(57)【要約】【課題】保守作業を容易にする。【解決手段】本体（１０）と冷媒タンク（２０）とを結合・分離可能にし、冷媒タンク（２０）側に栓（２５）を設ける。【効果】超伝導電子デバイス（１４）の修理・交換の時には、本体（１０）だけを分離して扱えば足り、保守作業が容易になる。このとき、栓（２５）を閉めることにより、冷媒タンク（２０）内に残っていた冷媒（Ｌ）を失わずに済む。また、分離した冷媒タンク（２０）だけを運搬することで、高精密機器である超伝導電子デバイス（１４）を運搬せずに、所望の場所で冷媒（Ｌ）を補給でき、保守作業が容易になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内槽（１１）と、前記内槽（１１）との間に真空空隙（１２）を形成する外槽（１３）と、前記内槽（１１）の底板（１１ａ）または底板（１１ａ）の近傍に設置された超伝導電子デバイス（１４）とを有する本体（１０）、および、冷媒（Ｌ）を貯留する内容器（２１）と、前記内容器（２１）との間に真空空隙（２２）を形成する外容器（２３）と、前記内容器（２１）の底部（２１ａ）から突出し前記本体（１０）の内槽（１１）内に挿入されて前記本体（１０）と着脱可能に結合され前記内容器（２１）から前記内槽（１１）へ冷媒（Ｌ）を供給する接続筒（２４）とを有する冷媒タンク（２０）を具備したことを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の超伝導電子装置（１００）において、前記内槽（１１）内の冷媒ガス（ｇ）を排気する排気路（１１ｂ）を、前記内槽（１１）の開口から前記内槽（１１）の底板（１１ａ）までの中央より前記開口側の位置に設けたことを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超伝導電子装置（１００）において、前記内容器（２１）の底部（２１ａ）に存在する前記接続筒（２４）の開口を前記内容器（２１）の内側で開閉するための栓（２５）を具備したことを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超伝導電子装置（１００）において、前記超伝導電子デバイス（１４）が回路基板（１４ａ）と該回路基板（１４ａ）に搭載されたセンサユニット（１４ｂ’）とを含み、前記回路基板（１４ａ）が前記内槽（１１）の底板（１１ａ）を構成していることを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の超伝導電子装置（１００）において、前記超伝導電子デバイス（１４）がセンサチップ（１４ｂ）を含み、前記センサチップ（１４ｂ）が前記内槽（１１）の底板（１１ａ）の真空空隙（１２）側に設置されていることを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超伝導電子装置（１００）において、前記本体（１０）の前記内槽（１１）と前記外槽（１３）とは、着脱可能に一体化されていることを特徴とする超伝導電子装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導電子装置に関し、さらに詳しくは、保守作業を容易化できる超伝導電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体ヘリウムを貯留する内筒容器と、内筒容器との間に真空空隙を形成する外筒容器と、内筒容器の底部に設置されたＳＱＵＩＤ検出部とを具備した超伝導磁気計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、液体ヘリウムを貯留する内容器と、内容器との間に真空空隙を形成する外容器と、内容器の底部に設置されたＳＱＵＩＤ磁束計とを具備した生体磁場計測装置および内容器に液体ヘリウムを補給する自動補給装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４１１ｂ１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の超伝導磁気計測装置では、ＳＱＵＩＤ検出部の修理・交換の時に超伝導磁気計測装置を一体的に扱う必要があるが、超伝導磁気計測装置の全体のサイズが大きいため、扱いにくい問題点がある。なお、超伝導磁気計測装置の全体のサイズが大きいのは、長い低温保持時間を得るべく、内筒容器の容積を大きくしているためである。また、高精密機器であるＳＱＵＩＤ検出部をなるべく運搬したくないため、液体ヘリウムの補給を超伝導磁気計測装置の設置場所でしなければならず、補給作業がやりにくい問題点がある。
