JP7307642B2 - Ｎｍｒプローブ搬送装置及びｎｍｒ測定システム - Google Patents

Description

本発明はＮＭＲプローブ搬送装置に関し、特に、静磁場発生装置に対してＮＭＲプローブを取付ける際、及び、静磁場発生装置からＮＭＲプローブを取り外す際に用いられる搬送装置に関する。

ＮＭＲ測定システムは、測定対象となった原子核で生じる核磁気共鳴（ＮＭＲ:Nuclear Magnetic Resonance）を測定するシステムである。ＮＭＲ測定システムは、一般に、メインフレーム、静磁場発生装置、及び、ＮＭＲプローブにより構成される。

メインフレームは、分光計として機能するものであり、それは、送信信号生成回路、受信信号処理回路、ＮＭＲスペクトル演算回路、等を有する。静磁場発生装置は、本体及び脚部により構成される。一般に、本体内には、冷却された超電導マグネットが収容されている。脚部は、複数の脚を有する。

ＮＭＲプローブは、静磁場発生装置のボアに挿入される挿入部、及び、挿入部の下端に連結された基部を有する。挿入部の中には、ＮＭＲを観測するためのコイルを含む電気回路が設けられている。

必要に応じて、ＮＭＲプローブが交換される。その場合、静磁場発生装置からＮＭＲプローブが取り外され、その後、静磁場発生装置に対して新たなＮＭＲプローブが取り付けられる。そのような交換作業を行えるように、静磁場発生器の本体は、床面からある程度高い位置に設けられている。換言すれば、そのような交換作業を行えるように、脚部の長さが定められている。

冷却型ＮＭＲプローブ（クライオプローブともいう。）を使用する場合、基部と冷却装置との間に冷媒循環用の一対の配管が設けられ、また、基部と真空ポンプとの間に吸引用配管が設けられる。

特許文献１及び特許文献２には、ＮＭＲプローブ交換時に利用されるＮＭＲプローブ搬送装置が開示されている。それらの特許文献には、静磁場発生装置に対するＮＭＲプローブ搬送装置の取り付け、あるいは、静磁場発生装置とＮＭＲプローブ搬送装置の機械的連結については開示されていない。

特開平７－１２０５４３号公報 特開２０１５－９９０３７号公報

静磁場発生装置の本体の直下に存在する空間は、作業スペースという観点から見て、あまり大きくない。その空間内には又はそれに隣接して様々な機器が配置され、それらの機器によって作業スペースが制約される。一方、ＮＭＲプローブはそれ自身ある程度の重量を有している。冷却型ＮＭＲプローブの場合、その内部の構造は複雑となる。また、その基部には複数の配管が接続されており、それらにより生じる荷重も無視し得なくなる。静磁場発生装置に対するＮＭＲプローブの取り付け作業、及び、静磁場発生装置からＮＭＲプローブを取り外す作業は容易ではない。そのような背景から、ＮＭＲプローブ交換作業を支援するＮＭＲプローブ搬送装置が利用されている。

ＮＭＲプローブを垂直方向に加えて水平方向にも搬送できるＮＭＲプローブ搬送装置を実現することが望まれている。そのようなＮＭＲプローブの搬送装置を実現するのに当たり、完全自立型の構成を採用するならば、ＮＭＲプローブ搬送装置が複雑化及び大型化してしまう。すなわち、ＮＭＲプローブ搬送範囲としてその交換で必要となる十分な三次元空間を確保することを前提として、完全自立型の構成を採用する場合、ＮＭＲプローブ搬送装置における基礎部分としてそれなりの頑丈な構造物を設ける必要があり、しかもその構造物を床面にしっかり固定する特別な工事を行う必要がある。

本発明の目的は、ＮＭＲプローブの取り付けや取り外しを支援するＮＭＲプローブ搬送装置を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、ＮＭＲプローブを水平方向及び垂直方向に搬送する機能を備えたＮＭＲプローブ搬送装置において、その構成を簡易化することにある。

本開示に係るＮＭＲプローブ搬送装置は、静磁場発生装置の脚部に取り付けられるベース部と、ＮＭＲプローブが搭載されるステージ部と、前記ベース部と前記ステージ部との間に設けられ、前記ステージ部を水平方向及び垂直方向に移動可能に支持する支持部と、 を含むことを特徴とする。

一般に、静磁場搬送装置の本体はかなりの重量を有し、本体を安定的に支える脚部は頑丈な構造物である。上記構成は、そのような脚部にベース部を取り付けるものである。よって、ＮＭＲプローブ搬送装置を完全自立型の装置として構成した場合に比べ、その構成を簡易化できる。静磁場発生装置に対するＮＭＲプローブ搬送装置の位置決めが容易化されるという利点も得られる。

脚部にＮＭＲプローブ搬送装置が取り付けられた状態において、ＮＭＲプローブ搬送装置が脚部により完全に保持されてもよいし、ＮＭＲプローブ搬送装置が脚部により支配的又は補助的に保持されてもよい。後者の場合において、ＮＭＲプローブ搬送装置の垂直荷重の全部又は一部が床面によって直接的又は間接的に支持されるならば、脚部へ及ぶ負荷を軽減できる。ベース部には様々な方向へ荷重又はモーメントが生じる。それらの内で少なくとも一部がベース部を通じて脚部に伝わり、脚部で打ち消されるならば、ＮＭＲプローブ搬送装置それ自体の構成を簡易化できる。

