(57)【要約】【課題】試料である磁性粉体以外の発熱等の影響を抑制しつつ、磁性粉体を均一に加熱でき、より高精度の加熱特性を測定することができる、磁性粉体加熱特性測定装置を提供する。【解決手段】この磁性粉体加熱特性測定装置１は、誘導加熱によって、少なくとも磁性粉体を含む試料Ｍを加熱し、加熱特性を測定する磁性粉体加熱特性測定装置において、壁部３ａ〜３ｄが導電性を有しない材料で構成された、冷却液を貯留する貯留部３と、前記貯留部内に配置された、高周波誘導コイル４と、壁部３ｂが導電性を有しない材料で構成された、前記貯留部内の高周波誘導コイルの内側に配置された収容部５と、前記貯留部に設けられた、貯留部内に冷却液を導入する導入口６と、前記貯留部に設けられた、貯留部内の冷却液を導出する導出口７と、を備え、前記貯留部の冷却液で、前記高周波誘導コイルの外周面を冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱によって、少なくとも磁性粉体を含む試料を加熱し、加熱特性を測定する磁性粉体加熱特性測定装置において、
壁部が導電性を有しない材料で構成された、冷却液を貯留する貯留部と、
前記貯留部内に配置された、高周波誘導コイルと、
壁部が導電性を有しない材料で構成された、前記貯留部内の高周波誘導コイルの内側に配置された収容部と、
前記貯留部に設けられた、貯留部内に冷却液を導入する導入口と、
前記貯留部に設けられた、貯留部内の冷却液を導出する導出口と、
を備え、
前記貯留部の冷却液で、前記高周波誘導コイルの外周面を冷却することを特徴とする磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項２】
外周壁部と内周壁部によって円筒形状に形成され、円筒状の内部空間に冷却水が貯留される貯留部と、
前記内周壁部の内側に形成された、上方から前記試料を収容する収容部と、
前記内周壁部に沿って配置された、螺旋状の高周波誘導コイルと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項３】
前記導入口が、円筒形状に形成された貯留部の外周壁部または底壁部に設けられ、かつ前記導出口が前記貯留部の底壁部に設けられ、
前記導出口に、
前記貯留部内を上方に向かって延在し、冷却水を導出する開口部が前記高周波誘導コイルの上端よりも高い位置に形成された導出管を、
備えていることを特徴とする請求項１記載の磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項４】
前記導出管は、導電性を有しない材料で構成されていることを特徴とする請求項３に記載された磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項５】
前記貯留部を構成する、少なくとも外周壁部は、透明な材質で構成されている特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたに記載された磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項６】
前記高周波誘導コイルは、中空状のコイルからなり、その内部を冷却液が流通することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された磁性粉体加熱特性測定装置。
【請求項７】
更に、少なくとも磁性粉体を含む試料内に装着される温度センサを含む温度測定手段と、
前記温度測定手段によって測定された温度を記録する記録手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された磁性粉体加熱特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粉体加熱特性測定装置に関し、例えば、磁性粉体の発熱性の評価に適した磁性粉体加熱特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、磁性粉体（ナノ粒子）が、その磁気特性を利用して、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、ドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）、局部温熱療法（ハイパーサーミア）等における医療用原薬として用いられている。
