JP2002243817A - 検出コイル一体型グラジオメータ及び磁場計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜で形成される検出コイル一体型グラジオ
メータを提供する。 【解決手段】 検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎは入力コ
イル２を介してＳＱＵＩＤ（１Ｘ）に，検出コイル１１
Ｙｐ，１１Ｙｎは入力コイル２を介してＳＱＵＩＤ（１
Ｙ）に，それぞれ磁気的に結合される。ＳＱＵＩＤ（１
Ｘ，１Ｙ）にはそれぞれ，ジョゼフソン接合５から見て
２つの超電導ループが直列に接続される。入力コイル２
は対応する検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎ，１１Ｙｐ，
１１Ｙｎとともに超電導閉ループをなす。一様磁場の入
射に対して，ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）のそれぞれの２
つの超電導ループを流れる電流の方向が互いに逆となる
ように，ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）はそれぞれ全体とし
て８の字型の形状となるように接続され，環境雑音磁場
を除去するよう構成される。１枚の基板上にｘ及びｙ方
向のグラジオメータがそれらの中心が一致するように形
成され，法線方向の磁場成分のｘ方向に関する微分とｙ
方向に関する微分を同時に検出する。 【効果】 磁場を高感度に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，検査対象から発生
する磁場を高感度に検出できる検出コイル一体型ＳＱＵ
ＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱＵａｎｔｕ
ｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）に関
し，特に検出コイル一体型ＳＱＵＩＤを用いる磁場計測
装置に関する。本発明は特に，生体の脳の神経活動や心
臓の心筋活動等により発生する生体磁場を計測する多チ
ャンネルの検出コイル一体型ＳＱＵＩＤを用いる生体磁
場計測装置，非破壊検査を行なう多チャンネルの検出コ
イル一体型ＳＱＵＩＤを用いる磁場計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体磁場を計測するＳＱＵＩＤ磁束計
は，超電導ワイヤで形成される同軸型の検出コイルと薄
膜で形成されるＳＱＵＩＤを超電導接続して構成するの
が一般的である。環境雑音磁場を低減するために，検出
コイルとして検出磁場方向の空間微分を検出するグラジ
オメータ（微分型磁束計）を用いることが多い。検出磁
場が法線方向（ｚ方向とする）であれば，グラジオメー
タは検出磁場のｚ方向成分Ｂｚのz方向微分（ΔＢｚ／
Δｚ）を検出する（従来技術−１：プロシーディグス
オブ ザ アイ イーイーイー，７７巻，８号，１２０
８−１２２３（１９８９）（Ｊ．Ｃｌａｒｋｅ，Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．
７７，Ｎｏ．８，１２０８−１２２３（１９８９））。

【０００３】超電導ワイヤで形成される検出コイルでは
環境雑音磁場の除去率に限界があるため，検出コイルを
薄膜化して検出磁場に垂直な１方向に関する微分を検出
する方法が考案されている。この場合，検出磁場をＢｚ
とすれば，グラジオメータは（ΔＢｚ／Δｘ），又は
（ΔＢｚ／Δｙ）を検出する（従来技術−２：ジャーナ
ル オブ アプライド フィジクス，５８巻，１１号，
４３２２−４３２５（１９８５）（Ｍ．Ｂ．Ｋｅｔｃｈ
ｅｎ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．５８，Ｎ
ｏ．１１，４３２２−４３２５（１９８５））。

【０００４】また，ＳＱＵＩＤそのものが環境雑音磁場
をひろうのを防止するため，ＳＱＵＩＤのホールを直
列，又は並列の差動構成にした差動型ＳＱＵＩＤの構成
も周知である（従来技術−２，及び従来技術−３：ジャ
パニーズ ジャーナル オブアプライド フィジクス，
３６巻，第１部，１１号，６７３７−６７４１（１９９
７）（Ｒ．Ｓ．Ａｈｍａｄ ｅｔ ａｌ，Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３６，Ｐａｒｔ １，
Ｎｏ．１１，６７３７−６７４１（１９９７））。

【０００５】グラジオメータを構成する１つの検出コイ
ルを，前述の差動型ＳＱＵＩＤに接続する構成も知られ
ている（従来技術−４：レビュー オブ サイエンティ
フィック インスツルメンテーションズ，６６巻，１０
号，５０８５−５０９１（１９９５）（Ｋ．Ｔｓｕｋａ
ｄａ ｅｔ ａｌ，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕ
ｍ．，Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ１０，５０８５−５０９１
（１９９５））。

【０００６】更に，グラジオメータを構成する１つの検
出コイルと，前述の差動型ＳＱＵＩＤを同一の基板に形
成した構成も公知である（従来技術−５：アイ イーイ
ーイー トランザクションズ オン マグネティクス，
２５巻，２号，１１６６−１１６９（１９８９）（Ｍ．
Ｋｏｙａｎａｇｉ ｅｔ ａｌ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ
ａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．
２５，Ｎｏ．２，１１６６−１１６９（１９８９））。

【０００７】以上の例では，微分方向は空間の一方向で
あって，（ΔＢｚ／Δｘ），又は（ΔＢｚ／Δｙ）を検
出する構成であった。生体磁場計測装置において信号源
（電流源）を推定するためには，この双方を同時に計測
する必要がある。そこで，グラジオメータを構成し互い
に微分方向が直交する２つのグラジオメータを１枚の基
板に構成したエレメントが報告されている（従来技術−
６：４Ｄ Ｎｅｕｒｏｉｍａｇｉｎｇ社，製品資料）。

【０００８】

【発明が解決しようとする技術】本発明の検出コイル一
体型グラジオメータは，基板に薄膜で形成される。以下
の説明では，この基板面に平行な面をｘｙ面，基板に垂
直な方向をｚ軸とする直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を使用
する。本発明の実施例の検出コイル一体型グラジオメー
タは，法線方向（ｚ方向とする）の磁場成分（Ｂｚ）
の，ｘ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｘ）又は／及びｙ
方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｙ）を検出する。まず，
以下の説明で使用する用語について説明する。 「検出コイル」：基板に薄膜で形成される平面型の検出
コイルを表わす。 「検出コイルの中心」：検出コイルの外形の中心を表わ
す。ここでは検出コイルの外形に等しい外形を持つ理想
的な平板の重心と定義する。 「検出コイルの軸線分」：グラジオメータの構成要素で
ある２つの検出コイルの中心間を結ぶ線分を基板面へ垂
直に投影した線分を表わす。 「ｘ方向の検出コイルの軸線分」：ｘ方向微分用のグラ
ジオメータにおいて，ｘ方向に配置される２つ検出コイ
ルの中心間を結ぶ線分を基板面へ垂直に投影した線分を
表わす。この軸線分の長さはｘ方向のグラジオメータの
ベースライン長である。 「ｙ方向の検出コイルの軸線分」：ｙ方向微分用のグラ
ジオメータにおいて，ｙ方向に配置される２つ検出コイ
ルの中心間を結ぶ線分を基板面へ垂直に投影した線分を
表わす。この軸線分の長さはｙ方向のグラジオメータの
ベースライン長である。 「検出コイルの中心点」：検出コイルの軸線分の中点を
表わす。 「ｘ方向の検出コイルの中心点」：ｘ方向の検出コイル
の軸線分の中点を表わす。「ｙ方向の検出コイルの中心
点」：ｙ方向の検出コイルの軸線分の中点を表わす。
「差動型ＳＱＵＩＤ」：基板に薄膜で形成される平面型
のＳＱＵＩＤであって，そのホールが直列又は並列の差
動構成をなすものを表わす。 「差動型ＳＱＵＩＤの軸線分」：差動型ＳＱＵＩＤを構
成する第１の超電導ループ（ＳＱＵＩＤホール）の中心
と第２の超電導ループ（ＳＱＵＩＤホール）の中心と結
ぶ線分を基板面へ垂直に投影した線分を表わす。 「差動型ＳＱＵＩＤの中心」：差動型ＳＱＵＩＤの軸線
分の中点を表わす。 「ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分」：ｘ方向に配置
される差動型ＳＱＵＩＤの軸線分を基板面へ垂直に投影
した線分を表わす。 「ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分」：ｙ方向に配置
される差動型ＳＱＵＩＤの軸線分を基板面へ垂直に投影
した線分を表わす。 「ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点」：ｘ方向の差動
型ＳＱＵＩＤの軸線分の中点を表わす。 「ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点」：ｙ方向の差動
型ＳＱＵＩＤの軸線分の中点を表わす。 「検出コイルの軸線分と差動型ＳＱＵＩＤの軸線分が一
致する」：検出コイルの軸線分と，差動型ＳＱＵＩＤの
軸線分とが重なることを表わす。 「ｘ方向の検出コイルの軸線分とｘ方向の差動型ＳＱＵ
ＩＤの軸線分が一致する」：ｘ方向の検出コイルの軸線
分と，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分と重なること
を表わす。 「ｙ方向の検出コイルの軸線分とｙ方向の差動型ＳＱＵ
ＩＤの軸線分が一致する」：ｙ方向の検出コイルの軸線
分と，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが重なるこ
とを表わす。 「検出コイル一体型グラジオメータの中心点」：（１）
ｘ方向の検出コイルの中心点と，ｘ方向の差動型ＳＱＵ
ＩＤの中心点とが一致する点を表わす。（２）ｙ方向の
検出コイルの中心点と，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中
心点とが一致する点を表わす。（３）ｘ方向の検出コイ
ルの中心点と，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点と，
ｙ方向の検出コイルの中心点と，ｙ方向の差動型ＳＱＵ
ＩＤの中心点とが一致する点を表わす。