ベース部が脚部に固定的に取り付けられてもよいが、ベース部が脚部に対して着脱可能に取り付けられてもよい。後者の場合、既存の脚部に対してＮＭＲプローブ搬送装置を後付け設置することが容易となる。ＮＭＲプローブ交換後、ベース部の取り付け状態が維持されてもよいし、ベース部が脚部から取り外されてもよい。ステージ部の搬送範囲としてＮＭＲプローブ交換で必要な三次元範囲を得られるように、支持部が構成される。ステージ部が静磁場発生装置の本体の直下から外れる周辺空間へ移動できるように構成されるならば、ステージ部へのＮＭＲプローブの設置作業又はステージ部からのＮＭＲプローブの取り外し作業が容易となる。

実施形態において、前記脚部は、複数の脚と、前記複数の脚と前記静磁場発生装置の本体との間に設けられた複数の防振部と、を含み、前記ベース部は前記複数の脚の中の特定の脚に取り付けられている。この構成によれば、ＮＭＲプローブ交換過程で、ＮＭＲプローブ搬送装置で振動が生じても、その振動が本体へ伝わり難くなる。ＮＭＲ測定中において、特定の脚に取り付けられたままになっているＮＭＲプローブ搬送装置に起因して振動が生じても、あるいは、そのＮＭＲプローブ搬送装置に起因して外部から到来した振動に変化が生じても、それによる影響が本体に及び難くなる。なお、脚部におけるベースプレート等の他の部材に対してＮＭＲプローブ搬送装置を固定することも考えられる。

実施形態において、前記ベース部は、前記特定の脚に巻き付けられる少なくとも１つの帯状部材と、前記少なくとも１つの帯状部材の有効長を可変する可変機構と、を含む。この構成によれば、様々な太さを有する脚に対してベース部を取り付けることが可能となる。有効長は実際に締結作用を発揮する部分であり、脚周囲長に相当する部分である。柔軟性を有する帯状部材を利用すれば様々な脚の形態に対応できる。

実施形態において、前記支持部は、前記ステージ部の垂直方向の位置を保つ保持機構を含み、前記ステージ部の垂直方向の位置が保たれた状態で前記ステージ部の水平方向への運動が許容される。この構成によれば、ＮＭＲプローブの水平方向への搬送に際してＮＭＲプローブを下支えする必要がないので、その搬送時の負担を軽減できる。手作業によってつまり人力によってＮＭＲプローブが水平方向に搬送されてもよい。水平方向への搬送力を生じさせる機構が設けられてもよい。

実施形態において、前記支持部は、前記ステージ部を上昇させる駆動力及び前記ステージ部の垂直方向の位置を保持する駆動力を発生するアクチュエータを含み、前記保持機構には前記アクチュエータが含まれる。この構成によれば、ＮＭＲプローブの上昇及び下降に際しての負担を軽減できる。上昇時及び下降時に人力が補助的に利用されてもよい。

実施形態において、前記ステージ部は、前記アクチュエータが発生する駆動力を大きくする際に操作される第１操作子と、前記アクチュエータが発生する駆動力を小さくする際に操作される第２操作子と、を含む。この構成によれば操作性を高められる。ステージ部の中央にハンドルが設けられる構成において、ハンドルの一方側及び他方側にそれぞれ第１操作子及び第２操作子を設ければ、ハンドルを一方の手で操作しつつ２つの操作子を他方の手で操作することが可能となるので、更に操作性を高められる。

実施形態において、前記支持部は、前記ベース部と前記ステージ部との間において連なる複数のアーム部を有する。この構成によれば、ＮＭＲプローブの運動範囲を拡大でき、あるいは、ＮＭＲプローブの位置決め及び向き調整を容易化できる。

実施形態において、前記複数のアーム部には、第１平行リンク及び第１シリンダを備えた第１アーム部と、第２平行リンク及び第２シリンダを備えた第２アーム部と、が含まれ、前記ステージ部の上昇時及び下降時には前記第１シリンダ及び第２シリンダがともに動作する。この構成によれば、昇降範囲を拡大できる。また、第１アーム部及び第２アーム部を連動させずに互いに独立して動作させる場合に比べて、構成及び制御を簡易化できる。第１平行リンク及び第２平行リンクは、それぞれ、一方端部に対して他方端部を上下に運動させるものであり、その過程において一方端部と他方端部の平行関係が維持される。

実施形態において、前記ベース部と前記第１アーム部の間に少なくとも１つの基端旋回軸が設けられ、前記第１アーム部と前記第２アーム部の間に少なくとも１つの中間旋回軸が設けられ、前記第２アーム部と前記ステージ部の間に少なくとも１つの先端旋回軸が設けられている。この構成によれば、ＮＭＲプローブの水平方向の位置決め及びＮＭＲプローブの向きの調整が容易化される。ＮＭＲプローブ搬送装置の非使用状態において、特定の脚にＮＭＲ搬送装置が巻き付けられてもよい。

