CN104427844A - 磁屏蔽装置以及磁屏蔽方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁屏蔽装置以及磁屏蔽方法，通过控制流入磁场梯度而具有优异的磁场测量空间。磁屏蔽装置的特征在于具有：无源屏蔽罩(11)、在无源屏蔽罩的内部被规定的修正对象空间(150)、作为对无源屏蔽罩(11)内的磁场进行修正的作为第一线圈的外部线圈(12A、12B)、第一磁传感器(14A)、与第一磁传感器(14A)相比更靠近无源屏蔽罩(11)的内侧而配置的第二磁传感器(14B)、和控制部(20)，第一磁传感器(14A)和第二磁传感器(14B)测量无源屏蔽罩(11)的磁场梯度，控制部(20)基于第一磁传感器(14A)和第二磁传感器(14B)的测量结果来控制外部线圈(12A、12B)。

Description

磁屏蔽装置以及磁屏蔽方法

技术领域

本发明涉及磁屏蔽装置以及磁屏蔽方法。

背景技术

在医疗现场中图像诊断被广泛采用。因为图像诊断是非侵入性的，所以给人体带来的负担少，在检查心脏或脑等对于生命活动而言重要的内脏器官时特别优选采用。

生物体的内脏器官因神经元的活动而始终产生微弱的电流，通过测量由该电流所产生的磁场，可以了解内脏器官的状态。

具体而言，以生物体为起因的磁场极其微弱，为0.1皮特斯拉(1×10^-13T)程度至10皮特斯拉(1×10^-11T)程度。

检测这种磁场并使之图像化的手法之一有磁场源描绘。例如，记录由于心脏的活动而形成的磁场的方法，作为心磁图法(Magnetocardiography：MCG)而被公知。此外，测量并记录由于脑的活动而形成的磁场的方法，作为脑磁图法(Magnetoencephalography：MEG)而被公知。

另一方面，地磁等的外部磁场例如为10微特斯拉(1×10^-5T)程度至100微特斯拉(1×10^-4T)程度，与由脑或心脏产生的磁场相比，具有10万倍以上的大小。因而，在高灵敏度的磁场测量中，这样的外部磁场将成为噪声。

即，为了检测来自生物体的微弱磁场，在使用了高灵敏度的磁场测量装置的基础上，需要阻断成为噪声的外部磁场，为了阻断外部磁场而需要使用磁屏蔽装置。而且，作为遮蔽外部磁场的磁屏蔽装置，例如已知专利文献1至8所记载的技术。

根据专利文献1至8所记载的技术，生成抵消磁场以使磁屏蔽装置的内部的作为控制对象的空间(配置磁场测量装置的空间)的磁场变为最小、或者生成抵消磁场以使向磁屏蔽装置的开口部等流入的流入磁场变为最小。

然而，在专利文献1至8所记载的技术中，存在着难以在磁屏蔽罩的内部创建磁场梯度极弱的环境的课题。具体而言，在现有技术中，虽然能减轻来自外部的磁场，但是却未考虑磁屏蔽罩所具有的磁化分量等，因此存在着磁屏蔽罩的内部的磁场状态产生梯度的课题。

专利文献1：日本特开平6-167583号公报

专利文献2：日本特开2002-94280号公报

专利文献3：日本特开2002-257914号公报

专利文献4：日本特开2005-294537号公报

专利文献5：日本特开2007-129049号公报

专利文献6：日本特开2008-282983号公报

专利文献7：日本特开2009-175067号公报

专利文献8：日本专利第4377566号公报

发明内容

本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可以作为以下的形态或者应用例来实现。

应用例1

本应用例所涉及的磁屏蔽装置的特征在于，具有：无源屏蔽罩、在所述无源屏蔽罩内被规定的修正对象空间、对所述无源屏蔽罩内的磁场进行修正的第一线圈、第一磁传感器、与所述第一磁传感器相比更靠近所述无源屏蔽罩的内侧而配置的第二磁传感器、和控制部，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器测量所述无源屏蔽罩内的磁场梯度，所述控制部基于所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的测量结果来控制所述第一线圈。

根据该构成，由第一磁传感器和第二磁传感器测量各自的磁场强度，从而来测量无源屏蔽罩的内部的磁场梯度。基于磁场梯度的测量值，控制部估计修正对象空间中的最大的磁场梯度。进而，控制部调整第一线圈的电流量，以使修正对象空间中的最大的磁场梯度成为给定阈值以下。通过使修正对象空间中的磁场梯度为给定阈值以下，从而在修正对象空间中可以提供以磁场梯度极弱的状态来进行磁场测量的空间。

应用例2

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选所述控制部控制所述第一线圈以使所述磁场梯度成为阈值以下。

根据该构成，通过使磁场梯度为给定阈值以下，从而即便在比第一磁传感器更靠近无源屏蔽罩的内部的修正对象空间内，也能够设为给定阈值以下的磁场梯度。

即，在修正对象空间中可以提供以磁场梯度极弱的状态来进行磁场测量的空间。

应用例3

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选所述第一磁传感器和所述第二磁传感器测量沿着第一方向的磁场梯度，所述第一线圈的轴沿着所述第一方向。

根据该构成，由第一磁传感器和第二磁传感器测量的磁场梯度的方向、和第一线圈的轴方向相同。由此，通过控制第一线圈的电流量，能够容易地进行磁场梯度的调整。

应用例4

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选所述无源屏蔽罩具有开口部，在将所述开口部在所述第一方向上的坐标设为原点、将沿着所述第一方向从所述开口部朝向所述无源屏蔽罩的内部的方向设为所述第一方向的正方向时，所述第一磁传感器在所述第一方向上被配置在：所述开口部的与所述第一方向正交的投影截面的面积的平方根的-0.5倍至1.0倍的范围内。