【０００９】従来技術−１では，実装が煩雑であるとい
う問題，実装配線の部分から環境雑音磁場が混入し，計
測される磁場に誤差を生じるのが避けられないという問
題があった。またワイヤで形成される検出コイルは機械
的精度に限界があり，環境雑音の除去率にも限界がある
という問題があった。

【００１０】従来技術−２，３，４でも，検出コイルと
ＳＱＵＩＤが一体化していないため，実装配線の部分か
ら環境雑音磁場が混入し，計測される磁場に誤差を生じ
るのが避けられないという問題が残されていた。

【００１１】図１は，１方向（ｘ方向）のグラジオメー
タをなす２つの検出コイル，差動型ＳＱＵＩＤを１枚の
基板に形成した従来技術の構成の概略を説明するための
図である。従来技術−５では，図１に示すように，検出
コイルの軸線分２２Ｘと差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）の軸
線分２１とは一致せず，検出コイルの中心点と差動型Ｓ
ＱＵＩＤの中心点とが一致しないので，計測される磁場
に誤差を生じるのが避けられないという問題があった。
また，ｘ方向微分とｙ方向微分を同時に計測する方法に
ついては考慮されていない。

【００１２】図２は，２つの直交するグラジオメータの
ｘ，ｙ方向の検出コイルの従来技術の構成の概略を説明
するための図である。従来技術−６では，図２に示すよ
うに，２つの直交するグラジオメータのｘ方向の検出コ
イル１１Ｘｐ，１１Ｘｎ，ｙ方向の検出コイル１１Ｙ
ｐ，１１Ｙｎが形成され，ｘ方向の検出コイルの中心点
とｙ方向の検出コイルの中心点とは一致しているが，ｘ
方向，ｙ方向の検出コイルに対応するｘ方向，ｙ方向の
ＳＱＵＩＤが形成される位置は明示されていない。検出
コイルを形成する基板と，ＳＱＵＩＤが形成される基板
とを別々にすると，実装配線の部分から環境雑音磁場が
混入し，計測される磁場に誤差を生じるのが避けられな
いという問題があった。なお，図２では，わかりやすく
するためために，ｘ方向とｙ方向の検出コイルの線幅を
変えており，またｘ方向とｙ方向の検出コイルの中心を
ずらして表示している。

【００１３】基板に薄膜により形成される検出コイルと
差動型ＳＱＵＩＤを用いて高感度に正確に磁場を検出す
るためには，以下の３条件を満たす必要があるが，この
３条件の全てを満たす構成は従来知られていなかった。 （１）グラジオメータをなす検出コイルの軸線分と差動
型ＳＱＵＩＤの軸線分が一致する。 （２）ｘ方向のグラジオメータをなす検出コイルの中心
点と，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点と，ｙ方向の
グラジオメータをなす検出コイルの中心点と，ｙ方向の
差動型ＳＱＵＩＤの中心点とが一致する。 （３）検出コイルと差動型ＳＱＵＩＤがともに同一の基
板上に形成され，超電導接続が存在しない。

【００１４】本発明の目的は，上記の３条件を満たすグ
ラジオメータを構成し，環境雑音磁場の混入が少なく，
検査対象から発生する磁場を高感度に検出できる，薄膜
で形成される検出コイル一体型グラジオメータを提供す
ることにある。特に，生体の脳の神経活動や心臓の心筋
活動等により発生する生体磁場計測を目的とする，多チ
ャンネルの検出コイル一体型グラジオメータを検出器と
する生体磁場計測装置，あるいは非破壊検査を目的とす
る，検出コイル一体型グラジオメータを検出器とする磁
場計測装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の検出コイル一体
型グラジオメータの方式には，磁束トランス型と，並列
結合検出コイル型の２方式が考えられる。磁束トランス
型は検出コイルが検出した磁束を入力コイルを介してＳ
ＱＵＩＤに伝達する方式であり，検出コイルとＳＱＵＩ
Ｄは電気的には接続されていない。並列結合検出コイル
型は，並列接続された超電導ループがＳＱＵＩＤを形成
する方式で，検出コイルループとＳＱＵＩＤの超電導ル
ープは厳密には区別されない。

【００１６】磁気トランス結合型の検出コイル一体型グ
ラジオメータでは，検出コイルの軸線分と差動型ＳＱＵ
ＩＤの軸線分とを一致させ，検出コイルの中心点（検出
コイルの軸線分の中点）と，差動型ＳＱＵＩＤの中心点
（ＳＱＵＩＤの軸線分の中点）とを一致させる。ここ
で，超電導接続をなくすため，検出コイルと差動型ＳＱ
ＵＩＤとを同一の基板上に形成する。

【００１７】更に，ｘ方向微分とｙ方向微分を同時に計
測するため，ｘのグラジオメータとｙ方向のグラジオメ
ータを同一基板上に形成し，ｘ方向の検出コイルの軸線
分とｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とを一致させ，
ｙ方向の検出コイルの軸線分とｙ方向の差動型ＳＱＵＩ
Ｄの軸線分とを一致させ，ｘ方向の検出コイルの軸線分
とｙ方向の検出コイルの軸線分とを直交させる構成とす
る。またｘ方向の検出コイルの中心点と，ｘ方向の差動
型ＳＱＵＩＤの中心点と，ｙ方向の検出コイルの中心点
と，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点とを一致させ
る。超電導接続をなくすため，ｘ方向の検出コイルと，
ｙ方向の検出コイルと，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤと，
ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤとを，全て１枚の同一の基板
に薄膜で形成する。

【００１８】並列結合検出コイル型の検出コイル一体型
グラジオメータでは，並列接続された検出コイルが差動
型ＳＱＵＩＤの超電導ループをなす。更に，ｘ方向差動
型ＳＱＵＩＤを構成する並列結合検出コイルと，ｙ方向
の差動型ＳＱＵＩＤを構成する並列結合検出コイルが１
枚の基板上に構成され，ｘ方向の検出コイルの軸線分
と，ｙ方向の検出コイルの軸線分は直交する構成とす
る。更に，ｘ方向の検出コイルの中心点とｙ方向の検出
コイルの中心点とを一致させる。

【００１９】本発明の検出コイル一体型グラジオメータ
では，何れの方式でも簡単な構成により，法線方向の磁
場成分（Ｂｚ）の，ｘ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δ
ｘ），又はｙ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｙ）を精度
よく（環境雑音磁場の混入が少なく誤差の少ない状態
で）計測できる。またｘ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δ
ｘ）とｙ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｙ）を同時に検
出できる。

【００２０】本発明のグラジオメータは，特に生体から
発生する微弱な生体磁場の正確な検出に好適である。

【００２１】磁気トランス結合型の検出コイル一体型グ
ラジオメータの第１の構成を以下に説明する。ほぼ正方
形の形状を持つ，第１，第２の検出コイルと，差動型Ｓ
ＱＵＩＤとが，同一の基板に薄膜で形成される。差動型
ＳＱＵＩＤは，第１，第２の検出コイルと磁気的に結合
され直列又は並列に接続される第１，第２の超電導ルー
プから構成される。

【００２２】第１，第２の検出コイル，第１，第２の超
電導ループは，以下の条件（１），（２）を満たすよう
に，同一の基板に薄膜で形成される。 （１）第１の検出コイルの中心と第２の検出コイルの中
心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第１の線分
と，第１の超電導ループの中心と第２の超電導ループの
中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第２の線分
とが重なる。 （２）第１の線分の中点と第２の線分の中点とが一致す
る。

【００２３】第１，第２の検出コイルは，第１，第２の
入力コイルとともに，各々閉ループを構成する。第１の
検出コイルは，基板の面に垂直なｚ方向の磁場により第
１の検出コイルに誘起される第１の電流による磁束を第
１の超電導ループに入力させる第１の入力コイルを第１
のループにもつ。また，第２の検出コイルは，ｚ方向の
磁場により第２の検出コイルに誘起される第２の電流に
よる磁束を第２の超電導ループに入力させる第２の入力
コイルを第２のループにもつ。