実施形態において、前記ステージ部は、前記支持部により支持されたステージベースと、前記ステージベースにより姿勢変更可能に保持され、前記ＮＭＲプローブを載せるフォーク部材と、を含む。この構成によれば、静磁場発生装置の本体に形成されたボアの中へＮＭＲプローブの挿入部を挿入し始める時点で、ボアの中心軸線と挿入部の中心軸線が非平行でも、挿入を進めていく過程で、前者に対して後者が自然に一致し又は平行になる。挿入過程で挿入部に生じる負荷を軽減できるので、その保護を図れる。

支持部として複数のアーム部からなる連接体を採用した場合、先端側における垂れ下がりが不可避的に生じ易く、しかも、ステージ部を上昇運動させる過程で水平方向の位置が自然に変化する。仮に、ステージベースに対してフォーク部がまったくの姿勢自由度なく完全に固定されている場合、ボアへの挿入部の挿入過程でボア内面から挿入部に対して大きな力が生じ易くなる。場合によっては挿入部を上昇させることが困難な状況が生じる。上記構成によれば、そのような問題が生じることを回避できる。結果として、ボアへの挿入部の挿入作業が容易となる。

実施形態において、前記フォーク部材は、前記ＮＭＲプローブの基部の両側に差し込まれて前記基部が有する一対の突片を載せる第１片及び第２片を有する。この構成によれば、本体と床面の間の空間の高さがＮＭＲプローブの高さに近い場合においても、すなわち垂直方向における空間的な隙間が少ない場合においても、ステージ部によりＮＭＲプローブの保持を行える。一対の突片は、実施形態において、静磁場発生装置の本体に対してＮＭＲプローブの基部をボルト等で固定する際に機能するものであり、それは、通常、基部の上部に設けられている。

本開示によれば、ＮＭＲプローブの取り付けや取り外しを支援するＮＭＲプローブ搬送装置を提供できる。あるいは、本発明によれば、ＮＭＲプローブを水平方向及び垂直方向に搬送する機能を備えたＮＭＲプローブ搬送装置において、その構成を簡易化できる。

実施形態に係るＮＭＲ測定システムを示す斜視図である。 実施形態に係るＮＭＲプローブ搬送装置を示す斜視図である。 第１アーム部の下がり傾斜姿勢を示す図である。 第１アーム部の上がり傾斜姿勢を示す図である。 ステージ部を上から見た様子を示す斜視図である。 ステージ部を下から見た様子を示す斜視図である。 水平搬送状態を示す図である。 位置決め状態を示す図である。 上昇状態を示す図である。 上昇端へ到達した状態を示す図である。 ＮＭＲプローブの設置を説明するための図である。 他の実施形態に係るＮＭＲプローブ搬送装置を示す斜視図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、実施形態に係るＮＭＲ測定システムが示されている。ＮＭＲ測定システムは、図示されていないメインコンソール、静磁場発生装置１０、ＮＭＲプローブ１１、及び、ＮＭＲプローブ搬送装置１２により構成される。メインコンソールは、分光計として機能し、それは、送信信号生成回路、受信信号処理回路、ＮＭＲスペクトル演算部等を有している。メインコンソールにおいて生成された送信信号がＮＭＲプローブ１１へ送られる。ＮＭＲプローブ１１で生成された受信信号がメインコンソールへ送られる。

静磁場発生装置１０は、本体２４及び脚部２５により構成される。本体２４内には、冷却された超電導マグネットが収容されている。その冷却のために液体ヘリウムや液体窒素が利用される。本体２４は、円筒状の形態を有し、それはボアを有している。ボアは、垂直方向に伸長した円柱状の空洞である。超電導コイルにより、ボア内の試料空間において均一な静磁場が生成される。

脚部２５は、複数の脚２６，２８，３０、複数の防振部３２，３４，３６、及び、ベースプレート３７を有している。複数の脚２６，２８，３０により、本体２４が一定の高さに保持されている。各脚２６，２８，３０は、円筒状の形態を有する。それらの下端部がベースプレート３７に固定されている。ベースプレート３７は、施設の床面上に固定される部材である。それは上方から見て概ね三角形の形状を有している。複数の脚２６，２８，３０は、本体２４を安定的に支持するのに十分な強度及び剛性を有している。

本体２４と複数の脚２６，２８，３０との間に防振部３２，３４，３６が設けられている。複数の防振部３２，３４，３６は、複数の脚２６，２８，３０の上端部に相当している。各防振部３２，３４，３６は、各脚２６，２８，３０を通じて本体２４へ伝わる振動を吸収又は低減するものである。各防振部３２，３４，３６は、エアサスペンション、ダンパ等の振動吸収機構を内蔵している。図示の構成例では、図示されていないコンプレッサで生成された加圧エアが各防振部３２，３４，３６内に設けられたエアシリンダへ供給されている。

ＮＭＲ測定中に超電導マグネットに振動が及ぶと、静磁場に乱れが生じてしまうが、防振部３２，３４，３６によれば、そのような乱れを防止でき又はそれを低減できる。なお、各防振部３２，３４，３６の内部に弾性部材等を設けてもよい。