特に、局部温熱療法（ハイパーサーミア）等における医療用原薬として用いる場合には、予め、前記磁性粉体（ナノ粒子）の加熱特性を測定し、医療用原薬としての適否を評価する必要がある。
また、前記磁性粉体（ナノ粒子）を医療用原薬として用いる場合にも、患部に対して最適な加熱状態になるよう治療器の電力を供給する必要がある。そのため、前記磁性粉体（ナノ粒子）の加熱特性を予め知る必要がある。
しかしながら、磁性粉体の加熱特性を測定できる測定装置が、社会から望まれているにもかかわらず、好適な測定装置は未だ提案されていない。
【０００３】
この磁性粉体の加熱特性を測定する方法の一つとして、電磁誘導加熱法を用いることが考えられる。この電磁誘導加熱法を用いたものとして、特許文献１に電磁誘導加熱手段を用いた熱分析装置が示されている。
具体的には、図８に示すように、少なくとも一部を磁性材料で構成した試料保持手段５１と、この試料保持手段５１を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱手段５２と、試料温度をモニターする測温手段５３と、試料の状態変化を検出する質量測定手段５４とを備えた熱分析装置５０が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６０６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に係る熱分析装置は、そもそも質量変化を測定するものであって、加熱特性を測定するものではない。
また特許文献１に係る熱分析装置にあっては、磁性材料で構成した試料保持手段が用いられているため、試料である磁性粉体が試料保持手段の熱の影響を受け、前記磁性粉体の加熱特性を正確に測定できないという技術的課題があった。
【０００６】
また、電磁誘導加熱する電磁誘導加熱手段（高周波誘導コイル）自体も発熱し、前記した場合と同様に、試料である磁性粉体が電磁誘導加熱手段の熱の影響を受け、前記磁性粉体の加熱特性を正確に測定できないという技術的課題があった。
この技術的課題については、電磁誘導加熱手段（高周波誘導コイル）内部に冷却水通路を形成し、電磁誘導加熱手段（高周波誘導コイル）を一定の温度に維持することが考えられる。
しかしながら、電磁誘導加熱手段（高周波誘導コイル）内部に冷却水通路を形成した場合には、高周波誘導コイルの管径が大きくなり、所定長さ当たりの巻数が少なくなる。その結果、試料である磁性粉体に対する電磁誘導作用が不均一となり、前記磁性粉体を均一に発熱できないという技術的課題を招来する虞がある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、試料である磁性粉体以外の発熱等の影響を抑制しつつ、磁性粉体を均一に加熱でき、より高精度の加熱特性を測定することができる、磁性粉体加熱特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するためになされた磁性粉体加熱特性測定装置は、誘導加熱によって、少なくとも磁性粉体を含む試料を加熱し、加熱特性を測定する磁性粉体加熱特性測定装置において、壁部が導電性を有しない材料で構成された、冷却液を貯留する貯留部と、前記貯留部内に配置された、高周波誘導コイルと、壁部が導電性を有しない材料で構成された、前記貯留部内の高周波誘導コイルの内側に配置された収容部と、前記貯留部に設けられた、貯留部内に冷却液を導入する導入口と、前記貯留部に設けられた、貯留部内の冷却液を導出する導出口と、を備え、前記貯留部の冷却液で、前記高周波誘導コイルの外周面を冷却することを特徴としている。
【０００９】
本発明にかかる磁性粉体加熱特性測定装置にあっては、貯留部の冷却液で、前記高周波誘導コイルの外周面が冷却されるため、高周波誘導コイル自体の発熱による影響、即ち、磁性粉体の誘導加熱による温度測定の外乱を抑制することができる。また、貯留部の壁部、収容部の壁部が導電性を有しない材料で構成されているため、貯留部の壁部、収容部の壁部の発熱を抑制でき、温度測定の外乱を抑制することができる。