【００２４】第１の構成により，基板の面に平行であ
り，ｚ方向に垂直なｘ方向，又はｙ方向に関するｚ方向
の磁場の微分値を検出できる。検出コイルもＳＱＵＩＤ
も薄膜で形成されているため機械的精度が高く，また検
出コイルとＳＱＵＩＤの微分の中心が一致するので誤差
を生じない。

【００２５】磁気トランス結合型の検出コイル一体型グ
ラジオメータの第２の構成を以下に説明する。ほぼ正方
形の形状を持つ第１，第２，第３，第４の検出コイル
と，第１，第２の差動型ＳＱＵＩＤとが，同一の基板に
薄膜で形成される。第１の差動型ＳＱＵＩＤは，直列又
は並列に接続される第１，第２の超電導ループから構成
され，第１，第２の検出コイルと磁気的に結合される。
第２の差動型ＳＱＵＩＤは，直列又は並列に接続される
第３，第４の超電導ループから構成され，第３，第４の
検出コイルに磁気的に結合される。

【００２６】第１，第２，第３，第４の検出コイル，第
１，第２，第３，第４の超電導ループは，以下の条件
（１），（２），（３）を満たすように，同一の基板に
薄膜で形成される。 （１）第１の検出コイルの中心と第２の検出コイルの中
心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第１の線分
と，第１の超電導ループの中心と第２の超電導ループの
中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第２の線分
とが重なること。 （２）第３の検出コイルの中心と第４の検出コイルの中
心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第３の線分
と，第３の超電導ループの中心と第４の超電導ループの
中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第４の線分
とが重なること。 （３）第３の線分と第４の線分とが直交し，第１の線分
の中点と第２の線分の中点と第３の線分の中点と第４の
線分の中点とは一致する。

【００２７】第１，第２，第３，第４の検出コイルは，
第１，第２，第３，第４の入力コイルとともに，各々閉
ループを構成する。第１の検出コイルは，基板の面に垂
直なｚ方向の磁場により第１の検出コイルに誘起される
第１の電流による磁束を第１の超電導ループに入力させ
る第１の入力コイルを第１のループにもつ。第２の検出
コイルは，ｚ方向の磁場により第２の検出コイルに誘起
される第２の電流による磁束を第２の超電導ループに入
力させる第２の入力コイルを第２のループにもつ。第３
の検出コイルは，ｚ方向の磁場により第３の検出コイル
に誘起される第３の電流による磁束を第３の超電導ルー
プに入力させる第３の入力コイルを第３のループにも
つ。第４の検出コイルは，ｚ方向の磁場により第４の検
出コイルに誘起され第４の電流により磁束を第４の超電
導ループに入力させる第４の入力コイルを第４のループ
にもつ。

【００２８】第２の構成により，第1の構成の効果に加
えて，基板の面に平行であり，ｚ方向に垂直なｘ方向及
びｙ方向に関するｚ方向の磁場の微分値を，同時に検出
できる。

【００２９】磁気トランス結合型の検出コイル一体型グ
ラジオメータの第３の構成を以下に説明する。ほぼ正方
形の形状を持つ第１，第２の検出コイルループから構成
される検出コイルと，差動型ＳＱＵＩＤとが，同一の基
板に薄膜で形成される。検出コイルは，一様磁場の入射
に対して，第１，第２の検出コイルループを流れる電流
の方向が互いに逆となるように，全体として８の字型の
形状をなし，入力コイルとともに閉ループを構成して，
基板に薄膜で形成される。差動型ＳＱＵＩＤは，入力コ
イルを介して第１，第２の検出コイルループと磁気的に
結合され直列又は並列に接続される第１，第２の超電導
ループから構成される。

【００３０】検出コイル，差動型ＳＱＵＩＤは，以下の
条件（１），（２）を満たすように，同一の基板に薄膜
で形成される。 （１）第１の検出コイルループの中心と第２の検出コイ
ルループの中心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第１の線分と，第１の超電導ループの中心と第２の超
電導ループの中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第２の線分とが重なる。 （２）第１の線分の中点と第２の線分の中点とが一致す
る。

【００３１】第３の構成により，基板の面に平行であ
り，ｚ方向に垂直なｘ方向，又はｙ方向に関するｚ方向
の磁場の微分値を検出できる。検出コイルもＳＱＵＩＤ
も薄膜で形成されているため機械的精度が高く，また検
出コイルとＳＱＵＩＤの微分の中心が一致するので誤差
を生じない。

【００３２】磁気トランス結合型の検出コイル一体型グ
ラジオメータの第４の構成を以下に説明する。第１，第
２の検出コイルと，第１，第２の差動型ＳＱＵＩＤと
が，同一の基板に薄膜で形成される。第１の検出コイル
は，ほぼ正方形の形状を持つ第１，第２の検出コイルル
ープが，第１，第２の検出コイルループを流れる電流の
方向が互いに逆となるように，全体として８の字型の形
状をなし，入力コイルとともに閉ループを構成して，基
板に薄膜で形成される。第２の検出コイルは，ほぼ正方
形の形状を持つ第３，第４の検出コイルループが，第
３，第４の検出コイルループを流れる電流の方向が互い
に逆となるように，全体として８の字型の形状をなし，
入力コイルとともに閉ループを構成して，基板に薄膜で
形成される。

【００３３】第１の差動型ＳＱＵＩＤは，入力コイルを
介して第１，第２の検出コイルループと磁気的に結合さ
れ直列又は並列に接続される第１，第２の超電導ループ
から構成される。第２の差動型ＳＱＵＩＤは，入力コイ
ルを介して第３，第４の検出コイルループと磁気的に結
合され直列又は並列に接続される第３，第４の超電導ル
ープから構成される。

【００３４】第１，第２，第３，第４の検出コイルルー
プ，第１，第２，第３，第４の超電導ループは，以下の
条件（１），（２），（３），（４）を満たすように，
同一の基板に薄膜で形成される。 （１）第１の検出コイルループの中心と第２の検出コイ
ルループの中心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第１の線分と，第１の超電導ループの中心と第２の超
電導ループの中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第２の線分とが重なる。 （２）第３の検出コイルループの中心と第４の検出コイ
ルループの中心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第３の線分と，第３の超電導ループの中心と第４の超
電導ループの中心と結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影し
た第４の線分とが重なる。 （３）第３の線分と第４の線分とが直交する。（４）第
１の線分の中点と第２の線分の中点と第３の線分の中点
と第４の線分の中点とが一致する。

【００３５】第４の構成により，第３の構成の効果に加
えて，基板の面に平行であり，ｚ方向に垂直なｘ方向及
びｙ方向に関するｚ方向の磁場の微分値を，同時に検出
できる。

【００３６】並列結合検出コイル型の検出コイル一体型
グラジオメータの第５の構成を以下に説明する。超電導
ループからなる第１，第２の検出コイルが，直列又は並
列に接続され，第１，第２の検出コイルにそれぞれ並列
に接続される複数の超電導ループから構成される差動型
ＳＱＵＩＤが，基板に薄膜により形成される。第１の検
出コイル及びこれに並列接続される複数の超電導ループ
と，第２の検出コイル及びこれに並列接続される複数の
超電導ループとが，基板の面に平行であり基板の面に垂
直なｚ方向に垂直なｘ方向及びｙ方向の軸に対して対称
的に，同一の基板に薄膜により形成される。

【００３７】第５の構成により，基板の面に平行であ
り，ｚ方向に垂直なｘ方向，又はｙ方向に関するｚ方向
の磁場の微分値を検出できる。薄膜で形成されているた
め機械的精度が高い。

【００３８】並列結合検出コイル型の検出コイル一体型
グラジオメータの第６の構成を以下に説明する。第１，
第２の差動型ＳＱＵＩＤが，同一の基板に薄膜により形
成される。第１の差動型ＳＱＵＩＤは，超電導ループか
らなる第１，第２の検出コイルが直列又は並列に接続さ
れ，第１，第２の検出コイルにそれぞれ並列に接続され
る複数の超電導ループから構成される。第２の差動型Ｓ
ＱＵＩＤは，超電導ループからなる第３，第４の検出コ
イルが直列又は並列に接続され，第３，第４の検出コイ
ルにそれぞれ並列に接続される複数の超電導ループから
構成される。

【００３９】第１，第２の差動型ＳＱＵＩＤは，以下の
条件（１），（２）を満たすように，同一の基板に薄膜
により形成される。 （１）第１の検出コイルの中心と第２の検出コイルの中
心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第１の線分
と，第３の検出コイルの中心と第４の検出コイルの中心
とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投影した第２の線分と
が直交する。 （２）第１の線分の中点と第２の線分の中点とが一致す
る。

