JP6573253B2

JP6573253B2 - Biomagnetic measurement device

Info

Publication number: JP6573253B2
Application number: JP2015113682A
Authority: JP
Inventors: 善昭足立
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT)
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: JP2016221184A

Description

この発明は生体磁気計測装置に関し、特に磁気センサの冷却で気化したヘリウムガスを回収して再利用可能な生体磁気計測装置に関する。 The present invention relates to a biomagnetic measuring device, and more particularly to a biomagnetic measuring device that can recover and reuse helium gas evaporated by cooling a magnetic sensor.

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).

特開２００４−２１５７７７号公報JP 2004-215777 A

上記の発明では、センサの回動を確保するために磁気シールドルームを貫通する部材が多くなる。このため、磁気シールドルームの貫通孔から磁気シールドルーム内部に進入する外磁場が多くなり、結果として生体磁場の計測精度が低下する恐れがある。 In said invention, in order to ensure rotation of a sensor, the member which penetrates a magnetic shield room increases. For this reason, the external magnetic field which penetrates into the inside of a magnetic shield room from the through-hole of a magnetic shield room increases, and there exists a possibility that the measurement precision of a biomagnetic field may fall as a result.

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、ヘリウムの再利用と磁気センサの回動とを実現し、かつ磁気シールドルーム内に侵入する外磁場を低減する生体磁気計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to realize biomagnetism that realizes reuse of helium and rotation of a magnetic sensor and reduces an external magnetic field that enters a magnetic shield room. It is to provide a measuring device.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の生体磁気測定装置は、磁気シールドルームと、磁気シールドルームの外部に設置された極低温冷凍機と、磁気シールドルームの内部に設置されたクライオスタットと、磁気シールドルームを貫通し、極低温冷凍機とクライオスタットとの間でヘリウムの流路を形成するトランスファチューブと、クライオスタットに収容され、ヘリウムで冷却される磁気センサとを備える。クライオスタットは、トランスファチューブを回転軸として回動自在に構成されている。 In order to solve the above problems, a biomagnetism measuring apparatus according to an aspect of the present invention includes a magnetic shield room, a cryogenic refrigerator installed outside the magnetic shield room, and a cryostat installed inside the magnetic shield room. And a transfer tube that penetrates the magnetic shield room and forms a flow path of helium between the cryogenic refrigerator and the cryostat, and a magnetic sensor housed in the cryostat and cooled by helium. The cryostat is configured to be rotatable about a transfer tube as a rotation axis.

クライオスタットの回動を支持する支持部材をさらに備えてもよい。 You may further provide the support member which supports rotation of a cryostat.

支持部材は、クライオスタットに接続された回転体と、シールドルームに固定され、回転体を挟持するレールとを備えてもよい。 The support member may include a rotating body connected to the cryostat and a rail fixed to the shield room and sandwiching the rotating body.

支持部材は、クライオスタットに接続されたレールと、シールドルームに固定され、レールを挟持する回転体とを備えてもよい。 The support member may include a rail connected to the cryostat and a rotating body fixed to the shield room and sandwiching the rail.

クライオスタットの回動を規制する回動規制部をさらに備えてもよい。 You may further provide the rotation control part which controls rotation of a cryostat.

極低温冷凍機の下端の高さは、クライオスタットの上端の高さより低くてもよい。 The height of the lower end of the cryogenic refrigerator may be lower than the height of the upper end of the cryostat.

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.

本発明によれば、ヘリウムの再利用と磁気センサの回動とを実現し、かつ磁気シールドルーム内に侵入する外磁場を低減する生体磁気計測装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biomagnetic measuring device which implement | achieves reuse of helium and rotation of a magnetic sensor, and reduces the external magnetic field which penetrate | invades in a magnetic shield room can be provided.