このように、温度測定の外乱を抑制することができるため、磁性粉体を含む試料の高精度な温度測定を行うことができる。
【００１０】
尚、高周波誘導コイルの外周面を冷却するように構成されているため、前記コイル内部に冷却水通路を形成することなく冷却することができる。そのため、高周波誘導コイル径を小さく、また所定長さ当たりの巻数を多くでき、試料に対して、より均一な電磁誘導作用を発現させることができ、より均一に発熱させることができる。
【００１１】
ここで、外周壁部と内周壁部によって円筒形状に形成され、円筒状の内部空間に冷却水が貯留される貯留部と、前記内周壁部の内側に形成された、上方から前記試料を収容する収容部と、前記内周壁部に沿って配置された、螺旋状の高周波誘導コイルと、を備えていることが望ましい。
このように円筒状の貯留部とすることにより、貯留部の内周壁部に沿って高周波誘導コイルを配置することができ、しかも前記内周壁部の内側の空間を収容部とすることができる。
その結果、高周波誘導コイルの中央部（内側）に、高周波誘導コイルに近接して、前記試料を配置することができる。また、前記試料を収容部に対して上方から収容することができるため、収容作業を容易に行うことができる。
【００１２】
また、前記導入口が、円筒形状に形成された貯留部の外周壁部または底壁部に設けられ、かつ前記導出口が前記貯留部の底壁部に設けられ、前記導出口に、前記貯留部内を上方に向かって延在し、冷却水を導出する開口部が前記高周波誘導コイルの上端よりも高い位置に形成された導出管を備えていることが望ましい。
このように冷却液の開口部が高周波誘導コイルの上端よりも高い位置に設けられ、貯留部内に配置された高周波誘導コイル全体が前記冷却液に浸漬されるため、高周波誘導コイルの外周面を効率的に冷却することができる。
これにより、高周波誘導コイル自体の発熱による影響、即ち、磁性粉体の誘導加熱による温度測定の外乱をより抑制することができる。
【００１３】
また、前記導出管は、導電性を有しない材料で構成されていることが望ましい。
前記導出管が導電性を有する材質で形成されている場合には、導出管自体が発熱し、電磁誘導加熱の外乱となるため、好ましくない。
【００１４】
また、前記貯留部を構成する、少なくとも外周壁部は、透明な材質で構成されていることが望ましい。
前記貯留部が透明な材質で形成されている場合には、貯留部の内部に収容された冷却水、高周波誘導コイルの状態を確認できるため、好ましい。
【００１５】
また、前記高周波誘導コイルは、中空状のコイルからなり、その内部を冷却液が流通するのが望ましい。
前記高周波誘導コイルを中空状のコイルにすることにより、より有効に冷却することができ、高周波誘導コイル自体の発熱による、磁性粉体の加熱特性に対する影響（外乱）を、より抑制することができる。
【００１６】
更に、少なくとも磁性粉体を含む試料内に装着される温度センサを含む温度測定手段と、前記温度測定手段によって測定された温度を記録する記録手段と、を備えることが望ましい。
このように、温度センサを含む温度測定手段と、測定された温度を記録する記録手段を備えることにより、磁性粉体の加熱特性を記録でき、より適切な発熱性の評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁性粉体以外の発熱等の影響を抑制しつつ、磁性粉体を均一に加熱でき、より高精度の加熱特性を測定することができる、磁性粉体加熱特性測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の磁性粉体加熱特性測定装置にかかる一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した一実施形態の断面図である。
【図３】図３は、図１に示した試料収容器を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】図５は、一実施形態の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、一実施形態の第３の変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、一実施形態の他のユニット等を含む概略構成図である。