根据该构成，能够提高第一磁传感器的配置的自由度，即便在还具有开口部的无源屏蔽罩的修正对象空间中也能够设为给定阈值以下的磁场梯度。

应用例5

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选所述第二磁传感器在所述第一方向上被配置在：所述开口部的与所述第一方向正交的投影截面的面积的平方根的0倍至1.0倍的范围内，所述第二磁传感器在所述第一方向上的坐标比所述第一磁传感器在所述第一方向上的坐标大。

根据该构成，能够提高第二磁传感器的配置的自由度，即便在还具有开口部的无源屏蔽罩的修正对象空间中也能够设为给定阈值以下的磁场梯度。

应用例6

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选所述修正对象空间在所述第一方向上的坐标比所述第一磁传感器在所述第一方向上的坐标大。

根据该构成，即便在无源屏蔽罩的修正对象空间中也能够设为给定阈值以下的磁场梯度。

应用例7

根据本应用例所涉及的磁屏蔽装置，优选在所述无源屏蔽罩的内部还具备对所述修正对象空间的磁场强度进行调整的第二线圈。

根据该构成，通过调整第二线圈的电流量，可以将修正对象空间的磁场强度调整为给定值。即，在修正对象空间中可以提供以磁场强度更弱的状态来进行磁场测量的磁场测量空间。

应用例8

本应用例所涉及的磁屏蔽方法的特征在于，包括：第一工序，测量无源屏蔽罩内的磁场梯度；第二工序，基于所述第一工序而将所述磁场梯度设为给定阈值以下；第三工序，测量所述无源屏蔽罩内的磁场强度；和第四工序，将所述磁场强度设为给定阈值以下。

根据该方法，能够在无源屏蔽罩的修正对象空间中设为给定阈值以下的磁场梯度。此外，可以将修正对象空间的磁场强度调整为给定值。即，可以将修正对象空间设为以磁场梯度极弱的状态来进行磁场测量的磁场测量空间。

附图说明

图1是磁屏蔽装置的概观立体图。

图2是磁屏蔽装置的包括控制部在内的概观图。

图3是表示控制电路的构成的一例的图。

图4是磁屏蔽装置的动作流程图。

图5是磁屏蔽装置的磁场强度的分布图。

图6是表示了第二配置例的磁屏蔽装置的概观图。

图7是表示了第三配置例的磁屏蔽装置的概观图。

图8是表示了第四配置例的磁屏蔽装置的概观图。

图9是表示了第五配置例的磁屏蔽装置的概观图。

具体实施方式

以下，关于使本发明具体化的实施方式，使用附图来进行说明。另外，所使用的附图被适当地放大或者缩小显示，以明确识别所说明的部分而便于阅读者的理解。

实施方式

图1是本实施方式所涉及的磁屏蔽装置100的概观立体图。磁屏蔽装置100例如在将从生物体发出的微弱电流作为磁力来测量时被用于对磁测量装置进行遮蔽来阻断地磁等外部磁场。

磁屏蔽装置100具有：无源屏蔽罩11、修正无源屏蔽罩11的内部磁场的外部线圈12A、12B、第一磁传感器14A、第二磁传感器14B、配置在无源屏蔽罩11的内部的内部线圈13A、13B、和控制部20(参照图2)。在此，外部线圈12A、12B为本发明所涉及的“第一线圈”的一例，内部线圈13A、13B为本发明所涉及的“第二线圈”的一例。

无源屏蔽罩11具有将内部设为空腔的筒形状，使其轴方向大致水平地配置于例如未图示的台座。无源屏蔽罩11的轴方向的截面形状大致设为四边形。关于无源屏蔽罩11，将其轴方向的两端开口，将一端设为开口部11A，将另一端设为开口部11B。关于无源屏蔽罩11的大小，将轴方向的长度设为约200cm，将开口部11A、11B的一边设为90cm程度。这种大小的无源屏蔽罩11，能够使作为被测量物的“人体”从开口部11A、11B的任一者出入并躺在其内部。

无源屏蔽罩11由相对磁导率例如为几千以上的强磁性体(坡莫合金、铁氧体、或者铁、铬或钴系的非晶质的物质等)、或者高传导率的导体(例如铝等，希望是由于涡流效应而具有磁场降低效果的导体)来形成。另外，也可以使前述的强磁性体和高传导率的导体交替地层叠来形成。在本实施方式中，使铝和坡莫合金交替地各形成2层，并将其合计的厚度设为20～30mm程度。

将由无源屏蔽罩11围起来的区域规定为内部空间110，将除内部空间110之外的区域(无源屏蔽罩11的外侧)规定为外部空间。内部空间110具有能收纳被测量物(例如人体)、测量从被测量物发出的磁场的未图示的高灵敏度磁传感器(例如光泵式磁传感器)这种程度的空间。将内部空间110之中配置高灵敏度磁传感器以测量例如来自心脏或脑的微弱磁信号的区域，特别设为修正对象空间150。更详细的内容在后面叙述。

在以下的说明中，为了更容易地理解本实施方式，使用三维正交坐标系。将无源屏蔽罩11的轴方向定义为X方向，将纵深方向定义为Y方向，将与X方向和Y方向均正交的所谓的高度方向定义为Z方向。将连结无源屏蔽罩11的轴方向的各位置处的垂直截面(YZ面)的中心的线以及使该线延长的线，以后规定为中心轴110A。在如本实施方式的无源屏蔽罩11那样呈大致筒形状的情况下下，连结开口部11A的中心点和开口部11B的中心点的线成为中心轴110A。