本発明の実施の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。It is a perspective view which shows typically the whole structure of the biomagnetic measuring device which concerns on embodiment of this invention. 発明の実施の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 embodiment of invention. 実施の形態に係る生体磁気計測装置の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the biomagnetic measuring device which concerns on embodiment. 図４（ａ）−(ｂ)は、実施の形態に係る支持部材の構成の一例を模式的に示す図である。FIGS. 4A to 4B are diagrams schematically illustrating an example of the configuration of the support member according to the embodiment. 第１の変形例に係る生体磁気計測装置の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the biomagnetic measuring device which concerns on a 1st modification. 第２の変形例に係る生体磁気計測装置の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the biomagnetic measuring device which concerns on a 2nd modification. 第３の変形例に係る生体磁気計測装置の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the biomagnetic measuring device which concerns on a 3rd modification. 第４の変形例に係る生体磁気計測装置における支持部材の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the supporting member in the biomagnetic measuring device which concerns on a 4th modification. 図９（ａ）−（ｂ）は、第５の変形例に係る生体磁気計測装置におけるクライオスタットおよび支持部材を模式的に示す図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams schematically illustrating a cryostat and a support member in a biomagnetic measurement device according to a fifth modification. 第６の変形例に係る生体磁気計測装置の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the biomagnetic measuring device which concerns on a 6th modification.

図１は、本発明の実施の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斜視図である。実施の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 perspective view schematically showing an overall configuration of a biomagnetic measurement apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment 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 the left to the 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.

図２は、本発明の実施の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 mainly illustrating measurement functions 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、実施の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。 As described above, the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the embodiment is an apparatus 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 can 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.

図示はしないが、クライオスタット３０の内部は液体ヘリウムを貯留するために２層構造となっている。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ている。なお、液体ヘリウムは、トランスファチューブ４０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、トランスファチューブ４０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。 Although not shown, the inside of the cryostat 30 has a two-layer structure for storing liquid helium. The magnetic sensor 32 is cooled by liquid helium stored in the cryostat 30. Liquid helium is supplied from the cryogenic refrigerator 20 into the cryostat 30 through the transfer tube 40. In this sense, the transfer tube 40 is a liquid helium flow path formed between the cryogenic refrigerator 20 and the cryostat 30.

以上より、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。そこで実施の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。 As described above, in order to change the position of the magnetic sensor 32, the cryostat 30 accommodating the magnetic sensor 32 is moved. Therefore, the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the embodiment 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、実施の形態に係る生体磁気計測装置１の内部構造を模式的に示す図であり、図１に示す生体磁気計測装置１を右手座標系２のｘｚ平面に対して垂直な方向から見た図である。極低温冷凍機２０はヘリウムを冷却して液体ヘリウムを生成し、トランスファチューブ４０を介してクライオスタット３０に液体ヘリウムを供給する。クライオスタット３０に供給された液体ヘリウムは磁気センサ３２の冷却に用いられる。磁気センサ３２を冷却した液体ヘリウムは気化し、排気用チューブ（不図示）を介してクライオスタット３０から極低温冷凍機２０に戻る。このため、実施の形態に係る生体磁気計測装置１は、気化したヘリウムを凝縮して再利用することができる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal structure of the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment. The biomagnetic measurement device 1 shown in FIG. 1 is viewed from a direction perpendicular to the xz plane of the right-handed coordinate system 2. FIG. The cryogenic refrigerator 20 cools helium to generate liquid helium, and supplies the liquid helium to the cryostat 30 through the transfer tube 40. The liquid helium supplied to the cryostat 30 is used for cooling the magnetic sensor 32. The liquid helium that has cooled the magnetic sensor 32 is vaporized and returns from the cryostat 30 to the cryogenic refrigerator 20 via an exhaust tube (not shown). For this reason, the biomagnetic measuring device 1 according to the embodiment can condense and reuse the vaporized helium.

ここでトランスファチューブ４０のクライオスタット３０側の出口がクライオスタット３０より上側にあれば、液体ヘリウムをクライオスタット３０にトランスファする際に重力が利用できるので効率がよい。そこで実施の形態に係る生体磁気計測装置１においては、極低温冷凍機２０の下端の高さが、クライオスタット３０の上端の高さ以上となるように設置されている。より具体的には、極低温冷凍機２０の下端の高さが、クライオスタット３０の上端の高さ以上となるように、極低温冷凍機２０は架台６０の上に設置されている。 Here, if the exit of the transfer tube 40 on the cryostat 30 side is above the cryostat 30, gravity can be used when liquid helium is transferred to the cryostat 30, which is efficient. Therefore, in the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment, the cryogenic refrigerator 20 is installed such that the lower end height is equal to or higher than the upper end height of the cryostat 30. More specifically, the cryogenic refrigerator 20 is installed on the gantry 60 so that the lower end of the cryogenic refrigerator 20 is equal to or higher than the upper end of the cryostat 30.