【図８】図８は、従来の熱分析装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかる磁性粉体加熱特性測定装置の一実施形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
図１に示す磁性粉体加熱特性測定装置１は、高周波誘導コイルの発熱自体の影響を受けることなく、試料である磁性粉体を誘導加熱させる用途、典型的には、様々な組成の磁性粉体を測定対象とし、その加熱特性（発熱特性）を測定し、評価する用途で用いられる。
【００２０】
この磁性粉体加熱特性測定装置１は、筐体２と、冷却水を収容する貯留部３と、前記貯留部３内に配置される高周波誘導コイル４と、貯留部３内に配置された収容部５と、前記貯留部３内に冷却水を導入する導入口６と、前記貯留部３内の冷却液を外部に導出する導出口７とを備えている。
【００２１】
前記筐体２の前面上方には、磁性粉体加熱特性測定装置１の動作状態が表示される表示パネル１ａの他、電源スイッチを含む操作ボタン類が配置されている。
また、前記筐体２の側面には、ＳＤカードやＵＳＢメモリといった記録媒体４４（図７参照）の挿入口（図示せず）が設けられている。
そして、前記挿入口を介して、記録媒体４４が磁性粉体加熱特性測定装置１に内蔵されたドライブ装置１ｂ（図７参照）に装着され、加熱特性（発熱特性）の測定結果が記録されるように構成されている。
【００２２】
また、図２に示すように、前記貯留部３は円筒状の密閉された内部空間Ｓ１を有し、この貯留部３（内部空間Ｓ１）内には、水等の冷却液が貯留されている。
即ち、前記貯留部３は、外周壁部３ａ、内周壁部３ｂ、底壁部３ｃ、上壁部３ｄによって円筒形状に形成され、その内部に円筒状の内部空間Ｓ１が形成されている。
前記外周壁部３ａ、内周壁部３ｂ、底壁部３ｃ、上壁部３ｄは、試料である磁性粉体の発熱特性に影響を及ぼさないように、導電性を有しない材料で構成されている。例えば、アクリル樹脂材料を用いることが好ましい。
【００２３】
また、前記外周壁部３ａ、内周壁部３ｂ、底壁部３ｃ、上壁部３ｄのうち、少なくとも外周壁部３ａは、透明な材質で構成されている。このように、外周壁部３ａが透明な材質で形成されている場合には、貯留部内部に収容された冷却水、高周波誘導コイルの状態を確認できるため、好ましい。
【００２４】
前記貯留部３（内部空間Ｓ１）内には、前記高周波誘導コイル４が円筒状の貯留部３と同心円状に配置されている。即ち、螺旋状の高周波誘導コイル４が円筒形状の貯留部の内周壁部３ｂに沿って配置され、高周波誘導コイル４の外周面が、前記貯留部３に貯留される冷却液により冷却されるように構成されている。
【００２５】
また、前記高周波誘導コイル４には、外部の高周波交流電源４２（図７参照）から高周波の交流電流が供給され、コイル周りに磁界が生成されるように構成されている。
前記前記高周波誘導コイル４は、前記したように前記貯留部３に貯留される冷却液により、外周面が冷却されるため、中実（内部に冷却液流路が形成されていない）なものが用いられる。
このような、中実の高周波誘導コイル４は、内部に冷却液流路が形成去らないため、コイル径を小さくでき、また所定長さ当たりの巻数を多くすることができる。
その結果、試料に対してより均一に電磁誘導を作用させることができ、より均一に発熱させることができる。
尚、前記高周波誘導コイル４は、中空状（内部に冷却液流路を有する）のコイルを用いて、その内部に冷却液を流通させても良い。この場合には、高周波誘導コイル４を、より有効に冷却でき、高周波誘導コイル４自体の発熱による磁性粉体（試料）への影響（外乱）を、より抑制することができる。
【００２６】
また、前記貯留部３の中央部分（内周壁部３ｂの内側部分）に、試料容器８を収容する収容部５が形成されている。
即ち、前記内周壁部３ｂによって収容部５が形成される。言い換えれば、前記貯留部３内に配置された高周波誘導コイル４の内側（中心側）に、円柱状の内部空間Ｓ２を有する収容部５が高周波誘導コイル４と同心円状に形成されている。
したがって、前記試料である磁性粉体を囲むように、高周波誘導コイル４が同心円状に近接して配置されるため、均一に発熱させることができる。  