【００４０】第６の構成により，基板の面に平行であ
り，ｚ方向に垂直なｘ方向及びｙ方向に関するｚ方向の
磁場の微分値を，同時に検出できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例の検出コイル一体
型グラジオメータは，基板上に薄膜で形成される。以下
の説明では，この基板面に平行な面をｘｙ面，基板に垂
直な方向をｚ軸とする直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を使用
する。本発明の実施例の検出コイル一体型グラジオメー
タは，法線方向（ｚ方向とする）の磁場成分（Ｂｚ）
の，ｘ方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｘ）又は／及びｙ
方向に関する微分（ΔＢｚ／Δｙ）を検出する。 （実施例１）本発明の実施例１は磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータである。実施例１のグ
ラジオメータは，（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δ
ｙ）を同時に検出する。以下，実施例１を図３〜図６を
用いて説明する。図３〜図６では説明のために部分的な
変形や省略をしており，寸法等の正確さを示すものでは
ない。

【００４２】本発明に於ける超電導体は，液体ヘリウム
温度で動作する金属系超電導体又は高温で動作する酸化
物系超電導体の何れかであっても良い。厳密には超電導
体の種類によってジョゼフソン接合の構造が異なるが，
本発明の内容に関わるものではないので便宜的な構造で
代表するものとする。

【００４３】図３は，実施例１の磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明する
ための図である。検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎは入力
コイル２を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）に磁気的に
結合され，検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎは入力コイル
２を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｙ）に磁気的に結合さ
れる。差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）はそれぞれ，ジ
ョゼフソン接合５から見て２つの超電導ループが直列に
接続される直列構造をなしている。ＳＱＵＩＤの直列す
る２つの超電導ループには各々入力コイル２が磁気結合
しており，入力コイル２は各々対応する検出コイル１１
Ｘｐ，１１Ｘｎ，１１Ｙｐ，１１Ｙｎとともに超電導の
閉ループをなしている。

【００４４】図４は，実施例１のグラジオメータの構造
を説明するための図である。図４（ａ），図４（ｂ）
は，検出コイルと差動型ＳＱＵＩＤと入力コイルの位置
関係を示す。図５（ａ）は，実施例１のグラジオメータ
の検出コイルとＳＱＵＩＤの位置関係を説明するための
図である。図５（ａ）は，グラジオメータの外観を示
す。１辺が１５ｍｍの正方形の概略形状を持つグラジオ
メータの中心と差動型ＳＱＵＩＤの中心とが一致する。
グラジオメータが形成される１辺が１５ｍｍの正方形の
基板の４つの角に帰還コイル３が形成されている。

【００４５】検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎ，１１Ｙ
ｐ，１１Ｙｎはそれぞれ，１辺が７ｍｍの正方形の概略
形状を持つ。差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ），入力コ
イル２はそれぞれ，１辺が５００μｍの正方形の概略形
状を持つ。

【００４６】図５（ｂ）は実施例１のグラジオメータの
中心部に於ける入力コイルとＳＱＵＩＤの位置関係を説
明するための図である。図５（ｂ）には，グラジオメー
タの中心部に配置される，４つの入力コイル２と，ＳＱ
ＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）とを重畳して示している。図５
（ｂ）には，更に，検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎ，１
１Ｙｐ，１１Ｙｎの一部，電流電圧端子６Ｘｐ，６Ｘ
ｎ，６Ｙｐ，６Ｙｎの一部を示している。

【００４７】図６は，図４に示す実施例１のグラジオメ
ータの中心部の構造を説明するための図であり，差動型
ＳＱＵＩＤと入力コイルの位置関係を示す図である。図
６に示すように，実際には，一様磁場の入射に対して，
差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）の２つの超電導ループを流れ
る電流の方向が互いに逆となるように，また，差動型Ｓ
ＱＵＩＤ（１Ｙ）の２つの超電導ループを流れる電流の
方向が互いに逆となるように，差動型ＳＱＵＩＤ（１
Ｘ，１Ｙ）はそれぞれ，全体として８の字型の形状とな
るように接続され，環境雑音磁場を除去するよう構成さ
れる。

【００４８】８の字型の形状の交差部分にジョゼフソン
接合５が配置される。差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）には，
電流電圧端子６Ｘｐ，６Ｘｎが接続され，差動型ＳＱＵ
ＩＤ（１Ｙ）には，電流電圧端子６Ｙｐ，６Ｙｎが接続
される。電流電圧端子６Ｘｐはパッド４Ｘｐに，電流電
圧端子６Ｘｎはパッド４Ｘｎに，電流電圧端子６Ｙｐは
パッド４Ｙｐに，電流電圧端子６Ｙｎはパッド４Ｙｎ
に，それぞれ接続される。

【００４９】ｘ方向の検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎの
各々の中心を結ぶ線分を基板面（ｘｙ面に平行である）
に投影したｘ方向の検出コイルの軸線分２２Ｘが定義さ
れ，ｙ方向の検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎの各々の中
心を結ぶ線分を基板面に投影したｙ方向の検出コイルの
軸線分２２Ｙが定義される。

【００５０】ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）を構成
する２つの超電導ループ（ＳＱＵＩＤホール）の各々の
中心を結ぶ線分を基板面に投影したｘ方向の差動型ＳＱ
ＵＩＤの軸線分２１Ｘが定義され，ｙ方向の差動型ＳＱ
ＵＩＤ（１Ｙ）を構成する２つの超電導ループ（ＳＱＵ
ＩＤホール）の各々の中心を結ぶ線分を基板面に投影し
たｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分２１Ｙが定義され
る。なお，図４では，軸線分２１Ｘ，２１Ｙは，定義さ
れる長さよりも長く図示されている。

【００５１】検出コイルの軸線分２２ＸとＳＱＵＩＤの
軸線分２１Ｘは基板面で重なり，検出コイルの軸線分２
２Ｘの中点とＳＱＵＩＤの軸線分２１Ｘの中点は，グラ
ジオメータの中心に一致する。検出コイルの軸線分２２
ＹとＳＱＵＩＤの軸線分２１Ｙは基板面で重なり，検出
コイルの軸線分２２Ｙの中点とＳＱＵＩＤの軸線分２１
Ｙの中点は，グラジオメータの中心に一致する。

【００５２】図３〜図６に示すように，実施例１のグラ
ジオメータでは，１枚の基板上にｘ方向及びｙ方向のグ
ラジオメータが形成され，ｘ方向とｙ方向のグラジオメ
ータの中心が一致するように形成されて，そして，（Δ
Ｂｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δｙ）が同時に検出され
る。

【００５３】検出コイルとＳＱＵＩＤの一組からなるｘ
方向，又はｙ方向のグラジオメータを単独で１枚の基板
上に形成して，（ΔＢｚ／Δｘ），又は（ΔＢｚ／Δ
ｙ）を個別に検出しても良い。 （実施例２）本発明の実施例２は，磁気トランス結合型
の検出コイル一体型グラジオメータである。実施例２の
グラジオメータは，（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δ
ｙ）を同時に検出する。

【００５４】図７は，実施例２の磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明する
ための図である。検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎは入力
コイル２を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）に磁気的に
結合され，検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎは入力コイル
を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｙ）に磁気的に結合され
る。差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）はそれぞれ，ジョ
ゼフソン接合５から見て２つの超電導ループが並列に接
続される並列構造をなしている。

【００５５】図８は，図７に示す実施例２のグラジオメ
ータの中心部の構造を説明するための図であり，差動型
ＳＱＵＩＤと入力コイルの位置関係を示す図である。実
施例２の基本的構成は実施例１と同じであり，図７に示
すように，ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）のそれぞれの２つ
の超電導ループが，ジョゼフソン接合５から見て直列で
はなく，並列に接続する点が異なる。図８に示すよう
に，ジョゼフソン接合５は，ＳＱＵＩＤ（１Ｘ，１Ｙ）
のそれぞれの２つの超電導ループのホールをつなぐスリ
ットをまたぐように，それぞれ配置される。 （実施例３）本発明の実施例３は磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータである。実施例３のグ
ラジオメータは，（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δ
ｙ）を同時に検出する。

【００５６】図９は，実施例３の磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明する
ための図である。検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎは，入
力コイル２を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｘ）に磁気的
に結合され，検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎは，入力コ
イル２を介して差動型ＳＱＵＩＤ（１Ｙ）に磁気的に結
合される。検出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎにより形成さ
れるループが，一様磁場の入射に対して，ループを流れ
る電流の方向が互いに逆となるように，全体として８の
字型の形状となるように直列に接続される。また，検出
コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎにより形成されるループが，
一様磁場の入射に対して，ループを流れる電流の方向が
互いに逆となるように，全体として８の字型の形状とな
るように直列に接続される。