此外，将开口部11A的位置设为X方向的原点，将从开口部11A朝向开口部11B的方向规定为正的X方向。在此，X方向为本发明所涉及的“第一方向”的一例。另外，例如在开口部11A相对于中心轴110A而非垂直截面的情况下、即相对于中心轴110A而具有倾斜的情况下，将围绕开口部11A的棱线之中最靠正的X方向上的位置设为X方向的原点。也就是说，将与无源屏蔽罩11向YZ平面投影的投影平面图相同的形状呈现为截面形状的X方向的位置称作原点。

外部线圈12A、12B是用于修正向内部空间110流入的流入磁场的线圈。流入磁场是指外部磁场从开口部11A、11B进入到内部空间110中的磁场，该流入磁场在相对于开口部11A、11B的垂直截面而垂直的方向(即，沿着第一方向的方向)上变得最强。外部线圈12A、12B例如为亥姆霍兹线圈，通过从未图示的电源供给的电流而产生磁场。

外部线圈12A按照围绕无源屏蔽罩11的方式配置在开口部11A侧，外部线圈12B按照围绕无源屏蔽罩11的方式配置在作为剩余一端的开口部11B侧。在本实施方式中，将外部线圈12A、12B的直径设为约120cm。期望外部线圈12A在X方向上被配置在与开口部11A的位置大致相同的位置、即X方向的原点的位置。期望外部线圈12B在X方向上被配置在与开口部11B的位置大致相同的位置。

外部线圈12A、12B以通过各自的中心的轴成为与无源屏蔽罩11的中心轴110A的方向大致相同的方向的位置关系来配置。其结果，因为流入磁场变强的方向、和由外部线圈12A、12B进行修正的磁场的方向大体一致，所以能够有效率地修正磁场梯度。另外，也可以按如下方式构成外部线圈12A、12B，即配置成用未图示的非磁化性的框等围绕无源屏蔽罩11，并在该框部上卷绕该线圈。此外，由于外部线圈12A、12B的形状并不局限于与无源屏蔽罩11的中心轴110A的方向的截面形状相似的形状，因此例如可设为圆形状。

第一磁传感器14A为测量从外部空间向内部空间110流入的流入磁场的例如半导体传感器。第一磁传感器14A被设置在中心轴110A的轴上，且在X方向上被配置在与开口部11A大致相同的位置。

第二磁传感器14B为用于测量内部空间110的某一区域的磁场强度的例如半导体传感器。第二磁传感器14B与第一磁传感器14A相同地被设置在中心轴110A的轴上。第一磁传感器14A和第二磁传感器14B均具有边长2cm程度的方形大小，分别通过未图示的非磁化性的夹具而配置在无源屏蔽罩11的内部。

第二磁传感器14B相对于第一磁传感器14A而位于无源屏蔽罩11的内部。换言之，相对于第一磁传感器14A而位于正的X方向。通过由第一磁传感器14A和第二磁传感器14B来测量磁场强度，从而能够测量沿着中心轴110A的轴方向的磁场梯度。另外，以后将由第一磁传感器14A和第二磁传感器14B求出的磁场梯度称为流入磁场梯度来进行说明。

将以上内容进行总结，则第一磁传感器14A和第二磁传感器14B被设置在中心轴110A上。此外，由于通过外部线圈12A、12B的各自的中心的轴也配置成使方向与中心轴110A相同，因此流入磁场梯度的方向、和可由外部线圈12A、12B修正的磁场的方向变得相同。

内部线圈13A、13B是为了调整修正对象空间150的磁场强度而用到的线圈，按照夹着修正对象空间150的两端的方式配置在内部空间110。内部线圈13A、13B期望配置成：通过各自的线圈的中心的轴与无源屏蔽罩11的中心轴110A重合。

内部线圈13A、13B例如为亥姆霍兹线圈，通过使由未图示的电源供给的电流流向该线圈，由此使之产生均匀的磁场。由于是亥姆霍兹线圈，因此可以在修正对象空间150的至少连结内部线圈13A、13B的各自的中心的轴上形成均匀的磁场强度。即，通过调整在内部线圈13A和内部线圈13B中流动的电流量，从而能够将修正对象空间150的磁场强度偏移调整为任意的值。

另外，由于修正对象空间150不是能够明确地规定位置的性质的空间，因此在具有内部线圈13A、13B的无源屏蔽罩11中，预先将由内部线圈13A和内部线圈13B所夹的空间定义为修正对象空间150(在图1、图2中是指施以点阴影的区域)。而且，修正对象空间150与第一磁传感器14A相比位于正的X方向。

如以上所说明过的那样，在本实施方式中，外部线圈12A、12B、内部线圈13A、13B、第一磁传感器14A、第二磁传感器14B的每一个被配置成沿着无源屏蔽罩11的中心轴110A。

以上进行了磁屏蔽装置100的大致说明，下面进一步明确地说明本实施方式的目的。本发明者经过潜心研究明确了下述内容：为了高灵敏度地测量如来自生物体的磁场那样例如不足外部磁场的10万分之一这种程度的微弱磁场，成为测量该磁场的区域的修正对象空间150中的磁场梯度在某阈值以下是很重要的。