【００２７】
また、前記収容部５の上部には開口部５ａが形成され、試料である磁性粉体を収容した前記試料容器８を出し入れできるように構成されている。
尚、前記筐体２の上面には、図１に示すように、開口部５ａに対応する位置に、開口部２ａが形成されている。そして、前記筐体２の開口部２ａ及び前記開口部５ａを介して、試料容器８を前記収容部５に出し入れできるように構成されている。
【００２８】
前記貯留部３の底壁部３ｃには、外部から貯留部３内に冷却液を導入する導入口６と、貯留部３内の冷却液を外部に導出する導出口７とが取り付けられている。
前記導出口６には、前記貯留部３内を上方に向かって延在する導出管７ａが設けられている。
【００２９】
この導出管７ａの上端部には、冷却水を導出する開口部７ｂが、前記高周波誘導コイル４の上端よりも高い位置に形成されている。即ち、図２に示すように、導出管７ａ（開口部７ｂ）の高さＨ１は、高周波誘導コイル４の上端の高さＨ２よりも高い位置に設けられている（Ｈ１＞Ｈ２）。
前記開口部７ｂが高周波誘導コイル４の上端よりも高い位置に設けられることにより、貯留部３内に配置された高周波誘導コイル４全体を前記冷却液に浸漬することができ、高周波誘導コイル４の外周面を効率的に冷却することができる。これにより、高周波誘導コイル４自体の発熱による影響、即ち、磁性粉体の誘導加熱による温度測定の外乱をより抑制することができる。  
【００３０】
また、前記導出管７ａが導電性を有する材質で形成されている場合には、導出管７ａ自体が発熱し、電磁誘導加熱の外乱となるため、前記導出管７ａは、例えば、テフロン（登録商標）チューブのような導電性を有しない材料で構成されている。
【００３１】
また、前記したように、導入口６と導出口７が底壁部３ｃに形成されているため、冷却水の配管が貯留部の下方に位置する。その結果、前記収容部５の開口部５ａを筐体２の開口部２ａに近接して配置することができる。試料容器８の長さ寸法を短くでき、また収容部５に試料容器８を容易に出し入れができる。
【００３２】
前記試料容器８は、図３に示すように、有底円筒状に形成された、磁性体を含む試料Ｍを収容する容器本体８ａと、前記容器本体８ａの上部開口を塞ぐ蓋体８ｃとを備えている。
前記容器本体８ａの上端部には鍔部８ｂが形成されている。また前記容器本体８ａの上部内壁には凹部８ｄが形成され、一方前記蓋体８ｃには凸部８ｅが形成されている。この凹部８ｄと凸部８ｅが嵌合することにより、蓋体８ｃが容器本体８ａに装着される。
また、前記容器本体８ａの外径は、収容部５の内径よりも小さく形成され、前記鍔部８ｂの外径は、収容部５の内径よりも大きく形成されている。即ち、前記試料容器８を収容部５に収納する際、前記容器本体８ａは収容部５内に収納され、前記鍔部８ｂは貯留部３の上壁部３ｄに係止されるように構成されている。
【００３３】
次に、本実施形態の変形例について、図４乃至図６に基づいて説明する。尚、これらの図において、図１、図２と同一の部材については同一の符号を付してここでの説明を省略する。
図４に示す第１の変形例にかかる磁性粉体加熱特性測定装置１０は、図１、図２に示す実施形態と、導出管７ａが設けられていない点において相違する。
このように導出管７ａが設けられていない場合にも、貯留部３の内部に冷却水を導入することができる。但し、貯留部３が密閉された内部空間であるため、冷却水の導入に伴い貯留部３内の圧力が高くなるため、空気抜き孔を設ける必要がある。
【００３４】
図５に示す第２の変形例にかかる磁性粉体加熱特性測定装置２０は、図１、図２に示す実施形態と、導入口６が上壁部３ｄに設けられている点において相違する。
このように導入口６が上壁部３ｄに設けられている場合にも、貯留部３の内部に冷却水を導入することができる。但し、前記導入口６への冷却水の配管が貯留部３の上方に配置されるため、前記配管が収容部５の上方に配置されないように、設計上の配慮が必要となる。
【００３５】
図６に示す第３の変形例にかかる磁性粉体加熱特性測定装置３０は、図１、図２に示す実施形態と、導入口６が外周壁部３ａに設けられている点において相違する。
このように導入口６が外周壁部３ａに設けられている場合にも、貯留部３の内部に冷却水を導入することができる。