【００５７】図１０は，図９に示す実施例３のグラジオ
メータの中心部の構造を説明するための図であり，動型
ＳＱＵＩＤと入力コイルの位置関係を示す図である。検
出コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎのそれぞれの入力コイル２
は相互に接続され形成される１つのループは，８の字構
造をなして磁場の空間微分を検出する。差動型ＳＱＵＩ
Ｄ（１Ｘ，１Ｙ）はそれぞれ，ジョゼフソン接合５から
見て２つの超電導ループが直列に接続される直列構造を
なしている。

【００５８】実施例３の基本的構成は実施例１と同じで
あり，図９に示すように，ｘ方向の検出コイル１１Ｘ
ｐ，１１Ｘｎが直列に接続されている点，及び，ｙ方向
の検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎが直列に接続されてい
る点が，実施例１の構成と異なる。直列に接続されてい
るｘ方向の検出コイルに，一様磁場が入射すると，検出
コイル１１Ｘｐ，１１Ｘｎに流れる電流の方向が互いに
逆となり，磁場のｘ方向の空間微分を検出する。また，
直列に接続されているｙ方向の検出コイルに，一様磁場
が入射すると，検出コイル１１Ｙｐ，１１Ｙｎに流れる
電流の方向が互いに逆となり，磁場のｙ方向の空間微分
を検出する。ＳＱＵＩＤは直列型である。 （実施例４）本発明の実施例４は磁気トランス結合型の
検出コイル一体型グラジオメータである。実施例４のグ
ラジオメータは，（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δ
ｙ）を同時に検出する。

【００５９】図１１は，実施例４の磁気トランス結合型
の検出コイル一体型グラジオメータの中心部の構造を説
明するための図であり，動型ＳＱＵＩＤと入力コイルの
位置関係を示す図である。ｘ方向及びｙ方向の検出コイ
ルの構成は実施例３と同じである。差動型ＳＱＵＩＤ
は，ジョゼフソン接合から見て２つの超電導ループが並
列に接続される並列構造をなしている。実施例４の基本
的構成は実施例３と同じであり，ＳＱＵＩＤが並列型で
ある点が実施例３の構成と異なる。 （実施例５）本発明の実施例５は，並列結合検出コイル
型の検出コイル一体型グラジオメータである。実施例５
では，並列な複数の検出コイルが，直接に，差動型ＳＱ
ＵＩＤの超電導ループの一群をなす。実施例５のグラジ
オメータは，（ΔＢｚ／Δｘ），又は（ΔＢｚ／Δｙ）
が個別に検出されるか，あるいは，（ΔＢｚ／Δｘ）及
び（ΔＢｚ／Δｙ）が同時に検出される。図１２〜図１
７は，検出コイル一体型グラジオメータの構成を説明す
るための図である。図１２は，（ΔＢｚ／Δｙ）を検出
する実施例５の検出コイル一体型グラジオメータの等価
回路を説明するための図である。並列な複数のｙ方向の
検出コイル１２Ｙｐと１２Ｙｎ，超電導ループ１３Ｙｐ
と１３Ｙｎは，ジョゼフソン接合５から見て各々直列に
接続される直列構造をなしている。

【００６０】図１３は，（ΔＢｚ／Δｘ）を検出する実
施例５の検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を
説明するための図である。並列な複数のｘ方向の検出コ
イル１２Ｘｐと１２Ｘｎ，超電導ループ１３Ｘｐと１３
Ｘｎは，ジョゼフソン接合５から見て各々直列に接続さ
れる直列構造をなしている。図１２の構成と図１３の構
成を組み合わせた等価回路は，後述する図１６の等価回
路となる。

【００６１】図１４は，（ΔＢｚ／Δｙ）を検出する実
施例５の検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を
示す図である。並列な複数のｙ方向の検出コイル１２Ｙ
ｐと１２Ｙｎ，超電導ループ１３Ｙｐと１３Ｙｎは，ジ
ョゼフソン接合５から見て各々並列に接続される並列構
造をなしている。

【００６２】図１５は，（ΔＢｚ／Δｘ）を検出する実
施例５の検出コイル一体型グラジオメータの等価回路を
示す図である。並列な複数のｘ方向の検出コイル１２Ｘ
ｐと１２Ｘｎ，超電導ループ１３Ｘｐと１３Ｘｎは，ジ
ョゼフソン接合５から見て各々並列に接続される並列構
造をなしている。

【００６３】図１６は，（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ
／Δｙ）を検出する実施例５の検出コイル一体型グラジ
オメータのグラジオメータの外観を示し，検出コイルと
ＳＱＵＩＤの位置関係を示す図である。１辺が１５ｍｍ
の正方形の概略形状を持つグラジオメータの中心と差動
型ＳＱＵＩＤの中心とが一致する。グラジオメータが形
成される１辺が１５ｍｍの正方形の基板の４つの角に帰
還コイル３が形成されている。検出コイル１２Ｘｐ，１
２Ｘｎ，１２Ｙｐ，１２Ｙｎ，超電導ループ１３Ｙｐ，
１３Ｙｎ，１３Ｘｐ，１３Ｘｎはそれぞれ，底辺が約１
０ｍｍ，他の２辺が７ｍｍの２等辺三角形の概略形状を
持つ。

【００６４】図１７は，図１６に示す実施例５のグラジ
オメータの中心部の構造を説明するための図である。磁
場検出に関わらない配線６Ｘｐ，６Ｘｎ，６Ｙｐ，６Ｙ
ｎにハッチングを施してある。実施例５では，検出コイ
ル１２Ｙｐ，１２Ｙｎにより形成されるＳＱＵＩＤの超
電導ループ（図１２），及び，検出コイル１２Ｘｐ，１
２Ｘｎにより形成されるＳＱＵＩＤの超電導ループ（図
１３）はそれぞれ，８の字型をなすように，ジョゼフソ
ン接合５から見て直列に接続されている（図１２，図１
３）。

【００６５】また，検出コイル１２Ｙｐ，１２Ｙｎによ
り形成されるＳＱＵＩＤの超電導ループ（図１４），及
び，検出コイル１２Ｘｐ，１２Ｘｎにより形成されるＳ
ＱＵＩＤの超電導ループ（図１５）はそれぞれ，ジョゼ
フソン接合５から見て並列に接続されている（図１４，
図１５，図１７）。

【００６６】図１２〜図１７に示す実施例５では，各々
のＳＱＵＩＤの超電導ループに，更に，別の超電導ルー
プ１３Ｙｐ，１３Ｙｎ，１３Ｘｐ，１３Ｘｎが，並列に
接続されている。この別の超電導ループそれ自体で検出
コイルの役割をはたし，この別の超電導ループとＳＱＵ
ＩＤの超電導ループは区別されない。

【００６７】図１６，図１７に示すように，ｘ方向，ｙ
方向の差動型ＳＱＵＩＤが，同一の基板上に薄膜により
形成される。

【００６８】ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤでは，超電導ル
ープからなる第１の検出コイル１２Ｘｐ，第２の検出コ
イル１２Ｘｎが，直列又は並列に接続されている。第１
の検出コイル１２Ｘｐに並列に１個の超電導ループ１３
Ｘｐが接続され，第２の検出コイル１２Ｘｎに並列に１
個の超電導ループ１３Ｘｎが接続されている。

【００６９】ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤでは，超電導ル
ープからなる第３の検出コイル１２Ｙｐ，第４の検出コ
イル１２Ｙｎが，直列又は並列に接続されている。第３
の検出コイル１２Ｙｐに並列に１個の超電導ループ１３
Ｙｐが接続され，第４の検出コイル１２Ｙｎに並列に１
個の超電導ループ１３Ｙｎが接続されている。