ＮＭＲプローブ１１は、挿入部１６及び基部２０により構成される。挿入部１６は、静磁場発生装置１０の本体２４に形成されたボアの中に挿入される棒状の部分である。挿入部１６の先端部であるプローブヘッドの内部には電気回路が設けられている。電気回路はコイルを有している。コイルにより測定対象となった原子核に対して電磁波が照射される。これにより、その原子核においてＮＭＲが生じる。そのＮＭＲがコイルにより検出される。電気回路は、コイルの他に、複数の可変コンデンサ等を有している。

実施形態に係るＮＭＲプローブは、電気回路が真空室内に設けられており、その電気回路が冷却されている。ＮＭＲプローブ内に真空室を形成するために、基部２０には吸引用配管が接続されている。一方、電気回路を冷却するために冷媒循環システムが構築されている。それには、基部２０に接続された冷媒送り用配管及び冷媒戻し用配管が含まれる。吸引用配管、冷媒送り配管及び冷媒戻し配管により、集合管２２が構成されている。ＮＭＲプローブ搬送装置１２により、ＮＭＲプローブを支持しつつそれを搬送する際には、ＮＭＲプローブの荷重、及び、集合管２２による荷重（あるいはモーメント）を考慮する必要がある。

ＮＭＲプローブ搬送装置１２は、ＮＭＲプローブ１１の取り外し時及び取り付け時に用いられるものであり、ＮＭＲプローブリフター又はＮＭＲプローブ交換装置とも言えるものである。ＮＭＲプローブ搬送装置１２は、そこに搭載されたＮＭＲプローブ１１を水平方向及び垂直方向に搬送する機能を備える。ＮＭＲプローブ搬送装置１２は、図１に示されている構成例において、脚２６に着脱可能に取り付けられている。ＮＭＲプローブ搬送装置１２が脚２８又は脚３０に着脱可能に取り付けられてもよい。複数の脚に対して取り付けられるＮＭＲプローブ搬送装置も考えられる。

取り付け状態において、ＮＭＲプローブ搬送装置１２は、脚２６に対して機械的に連結され、脚２６により支持される。脚２５によりＮＭＲプローブ搬送装置１２が完全に支持されてもよいし、脚２５によりＮＭＲプローブ搬送装置１２が支配的に支持されてもよいし、脚２５によりＮＭＲプローブ搬送装置１２が補助的に支持されてもよい。ＮＭＲプローブ搬送装置として完全自立型の構成を採用する場合、ＮＭＲプローブ搬送機構が大型化、複雑化してしまう。実施形態によれば、ＮＭＲプローブ搬送装置１２の構成を小型化、簡易化できるという利点が得られる。

実施形態においては、後述するように、垂直方向の保持力及び搬送力はアクチュエータとして２つのエアシリンダにより生成されている。水平方向の搬送は作業者の人力により行われている。

ＮＭＲプローブ搬送装置１２によるＮＭＲプローブ運動可能範囲は大きな三次元空間である。その運動可能範囲には本体２４の直下の空間及びその周囲の空間が含まれる。なお、静磁場発生装置１０の直下及びその付近には様々な機器が配置される。それらの機器には、真空ポンプ、冷却装置、各種の配管、各種のケーブル、等が含まれる。なお、ＮＭＲプローブ搬送装置１２の非使用状態において、それを脚２６から取り外してもよく、それを脚２６に巻き付けた状態としてもよい。

図２には、ＮＭＲプローブ搬送装置１２の詳細が示されている。ＮＭＲプローブ搬送装置１２は、図示の構成例において、多関節機構として構成されており、具体的には、ベース部３８、支持部３９、及び、ステージ部４４を有する。支持部３９は、第１アーム部４０及び第２アーム部４２を有し、それらの間に、連結部４５が設けられている。

ベース部３８は、特定の脚に取り付けられる部分であり、それは取付板４６及び固定部材４８を有する。取付板４６は、上方から見て、Ｌ字状、Ｖ字状又はＵ字状の形態を有し、それは具体的には直角に折り曲げられた金属板により構成される。取付板４６には、固定部材４８が設けられている。固定部材４８は、上下方向に並んだ複数の帯状部材５０，５１，５２，５３により構成される。それぞれの帯状部材５０，５１，５２，５３は、その有効長を可変する可変機構を有している。脚の外径つまり周囲長に応じて有効長が変更される。これにより様々な外径を有する脚に対してベース部３８を取り付けることが可能となる。各帯状部材５０，５１，５２，５３は、柔軟でありほとんど伸縮性を有しない金属、樹脂その他の材料により構成され得る。

取付板４６には、上下方向に並んで２つの固定金具５６，５８が設けられており、それらによってシャフト５４が保持されている。図示の構成例では、シャフト５４の下端部がベースプレートに突き当たっている。そのような構成によれば、シャフト５４に及ぶ垂直荷重の全部を脚に及ぼすことなく、その垂直荷重を、ベースプレートを介して、床面へ逃がすことが可能となる。シャフト５４を床面から安全に浮かすようにしてもよい。シャフト５４は、基端旋回軸として機能するものである。但し、シャフト５４それ自体は回転せず、シャフト５４に取り付けられた第１アーム部４０が旋回運動する。取付板４６においてシャフト５４の両側に２つのハンドルが設けられている。