即，在如专利文献1至8所记载的现有技术中，生成抵消磁场以使修正对象空间150的磁场变为最小，此外或者生成抵消磁场以使来自磁屏蔽装置100的开口部11A(11B)的流入磁场变为最小。这样一来，修正对象空间150的例如端部和开口部11A的差分将成为修正对象空间150中的磁场梯度而呈现。本发明者发现：该修正对象空间150中的磁场梯度将阻碍高灵敏度的磁场测量。由此，为了高灵敏度地测量前述那样的微弱磁场，将修正对象空间150中的磁场梯度控制在某阈值以下是首要的，在使修正对象空间150中的磁场梯度为某阈值以下之后，根据被测量物而使修正对象空间150中的磁场强度为最小是重要的。另外，关于阈值将在后面叙述。

而且，本申请发明人通过实验还证实了：修正对象空间150中的磁场梯度可以通过流入磁场梯度来估计。即，确认了：通过使流入磁场梯度为某阈值以下，从而也能够使修正对象空间150中的磁场梯度为给定阈值以下。

另外，为了不带来误解而进一步说明：流入磁场梯度和修正对象空间150中的磁场梯度在数值上不同。这是因为：由于流入磁场梯度是开口部11A附近的磁场梯度，因此由于来自无源屏蔽罩11的泄漏磁场等的影响，通常该流入磁场梯度变得比修正对象空间150中的磁场梯度大。

关于在估计修正对象空间150中的磁场梯度时重要的、第一磁传感器14A和第二磁传感器14B在X方向上的相对位置关系，进行更详细的说明。根据本发明者的实验已确认：通过在具有以下关系性的位置配置第一磁传感器14A和第二磁传感器14B，能够恰当地测量或估计流入磁场梯度。这里所说的恰当的测量或估计是指能够基于流入磁场梯度来估计修正对象空间150中的磁场梯度(具体而言是指内部线圈13A与内部线圈13B之间的磁场梯度)。

在表示第一磁传感器14A、第二磁传感器14B的可配置的区域时，将开口部11A的横截面积设为S。此时的开口部11A的横截面积S定义为向相对于X方向的YZ平面投影的投影截面的面积。如前所述，如果将开口部11A的中心位置设为X方向的原点，将从开口部11A朝向开口部11B的方向设为正的X方向(+X方向)，则第一磁传感器14A的位置适合为：位于从原点起相对于+X方向而小于开口部11A向YZ平面投影的投影截面的面积(S)的平方根的1.0倍且从原点起相对于-X方向而绝对值在向YZ平面投影的投影截面的面积(S)的平方根的0.5倍以下的范围。即，如果将第一磁传感器14A的可配置的范围(X坐标)设为L1，则L1相当于式(1)的范围。在本实施方式中，L1的位置设为0cm。

$-0.5\×\sqrt{}S\≤L1+\sqrt{}S...\left(1\right)$

此外，第二磁传感器14B的位置适合为：位于从原点的位置起相对于+X方向而在向YZ平面投影的投影截面的面积(S)的平方根的1.0倍以下的范围。即，如果将第二磁传感器14B的可配置的范围设为L2，则L2相当于式(2)的范围。其中，关于第二磁传感器14B在+X方向上的位置，必须是始终比第一磁传感器14A更为正的位置。在本实施方式中，L2的位置设为60cm程度。

$0<L2\&le;+\sqrt{}S...\left(2\right)$

在图2中示出本实施方式所涉及的磁屏蔽装置100的包括控制部在内的概观图。图2除了从图1中的磁屏蔽装置100的Y轴方向观察到的示意截面图之外还示出控制部20。在以下的说明中，省略与图1重复的部分的说明。

另外，在图2中，虽然控制部20包括测量电路15、驱动电路16和控制电路17，但是并不局限于该构成。也就是说，既可以包括其中的任一个以上，也可以包含其他电路。此外，在图2中示出了X、Y、Z方向，但在表示构成控制部20的测量电路15等的位置关系时并不考虑这些方向。

测量电路15与第一磁传感器14A、第二磁传感器14B以及位于修正对象空间150内的未图示的高灵敏度磁传感器分别连接。这里的高灵敏度磁传感器是指具有与第一磁传感器14A及第二磁传感器14B同等以上的测量精度的磁传感器。另外，在图2中示出了一个测量电路15上连接着第一磁传感器14A、第二磁传感器14B等多个传感器，但是也可以按照每个磁传感器而具有独立的测量电路15。

通过测量电路15能够测量第一磁传感器14A、第二磁传感器14B中的各自的磁场强度和例如与原点的位置相距的距离。

驱动电路16与外部线圈12A、12B和内部线圈13A、13B分别连接。另外，在图2中示出了一个驱动电路16上连接着外部线圈12A、12B、内部线圈13A、13B这4个线圈，但是也可以按照每个线圈而具有独立的驱动电路16。驱动电路16从未图示的电源向该线圈供给交流电流以及直流电流，以产生磁场。

控制电路17与测量电路15和驱动电路16连接。控制电路17是用于按照由测量电路15测量出的磁场强度来计测流入磁场梯度，并控制驱动电路16以使该流入磁场梯度成为给定阈值以下的装置。

图3是表示控制电路17的构成的一例的图。控制电路17具有CPU(Central Processing Unit)21、长期存储电路(例如ROM(Read OnlyMemory)或闪存等非易失性存储器)22、临时存储电路(例如DRAM或SRAM等RAM(Random Access Memory))23、输入部24和输出部25。各构成要素分别经由总线26而相互被电连接。