尚、前記導入口６が、貯留部３の外周壁部３ａまたは底壁部３ｃに設けられている場合には、前記配管が収容部５の上方に配置され場合にような設計上の制約が少ない。
【００３６】
また、図７に示すように、磁性粉体加熱特性測定装置１（１０，２０，３０）は、温度センサ４１ａを含む温度測定器４１と、高周波誘導コイル３に電流を供給する高周波交流電源４２と、貯留部３に冷却水を供給、また貯留部３からの冷却水を受ける水冷ユニット４３とを備えている。
前記温度センサ４１ａを含む温度測定器４１は、試料容器８の温度を検出、測定するものである。前記温度センサ４１ａとしては、例えば、光ファイバー式温度計を用いることができ、蓋体８ｃを介して、光ファイバープローブが試料容器８内に挿入されている。
【００３７】
また、前記高周波交流電源４２は、高周波誘導コイル４を駆動させるために、高周波の交流電流を生成し、これを高周波誘導コイル４に供給するものである。
この高周波交流電源４２は、交流電源の周波数を可変に設定することができるものが望ましい。
また、水冷ユニット４３は、ポンプとタンクとを主体に構成されており、貯留部３に冷却水を供給、また貯留部３からの冷却水を受けるものである。
【００３８】
このように構成された磁性粉体加熱特性測定装置１（１０，２０，３０）にあっては、まず、収容部５に前記試料容器８を装填し、高周波電源４２より供給された交流電流によって高周波誘導コイル４を駆動し、前記試料容器８内の試料である磁性粉体を誘導加熱する。
その際、水冷ユニット４３より供給された冷却液によって、高周波誘導コイル４の外周面が冷却され、高周波誘導コイル４の発熱を抑制する。
【００３９】
これにより、高周波誘導コイル４の発熱による、磁性粉体の温度測定に対する影響（外乱）を抑制することができる。
特に、開口部７ｂの高さＨ１を、高周波誘導コイル４の上端の高さＨ２よりも高い位置にすることにより、高周波誘導コイル４は、貯留部３内に貯留された冷却液によって完全に浸漬されるため、高周波誘導コイル４の発熱による、磁性粉体の温度測定に対する影響（外乱）を、より抑制することができる。
また、温度センサ４１ａを含む温度測定器４２によって検出、測定された温度特性（加熱特性）は、ドライブ装置１ｂによって記憶媒体４４に記録される。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、貯留部３の冷却液で、前記高周波誘導コイル４の外周面を冷却することにより、高周波誘導コイル４自体の発熱による影響、即ち、磁性粉体の誘導加熱による温度測定の外乱を抑制することができる。また、貯留部３の壁部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び収容部５の壁部（貯留部３の内周壁部３ｂが相当）が導電性を有しない材料で構成されているため、貯留部３の壁部、収容部５の壁部の発熱を抑制でき、温度測定の外乱を抑制することができる。このように、温度測定の外乱を抑制することができるため、磁性粉体を含む試料の高精度な温度測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，１０，２０，３０  磁性粉体加熱特性測定装置
１ａ    表示パネル
１ｂ    ドライブ装置
２      筐体
３      貯留部
３ａ    外周壁部
３ｂ    内周壁部
３ｃ    底壁部
３ｄ    上壁部
４      誘導コイル
５      収容部
５ａ    開口部
６      導入口
７      導出口
７ａ    導出管
７ｂ    開口部
８      試料容器
８ａ    容器本体
８ｂ    鍔部
８ｃ    蓋体
４１    温度測定器
４１ａ  温度センサ
４２    高周波交流電源
４３    水冷ユニット
４４    記録媒体
Ｓ１    貯留部の内部空間
Ｓ２    収容部形成空間
Ｍ      磁性粉体を含む試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017174715.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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