シャフト５４には、第１アーム部４０の近位端部６０が連結されている（本願明細書では、ベース部３８から見て近い位置を「近位」と表現し、ベース部３８から遠い位置を「遠位」と表現することにする）。近位端部６０は、シャフト５４を保持する軸受け部を有する。

第１アーム部４０は、平行リンク機構を有し、その内部にはアクチュエータとしてのエアシリンダが設けられている。第１アーム部４０は、上記のように、シャフト５４を中心として旋回運動する。旋回運動範囲の両端を規定する一対のストッパを設けてもよい。第１アーム部４０の遠位端部は、連結部４５に連結されている。

連結部４５は、フレーム６６、軸部材６２及び軸部材６４を有する。第１アーム部４０の遠位端部が軸部材６２を介してフレーム６６に連結されている。後述する第２アーム部４２の近位端部が軸部材６４を介してフレーム６６に連結されている。軸部材６２，６４はそれぞれ中間旋回軸に相当する。軸部材６２を中心として第１アーム部４０及び連結部４５が相対的に旋回運動する。軸部材６４を中心として連結部４５及び第２アーム部４２が相対的に旋回運動する。連結部４５を設けることにより、第１アーム部４０と第２アーム部４２の直接的な衝突を生じさせないで、相対的に回転運動できる角度範囲を拡大できる。フレーム６６にはハンドル６７が設けられている。

第２アーム部４２は、第１アーム部４０と同じ構造及び機能を有する。すなわち、第２アーム部４２は、平行リンク機構を有し、その内部にはアクチュエータとしてのエアシリンダが設けられている。上記のように、第２アーム部４２の近位端部が軸部材６４を介してフレーム６６に連結されている。第２アーム部４２の遠位端部は軸部材７０を介してステージ部４４に連結されている。軸部材７０を中心として第２アーム部４２及びステージ部４４が相対的に旋回運動する。軸部材７０は先端旋回軸に相当する。

ステージ部４４は、ステージベース７２とそれに保持されたフォーク部材７４とを有する。ステージベース７２により、フォーク部材７４が姿勢変更可能に弾性的に保持される。フォーク部材７４により、ＮＭＲプローブの基部に設けられた一対の突片が支持される。一対の突片には、それぞれボルト孔が形成されており、ＮＭＲプローブを静磁場発生装置の本体底面に固定する際に複数のボルト孔の中に複数のボルトが刺し通される。ステージ部４４には、後に説明するように、２つの操作部が設けられている。

なお、支持部３９においては、近位側よりも遠位側において軽量化が図られている。具体的には、第１アーム部４０の長さよりも第２アーム部４２の長さの方が短い。これにより、遠位側において不可避的に生じる自然な垂れ下がりを低減できる。

図３及び図４には、第１アーム部４０の構造及び動作が示されている。その構造及び動作は、第２アーム部の構造及び動作と同じである。

図３に示されているように、第１アーム部４０は平行リンク機構７５を有する。平行リンク機構７５は、近位端部６０と遠位端部７６との間に設けられた上フレーム７８及び下フレーム８０を有する。具体的には、上フレーム７８は、近位水平軸８１及び遠位水平軸８２の間に傾斜運動可能に設けられている。下フレーム８０は近位水平軸８３及び遠位水平軸８４の間に傾斜運動可能に設けられている。

上フレーム７８と下フレーム８０とで挟まれる空間内にエアシリンダ８６が設けられている。エアシリンダ８６は、シリンジ９２及びピストン９４を有する。シリンジ９２内の空間９６には、外部から加圧エアが送り込まれる。既に説明したように、コンプレッサで生じた加圧エアが複数の防振部へ供給されている。実施形態においては、同一のコンプレッサで生じた加圧エアがエアシリンダ８６に供給されている。空間９６内のエア量の調整により、ピストン９４のストローク位置が変更される。なお、エアシリンダ８６の近位端部は、下側の近位水平軸８３に対して連結部材を介してボルト８８により連結されている。エアシリンダ８６の遠位端部は、上側の遠位水平軸８２に対して他の連結部材を介してボルト９０により連結されている。エアシリンダ８６に代えて他の駆動源を設けてもよい。

図３においては、エアシリンダ８６のストローク長が最も小さくなった状態が示されている。遠位端部７６は近位端部６０に対して下がった位置にある。一方、図４においては、エアシリンダ８６のストローク長が最も大きくなった状態が示されている。遠位端部７６は近位端部６０に対して上がった位置にある。平行リンク機構７５によれば、近位端部６０と遠位端部７６の平行関係を維持したまま、一方に対して他方の高さを変更することが可能となる。図３において、上側の近位水平軸８１と下側の遠位水平軸８４の間にエアシリンダを設けることも可能である。平行リンク機構７５に代えて又はそれと共にパンタグラフ機構等が採用されてもよい。

図５には、ステージ部４４の詳細が示されている。図５は、ステージ部４４を斜め上方から見た様子を示すものであり、図６は、ステージ部４４を斜め下方から見た様子を示すものである。