【０００５】
他方、上記従来の生体磁場計測装置では、生体磁場計測装置と自動補給装置とを別の場所にそれぞれ設置する作業や配管の作業が煩雑になる問題点がある。また、配管が長くなるため、配管での熱損失が無視できない問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、保守作業を容易化できる超伝導電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点では、本発明は、内槽（１１）と、前記内槽（１１）との間に真空空隙（１２）を形成する外槽（１３）と、前記内槽（１１）の底板（１１ａ）または底板（１１ａ）の近傍に設置された超伝導電子デバイス（１４）とを有する本体（１０）、および、冷媒（Ｌ）を貯留する内容器（２１）と、前記内容器（２１）との間に真空空隙（２２）を形成する外容器（２３）と、前記内容器（２１）の底部（２１ａ）から突出し前記本体（１０）の内槽（１１）内に挿入されて前記本体（１０）と着脱可能に結合され前記内容器（２１）から前記内槽（１１）へ冷媒（Ｌ）を供給する接続筒（２４）とを有する冷媒タンク（２０）を具備したことを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
上記第１の観点による超伝導電子装置（１００）では、本体（１０）と冷媒タンク（２０）とを分離できるため、超伝導電子デバイス（１４）の修理・交換の時にサイズの小さな本体（１０）だけを分離して扱えば足り、保守作業が容易になる。また、使用時には本体（１０）と冷媒タンク（２０）とが一体に結合されるから、配管作業などが不要になり、配管での熱損失の問題もなくなる。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、上記構成の超伝導電子装置（１００）において、前記内槽（１１）内の冷媒ガス（ｇ）を排気する排気路（１１ｂ）を、前記内槽（１１）の開口から前記内槽（１１）の底板（１１ａ）までの中央より前記開口側の位置に設けたことを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
上記第２の観点による超伝導電子装置（１００）では、微量の冷媒ガス（ｇ）を常時抜き取ることにより、本体（１０）と冷媒タンク（２０）の結合部分からの熱侵入量を低減することが出来る。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、上記構成の超伝導電子装置（１００）において、前記内容器（２１）の底部（２１ａ）に存在する前記接続筒（２４）の開口を前記内容器（２１）の内側で開閉するための栓（２５）を具備したことを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による超伝導電子装置（１００）では、内容器（２１）の内側で栓（２５）を閉めることにより冷媒（Ｌ）の流出を止めた上で、本体（１０）と冷媒タンク（２０）とを分離することが出来るため、超伝導電子デバイス（１４）の修理・交換時に冷媒タンク（２０）内に残っていた冷媒（Ｌ）を失わずに済む。また、分離した冷媒タンク（２０）だけを運搬することで、高精密機器である超伝導電子デバイス（１４）を運搬せずに、所望の場所で冷媒（Ｌ）を補給でき、保守作業が容易になる。
【００１０】
第４の観点では、本発明は、上記構成の超伝導電子装置（１００）において、前記超伝導電子デバイス（１４）が回路基板（１４ａ）と該回路基板（１４ａ）に搭載されたセンサユニット（１４ｂ’）とを含み、前記回路基板（１４ａ）が前記内槽（１１）の底板（１１ａ）を構成していることを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
内槽（１１）の底板（１１ａ）と回路基板（１４ａ）とを別個に構成すると、冷却のために内槽（１１）の内側に回路基板（１４ａ）を収容せざるを得ないが、そうするとセンサユニット（１４ｂ’）が少なくとも内槽（１１）の底板（１１ａ）の厚さだけ測定対象（Ｓ）から離れてしまう。
そこで、上記第４の観点による超伝導電子装置（１００）では、回路基板（１４ａ）で内槽（１１）の底板（１１ａ）を構成することとした。これにより、回路基板（１４ａ）を冷媒（Ｌ）で十分に冷却できると共にセンサユニット（１４ｂ’）を測定対象（Ｓ）に近づけることが出来る。
【００１１】
