランスファーチューブを固定することに依って回避することが開示されている。
しかしながら、超伝導電磁石に固定された極低温プローブ一部からプローブ検出部をフレキシブルにすることを強いている。そのフレキシブル性を担保するために、高周波損失、可変コンデンサ調整用シャフト等の回転伝達機構の複雑さ、限られた超伝導ボアに曲げ機構を備えなければならない筐体設計の困難さ等、別の問題が存在する。
これに対して、本発明が適用されるプローブ着脱装置では、極低温プローブは「待機」等の状態においては、超伝導電磁石(図1の超伝導磁石ユニットM)から完全に離間され、その結果、トランスファーチューブにおける上述の別の問題は特に生じることはない。
さらにまた、複数の極低温プローブが交換後、時間を要することなくすぐにNMR装置として機能しNMR信号が検出可能となるためには、極低温プローブが「交換」や「待機」の状態の際に、「真空及び冷却要件」を満たすことの他、極低温プローブの試料空間内、即ち、信号検出部及び冷却部と被測定物とを断熱する遮断パイプ(例えば図2の遮蔽パイプ54)内を所望の温度(通常は室温)に維持することも重要である。
即ち、標準的な極低温プローブにおける被測定物は、冷却部材と共に検出コイルやプリアンプ等が格納される真空容器との間に介在する真空断熱壁を挟んで、当該極低温プローブの中心軸上の空間であって、所望の温度(通常は室温)に維持された空間に置かれている。このような空間が試料空間であって、このような試料空間は、真空断熱壁により形成される遮断パイプ内に構成される。遮断パイプの真空断熱壁によってガス伝導に因る真空容器内の冷却部材からの熱伝達は断たれるが、熱輻射に因る熱伝達は現実的に少なからず残る。熱輻射に因って凍結が被測定物(試料)の破損を招き、試料空間の結露が極低温プローブの破損を招く可能性がある。
そこで、本発明が適用されるプローブ着脱装置では、温調ガス供給器によって、温度調整のための温度可変ガスが、試料空間たる遮断パイプ内に流れるので、試料空間の熱収支が相殺され、被測定物(試料)や極低温プローブの破損を防止することが可能になっている。
以上説明したように、本発明が適用されるプローブ着脱装置により、高感度測定能が可能になると共に、測定ハイスループット化が容易に実現可能になる。
ここで、プローブ着脱装置においては、
極低温プローブは複数本存在し、
複数の極低温プローブの夫々に対して、複数の荷台、複数のトランスファーチューブ、複数の真空配管等を備えることができる。
これにより、単一の超伝導電磁石を共有することを前提として、次の(1)及び(2)のような運用方法を簡単に構築することが可能になる。
(1)複数の極低温プローブに対して、「待機」、「交換」、及び「装着」の何れの状態でも「真空及び冷却要件」等を満たすことを可能にする運用方法。
(2)「真空及び冷却要件」等を満たした複数の極低温プローブの中から、試料の性質と知り得たい情報とに応じて選択した所望の1本を、NMR装置(超伝導電磁石)に装着して被測定物(試料)の測定を可能にする運用方法。
このような運用方法(1)及び(2)を構築することで、高感度測定能及び測定ハイスループット化の実現という効果がより顕著なものになる。
1:NMR装置、11,11−1,11−2:荷台、12−1,12−2:トランスファーチューブ、13−1,13−2:支持台、14,14−1,14−2:プローブ冷却装置、15:真空排気システム、16−1,16−2:開閉バルブ、17−1,17−2:真空配管、18:温調ガス供給器、19−1,19−2:開閉バルブ、20−1,20−2:温調ガス供給キャップ、21:ボールキャスタ、22:ハンドル、23:伝達機構、24:ボールねじ、25:ステージ、26:支柱軸、27:台座2、28:支柱板、31:プローブ冷却用圧縮機、32:コールドヘッド、33:コールドヘッド冷却用圧縮機、34−1,34−2:開閉バルブ、35−1,35−2:開閉バルブ、51:検出コイル、52:プリアンプ、53:冷却部、54:遮蔽パイプ、55:熱リンク、56:プローブ側ジョイント、71:寒剤容器、72:ポンプ、81:往き冷媒、82:戻り冷媒、M:超伝導磁石ユニット、P,P1,P2:極低温プローブ、L11,L21:冷媒供給ライン、L12,L22:冷媒排出ライン、