CPU21以从测量电路15获取到的磁场强度为基础，读出并执行在长期存储电路22中存储的控制程序，来控制驱动电路16。在长期存储电路22中，作为一例而保持有流入磁场梯度的阈值等。临时存储电路23提供CPU21执行控制程序时的工作区。输入部24经由未图示的操作部而从测量电路15受理磁场强度等。输出部25向驱动电路16输出驱动信号(例如交流电流的大小等)。即，CPU21能够向驱动电路16送出最合适指令，使得以由第一磁传感器14A、第二磁传感器14B和测量电路15测量出的磁场强度为基础而计算出的流入磁场梯度成为阈值以下。

磁屏蔽装置100的动作方法

下面，关于磁屏蔽装置100的动作，使用图4来进行说明。图4是磁屏蔽装置100的动作流程图。图4的处理是以例如磁屏蔽装置100被驱动为契机而开始的。也就是说，是指基于无源屏蔽罩11的性能(例如由“高磁导率×厚度”所表示的)等而通过驱动电路16使外部线圈12A、12B、、内部线圈13A、13B动作的状态。

流入磁场梯度测量(S10)

关于流入磁场梯度的测量方法进行说明。步骤S10提及的流入磁场梯度是指：如前所述那样由第一磁传感器14A和第二磁传感器14B测量出的磁场强度的差分除以第一磁传感器14A与第二磁传感器14B之间的距离而得到的值。

首先，通过第一磁传感器14A和测量电路15来测量第一磁传感器14A被设置的位置的磁场强度(从外部空间向内部空间110流入的流入磁场)、和与原点相距的距离(在本实施方式中，因为将第一磁传感器14A配置在原点，所以与原点相距的距离为零)。接下来，通过第二磁传感器14B和测量电路15来测量第二磁传感器14B被设置的位置的磁场强度(内部空间110的磁场强度)、和与原点相距的距离。

在控制电路17中，获取由测量电路15测量出的第一磁传感器14A处的磁场强度和距离、第二磁传感器14B处的磁场强度和距离，来测量流入磁场梯度。其中，第一磁传感器14A与第二磁传感器14B之间的距离并不限于由测量电路15测量的情况。例如也可预先由用户测量并经由控制电路17的输入部24输入至长期存储电路22。

顺便提及，这里的流入磁场梯度并不一定限于一阶的线性梯度。也就是说，即便是实质上具有一阶以上的梯度分量的例如二阶的梯度的状态，也能应用。

进入步骤S20“流入磁场梯度的阈值判断”。

流入磁场梯度的阈值判断(S20)

通过控制电路17来判定由步骤S10测量出的流入磁场梯度是否为给定阈值以下。这里所说的给定阈值根据由步骤S10求出的流入磁场梯度与修正对象空间150(即脑磁等被计测的区域)中被允许的磁场梯度之间的关系而求出。

通常，在无源屏蔽罩11中，在开口部11A(11B)附近和修正对象空间150中，因无源屏蔽罩11的构造而构成无源屏蔽罩11的强磁性体的磁场分布不同。因此，还可知由步骤S10求出的流入磁场梯度并非直到修正对象空间150为止都均匀地存在，越是从开口部11A(11B)向修正对象空间150前进，则大体上磁场梯度越是变得平缓。

而且，如前所述，本发明者通过实验还证实了：修正对象空间150中的磁场梯度可以通过流入磁场梯度来估计。即，确认了：通过使流入磁场梯度为某阈值以下，从而也能够使修正对象空间150中的磁场梯度为给定阈值以下。

具体而言，通过实验证实了：将第一磁传感器14A、第二磁传感器14B处的磁场强度、相互的距离作为参数，即，将由步骤S10测量出的流入磁场梯度作为参数，从而可以估计修正对象空间150的磁场梯度。即，作为一例，在开口部11A的投影截面具有面积S的情况下，如果流入磁场梯度为50nT/cm程度，则处于原点至投影截面的面积的平方根的1～1.6倍的范围(在本实施方式的情况下，因为S＝8100cm²，所以是指原点至大约90cm～140cm的范围)内的修正对象空间150的磁场梯度变为2nT/cm以下。

即，通过实验预先获取某流入磁场梯度、和该流入磁场梯度下的修正对象空间150中的磁场梯度，从而能够求出流入磁场梯度和修正对象空间150中的磁场梯度的相关。也就是说，通过将该相关的数据、以该数据为基础而导出的关系式例如预先存储至控制电路17的长期存储电路22中，从而可容易地进行步骤S20的判断。

在此，修正对象空间150中被允许的磁场梯度的阈值是根据在修正对象空间150中用到的心磁仪等磁测量装置(高灵敏度磁传感器)的测量范围来决定的。

更详细而言，按照修正对象空间150的X方向的两端(两端能由内部线圈13A和内部线圈13B来规定)处的磁场强度的差分成为与该磁测量装置的测量范围相应的给定值以下的方式来决定。例如，若假定磁测量装置中的测量范围为10nT，则按照修正对象空间150的X方向的两端处的磁场强度的差分(修正对象空间150的磁场梯度与修正对象空间150的X方向上的长度之积)成为该测量范围以下的方式，来决定修正对象空间150中被允许的磁场梯度的阈值。

也就是说，在磁测量装置中的测量范围为10nT、且修正对象空间150的X方向的两端的长度为1m的情况下，修正对象空间150中的磁场梯度的阈值成为10nT/m。另外，以下将成为了修正对象空间150中被允许的磁场梯度以下的磁场梯度的修正对象空间150标记为磁场梯度被抵消的修正对象空间150。

也就是说，使流入磁场梯度为阈值以下，具有与使修正对象空间150为磁场梯度被抵消的空间相同的含义。

控制电路17在判断出流入磁场梯度为根据上述方法求出的阈值以下的情况下，使处理进入步骤S30“外部线圈维持状态”。此外，在判断出大于阈值的情况下，进入步骤S40“外部线圈控制状态”。