実施の形態に係るクライオスタット３０は、トランスファチューブ４０を回転軸として回動するが、実際には、トランスファチューブ４０はバヨネット構造を備える接続部８０で接続されている。クライオスタット３０の回動はバヨネット構造が吸収するため、トランスファチューブ４０には伝わらない。これにより、トランスファチューブ４０と磁気シールドルーム１０と交差部分に空隙が不要となり、外部磁場が磁気シールドルーム１０の内部に進入することを抑制できる。また、クライオスタット３０の回動に伴って磁気センサ３２を移動する。これにより、被験者７０の体格に合わせて磁気センサ３２を体表面に近づけることができ、信号雑音比の高い信号測定をすることができる。 The cryostat 30 according to the embodiment rotates around the transfer tube 40 as a rotation axis, but in reality, the transfer tube 40 is connected by a connecting portion 80 having a bayonet structure. The rotation of the cryostat 30 is not transmitted to the transfer tube 40 because the bayonet structure absorbs the rotation. Thereby, a space | gap becomes unnecessary at the transfer tube 40 and the magnetic shield room 10, and it can suppress that an external magnetic field approachs into the inside of the magnetic shield room 10. FIG. Further, the magnetic sensor 32 is moved with the rotation of the cryostat 30. Thereby, the magnetic sensor 32 can be brought close to the body surface in accordance with the physique of the subject 70, and signal measurement with a high signal-to-noise ratio can be performed.

ところで、実施の形態に係る生体磁気計測装置１で用いられるようなクライオスタット３０は一般に数十〜百数十キログラム程度の重量がある。このため、実施の形態に係る生体磁気計測装置１は、クライオスタット３０の回動を支持する支持部材を備える。 By the way, the cryostat 30 used in the biomagnetic measuring apparatus 1 according to the embodiment generally has a weight of about several tens to hundreds of kilograms. For this reason, the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment includes a support member that supports the rotation of the cryostat 30.

図４（ａ）−(ｂ)は、実施の形態に係る支持部材５２の構成の一例を模式的に示す図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれクライオスタット３０の回動の支持を実現するための構成を図示している。 FIGS. 4A to 4B are diagrams schematically illustrating an example of the configuration of the support member 52 according to the embodiment. FIG. 4A and FIG. 4B each illustrate a configuration for realizing the rotation support of the cryostat 30.

図４（ａ）に示す支持部材５２の例では、支持部材５２は、クライオスタット３０に接続された２つの回転体である第１回転体３８ａと第２回転体３８ｂとを備える。以下第１回転体３８ａと第２回転体３８ｂとを区別する場合を除き「回転体３８」と総称する。回転体３８は、第１レール３６ａと第２レール３６ｂとに挟持され、クライオスタット３０の回動に伴って両者の間を回転移動する。以下本明細書においては、第１レール３６ａと第２レール３６ｂとを区別する場合を除き「レール３６」と総称する。ここで、レール３６の形状は円弧形状であり、円弧の中心はトランスファチューブ４０の中心軸と一致している。 In the example of the support member 52 shown in FIG. 4A, the support member 52 includes a first rotating body 38 a and a second rotating body 38 b that are two rotating bodies connected to the cryostat 30. Hereinafter, the first rotating body 38a and the second rotating body 38b are collectively referred to as a “rotating body 38” unless they are distinguished from each other. The rotating body 38 is sandwiched between the first rail 36 a and the second rail 36 b and rotates between the two as the cryostat 30 rotates. Hereinafter, in the present specification, the first rail 36a and the second rail 36b are collectively referred to as “rail 36” unless they are distinguished from each other. Here, the shape of the rail 36 is an arc shape, and the center of the arc coincides with the central axis of the transfer tube 40.