図５において、ステージ部４４は、ステージベース７２及びフォーク部材７４を有する。ステージベース７２は、フレーム９８、近位端部９９、プレート１００を有する。近位端部９９は軸部材７０に連結されている。フレーム９８はフォーク部材７４を姿勢変更可能に弾性的に保持している。

フレーム９８には、ハンドル１０４、操作部１０６及び操作部１１０が設けられている。操作部１０６は、ハンドル１０４の一方側に設けられており、それは上下に並んだ２つのボタン１０７，１０８を含む。操作部１１０は、ハンドル１０４の他方側に設けられており、それは上下に並んだ２つのボタン１１２，１１４を有する。ボタン１０７，１１２は、いずれも、ステージ部を上昇運動させる場合に操作される操作子である。いずれのボタン１０７，１１２を操作してもよい。ボタン１０７，１１２の操作により、機械的に動作するエアバルブ機構が動作し、２つのシリンジ内にエアが送り込まれる。これによりステージ部が上昇運動する。一方、ボタン１０８，１１４は、いずれも、ステージ部を下降運動させる場合に操作されるものである。いずれのボタン１０８，１１４を操作してもよい。ボタン１０８，１１４の操作により、エアバルブ機構が動作し、２つのシリンジ内が減圧される。これによりステージ部が下降運動する。

いずれの操作部１０６，１１０も操作していない状態では、２つのエアシリンダの作用は維持され、つまり、第１アーム部及び第２アーム部の姿勢は維持される。ステージ部の高さが保持された状態において、ステージ部の水平運動及び向き変更は許容されており、それらの操作を手作業で容易に行える。

ステージベース７２は、サポート機構１０２を介して、フォーク部材７４を保持している。サポート機構１０２の詳細については後に図６を用いて説明する。フォーク部材７４は、上方から見てＵ字形状又は二股形状を有している。具体的には、フォーク部材７４は、左右方向に離れた２つの片１１６，１１８を有する。２つの片１１６，１１８にはそれぞれ切欠き１２０，１２２が設けられている。２つの片１１６，１１８の上面にはそれぞれパッド１２４，１２６が設けられている。それらのパッド１２４，１２６の上に、ＮＭＲプローブの基部に設けられた２つの突片が載せられる。そのような状態では、ＮＭＲプローブの荷重が２つの突片を介して２つの片１１６，１１８に及ぶ。

２つのパッド１２４，１２６は例えば弾性を有する材料により構成され得る。２つの切欠き１２０，１２２は必要に応じて設けられるものであり、例えば、静磁場発生装置の本体に対して複数のボルトによりＮＭＲプローブを固定する際に、それらのボルトを挿通させる通路として２つの切欠き１２０，１２２が機能する。プレート１００は、必要に応じて設けられるものであり、図示の構成例において、プレート１００はフォーク部材７４の基端部の上方への運動を規制する。２つの片１１６，１１８の間の空間は、基部を受け入れる空間として機能する。基部の前面（集合管が出ている後面の反対側の面）がフレーム９８に対向するように、２つの片１１６，１１８の間に基部が差し込まれる。

図６には、サポート機構１０２が示されている。サポート機構１０２は、フォーク部材７４を一定の運動自由度をもって支持する機構である。サポート機構１０２は、フレーム９８とフォーク部材７４との間に設けられた弾性支持体１３０及び１３２を有する。それらは硬質弾性材料で構成され、サスペンションとして機能する。また、サポート機構１０２は、フレーム９８とフォーク部材７４との間に設けられた繋ぎ部材１２８を有する。それは、例えば、フレーム９８とフォーク部材７４との間を繋いで前者からの後者の脱落を防止するワイヤを含む。繋ぎ部材１２８に弾性材料で構成されるスペーサを含めてもよい。

フォーク部材７４には、下方に伸びる２つの支柱１３４，１３８が設けられ、それらの下端部には２つのストッパ１３６，１４０が設けられている。それらは弾性材料で構成されている。ストッパ１３６，１４０は、フォーク部材７４に設けられた２つのパッドよりも下方に設けられている。フォーク部材７４が有する開口内に基部を挿入した場合、基部の前面が２つのストッパ１３６，１４０に当たる。その後、ステージ部を上昇させると、フォーク部材７４が基部に設けられた２つの突片に引っかかり、ＮＭＲプローブがステージ部により支持された状態が形成される。

基部の後面から集合管が引き出されており、その集合管の荷重により、ＮＭＲプローブには、その自然状態において、一対の突片の支持位置を中心として、後側への倒れ込み運動つまり後側への回転運動を生じさせるモーメントが生じる。その倒れ込み運動は、２つのストッパ１３６，１４０への基部の前面の衝突により規制される。フォーク部材７４の基端部の上昇運動は上記のプレートにより規制されており、フォーク部材７４がＮＭＲプローブの倒れ込み運動に追従することはない。

一方、サポート機構１０２は、ステージ部によるＮＭＲプローブの支持状態において、ＮＭＲプローブの一定の姿勢変更を許容しており、ボアに挿入部を差し込む過程において、両者の中心軸線にずれが生じても、そのずれに起因して挿入部に過大な負荷が及ぶことが防止されている。例えば、ボアの中心軸線に対して挿入部の中心軸線が非平行になっている場合、挿入を進めていく過程で、前者に対して後者が自然に一致し又は平行になる。