外部线圈维持状态(S30)

在由控制电路17判定出流入磁场梯度为阈值以下的情况下，为了维持现状的流入磁场梯度，控制电路17使驱动电路16维持在外部线圈12A、12B中流动的电流量。接下来进入步骤S50“修正对象空间的磁场测量”。

外部线圈控制状态(S40)

在由控制电路17判定出流入磁场梯度大于阈值的情况下，控制电路17调整在外部线圈12A、12B中流动的电流量以使磁场梯度成为阈值以下。具体而言，对驱动电路16输出用于向外部线圈12A、12B供给成为给定流入磁场梯度那样的电流供的信号。驱动电路16基于来自控制电路17的信号而向外部线圈12A、12B供给电流。另外，被供给至外部线圈12A、12B的电流的大小和在外部线圈12A、12B的内部产生的磁场之间的关系，例如被预先存储至控制电路17的长期存储电路22。

另外，该控制中用到的用于使流入磁场梯度为阈值以下的方法可以是任何方法。例如，能够在由第二磁传感器14B测量出的磁场强度大于由第一磁传感器14A测量出的磁场强度的情况、或者在相反地由第二磁传感器14B测量出的磁场强度小于由第一磁传感器14A测量出的磁场强度的情况等下，针对任何磁场梯度的方向均由控制电路17来控制向外部线圈12A、12B供给的电流量。

然后再次返回步骤S10“流入磁场梯度测量”。直至由控制电路17判定出磁场梯度为阈值以下为止，循环执行步骤S10、步骤S20、步骤S30。

在判定为阈值以下的情况下，进入步骤S50“修正对象空间的磁场测量”。

修正对象空间的磁场测量(S50)

接下来，测量电路15利用配置在修正对象空间150中的未图示的高灵敏度传感器(例如光泵式磁传感器)来进行修正对象空间150的磁场测量。

通过直到步骤S30为止的工序，修正对象空间150已经成为磁场梯度被抵消的空间。然而，由于修正对象空间150中也会产生无源屏蔽罩11所引起的残留磁场，因此有可能使修正对象空间150的磁场强度变高至少与该残留磁场强度相应的量，所以需要进行后续工序。另外希望注意：磁场梯度被抵消并非是指磁场强度大致为零的意思。磁场梯度被抵消是指磁场强度均匀的意思。

进入步骤S60。

磁场强度的阈值判断(S60)

控制电路17从测量电路15之中获取修正对象空间150的磁场强度，并进行修正对象空间150的磁场强度是否为阈值以下的判定。如之前叙述过的那样，修正对象空间150并非处于磁场强度大致为零的状态。即，由于残留磁场的存在，处于偏移了与残留磁场的磁场强度相应的量的状态，该偏移状态成为进行磁场测量时的背景噪声，有时导致无法提供与被测量物相应的恰当的磁场测量环境。

这里的作为是否为阈值以下的判断基准的阈值是指：虽然因根据被测量物所选择的磁场测量装置的灵敏度的不同而不同，但至少能抵消修正对象空间150中残留的残留磁场，使磁场强度大致为零的程度的值。通过使磁场强度大致为零，能够提供恰当的磁场测量环境。

另外，在此使得大致为零是由于包含测量误差、以及根据被测量物而所需的磁场测量装置的绝对灵敏度不同，因此不能说成使得绝对为零。

控制电路17在判定出修正对象空间150的磁场强度为阈值以下的情况下，使处理进入步骤S70“内部线圈维持状态”。此外，在判断出大于阈值的情况下，进入步骤S80“内部线圈控制状态”。

内部线圈维持状态(S70)

在由控制电路17判断出修正对象空间150的磁场强度为阈值以下的情况下，为了维持现状的磁场强度，控制电路17使驱动电路16维持在内部线圈13A、13B中流动的电流量。然后，磁屏蔽装置100的动作结束。另外，根据外部空间的状态，存在流入磁场梯度、修正对象空间150中的磁场强度发生变动的情况，因此也可以从本步骤S70再次进入步骤S10“流入磁场梯度测量”，循环执行步骤S10～步骤S80的处理流程。

内部线圈控制状态(S80)

在由控制电路17判定出修正对象空间150的磁场强度大于给定阈值的情况下，控制电路17调整在内部线圈13A、13B中流动的电流量以使磁场强度成为阈值以下。具体而言，对驱动电路16输出用于向内部线圈13A、13B提供如成为给定磁场强度这样的电流的信号。

驱动电路16基于来自控制电路17的信号而向内部线圈13A、13B供给电流。另外，供给至内部线圈13A、13B的电流的大小与在内部线圈13A、13B的内部产生的磁场之间的关系，例如被预先存储至控制电路17的长期存储电路22。

然后，进入步骤S50“修正对象空间的磁场测量”，直至由控制电路17判定出磁场强度为阈值以下为止，循环执行步骤S50、步骤S60、步骤S80。

在判定为阈值以下的情况下，进入步骤S70“内部线圈维持状态”，结束磁屏蔽装置100的动作。

关于由图4的处理流程所控制的磁场梯度与磁场强度之间的关系，使用图5来进一步进行说明。图5表示了由图4的处理流程所控制的磁屏蔽装置100的磁场强度的分布的一例。省略与前面的图重复的说明。