レール３６はガントリ５０を介して磁気シールドルーム１０に固定されている。このため、ユーザが重量物であるクライオスタット３０を回動する際に、回転体３８がレール３６を外れる事態が抑制され、結果としてクライオスタット３０が転倒することを抑制できる。 The rail 36 is fixed to the magnetic shield room 10 via a gantry 50. For this reason, when the user rotates the cryostat 30 that is a heavy object, a situation in which the rotating body 38 comes off the rail 36 is suppressed, and as a result, the cryostat 30 can be prevented from falling.

図４（ａ）は、支持部材５２が第１回転体３８ａと第２回転体３８ｂとの２つの回転体３８を備える場合を例示しているが、回転体３８の数は２つに限られない。レール３６が収容できる範囲であれば、支持部材５２は３つ以上の回転体３８を備えてもよい。 FIG. 4A illustrates a case where the support member 52 includes two rotating bodies 38 of the first rotating body 38a and the second rotating body 38b, but the number of the rotating bodies 38 is limited to two. Absent. As long as the rail 36 can be accommodated, the support member 52 may include three or more rotating bodies 38.

図４（ｂ）に示す支持部材５２の例は、図４（ａ）に示す支持部材５２の例とは異なり、支持部材５２は第３レール３６ｃのみを備える。この第３レール３６ｃは、クライオスタット３０に接続されている。図４（ｂ）に示す支持部材５２の例では、第３レール３６ｃを挟持する回転体の組を備える。より具体的には、第３回転体３８ｃと第４回転体３８ｄとが、それぞれ上方および下方から第３レール３６ｃを挟持する。同様に、第５回転体３８ｅと第６回転体３８ｆとが、それぞれ上方および下方から第３レール３６ｃを挟持する。なお、第３回転体３８ｃ、第４回転体３８ｄ、第５回転体３８ｅ、および第６回転体３８ｆは、それぞれガントリ５０を介して磁気シールドルーム１０に固定されている。これにより、ユーザが重量物であるクライオスタット３０を回動する際に、第３レール３６ｃが回転体の組から外れる事態が抑制され、結果としてクライオスタット３０が転倒することを抑制できる。 The example of the support member 52 shown in FIG. 4B is different from the example of the support member 52 shown in FIG. 4A, and the support member 52 includes only the third rail 36c. The third rail 36 c is connected to the cryostat 30. The example of the support member 52 shown in FIG. 4B includes a set of rotating bodies that sandwich the third rail 36c. More specifically, the third rotating body 38c and the fourth rotating body 38d sandwich the third rail 36c from above and below, respectively. Similarly, the fifth rotating body 38e and the sixth rotating body 38f sandwich the third rail 36c from above and below, respectively. The third rotating body 38c, the fourth rotating body 38d, the fifth rotating body 38e, and the sixth rotating body 38f are fixed to the magnetic shield room 10 via the gantry 50, respectively. Thereby, when the user rotates the cryostat 30 that is a heavy object, a situation in which the third rail 36c is detached from the set of rotating bodies is suppressed, and as a result, the cryostat 30 can be prevented from falling.

なお図４（ｂ）に示す支持部材５２の例では、支持部材５２は、クライオスタット３０の回動を規制する回動規制部３９を備える。これにより、ユーザはクライオスタット３０を回動させ、所望の位置で固定できる。結果として、磁気センサ３２の方向きも、所望の位置で固定できるようになる。回動規制部３９は、例えば総ネジの棒状部材と雌ネジのついたシャトルを用いて実現できる。あるいは回動規制部３９は、油圧ピストンを用いて実現してもよい。回動規制部３９を油圧ピストンを用いて実現する場合、ユーザが重量物であるクライオスタット３０を回動する際にそのアシストを実現することもできる。 In the example of the support member 52 shown in FIG. 4B, the support member 52 includes a rotation restricting portion 39 that restricts the rotation of the cryostat 30. Thereby, the user can rotate the cryostat 30 and fix it at a desired position. As a result, the orientation of the magnetic sensor 32 can be fixed at a desired position. The rotation restricting unit 39 can be realized by using, for example, a shuttle with a rod-like member having a total screw and a female screw. Or you may implement | achieve the rotation control part 39 using a hydraulic piston. When the rotation restricting portion 39 is realized using a hydraulic piston, the assist can be realized when the user rotates the cryostat 30 which is a heavy object.