【００７０】ｘ方向，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤは，以
下の条件（１），（２）を満たすように，同一の基板上
に薄膜により形成される。 （１）第１の検出コイル１２Ｘｐの中心と第２の検出コ
イル１２Ｘｎの中心とを結ぶ線分を基板の面へ垂直に投
影した第１の線分２２Ｘと，第３の検出コイル１２Ｙｐ
の中心と第４の検出コイル１２Ｙｎの中心とを結ぶ線分
を基板の面へ垂直に投影した第２の線分２２Ｙとが直交
する。 （２）第１の線分２２Ｘの中点と第２の線分２２Ｙの中
点とが一致する。 （実施例６）図１８は，実施例１から実施例５のグラジ
オメータの複数個を同一の基板上に形成した実施例６の
多チャンネルの検出コイル一体型グラジオメータの構成
を示す。図１８（ａ）は，１辺が１０５ｍｍの正方形の
基板に形成された２５チャンネルのグラジオメータの例
を示す図，図１８（ｂ）は，半径が８０ｍｍの円形の基
板に形成された３７チャンネルのグラジオメータの例を
示す図である。１つのチャンネルのグラジオメータの大
きさは，図５，図１６に示す例と同じく，１辺が１５ｍ
ｍの正方形の概略形状を持つ。 （実施例７）図１９は，実施例６の多チャンネルグラジ
オメータを用いる実施例７の生体磁場計測装置の主要部
を説明する図である。液体ヘリウム，液体窒素等の冷
媒，又は冷凍機で冷却される低温槽４０の底部に多チャ
ンネルの検出コイル一体型グラジオメータ３０が配置さ
れる。図１８（ｂ）に示される多チャンネルグラジオメ
ータ３０が使用される。グラジオメータ３０は低温槽４
０の底部にあるだけなので，例えば，液体窒素で冷却す
る場合，液体窒素の量は少量でよく，低温槽も小型のも
のでよい。低温槽４０は，支持体４２に保持される。被
検体１００は，ベッド４１に搭載され，被検体の胸部，
頭部等の検査部位が低温槽の底部の底面に位置合せされ
る。ｚ軸方向のアクティブシールド用コイル５０を使用
して，公知の手法によりアクティブシールドを行なう。
グラジオメータは薄膜型であるので，アクティブシール
ドの構造が簡単になる。 （実施例８）図２０は，実施例６の多チャンネルグラジ
オメータを用いる実施例８の生体磁場計測装置の全体構
成を説明する図である。多チャンネルグラジオメータが
底部の内部に収納される低温槽４０，被検体１００を搭
載するベッド４１は，磁気シールドルーム１６０中に配
置される。図１８（ｂ）に示される多チャンネルグラジ
オメータ３０が使用される。多チャンネルグラジオメー
タの各チャンネルの出力は，駆動回路１１０で検出さ
れ，制御及びデータ収集用コンピュータ１３０に送られ
る。必要に応じて心電計１２０も用いられる。

【００７１】アクティブシールドを併用する場合は，制
御及びデータ収集用コンピュータ１３０により電源１５
０を制御し，コイル５０に電流を流して適切な磁場を発
生させる。収集されたデータは解析用コンピュータ１４
０で解析される。磁気シールドルーム１６０の内部の様
子は，モニタカメラ１７０により監視でき，モニタカメ
ラ１７０の出力は，磁気シールドルーム１６０の外部の
モニター２００の画面に表示される。

【００７２】本発明の検出コイル一体型グラジオメータ
では，環境雑音磁場の混入が減少できるので，従来技術
で必要とされていたノッチフィルターが不要になり，検
出される磁場波形の歪みが少なくなり，正確な生体磁場
信号が検出できる。また，アクティブシールドをかける
場合，アクティブシールド用コイルをｚ軸方向の１軸方
向に配置すれば良いので，アクティブシールド用コイル
の構造が簡単になる。

【００７３】更に，本発明の検出コイル一体型グラジオ
メータは薄膜型であり，小型のクライオスタットの中で
少ない量の冷媒で冷却可能であるので，メンテナンスが
容易となる。また，循環型冷凍機により極めて容易に冷
却できる。

【００７４】（ΔＢｚ／Δｘ）及び（ΔＢｚ／Δｙ）を
同時に検出する本発明の検出コイル一体型グラジオメー
タでは，ｘ方向の検出コイルの軸線分とｘ方向の差動型
ＳＱＵＩＤの軸線分とを一致させ，ｙ方向の検出コイル
の軸線分とｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とを一致
させ，ｘ方向の検出コイルの軸線分とｙ方向の検出コイ
ルの軸線分とを直交させる。また，ｘ方向の差動型ＳＱ
ＵＩＤの軸線分とｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分と
を直交させる。更に，ｘ方向の検出コイルの中心点と，
ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点と，ｙ方向の検出コ
イルの中心点と，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点と
を一致させる。

【００７５】従って，グラジオメータの中心点で，ｘ方
向及び／又はｙ方向での正確な磁場の空間微分の信号が
求められ，環境雑音の除去率が高く，かつ，正確な磁場
マッピングのための信号を検出できる検出コイル一体型
グラジオメータを実現できる。この検出コイル一体型グ
ラジオメータは，生体磁場計測装置，及び非破壊検査を
行なう磁場計測装置に好適に使用できる。

【００７６】（ΔＢｚ／Δｘ），又は（ΔＢｚ／Δｙ）
を個別に検出する本発明の検出コイル一体型グラジオメ
ータでは，ｘ方向の検出コイルの軸線分とｘ方向の差動
型ＳＱＵＩＤの軸線分とを一致させる，又は，ｙ方向の
検出コイルの軸線分とｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線
分とを一致させる。また，ｘ方向の検出コイルの中心点
と，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点とを一致させ
る，又は，ｙ方向の検出コイルの中心点と，ｙ方向の差
動型ＳＱＵＩＤの中心点とを一致させる。従って，グラ
ジオメータの中心点で，ｘ方向，又はｙ方向での正確な
磁場の空間微分の信号が求められ，環境雑音の除去率が
高く，かつ，正確な磁場マッピングのためのデータを描
出できる生体磁場計測装置，及び非破壊検査を行なう磁
場計測装置で使用するグラジオメータを実現できる。

【００７７】本発明の理想的な検出コイル一体型グラジ
オメータでは，（１）（ΔＢｚ／Δｘ），又は（ΔＢｚ
／Δｙ）を個別に検出する構成では，ｘ方向の検出コイ
ルの軸線分とｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが完
全に一致し，又は，ｙ方向の検出コイルの軸線分とｙ方
向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが完全に一致し，そし
て，ｘ方向の検出コイルの中心点とｘ方向の差動型ＳＱ
ＵＩＤの中心点とが完全に一致し，又は，ｙ方向の検出
コイルの中心点とｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの中心点と
が完全に一致している，（２）（ΔＢｚ／Δｘ）及び
（ΔＢｚ／Δｙ）を同時に検出する場合には，ｘ方向の
検出コイルの軸線分とｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線
分とが完全に一致し，ｙ方向の検出コイルの軸線分とｙ
方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが完全に一致し，ｘ
方向の検出コイルの中心点とｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤ
の中心点とｙ方向の検出コイルの中心点とｙ方向の差動
型ＳＱＵＩＤの中心点とが完全に一致し，更に，ｘ方向
の検出コイルの軸線分とｙ方向の検出コイルの軸線分と
が完全に直交し，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分と
ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが完全に直交して
いる。

【００７８】以下，ｘ方向，及び／又は，ｙ方向での検
出コイルの軸線分と差動型ＳＱＵＩＤの軸線分の完全な
一致からのずれ（第１のずれ），ｘ方向，ｙ方向の検出
コイルの軸線分のなす角度の完全な直交からのずれ（第
２のずれ），ｘ方向，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線
分のなす角度の完全な直交からのずれ（第３のずれ），
ｘ方向の検出コイルの中心点とｘ方向の差動型ＳＱＵＩ
Ｄの中心点の完全な一致からのずれ，及び／又は，ｙ方
向の検出コイルの中心点とｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤの
中心点の完全な一致からのずれ（第４のずれ），ｘ方向
の検出コイルの中心とｙ方向の検出コイルの中心の完全
な一致からのずれ（第５のずれ），の許容範囲について
説明する。

【００７９】例えば，ｘ方向（又はｙ方向）での検出コ
イルの軸線分と差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とが一致せ
ず，第１のずれが約±２２°であると仮定すると，ｘ方
向（又はｙ方向）の検出コイルによって検出される信号
（Ｓ）は，第１のずれの存在のため，（ΔＢｚ／Δｘ）
（又は（ΔＢｚ／Δｙ））を約９３％しか含まない。一
方，雑音（Ｎ）は変化しないので，理想的な場合に比較
して，Ｓ／Ｎが約８％増加したことに相当する。この約
８％のＳ／Ｎの増加による磁場源の位置推定の誤差は約
２．４ｍｍであって，ずれのない場合の磁場源の位置推
定の誤差（通常，約５ｍｍ）に比べて小さいので，実用
上問題とならない。第１のずれは，約±２２°以内であ
れば実用上許容される。

【００８０】ｘ方向の検出コイルの軸線分とｙ方向の検
出コイルの軸線分が完全に直交していなくてもよい。ｘ
方向及びｙ方向の検出コイルによってそれぞれ検出され
る信号は，第２のずれの存在のため，（ΔＢｚ／Δｘ）
及び（ΔＢｚ／Δｙ）の信号の減少と雑音の増加を含
む。この第２のずれに起因する雑音が，磁場源の位置推
定の誤差をどの程度増大させるかの解析から，ｘ方向の
検出コイルの軸線分とｙ方向の検出コイルの軸線分のな
す角度は，９０°±２２°であれば実用上問題とならな
いことがわかる。第２のずれは，±２２°以内であれば
実用上許容される。