第５の観点では、本発明は、上記構成の超伝導電子装置（１００）において、前記超伝導電子デバイス（１４）がセンサチップ（１４ｂ）を含み、前記センサチップ（１４ｂ）が前記内槽（１１）の底板（１１ａ）の真空空隙（１２）側に設置されていることを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
上記第５の観点による超伝導電子装置（１００）では、回路基板（１４ａ）で内槽（１１）の底板（１１ａ）を構成することとした。これにより、センサチップ（１４ｂ）を内槽（１１）の内側に設置する場合よりも、センサユニット（１４ｂ’）を測定対象（Ｓ）に近づけることが出来る。
【００１２】
第６の観点では、本発明は、上記構成の超伝導電子装置（１００）において、前記本体（１０）の前記内槽（１１）と前記外槽（１３）とは、着脱可能に一体化されていることを特徴とする超伝導電子装置（１００）を提供する。
上記第６の観点による超伝導電子装置（１００）では、超伝導電子デバイス（１４）の修理・交換の時に内槽（１１）と外槽（１３）とを分離して扱うことが出来るため、本体（１０）全体を扱う場合よりも保守作業がさらに容易になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の超伝導電子装置によれば、本体（１０）と冷媒タンク（２０）とを分離できるため、超伝導電子デバイス（１４）の修理・交換の時にサイズの小さな本体（１０）だけを分離して扱えば足り、保守作業が容易になる。また、使用時には本体（１０）と冷媒タンク（２０）とが一体に結合されるから、配管作業などが不要になり、配管での熱損失の問題もなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る超伝導電子装置１００を示す説明図である。
この超伝導電子装置１００は、着脱可能に結合された本体１０および冷媒タンク２０からなる。
なお、本体１０の体積よりも冷媒タンク２０の体積が１０倍以上大きいが、図示の都合上、比率を無視して描いている。
【００１６】
本体１０は、内槽１１と、内槽１１との間に真空空隙１２を形成する外槽１３と、内槽１１の底板１１ａに設置された超伝導電子デバイス１４とを有している。
内槽１１と外槽１３とは、ボルト１５で分離可能に一体化されている。
【００１７】
内槽１１は、例えばガラスエポキシの如き断熱材製の有底円筒であり、底板１１ａの近傍の内径は例えば２０ｍｍ〜３０ｍｍ、肉厚は例えば１ｍｍ〜２ｍｍ、開口から底板１１ａまでの深さは例えば１３０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
内槽１１の開口から底板１１ａまでの中央より開口側の位置には、内槽１１内の冷媒ガスｇを排気するための排気路１１ｂが設けられ、その排気路１１ｂには排気バルブ１６が接続されている。
また、内槽１１には、超伝導電子デバイス１４への信号線１８を外部から導入するための信号線路１１ｃが設けられている。
さらに、内槽１１には、真空空隙１２から真空引きするための真空引き路１１ｄが設けられ、その真空引き路１１ｄには真空バルブ１７が接続されている。
【００１８】
真空空隙１２の隙間は例えば１ｍｍ〜２ｍｍである。
【００１９】
外槽１３は、例えばガラスエポキシの如き断熱材製の有底円筒であり、肉厚は例えば１ｍｍ〜２ｍｍ、開口から底板１１ａまでの深さは例えば１００ｍｍ程度である。
【００２０】
超伝導電子デバイス１４は、内槽１１の底板１１ａを兼用する回路基板１４ａと、その回路基板１４ａの真空空隙１２側に搭載されたセンサチップ１４ｂを有してなる。
回路基板１４ａの厚さは例えば１ｍｍである。
センサチップ１４ｂは、厚さ例えば１ｍｍであるが、回路基板１４ａに例えば０.５ｍｍだけ埋め込まれている。センサチップ１４ｂは、例えば脳神経の如き測定対象Ｓが発生する磁場Ｆを検出する。
このように、回路基板１４ａで内槽１１の底板１１ａを構成しているため、回路基板１４ａを冷媒Ｌで十分に冷却できると共に、センサチップ１４ｂを測定対象Ｓに近づけることが出来る。
【００２１】
冷媒タンク２０は、液体ヘリウムの如き冷媒Ｌを貯留する内容器２１と、内容器２１との間に真空空隙２２を形成する外容器２３と、内容器２１の底部２１ａから突出し本体１０の内槽１１内に挿入されて内容器２１から内槽１１へ冷媒Ｌを供給する接続筒２４とを有している。
本体１０と冷媒タンク２０とは、袋ナット１９ａを内槽１１に螺合し締め付けて、カラー１９ｂを介してＯリング１９ｃを変形させることにより、着脱可能に結合されている。
【００２２】