また、重量物であるクライオスタット３０は支持部材５２によって支持されるため、その加重がトランスファチューブ４０にかかることが抑制できる。一般にトランスファチューブ４０はクライオスタット３０を支える程の強度を持っていない。支持部材５２でクライオスタット３０を支えることにより、汎用的なトランスファチューブ４０を用いてもクライオスタット３０の回動を実現することができる。 Further, since the cryostat 30 that is a heavy object is supported by the support member 52, it is possible to suppress the load from being applied to the transfer tube 40. In general, the transfer tube 40 does not have enough strength to support the cryostat 30. By supporting the cryostat 30 with the support member 52, the cryostat 30 can be rotated even if a general-purpose transfer tube 40 is used.

以上説明したように、実施形態に係る生体磁気計測装置１によれば、ヘリウムの再利用と磁気センサ３２の回動とを実現し、かつ磁気シールドルーム１０内に侵入する外磁場を低減することができる。 As described above, according to the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the embodiment, helium can be reused and the magnetic sensor 32 can be rotated, and the external magnetic field entering the magnetic shield room 10 can be reduced. Can do.

特に、実施の形態に係る生体磁気計測装置１は、トランスファチューブ４０がクライオスタット３０の回動軸となるため、クライオスタット３０の回動に伴ってトランスファチューブ４０が移動することを抑制できる。このため、磁気シールドルーム１０に設ける穴の面積を最小限に抑えることができる。また、トランスファチューブ４０のクライオスタット３０側の端部に備えられた接続部８０が回動を吸収するため、クライオスタット３０の回動はトランスファチューブ４０に伝わらない。このため、トランスファチューブ４０は磁気シールドルーム１０にリジッドに固定することが可能となり、結果として極低温冷凍機２０をクライオスタット３０とともに回動させる機構が不要となる。磁気シールドルーム１０の壁面に設けるべき穴の面積も小さくなるため、磁気シールドルーム１０の外部磁場が磁気シールドルーム１０の内部に進入することも抑制できる。 In particular, the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment can suppress the movement of the transfer tube 40 as the cryostat 30 rotates because the transfer tube 40 serves as the rotation axis of the cryostat 30. For this reason, the area of the hole provided in the magnetic shield room 10 can be minimized. Further, since the connection portion 80 provided at the end of the transfer tube 40 on the cryostat 30 side absorbs the rotation, the rotation of the cryostat 30 is not transmitted to the transfer tube 40. For this reason, the transfer tube 40 can be rigidly fixed to the magnetic shield room 10, and as a result, a mechanism for rotating the cryogenic refrigerator 20 together with the cryostat 30 becomes unnecessary. Since the area of the hole to be provided in the wall surface of the magnetic shield room 10 is also reduced, it is possible to suppress the external magnetic field of the magnetic shield room 10 from entering the magnetic shield room 10.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、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。以下そのような変形例を説明するが、上述した実施の形態に係る生体磁気計測装置１と共通する部分については、適宜省略または簡略化して説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. . Such modifications will be described below, but portions common to the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the above-described embodiment will be omitted or simplified as appropriate.

（第１の変形例）
図５は、第１の変形例に係る生体磁気計測装置１の内部構造を模式的に示す図である。第１の変形例に係る生体磁気計測装置１も、実施の形態に係る生体磁気計測装置１と同様に、極低温冷凍機２０の下端の高さは、クライオスタット３０の上端の高さ以上となるように配置されている。しかしながら、第１の変形例に係る生体磁気計測装置１は、実施の形態に係る生体磁気計測装置１とは異なり、極低温冷凍機２０は架台６０の上に設置されていない。その代わり、極低温冷凍機２０は、磁気シールドルーム１０が設置された部屋の天井からつり下げられた懸下台６２に収容されている。 (First modification)
FIG. 5 is a diagram schematically showing the internal structure of the biomagnetic measurement device 1 according to the first modification. Similarly to the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment, the biomagnetic measurement device 1 according to the first modification has a lower end height of the cryogenic refrigerator 20 that is equal to or higher than the upper end height of the cryostat 30. Are arranged as follows. However, unlike the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment, the cryogenic refrigerator 20 according to the first modification is not installed on the gantry 60. Instead, the cryogenic refrigerator 20 is accommodated in a suspension base 62 suspended from the ceiling of the room where the magnetic shield room 10 is installed.