Claims (7)

  1. 核磁気共鳴装置に装着された被測定物が核磁気共鳴により発生する電気信号を検出する信号検出部と、冷媒により当該信号検出部を冷却する冷却部と、前記信号検出部及び前記冷却部と前記被測定物とを断熱する遮断パイプとを有するプローブを、
    前記核磁気共鳴装置に着脱するプローブ着脱装置であって、
    前記プローブを積載し、水平方向に移動する水平移動機構、前記プローブを垂直方向に移動させる垂直移動機構、及び、前記核磁気共鳴装置に装着された前記プローブから離間するプローブ離間機構を有する荷台と、
    前記冷媒を前記プローブとの間で往復することで、前記プローブを冷却するプローブ冷却装置と、
    前記冷媒を前記プローブ冷却装置から前記プローブへ供給する冷媒供給ラインと、前記プローブから排出された前記冷媒を前記プローブ冷却装置へ戻すための冷媒排出ラインとを含み、フレキシブルな材質で構成されるトランスファーチューブと、
    温度調整のための温度可変ガスを前記遮断パイプに供給する温調ガス供給器と、
    前記プローブの内部を真空にする真空排気システムと、
    前記真空排気システムと前記プローブとを接続する、フレキシブルな材質で構成される真空配管と、
    を備えるプローブ着脱装置。
  2. 前記プローブは複数本存在し、
    複数の前記プローブの夫々に対して、複数の前記荷台、複数の前記トランスファーチューブ、及び複数の前記真空配管
    を備える請求項1に記載のプローブ着脱装置。
  3. 前記温調ガス供給器から供給される前記温度可変ガスを、前記遮断パイプの上から下に向けて供給する機構を
    さらに備える請求項1又は2に記載のプローブ着脱装置。
  4. 前記プローブ冷却装置と前記プローブとの間に配設され、前記トランスファーチューブを支持する支持台を
    さらに備える請求項1乃至3のうち何れか1項に記載のプローブ着脱装置。
  5. 前記トランスファーチューブのフレキシブルな材質は、前記冷媒供給ラインと前記冷媒排出ラインとが熱的に接触しない範囲の最大曲げ半径を有する材質である
    請求項1乃至4のうち何れか1項に記載のプローブ着脱装置。
  6. 前記荷台は、複数の前記プローブを積載し、前記水平移動機構と、前記複数のプローブの夫々を個別に垂直方向に移動させる前記垂直移動機構と、前記複数のプローブを個別にかつ独立に離間する前記プローブ離間機構を有する荷台である、
    請求項1乃至5のうち何れか1項に記載のプローブ着脱装置。
  7. 前記荷台は、前記プローブに代えて、前記冷却部を有しないプローブをさらに積載する、
    請求項1乃至6のうち何れか1項に記載のプローブ着脱装置。
JP2013237871A 2013-11-18 2013-11-18 プローブ着脱装置 Active JP6149701B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013237871A JP6149701B2 (ja) 2013-11-18 2013-11-18 プローブ着脱装置
US14/546,359 US10073153B2 (en) 2013-11-18 2014-11-18 Device for attaching and detaching NMR probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013237871A JP6149701B2 (ja) 2013-11-18 2013-11-18 プローブ着脱装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015099037A JP2015099037A (ja) 2015-05-28
JP6149701B2 true JP6149701B2 (ja) 2017-06-21