图5(a)是与图2同样的磁屏蔽装置100的概观图，图5(b)是与图5(a)的X方向对应的磁场强度的分布图。在图5(b)中，纵轴表示磁场强度，横轴表示在将开口部11A设为X方向的原点、且将从第一磁传感器14A朝向第二磁传感器14B的方向设为正的X方向时的相对位置关系。为了方便起见，将第一磁传感器14A在X方向上的位置设为L1(因为实际上被设为原点，所以X＝0)，将第二磁传感器14B在X方向上的位置设为L2。另外，关于L1、L2只要处于之前的式(1)、式(2)的范围内即可。从图5(a)的各部件相对于图5(b)在垂直方向上垂下的虚线与图5(b)的各曲线的交点表示该部件处的大体的磁场强度。

在图5(b)中由虚线表示的曲线G10表示了初始状态、即图4提及的磁屏蔽装置100在驱动开始前的大体的磁场强度分布的一例。L1与L2之间的磁场梯度(所谓的流入磁场梯度)大于由图4的步骤S20进行判定的阈值，修正对象空间150中的磁场梯度并未成为被抵消的状态。此外，修正对象空间150的磁场强度也处于大于由图4的步骤S60进行判定的阈值的状态。

在图5(b)中由单点划线所表示的曲线G20表示了图4提及的步骤S30“外部线圈维持状态”的大体的磁场强度分布。即，表示了结束步骤S10、步骤S20(包含步骤S40)的过程后的状态。L1与L2之间的磁场梯度成为由图4的步骤S20进行判定的阈值以下，修正对象空间150成为所谓的磁场梯度被抵消的状态。然而，修正对象空间150的磁场强度处于大于由步骤S60进行判定的阈值的状态。

在图5(b)中由实线所表示的曲线G30表示了图4提及的步骤S70“内部线圈维持状态”的大体的磁场强度分布。即，表示了从曲线G20起还进一步结束了步骤S50、步骤S60(包含步骤S80)的过程后的状态。修正对象空间150中的磁场强度成为由图4的步骤S60进行判定的阈值以下，表示形成了恰当的磁场测量环境的状态。

另外，在曲线G30中，在修正对象空间150的两端、即内部线圈13A、13B的周围观察到凸部的磁场强度的位移。这是在驱动使用了亥姆霍兹线圈的内部线圈13A、13B时产生的生成磁场，但是并未给修正对象空间150中的磁场强度的分布带来影响。

根据上述实施方式所涉及的磁屏蔽装置100，可获得以下效果。(1)通过控制流入磁场梯度，从而在修正对象空间150中可以形成所谓的磁场梯度被抵消的空间。由此，可以使修正对象空间150为恰当的磁场测量环境。

(2)为了使修正对象空间150的磁场强度为阈值以下，可以使用公知的亥姆霍兹线圈作为内部线圈13A、13B来进行控制。即，能够通过容易获得的内部线圈13A、13B将修正对象空间150设为大致零磁场，从而能够以高的SN比来计测例如来自心脏或脑的微小磁信号。

(3)第一磁传感器14A和第二磁传感器14B均具有相同程度的测量灵敏度即可，不需要是例如配置在修正对象空间150中的未图示的高灵敏度传感器(例如光泵式磁传感器)。由此，可以提供抑制了制造成本的磁屏蔽装置100。

本发明并不限定于上述的实施方式，可以实现各式各样的实施方式。以下说明几个变形例。另外，省略与上述实施方式中说明过的部分相重复的部分的说明。

变形例1

磁传感器的配置例

用于测量磁场强度的第一磁传感器14A等的配置并不限于图2所示的配置。以下说明第一磁传感器14A等的几种配置。

图6是表示了第二配置例的磁屏蔽装置200的概观图。在该例中，处于只有一个外部线圈12A被驱动而另一个外部线圈12B不驱动的状态。故此，能够使控制电路17所执行的流入磁场梯度的控制简单化。

图7是表示了第三配置例的磁屏蔽装置300的概观图。在该例中，设置了测量向无源屏蔽罩11流入的流入磁场的磁传感器和测量内部空间110的磁场的磁传感器这两组磁传感器。第一磁传感器14A、14C是用于测量从外部空间向内部空间110流入的流入磁场的强度的磁传感器，第二磁传感器14B、14D是用于测量内部空间110的磁场强度的磁传感器。另外，在该例中，第一磁传感器14A、14C、第二磁传感器14B、14D被配置在未图示的中心轴110A上。

由第一磁传感器14A和第二磁传感器14B来测量无源屏蔽罩11的一端即开口部11A侧的流入磁场梯度，由磁传感器14C和磁传感器14D来测量另一端的开口部11B侧的流入磁场梯度。并且，由控制电路17实施控制以使各自的流入磁场梯度成为阈值以下。

根据第三磁传感器的配置例，对于从处于无源屏蔽罩11的两端的开口部11A、11B流入的流入磁场，也能够将流入磁场梯度控制在阈值以下，因此即便在流入磁场无对称性的无源屏蔽罩11中也能够容易控制流入磁场梯度。

图8是表示了第四配置例的磁屏蔽装置400的概观图。用于测量磁场强度的磁传感器沿着未图示的中心轴110A而配置了3个。从无源屏蔽罩11的开口部11A朝向内部而按照第一磁传感器14A、磁传感器14E、第二磁传感器14B的顺序进行配置。在该例子中，也可以不使用最靠近开口部11A的第一磁传感器14A，而使用配置在内部空间110中的第二磁传感器14B和磁传感器14E来测量流入磁场梯度。另一方面，也可以由三个磁传感器、即第一磁传感器14A、第二磁传感器14B、14E的每一个来测量磁场强度，并通过给定运算(例如最小二乘近似法)来测量流入磁场梯度。