ステージ部の水平方向の位置の変更は許容されており、ステージ部の上昇過程で、ボアの中心軸線と挿入部の中心軸線との間に水平方向のずれが生じても、ボア内面（正しくはボア内に設けられている筒状構造体であるシムコイルユニットの内面）への挿入部の接触により、そのずれは自然に解消され、挿入部に対して過大な負担が生じることはない。

次に、図７～図１１を用いてＮＭＲプローブの取り付け例を説明する。

図７には、水平方向への搬送状態が示されている。ＮＭＲプローブ搬送装置１２は脚２６に取り付けられている。符号１４２は、本体２４の直下に形成される空間（直下空間）を示している。

最初に、直下空間１４２から外れた位置に、具体的には、特定の２つの脚の間に形成される開口から、その外側へ出た位置に、ステージ部４４が位置決められる。続いて、ステージ部４４にＮＭＲプローブ１１が搭載される。その際、ステージ部４４の位置は基底位置とされる。床面上にシート状又はプレート状の部材を配置した上で、そこへ基部を載置し、その後、基部をフォーク部材により引っ掛けてもよい。ステージ部４４にＮＭＲプローブ１１が保持された後、ステージ部４４が直下空間１４２内へ送られる。その過程では、ステージ部の高さが２つのエアシリンダの作用によって保持される。水平方向の運動は手作業により行われる。

図８には、ＮＭＲプローブ１１の挿入部１６をボアの直下に位置決めた状態が示されている。第１アーム部と第２アーム部との間の角度が略直角又は鋭角になっている。

図９には、挿入部１６をボアの中に挿入している状態が示されている。その際にはＮＭＲプローブ搬送装置１２に設けられた２つの操作部のいずれかが利用される。具体的には、２つの上昇用操作子である２つのボタンの内のいずれかが押し込まれる。ステージ部の上昇に伴って、ステージ部の水平方向の位置が変化し、挿入部の外面がボアの内面に接触する。その接触により、ステージ部の水平方向の位置が自然に適正方向へ調整され、挿入部に対して過度な作用が及ぶことはない。

図１０には、基部の上面、具体的には一対の突片の上面が本体の下面に当接した状態が示されている。ＮＭＲプローブ搬送装置１２において、２つのアームはそれぞれ上方へ傾斜した姿勢となっている。

図１１には、ＮＭＲプローブの設置状態が示されている。ＮＭＲプローブ搬送装置によってＮＭＲプローブが保持されている。挿入部はボア内に挿入されている。基部２０は本体２４の下面に接しており、具体的には、基部２０が有する２つの突片の上面が本体２４の下面に当接している。その状態において、複数のボルトによって２つの突片が本体２４に固定される。その作業を行えるように、ＮＭＲプローブの向きが事前に調整される。ＮＭＲプローブの固定後、ステージ部が下方へ引き下げられる。ＮＭＲプローブを本体２４から取り外す際には上記とは逆の過程を経ることになる。

図１２には、他の実施形態に係るＮＭＲプローブ搬送装置２００が示されている。静磁場発生装置１０が有する脚２６に対してＮＭＲプローブ搬送装置２００が取り付けられている。ＮＭＲプローブ搬送装置２００は、ベース部２０２、第１アーム部２０４、第２アーム部２０６及びステージ部２０８を有する。

ベース部２０２は、固定機構としての複数の帯状部材２１０，２１２を有している。それらによって、ＮＭＲプローブ搬送装置２００が脚２６に着脱可能に取り付けられている。各帯状部材２１０，２１２はその有効長を可変する機構を備えている。ベース部２０２は垂直スライダ２１３を有している。垂直スライダ２１３は、昇降機構であり、それはモータ等の駆動源を有している。垂直スライダ２１３により、昇降台２１４の垂直方向の位置が変更される。垂直スライダ２１３の下端はベースプレートに当たっており、垂直スライダ２１３に及んだ荷重がベースプレートを介して床面へ及んでいる。

昇降台２１４には、第１アーム部２０４の近位端部が旋回可能に連結されている。その連結部分には基端旋回軸が存在する。第１アーム部２０４は水平に伸長した部材である。第１アーム部２０４の遠位端部には第２アーム部２０６の近位端部が旋回可能に連結されている。そこには中間旋回軸が存在する。第２アーム部２０６も水平に伸長した部材である。ステージ部２０８は、第２アーム部の遠位端部に旋回可能に連結されている。そこには先端旋回軸が存在する。ステージ部２０８はフォーク部材を有する。フォーク部材によってＮＭＲプローブが有する一対の突片が支持される。他の方法によりＮＭＲプローブの基部が支持又は保持されてもよい。

図１２に示した構成によれば、ステージ部の上昇運動の過程で、ステージ部の水平方向の位置を自然に維持できるという利点を得られる。また、第１アーム部２０４及び第２アーム部２０６の構成を簡略化できるという利点を得られる。

以上のように、実施形態に係るＮＭＲプローブ搬送装置によれば、ＮＭＲプローブを水平方向及び垂直方向に自在に搬送できる。ＮＭＲプローブ搬送装置が静磁場発生装置の脚部に取り付けられるので、完全自立型の構成を採用した場合に比べて、装置構成の小型化及び簡略化を図れる。