内容器２１は、例えばガラスエポキシの如き断熱材製であり、例えば内径２００ｍｍ〜６００ｍｍ，肉厚１ｍｍ〜３ｍｍ，高さ３００ｍｍ〜６００ｍｍの円筒状である。
内容器２１の上部には、栓柱ｇが貫通し且つ螺合されている。栓柱ｇの下端には栓２５が取り付けられ、栓柱ｇの上端には栓ツマミ２５ｂが取り付けられている。栓ツマミ２５ｂを一方向に回すと栓柱ｇが下降し、逆方向に回すと栓柱ｇが上昇する。これにより、内容器２１の底部２１ａに存在する接続筒２４の開口を内容器２１の内側で開閉することが出来る。
また、内容器２１の上部には、冷媒補給用の開口があり、その開口には排気孔２７の付いた蓋２６が装着されている。
【００２３】
真空空隙１２の厚さは、上部で例えば５ｍｍ〜７ｍｍ、他で例えば１ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２４】
外容器２３は、例えばガラスエポキシの如き断熱材製であり、例えば肉厚２ｍｍ〜１０ｍｍの円筒状である。
【００２５】
接続筒２４は、内容器２１および外容器２３の底部から二重管の状態で突出したものであり、二重管の外径は内槽１１の内径より例えば１ｍｍ程度小さく、内径は例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ、内容器２１側の開口から内槽１１側の開口までの長さは例えば１２０ｍｍ程度である。
【００２６】
さて、図１は、使用中の状態を示している。
栓２５を上昇させて、内容器２１の底部２１ａに存在する接続筒２４の開口を内容器２１の内側で開いている。また、排気バルブ１６を介して冷媒ガスｇを常時抜き取る量を制御することにより、内槽１１と接続筒２４の間の空隙に冷媒ガスを常時存在させつつ内槽１１内に冷媒Ｌを満たしている。冷媒Ｌは、大きな容量の冷媒タンク２０から供給されるので、長い低温保持時間を得ることが出来る。また、微量の冷媒ガスｇを常時抜き取ることにより、本体１０と冷媒タンク２０の結合部分からの熱侵入量を低減することが出来る。また、本体１０と冷媒タンク２０とが一体に結合されるから、配管作業などが不要になると共に配管での熱損失の問題も生じなくなる。
内槽（１１）の底板（１１ａ）と回路基板（１４ａ）とを別個に構成すると、冷却のために内槽（１１）の内側に回路基板（１４ａ）を収容せざるを得ないが、そうするとセンサユニット（１４ｂ’）が少なくとも内槽（１１）の底板（１１ａ）の厚さだけ測定対象（Ｓ）から離れてしまう。
そこで、上記第４の観点による超伝導電子装置（１００）では、回路基板（１４ａ）で内槽（１１）の底板（１１ａ）を構成することとした。これにより、回路基板（１４ａ）を冷媒で十分に冷却できると共にセンサユニット（１４ｂ’）を測定対象（Ｓ）に近づけることが出来る。
【００２７】
次に、図２，図３は、超伝導電子デバイス１４の修理・交換時の状態を示している。
図２に示すように、栓２５を下降させて、内容器２１の底部２１ａに存在する接続筒２４の開口を内容器２１の内側で閉じる。そして、排気バルブ１６を介して冷媒ガスｇを抜き取り、内槽１１内の冷媒を捨てる。
そして、図３に示すように、袋ナット１９ａを緩めて、本体１０を冷媒タンク２０から分離する。さらに、ボルト１５を外して、内槽１１を外槽１３から分離する。これにより、超伝導電子デバイス１４の修理・交換には、内槽１１だけを扱えば済むようになる。また、栓２５を閉めることにより内容器２１に残っている冷媒Ｌを失わずに済む。
【００２８】
超伝導電子デバイス１４の修理・交換後は、ボルト１５を締めて内槽１１と外槽１３とを一体化し、真空バルブ１７を介して真空引きし、真空空隙１２を形成する。次いで、内槽１１内に接続筒２４を挿入し、袋ナット１９ａを締めて、本体１０と冷媒タンク２０とを結合する。次いで、栓２５を上昇させて、内容器２１の底部２１ａに存在する接続筒２４の開口を内容器２１の内側で開く。最後に、排気バルブ１６を調整すればよい。
【００２９】
次に、図４は、冷媒タンク２０への冷媒Ｌの補給時の状態を示している。
冷媒タンク２０に貯留されていた冷媒Ｌがなくなると、袋ナット１９ａを緩めて本体１０から冷媒タンク２０を分離する。そして、図４に示すように、インサート部材３１を接続筒２４に挿入しつつ、接続筒カバー３０を接続筒２４に被せ、袋ナット３９ａを接続筒カバー３０に螺合し締め付けて、カラー３９ｂを介してＯリング３９ｃを変形させ、接続筒２４に接続筒カバー３０を結合する。この状態で所望の場所に運搬し、蓋２６を外して冷媒Ｌを補給する。このように、冷媒タンク２０だけを運搬することで、高精密機器である超伝導電子デバイス１４を運搬せずに、所望の場所で冷媒Ｌを補給でき、保守作業が容易になる。