Family

ID=53368145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013237871A Active JP6149701B2 (ja) 2013-11-18 2013-11-18 プローブ着脱装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10073153B2 (ja)
JP (1) JP6149701B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6549994B2 (ja) * 2016-01-14 2019-07-24 日本電子株式会社 Nmr測定用プローブ
DE102016214728B3 (de) * 2016-08-09 2017-08-03 Bruker Biospin Ag NMR-Apparatur mit durch eine Vakuumschleuse in den Kryostaten einer supraleitenden Magnetanordnung einführbaren gekühlten Probenkopfkomponenten sowie Verfahren zu deren Ein- und Ausbau
JP7307642B2 (ja) * 2019-09-25 2023-07-12 日本電子株式会社 Nmrプローブ搬送装置及びnmr測定システム
JP7433612B2 (ja) * 2021-08-12 2024-02-20 日本電子株式会社 Nmr装置、及び、nmrプローブ内のガス置換方法
CN116252318B (zh) * 2022-12-08 2023-09-12 浙江大学 一种低温纳米机械手及控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3879584B2 (ja) * 2002-05-08 2007-02-14 株式会社日立製作所 Nmr分析装置
US6768305B1 (en) * 2003-09-26 2004-07-27 Varian, Inc. Temperature controlled sample changer for NMR analysis
DE102004053973B3 (de) 2004-11-09 2006-07-20 Bruker Biospin Ag NMR-Spektrometer mit Refrigeratorkühlung
DE102006020774B3 (de) * 2006-05-03 2008-02-07 Bruker Biospin Ag Gekühlter, kuppelbarer NMR-Probenkopf
DE102006020772B3 (de) 2006-05-03 2007-11-29 Bruker Biospin Ag Gekühlter NMR Probenkopf mit flexibler gekühlter Verbindungsleitung
JP4641297B2 (ja) * 2006-09-19 2011-03-02 株式会社日立製作所 極低温冷却システム
US7728592B2 (en) * 2008-09-17 2010-06-01 Time Medical Holdings Company Limited Integrated superconductor MRI imaging system
DE102008063703B3 (de) * 2008-12-19 2010-06-17 Bruker Biospin Ag Automatische Transportvorrichtung für NMR-Messproben, Kryomagnetsystem mit automatischer Transportvorrichtung, Transportbehälter für automatische Transportvorrichtung und Verfahren zum Befördern einer NMR-Messprobe
JP2012042334A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Jeol Resonance Inc 低温応用装置用トランスファーライン継手
DE102011005888B4 (de) * 2011-03-22 2014-01-09 Bruker Biospin Ag Kühlung eines Kryo-Probenkopfes in einer Kernspinresonanz-Apparatur
DE102012217601B4 (de) * 2012-09-27 2016-10-13 Bruker Biospin Ag NMR-Messanordnung mit Temperiereinrichtung für ein Probenröhrchen

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015099037A (ja) 2015-05-28
US10073153B2 (en) 2018-09-11
US20150168518A1 (en) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6149701B2 (ja) プローブ着脱装置
JP2005214976A (ja) 磁場生成組立体
JP5713671B2 (ja) 高度なmr技法向けに材料を過分極化するための方法及び装置
US10184711B2 (en) Cryogenic cooling system
US8013608B2 (en) High-resolution NMR probe
JP4411334B2 (ja) 冷却された柔軟な連結導管を備える冷却されたnmrプローブヘッド
US10203068B2 (en) Method and device for precooling a cryostat
JP4266232B2 (ja) 超伝導磁石装置および磁気共鳴イメージング装置
JPH04230880A (ja) 核磁気共鳴分光計の高周波受信巻線装置
JP2006138851A (ja) 冷凍機冷却式nmr分光器
US8726489B2 (en) Adjustment method of a magnetic resonance imaging apparatus
JP4933323B2 (ja) 高分解能nmrプローブ
JP2011203107A (ja) 臨床検査用nmr分析装置
US7358735B2 (en) NMR probe head with heated housing
Kotsubo et al. Cryogenic system for a high temperature superconductor NMR probe
WO2014203826A1 (ja) Nmrシステム
JP6644889B2 (ja) 磁気共鳴撮像(mri)装置及びmri装置用のクライオスタット
JP4299205B2 (ja) Nmr装置
JP2014209543A (ja) 永久電流スイッチ及びこれを備える超電導装置
US20230110192A1 (en) Superconducting magnet device and method for increasing temperature thereof
JP4906703B2 (ja) 超電導マグネット装置
JP2007051882A (ja) Nmr装置
JP2012042334A (ja) 低温応用装置用トランスファーライン継手
GB2533170A (en) Inclined nuclear magnetic resonance cryostat
JP2007139490A (ja) Nmr装置

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20160715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170418

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170424

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170424

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6149701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150