【００８１】例えば，ｘ方向の検出コイルの軸線分が完
全にｘ軸に一致し，ｙ方向の検出コイルの軸線分がｙ軸
と約±２２°の角度をなし，第２のずれが約±２２°で
あると仮定する。ｘ方向の検出コイルによって検出され
る信号は，第２のずれの影響を受けず，（ΔＢｚ／Δ
ｘ）を約１００％含み，雑音の影響を受けない。ｙ方向
の検出コイルによって検出される信号（Ｓ）は，第２の
ずれに起因して，（ΔＢｚ／Δｙ）を約９３％しか含ま
ない。一方，雑音（Ｎ）は変化しないので，理想的な場
合に比較して，Ｓ／Ｎが約８％増加したことに相当す
る。この約８％のＳ／Ｎの増加は，磁場源の位置推定の
誤差を増加させないので，実用上問題とならない。

【００８２】また，ｘ方向，ｙ方向の差動型ＳＱＵＩＤ
の軸線分のなす角度も完全に直交していなくてもよい。
第２のずれの解析と同様にして，第３のずれに起因する
雑音が，磁場源の位置推定の誤差をどの程度増大させる
かの解析から，ｘ方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分とｙ
方向の差動型ＳＱＵＩＤの軸線分のなす角度は，９０°
±２２°であれば実用上で問題とならないことがわか
る。第３のずれは，±２２°以内であれば実用上許容さ
れる。

【００８３】また，第４のずれに起因する雑音が，磁場
源の位置推定の誤差をどの程度増大させるかの解析か
ら，差動型ＳＱＵＩＤの中心と検出コイルの中心は，ｘ
方向，及び／又は，ｙ方向に形成される各差動型ＳＱＵ
ＩＤの外寸法の約８％以内であれば許容される。即ち，
第４のずれは，ｘ方向，及び／又は，ｙ方向に形成され
る各差動型ＳＱＵＩＤの外寸法の約８％以内であれば実
用上許容される。

【００８４】例えば，第４のずれは，各差動型ＳＱＵＩ
Ｄが５００μｍの正方形の場合，差動型ＳＱＵＩＤの中
心と検出コイルの中心は，ｘ方向，及び／又は，ｙ方向
で±４０μｍ（即ち，ｘ軸及びｙ軸と４５°をなす方向
では約±６０μｍとなる）となる。

【００８５】第５のずれに起因する雑音が，磁場源の位
置推定の誤差をどの程度増大させるかの解析から，ｘ方
向の検出コイルの中心とｙ方向の検出コイルの中心は，
各検出コイルの外寸法の約８％以内で一致すれば実用上
問題とならないことがわかる。即ち，第５のずれは，ｘ
方向，ｙ方向の各検出コイルの外寸法の約８％以内であ
れば実用上許容される。

【００８６】例えば，各検出コイルの外寸法が７．５ｍ
ｍの正方形の場合，ｘ方向の検出コイルの中心とｙ方向
の検出コイルの中心は，ｘ方向及びｙ方向でそれぞれ±
６００μｍ以内（即ち，ｘ軸及びｙ軸と４５°をなす方
向では約±８５０μｍ以内）となる。

【００８７】第１から第５の各ずれが，以上で説明した
許容範囲の値であれば，検出コイル一体型グラジオメー
タの中心点で，ｘ方向及び／又はｙ方向での磁場の空間
微分の信号が，高い除去率で環境雑音が除去された状態
で，正確に計測でき，正確な磁場マッピングのための信
号を検出でき，磁場源の位置推定の誤差も増大しない。

【００８８】

【発明の効果】本発明の検出コイル一体型グラジオメー
タは，簡単な構成で１枚の基板上に形成でき，クライオ
スタットの内部への実装が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１方向（ｘ方向）のグラジオメータをなす２つ
の検出コイル，差動型ＳＱＵＩＤを１枚の基板上に形成
した従来技術の構成の概略を説明するための図。

【図２】２つの直交するグラジオメータのｘ，ｙ方向の
検出コイルの従来技術の構成の概略を説明するための
図。

【図３】本発明の実施例１の磁気トランス結合型の検出
コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明するため
の図。

【図４】（ａ）は実施例１のグラジオメータの構造を説
明するための図，（ｂ）は実施例１のグラジオメータの
検出コイルとパッドの位置関係を説明するための図。

【図５】（ａ）は実施例１のグラジオメータの検出コイ
ルとＳＱＵＩＤの位置関係を説明するための図，（ｂ）
は実施例１のグラジオメータの中心部に於ける入力コイ
ルとＳＱＵＩＤの位置関係を説明するための図。

【図６】図４に示す実施例１のグラジオメータの中心部
の構造を説明するための図。

【図７】本発明の実施例２の磁気トランス結合型の検出
コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明するため
の図。

【図８】図７に示す実施例２の検出コイル一体型グラジ
オメータの中心部の構造を説明するための図。

【図９】本発明の実施例３の磁気トランス結合型の検出
コイル一体型グラジオメータの等価回路を説明するため
の図。

【図１０】図９に示す実施例３のグラジオメータの中心
部の構造を説明するための図。

【図１１】本発明の実施例４の磁気トランス結合型の検
出コイル一体型グラジオメータの中心部の構造を説明す
るための図。

【図１２】本発明の実施例５に於いて（ΔＢｚ／Δｙ）
を検出する検出コイル一体型グラジオメータの等価回路
を説明するための図。

【図１３】本発明の実施例５に於いて（ΔＢｚ／Δｘ）
を検出する検出コイル一体型グラジオメータの等価回路
を説明するための図。

【図１４】本発明の実施例５に於いて（ΔＢｚ／Δｙ）
を検出する検出コイル一体型グラジオメータの等価回路
を示す図。

【図１５】本発明の実施例５に於いて（ΔＢｚ／Δｘ）
を検出する検出コイル一体型グラジオメータの等価回路
を示す図。

【図１６】本発明の実施例５に於いて（ΔＢｚ／Δｘ）
及び（ΔＢｚ／Δｙ）を検出するグラジオメータのグラ
ジオメータの外観を示し，検出コイルとＳＱＵＩＤの位
置関係を示す図。

【図１７】図１６に示す実施例５のグラジオメータの中
心部の構造を説明するための図。

【図１８】実施例１から実施例５の検出コイル一体型グ
ラジオメータの複数個を同一の基板上に形成した実施例
６の多チャンネルの検出コイル一体型グラジオメータの
構成例を示し，（ａ）は正方形の基板に形成された２５
チャンネルの例を示す図，（ｂ）円形の基板に形成され
たは３７チャンネルの例を示す図。

【図１９】実施例６の多チャンネルグラジオメータを用
いる実施例７の生体磁場計測装置の主要部を説明する
図。

【図２０】実施例６の多チャンネルグラジオメータを用
いる実施例８の生体磁場計測装置の全体構成を説明する
図。

【符号の説明】

１Ｘ，１Ｙ…ＳＱＵＩＤ，２…入力コイル，３…帰還コ
イル，４Ｘｐ，４Ｘｎ，４Ｙｐ，４Ｙｎ，４Ｘｐ，４Ｘ
ｎ…電極パッド，５…ジョゼフソン接合，６Ｘｐ，６Ｘ
ｎ，６Ｙｐ，６Ｙｎ…配線，１１Ｘｐ，１１Ｘｎ，１１
Ｙｐ，１１Ｙｎ…検出コイル，１２Ｘｐ…第１の検出コ
イル，１２Ｘｎ…第２の検出コイル，１２Ｙｐ…第３の
検出コイル，１２Ｙｎ…第４の検出コイル，１３Ｘｐ，
１３Ｘｎ，１３Ｙｐ，１３Ｙｎ…超電導ループ，２１
Ｘ，…ｘ方向のＳＱＵＩＤの軸線分，２１Ｙ…ｙ方向の
ＳＱＵＩＤの軸線分，２２Ｘ…ｘ方向の検出コイルの軸
線分，２２Ｙ…ｙ方向の検出コイルの軸線分，３０…多
チャンネルの検出コイル一体型グラジオメータ，４０…
低温槽，４１…ベッド，４２…支持体，５０…アクティ
ブシールド用コイル，１００…被検体，１１０…駆動回
路，１２０…心電計，１３０…制御及びデータ収集用コ
ンピュータ，１４０…解析用コンピュータ，１５０…ア
クティブシールド用電源，１６０…磁気シールドルー
ム，１７０…モニタカメラ，２００…モニター画面。