另外，也可以在测量流入磁场梯度时使用4个以上的磁传感器，来测量更详细的磁场梯度。另外，配置在内部空间110中的第二磁传感器14B和磁传感器14E的配置方向，也可以不沿着未图示的中心轴110A的方向。例如，这是因为：根据无源屏蔽罩11的构造，第二磁传感器14B、14E的磁场梯度的测量灵敏度有时根据其配置的方向而发生改变。

图9是表示了第五配置例的磁屏蔽装置500的概观图。用于测量流入磁场的强度的磁传感器，只要存在于先前叙述的第一磁传感器14A的可配置的范围(式(1))内即可，第一磁传感器14A和第二磁传感器14B的配置方向无需沿着未图示的中心轴110A。这是因为第一磁传感器14A只要能测量从外部空间向内部空间110流入的流入磁场即可。

变形例2

无源屏蔽罩11的X方向的截面形状并不限于在前述的实施方式中说明过的形状。例如，也可以是多边形状或圆形状、或者其外周用直线和曲线组合后的形状。具体而言，无源屏蔽罩11的截面形状除了圆形或椭圆形之外，如果为多边形，则能够设为四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。

此外，无源屏蔽罩11可以不具有开口部11A、11B，也可以设为只有开口部11A、11B当中的任一方。或者，开口部11A、11B也可以用盖等覆盖。通过使无源屏蔽罩11的形状具有自由度，从而磁屏蔽装置100可以应用于各式各样的磁测量装置。

变形例3

内部线圈13A、13B可以被省略。这是因为即便是磁屏蔽装置100不具有内部线圈13A、13B的情况也可以使用外部线圈12A、12B控制流入磁场梯度，来形成磁场梯度被抵消的修正对象空间150。另外，在不具有内部线圈13A、13B的情况下，只要将例如配置高灵敏度磁传感器的区域设为修正对象空间150即可。

变形例4

在前述的实施方式中，说明了修正X方向(即1轴)的磁场的例子。而在内部空间110中，也可以通过测量2轴以上的磁场强度来修正流入磁场梯度。该情况下，磁屏蔽装置100具有两组以上的外部线圈。具体而言，例如在设为3轴的情况下，在磁屏蔽装置100中，可以对于X轴、Y轴以及Z轴这3轴的每一个轴使用两个外部线圈(共计6个)来测量3轴方向的分量的磁场。与测量仅1轴的流入磁场梯度的情况相比，能够进行精度更高的流入磁场梯度的测量。

变形例5

无源屏蔽罩11并不限于配置成其中心轴110A大致水平的情况。例如，也可以按照中心轴110A大致垂直的方式设为电话亭那样的配置。

变形例6

外部线圈12A、12B作为一例为亥姆霍兹线圈，但是也可以采用其他构成。例如可以在外部线圈12A与外部线圈12B之间等间隔地配置多个外部线圈。

符号说明

11…无源屏蔽罩，11A、11B…开口部，12A、12B…外部线圈，13A、13B…内部线圈，20…控制部，14A、14C…第一磁传感器，14B、14D…第二磁传感器，15…测量电路，16…驱动电路，17…控制电路，20…控制部，21…CPU，22…长期存储电路，23…临时存储电路，24…输入部，25…输出部，26…总线，100、200、300、400、500…磁屏蔽装置，110…内部空间，110A…中心轴，150…修正对象空间。

Claims (8)

1.一种磁屏蔽装置，其特征在于，具有：

无源屏蔽罩；

在所述无源屏蔽罩的内部被规定的修正对象空间；

对所述无源屏蔽罩内的磁场进行修正的第一线圈；

第一磁传感器；

与所述第一磁传感器相比更靠近所述无源屏蔽罩的内侧而配置的第二磁传感器；和

控制部，

所述第一磁传感器和所述第二磁传感器测量所述无源屏蔽罩内的磁场梯度，

所述控制部基于所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的测量结果来控制所述第一线圈。

2.根据权利要求1所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

所述控制部控制所述第一线圈以使所述磁场梯度成为阈值以下。

3.根据权利要求1或2所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

所述第一磁传感器和所述第二磁传感器测量沿着第一方向的磁场梯度，

所述第一线圈的轴沿着所述第一方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

所述无源屏蔽罩具有开口部，

在将所述开口部在所述第一方向上的坐标设为原点、将沿着所述第一方向从所述开口部朝向所述无源屏蔽罩的内部的方向设为所述第一方向的正方向时，所述第一磁传感器在所述第一方向上被配置在：所述开口部的与所述第一方向正交的投影截面的面积的平方根的-0.5倍至1.0倍的范围内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

所述第二磁传感器在所述第一方向上被配置在：所述开口部的与所述第一方向正交的投影截面的面积的平方根的0倍至1.0倍的范围内，

所述第二磁传感器在所述第一方向上的坐标比所述第一磁传感器在所述第一方向上的坐标大。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

所述修正对象空间在所述第一方向上的坐标比所述第一磁传感器在所述第一方向上的坐标大。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁屏蔽装置，其特征在于，

在所述无源屏蔽罩的内部还具备对所述修正对象空间的磁场强度进行调整的第二线圈。

8.一种磁屏蔽方法，其特征在于，包括：

第一工序，测量无源屏蔽罩内的磁场梯度；

第二工序，基于所述第一工序而将所述磁场梯度设为给定阈值以下；

第三工序，测量所述无源屏蔽罩内的磁场强度；和

第四工序，将所述磁场强度设为给定阈值以下。