（第２の変形例）
図６は、第２の変形例に係る生体磁気計測装置１の内部構造を模式的に示す図である。第２の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、極低温冷凍機２０は架台６０ではなく磁気シールドルーム１０が設置された部屋の床に直接設置されている。このため、第２の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、極低温冷凍機２０の下端の高さは、クライオスタット３０の上端の高さ以上とはなっていない。その代わり、第２の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、極低温冷凍機２０は再凝縮した液体ヘリウムを加圧してクライオスタット３０にトランスファする。極低温冷凍機２０を架台６０の上や天井から懸下する場合と比較して、極低温冷凍機２０のメンテナンス性が向上する点で効果がある。 (Second modification)
FIG. 6 is a diagram schematically showing the internal structure of the biomagnetic measurement device 1 according to the second modification. In the biomagnetism measuring apparatus 1 according to the second modification, the cryogenic refrigerator 20 is installed directly on the floor of the room where the magnetic shield room 10 is installed, not the gantry 60. For this reason, in the biomagnetic measuring device 1 according to the second modification, the height of the lower end of the cryogenic refrigerator 20 is not higher than the height of the upper end of the cryostat 30. Instead, in the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the second modification, the cryogenic refrigerator 20 pressurizes the recondensed liquid helium and transfers it to the cryostat 30. Compared with the case where the cryogenic refrigerator 20 is suspended from the mount 60 or from the ceiling, there is an effect in that the maintainability of the cryogenic refrigerator 20 is improved.

（第３の変形例）
図７は、第３の変形例に係る生体磁気計測装置１の内部構造を模式的に示す図である。実施の形態に係る生体磁気計測装置１においては、接続部８０はクライオスタット３０と分離してクライオスタット３０の上部に設けられている。これに対し、第３の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、接続部８０はクライオスタット３０の側面に直接取り付けられている。これにより、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。 (Third Modification)
FIG. 7 is a diagram schematically showing the internal structure of the biomagnetic measurement device 1 according to the third modification. In the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment, the connection unit 80 is separated from the cryostat 30 and is provided on the upper part of the cryostat 30. On the other hand, in the biomagnetic measurement device 1 according to the third modification, the connection unit 80 is directly attached to the side surface of the cryostat 30. Thereby, the moving radius of the cryostat 30 at the time of rotation becomes short. 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.

（第４の変形例）
上記では、クライオスタット３０を支持する支持部材５２はクライオスタット３０の下部に配置されている場合について説明した。しかしながら、支持部材５２はクライオスタット３０の上部からクライオスタット３０を懸下するようにして支持してもよい。 (Fourth modification)
In the above description, the case where the support member 52 that supports the cryostat 30 is disposed below the cryostat 30 has been described. However, the support member 52 may support the cryostat 30 so as to hang from the upper part of the cryostat 30.