【００３０】
冷媒Ｌの補給後は、蓋２６をして本体１０の設置場所まで運搬し、袋ナット３９ａを緩めて、接続筒２４から接続筒カバー３０を外し、インサート部材３１を抜く。次いで、内槽１１内に接続筒２４を挿入し、袋ナット１９ａを締めて、本体１０と冷媒タンク２０とを結合する。次いで、栓２５を上昇させて、内容器２１の底部２１ａに存在する接続筒２４の開口を内容器２１の内側で開く。最後に、排気バルブ１６を調整すればよい。
【００３１】
なお、変形例として、真空空隙２１，２２に、アルミ蒸着ポリエステルフィルムの如きサーマルシールドを設けてもよい。
また、複数のセンサチップ１４ｂを回路基板１４ａに搭載してもよい。
【実施例２】
【００３２】
図５は、実施例２に係る超伝導電子装置２００を示す説明図である。
この超伝導電子装置２００は、ゲルパッキン１９ｅを挟んでボルト１９ｄで本体１０と冷媒タンク２０とを結合する構成とした点およびゲルパッキン１９ｅを通して信号線１８を導入する構成とした点以外は、実施例１の超伝導電子装置１００と同じ構成である。
【実施例３】
【００３３】
図６は、実施例３に係る超伝導電子装置３００を示す説明図である。
この超伝導電子装置３００は、信号線１８がコネクタ１８ａ，信号線路１１ｃ，コネクタ１８ｂおよび真空空隙１２を通って導入される構成とした点以外は、実施例２の超伝導電子装置２００と同じ構成である。
【実施例４】
【００３４】
図７は、実施例４に係る超伝導電子装置４００の要部を示す説明図である。
実施例１〜実施例３における薄いセンサチップ１４ｂの代わりに、厚いセンサユニット１４ｂ’（例えばピックアップコイルを含む磁気センサ）を用いており、サイズ的理由で、センサユニット１４ｂ’を内槽１１内に設置している。
なお、実施例１〜実施例３においても、熱的理由あるいはサイズ的理由等で、センサチップ１４ｂを内槽１１内に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の超伝導電子装置は、例えば脳外科および神経内科の医療分野または脳のメカニズムを研究する神経科学分野で使用される生体磁気測定装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係る超伝導電子装置の使用中の状態を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る超伝導電子装置の修理・交換時の状態を示す断面図である。
【図３】実施例１に係る超伝導電子装置の本体の分解断面図である。
【図４】実施例１に係る超伝導電子装置の冷媒タンクの冷媒補給時の状態を示す断面図である。
【図５】実施例２に係る超伝導電子装置の使用中の状態を示す断面図である。
【図６】実施例３に係る超伝導電子装置の使用中の状態を示す断面図である。
【図７】実施例４に係る超伝導電子装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０                                        本体
１１                                        内槽
１２                                        真空空隙
１３                                        外槽
２０                                        冷媒タンク
２１                                        内容器
２２                                        真空空隙
２３                                        外容器
２４                                        接続筒
１００，２００，３００，４００              超伝導電子装置
Ｌ                                          冷媒
【図１】
2005347297.tif 000003
【図２】
2005347297.tif 000004
【図３】
2005347297.tif 000005
【図４】
2005347297.tif 000006
【図５】
2005347297.tif 000007
【図６】
2005347297.tif 000008
【図７】
2005347297.tif 000009