上記実施形態では、脚部における脚に対してＮＭＲプローブ搬送装置が取り付けられていたが、脚部におけるベースプレート等の他の部材にＮＭＲプローブ搬送装置が取り付けられてもよい。複数の防振部よりも下方にＮＭＲプローブ搬送装置が取り付けられるのが望ましい。脚部に対して着脱可能に取り付けられる構成を採用すれば、ＮＭＲプローブ搬送装置が必要な状況においてそれを取付けて、その使用後にそれを取り外すことが可能となる。その場合、ＮＭＲプローブのチューニング等においてＮＭＲプローブ搬送装置が邪魔になることを防止できる。上記構成においては、ＮＭＲプローブの基部に設けられた一対の突片が支持されていたが、基部の底面等、他の部分が支持されてもよい。あるいは、基部のクランプ等によって基部が保持されてもよい。水平移動機構の近位端部を脚部に連結し、水平移動機構の遠位端部に垂直移動機構の下端部を連結してもよい。上記実施形態において、各可動部材に対してそれを覆うカバーを取り付けてもよい。また、エア経路上に安全弁等を設けてもよい。

１０ 静磁場発生装置、１１ ＮＭＲプローブ、１２ ＮＭＲプローブ搬送装置、１６ 挿入部、２０ 基部、２５ 脚部、３８ ベース部、３９ 支持部、４０ 第１アーム部、４２ 第２アーム部、４４ ステージ部。

Claims (12)

1. ＮＭＲプローブの静磁場発生装置への取り付け時及び前記静磁場発生装置からの取り外し時に用いられるＮＭＲプローブ搬送装置であって、
   前記静磁場発生装置の脚部に取り付けられるベース部と、
   前記ＮＭＲプローブが搭載されるステージ部と、
   前記ベース部と前記ステージ部との間に設けられ、前記ステージ部を水平方向及び垂直方向に移動可能に支持する支持部と、
   を含むことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
2. 請求項１記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記脚部は、
   複数の脚と、
   前記複数の脚と前記静磁場発生装置の本体との間に設けられた複数の防振部と、
   を含み、
   前記ベース部は前記複数の脚の中の特定の脚に取り付けられている、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
3. 請求項２記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記ベース部は、
   前記特定の脚に巻き付けられる少なくとも１つの帯状部材と、
   前記少なくとも１つの帯状部材の有効長を可変する可変機構と、
   を含む、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
4. 請求項１記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記支持部は、前記ステージ部の垂直方向の位置を保つ保持機構を含み、
   前記ステージ部の垂直方向の位置が保たれた状態で前記ステージ部の水平方向への運動が許容される、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
5. 請求項４記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記支持部は、前記ステージ部を上昇及び下降させる駆動力並びに前記ステージ部の垂直方向の位置を保持する駆動力を発生するアクチュエータを含み、
   前記保持機構には前記アクチュエータが含まれる、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
6. 請求項５記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記ステージ部は、
   前記ステージ部を上昇させる際に操作される第１操作子と、
   前記ステージ部を下降させる際に操作される第２操作子と、
   を含む、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
7. 請求項１記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記支持部は、前記ベース部と前記ステージ部との間において連なる複数のアーム部を含む、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
8. 請求項７記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記複数のアーム部には、
   第１平行リンク及び第１シリンダを備えた第１アーム部と、
   第２平行リンク及び第２シリンダを備えた第２アーム部と、
   が含まれ、
   前記ステージ部の上昇時及び下降時には前記第１シリンダ及び前記第２シリンダがともに動作する、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
9. 請求項８記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
   前記ベース部と前記第１アーム部の間に少なくとも１つの基端旋回軸が設けられ、
   前記第１アーム部と前記第２アーム部の間に少なくとも１つの中間旋回軸が設けられ、
   前記第２アーム部と前記ステージ部の間に少なくとも１つの先端旋回軸が設けられている、
   ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
10. 請求項１記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
    前記ステージ部は、
    前記支持部により支持されたステージベースと、
    前記ステージベースにより姿勢変更可能に保持され、前記ＮＭＲプローブを載せるフォーク部材と、
    を含むことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
11. 請求項１０記載のＮＭＲプローブ搬送装置において、
    前記フォーク部材は、前記ＮＭＲプローブの基部の両側に差し込まれて前記基部が有する一対の突片を支える第１片及び第２片を有する、
    ことを特徴とするＮＭＲプローブ搬送装置。
12. 静磁場発生装置と、
    ＮＭＲプローブと、
    前記静磁場発生装置の脚部に取り付けられ、前記ＮＭＲプローブの前記静磁場発生装置への取り付け時及び前記静磁場発生装置からの取り外し時に用いられるＮＭＲプローブ搬送装置と、
    を含み、
    前記ＮＭＲプローブ搬送装置は、
    前記静磁場発生装置の脚部に取り付けられるベース部と、
    前記ＮＭＲプローブが搭載されるステージ部と、
    前記ベース部と前記ステージ部との間に設けられ、前記ステージ部を水平方向及び垂直方向に移動可能に支持する支持部と、
    を含むことを特徴とするＮＭＲ測定システム。

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