図８は、第４の変形例に係る生体磁気計測装置１における支持部材５２の構成を模式的に示す図である。図８に示すように、第４の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、クライオスタット３０はガントリ５０に接続され懸下される。ガントリ５０の上端には第７回転体３８ｇおよび第８回転体３８ｈが備えられている。第７回転体３８ｇおよび第８回転体３８ｈは、それぞれ第４レール３６ｄおよび第５レール３６ｅによって挟持されその間を回動する。第４レール３６ｄおよび第５レール３６ｅはそれぞれ磁気シールドルーム１０に固定されており、これによりクライオスタット３０が転倒することが抑制できる。第４レール３６ｄと第５レール３６ｅとの形状は円弧形状であり、これらの中心はともにトランスファチューブ４０の中心と一致する。 FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the support member 52 in the biomagnetic measurement device 1 according to the fourth modification. As shown in FIG. 8, in the biomagnetic measurement device 1 according to the fourth modification, the cryostat 30 is connected to a gantry 50 and suspended. At the upper end of the gantry 50, a seventh rotating body 38g and an eighth rotating body 38h are provided. The seventh rotator 38g and the eighth rotator 38h are sandwiched and rotated between the fourth rail 36d and the fifth rail 36e, respectively. The fourth rail 36d and the fifth rail 36e are respectively fixed to the magnetic shield room 10, and this can prevent the cryostat 30 from falling over. The shapes of the fourth rail 36d and the fifth rail 36e are arc shapes, and the centers thereof coincide with the center of the transfer tube 40.

（第５の変形例）
上記では、生体磁気計測装置１が横臥した被験者７０の体の一部（例えば腰椎など）の生体磁気を計測する場合について説明した。しかしながら、生体磁気計測装置１が計測の対象は横臥した被験者７０に限られない。例えば、着座した状態の被験者７０を対象にして、脳磁場を計測してもよい。 (Fifth modification)
In the above description, the case where the biomagnetism measuring apparatus 1 measures the biomagnetism of a part of the body of the subject 70 lying down (for example, the lumbar spine) has been described. However, the measurement target of the biomagnetic measurement apparatus 1 is not limited to the lying subject 70. For example, the brain magnetic field may be measured for the subject 70 in a seated state.

図９（ａ）−（ｂ）は、第５の変形例に係る生体磁気計測装置１におけるクライオスタット３０および支持部材５２を模式的に示す図である。より具体的に、図９（ａ）は、支持部材５２に支持されるクライオスタット３０が可動域の中心に存在する場合を示す図である。図９（ａ）に示すように、第５の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、クライオスタット３０は支持部材５２に懸下され、その回動が支持される。 FIGS. 9A and 9B are diagrams schematically showing the cryostat 30 and the support member 52 in the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the fifth modification. More specifically, FIG. 9A is a diagram illustrating a case where the cryostat 30 supported by the support member 52 exists at the center of the movable range. As shown in FIG. 9A, in the biomagnetic measurement device 1 according to the fifth modification, the cryostat 30 is suspended by the support member 52 and the rotation thereof is supported.

第５の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、第６レール３６ｆは磁気シールドルーム１０に固定される。クライオスタット３０は第９回転体３８ｉと第１０回転体３８ｊとからなる回転体の組と、第１１回転体３８ｋと第１２回転体３８ｌとからなる回転体の組とを備える。これらの回転体の組がそれぞれ第６レール３６ｆを挟持することにより、クライオスタット３０の回動方向が規定される。 In the biomagnetic measurement device 1 according to the fifth modification, the sixth rail 36 f is fixed to the magnetic shield room 10. The cryostat 30 includes a set of rotating bodies including a ninth rotating body 38i and a tenth rotating body 38j, and a set of rotating bodies including an eleventh rotating body 38k and a twelfth rotating body 38l. The rotation direction of the cryostat 30 is defined by the set of these rotating bodies sandwiching the sixth rail 36f.

図９（ｂ）は、第５の変形例に係る生体磁気計測装置１のクライオスタット３０を、被験者７０の頭部を計測するために回動した様子を示す図である。図９（ｂ）に示すように、クライオスタット３０は被験者７０の頭部の形状に沿うように凹部が設けられている。図示はしないが、この凹部の内側に磁気センサ３２が備えられており、被験者７０の頭部が発生する磁場を計測する。図９（ｂ）に示すように被験者７０の姿勢や体格に合わせてクライオスタット３０の位置（すなわち、磁気センサ３２の位置）を変更できるので、被験者７０の頭部と磁気センサ３２との密着性を高めることができる。結果として、信号雑音比の高い信号測定をすることができる。 FIG. 9B is a diagram illustrating a state in which the cryostat 30 of the biomagnetic measurement device 1 according to the fifth modification is rotated to measure the head of the subject 70. As shown in FIG. 9B, the cryostat 30 is provided with a recess so as to follow the shape of the head of the subject 70. Although not shown, a magnetic sensor 32 is provided inside the recess and measures the magnetic field generated by the head of the subject 70. Since the position of the cryostat 30 (that is, the position of the magnetic sensor 32) can be changed in accordance with the posture and physique of the subject 70 as shown in FIG. 9B, the adhesion between the head of the subject 70 and the magnetic sensor 32 is improved. Can be increased. As a result, signal measurement with a high signal-to-noise ratio can be performed.

（第６の変形例）
図１０は、第６の変形例に係る生体磁気計測装置１の内部構造を模式的に示す図である。実施の形態に係る生体磁気計測装置１においては、接続部８０はクライオスタット３０の上方に設けられている。これに対し、図１０に示すように第６の変形例に係る生体磁気計測装置１は、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、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。 (Sixth Modification)
FIG. 10 is a diagram schematically showing the internal structure of the biomagnetic measurement apparatus 1 according to the sixth modification. In the biomagnetic measurement device 1 according to the embodiment, the connection unit 80 is provided above the cryostat 30. On the other hand, as shown in FIG. 10, in the biomagnetic measurement device 1 according to the sixth modification, the connection portion 80 is located on the side of the cryostat 30 on the cryogenic refrigerator 20 side, and the liquid helium of the cryogenic refrigerator 20. It is provided at the same height as the exit. Thereby, the moving radius of the cryostat 30 at the time of rotation becomes short. 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.

なお、図示はしないが、架台６０の高さを調整することにより、接続部８０はクライオスタット３０に対して任意の高さに配置することができる。また第６の変形例に係る生体磁気計測装置１においては、第２の変形例に係る生体磁気計測装置１と同様に、極低温冷凍機２０の下端は、クライオスタット３０の上端よりも低い位置とすることができる。これにより、極低温冷凍機２０を架台６０の上や天井から懸下する場合と比較して、極低温冷凍機２０のメンテナンス性が向上する点で効果がある。 Although not shown, the connection portion 80 can be arranged at an arbitrary height with respect to the cryostat 30 by adjusting the height of the gantry 60. In the biomagnetic measurement device 1 according to the sixth modification, the lower end of the cryogenic refrigerator 20 is lower than the upper end of the cryostat 30 as in the biomagnetic measurement device 1 according to the second modification. can do. Thereby, compared with the case where the cryogenic refrigerator 20 is suspended from the mount 60 or the ceiling, there is an effect in that the maintainability of the cryogenic refrigerator 20 is improved.

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、３６レール、３８回転体、３９回動規制部、４０トランスファチューブ、５０ガントリ、５２支持部材、６０架台、６２懸下台、８０接続部、９０台。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biomagnetic 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, 36 rail, 38 rotating body, 39 rotation restricting section, 40 transfer tube, 50 gantry, 52 support member, 60 mount base, 62 suspension base, 80 connection section, 90 base.

Claims

Magnetic shield room,
A cryogenic refrigerator installed outside the magnetic shield room;
A cryostat installed inside the magnetic shield room;
A transfer tube that penetrates the magnetic shield room and forms a flow path of helium between the cryogenic refrigerator and the cryostat;
A magnetic sensor housed in the cryostat and cooled by the helium,
The biostat is a biomagnetic measuring device configured to be rotatable about the transfer tube as a rotation axis.

The biomagnetic measurement apparatus according to claim 1, further comprising a support member that supports rotation of the cryostat.

The support member is
A rotating body connected to the cryostat;
The biomagnetic measurement apparatus according to claim 2, further comprising a rail fixed to the magnetic shield room and sandwiching the rotating body.

The support member is
A rail connected to the cryostat;
The biomagnetism measuring apparatus according to claim 2, further comprising: a rotating body fixed to the magnetic shield room and sandwiching the rail.

The biomagnetism measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a rotation restricting portion that restricts rotation of the cryostat.

The biomagnetism measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein a height of a lower end of the cryogenic refrigerator is lower than a height of an upper end of the cryostat.