フロントページの続き (72)発明者 塚田 啓二 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮下 豪 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 神鳥 明彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD32 AD33 BA15 BA18 4C027 AA10 CC00 EE01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に薄膜で形成され，第１のループによ
   り閉ループが形成される第１の検出コイルと，前記基板
   に薄膜で形成され，第２のループにより閉ループが形成
   される第２の検出コイルと，前記第１，第２の検出コイ
   ルと磁気的に結合され直列又は並列に接続される第１，
   第２の超電導ループからなり前記基板に薄膜で形成され
   る差動型ＳＱＵＩＤとを有し，前記第１の検出コイル
   は，前記基板の面に垂直なｚ方向の磁場により前記第１
   の検出コイルに誘起される第１の電流による磁束を前記
   第１の超電導ループに入力させる第１の入力コイルを前
   記第１のループに有し，前記第２の検出コイルは，前記
   ｚ方向の磁場により前記第２の検出コイルに誘起される
   第２の電流による磁束を前記第２の超電導ループに入力
   させる第２の入力コイルを前記第２のループに有し，前
   記第１の検出コイルの中心と前記第２の検出コイルの中
   心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した第１の
   線分と，前記第１の超電導ループの中心と前記第２の超
   電導ループの中心と結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投
   影した第２の線分とが重なり，前記第１の線分の中点と
   前記第２の線分の中点とが一致し，前記基板の面に平行
   であり前記ｚ方向に垂直なｘ方向又はｙ方向に関する前
   記ｚ方向の磁場の微分値を検出することを特徴とする検
   出コイル一体型グラジオメータ。
2. 【請求項２】基板に薄膜で形成され，第１のループによ
   り閉ループが形成される第１の検出コイルと，前記基板
   に薄膜で形成され，第２のループにより閉ループが形成
   される第２の検出コイルと，前記基板に薄膜で形成さ
   れ，第３のループにより閉ループが形成される第３の検
   出コイルと，前記基板に薄膜で形成され，第４のループ
   により閉ループが形成される第４の検出コイルと，前記
   第１，第２の検出コイルと磁気的に結合され直列又は並
   列に接続される第１，第２の超電導ループからなり前記
   基板に薄膜で形成される第１の差動型ＳＱＵＩＤと，前
   記第３，第４の検出コイルと磁気的に結合され直列又は
   並列に接続される第３，第４の超電導ループからなり前
   記基板に薄膜で形成される第２の差動型ＳＱＵＩＤとを
   有し，前記第１の検出コイルは，前記基板の面に垂直な
   ｚ方向の磁場により前記第１の検出コイルに誘起される
   第１の電流による磁束を前記第１の超電導ループに入力
   させる第１の入力コイルを前記第１のループに有し，前
   記第２の検出コイルは，前記ｚ方向の磁場により前記第
   ２の検出コイルに誘起される第２の電流による磁束を前
   記第２の超電導ループに入力させる第２の入力コイルを
   前記第２のループに有し，前記第３の検出コイルは，前
   記ｚ方向の磁場により前記第３の検出コイルに誘起され
   る第３の電流による磁束を前記第３の超電導ループに入
   力させる第３の入力コイルを前記第３のループに有し，
   前記第４の検出コイルは，前記ｚ方向の磁場により前記
   第４の検出コイルに誘起され第４の電流により磁束を前
   記第４の超電導ループに入力させる第４の入力コイルを
   前記第４のループに有し，前記第１の検出コイルの中心
   と前記第２の検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記基板
   の面へ垂直に投影した第１の線分と，前記第１の超電導
   ループの中心と前記第２の超電導ループの中心と結ぶ線
   分を前記基板の面へ垂直に投影した第２の線分とが重な
   り，前記第３の検出コイルの中心と前記第４の検出コイ
   ルの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した
   第３の線分と，前記第３の超電導ループの中心と前記第
   ４の超電導ループの中心と結ぶ線分を前記基板の面へ垂
   直に投影した第４の線分とが重なり，前記第３の線分と
   前記第４の線分とが直交し，前記第１の線分の中点と前
   記第２の線分の中点と前記第３の線分の中点と前記第４
   の線分の中点とが一致し，前記基板の面に平行であり前
   記ｚ方向に垂直なｘ方向及びｙ方向に関する前記ｚ方向
   の磁場の微分値を検出することを特徴とする検出コイル
   一体型グラジオメータ。
3. 【請求項３】基板に薄膜で形成され，第１のループによ
   り閉ループが形成される第１の検出コイルと，前記基板
   に薄膜で形成され，第２のループにより閉ループが形成
   される第２の検出コイルと，前記第１，第２の検出コイ
   ルと磁気的に結合され直列又は並列に接続される第１，
   第２の超電導ループからなり前記基板に薄膜で形成され
   る差動型ＳＱＵＩＤとを有し，前記第１の検出コイルの
   中心と前記第２の検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記
   基板の面へ垂直に投影した第１の線分と，前記第１の超
   電導ループの中心と前記第２の超電導ループの中心と結
   ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した第２の線分とが
   重なり，前記第１の線分の中点と前記第２の線分の中点
   とが一致し，前記基板の面に平行であり前記ｚ方向に垂
   直なｘ方向又はｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分
   値を検出することを特徴とする検出コイル一体型グラジ
   オメータ。
4. 【請求項４】基板に薄膜で形成され，第１のループによ
   り閉ループが形成される第１の検出コイルと，前記基板
   に薄膜で形成され，第２のループにより閉ループが形成
   される第２の検出コイルと，前記基板に薄膜で形成さ
   れ，第３のループにより閉ループが形成される第３の検
   出コイルと，前記基板に薄膜で形成され，第４のループ
   により閉ループが形成される第４の検出コイルと，前記
   第１，第２の検出コイルと磁気的に結合され直列又は並
   列に接続される第１，第２の超電導ループからなり前記
   基板に薄膜で形成される第１の差動型ＳＱＵＩＤと，前
   記第３，第４の検出コイルと磁気的に結合され直列又は
   並列に接続される第３，第４の超電導ループからなり前
   記基板に薄膜で形成される第２の差動型ＳＱＵＩＤとを
   有し，前記第１の検出コイルの中心と前記第２の検出コ
   イルの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影し
   た第１の線分と，前記第１の超電導ループの中心と前記
   第２の超電導ループの中心と結ぶ線分を前記基板の面へ
   垂直に投影した第２の線分とが重なり，前記第３の検出
   コイルの中心と前記第４の検出コイルの中心とを結ぶ線
   分を前記基板の面へ垂直に投影した第３の線分と，前記
   第３の超電導ループの中心と前記第４の超電導ループの
   中心と結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した第４の
   線分とが重なり，前記第３の線分と前記第４の線分とが
   直交し，前記第１の線分の中点と前記第２の線分の中点
   と前記第３の線分の中点と前記第４の線分の中点とが一
   致し，前記基板の面に平行であり前記ｚ方向に垂直なｘ
   方向及びｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分値を検
   出することを特徴とする検出コイル一体型グラジオメー
   タ。
5. 【請求項５】基板に薄膜で形成される第１，第２の検出
   コイルと，前記第１，第２の検出コイルと磁気的に結合
   され直列又は並列に接続される第１，第２の超電導ルー
   プからなり前記基板に薄膜で形成される差動型ＳＱＵＩ
   Ｄとを有し，前記第１の検出コイルの中心と前記第２の
   検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に
   投影した第１の線分と，前記第１の超電導ループの中心
   と前記第２の超電導ループの中心と結ぶ線分を前記基板
   の面へ垂直に投影した第２の線分とが重なり，前記第１
   の線分の中点と前記第２の線分の中点とが一致し，前記
   基板の面に平行であり前記基板の面に垂直なｚ方向に垂
   直なｘ方向又はｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分
   値を検出することを特徴とする検出コイル一体型グラジ
   オメータ。
6. 【請求項６】基板に薄膜で形成される第１，第２，第
   ３，第４の検出コイルと，前記第１，第２の検出コイル
   と磁気的に結合され直列又は並列に接続される第１，第
   ２の超電導ループからなり前記基板に薄膜で形成される
   第１の差動型ＳＱＵＩＤと，前記第３，第４の検出コイ
   ルと磁気的に結合され直列又は並列に接続される第３，
   第４の超電導ループからなり前記基板に薄膜で形成され
   る第２の差動型ＳＱＵＩＤとを有し，前記第１の検出コ
   イルの中心と前記第２の検出コイルの中心とを結ぶ線分
   を前記基板の面へ垂直に投影した第１の線分と，前記第
   １の超電導ループの中心と前記第２の超電導ループの中
   心と結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した第２の線
   分とが重なり，前記第３の検出コイルの中心と前記第４
   の検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直
   に投影した第３の線分と，前記第３の超電導ループの中
   心と前記第４の超電導ループの中心と結ぶ線分を前記基
   板の面へ垂直に投影した第４の線分とが重なり，前記第
   ３の線分と前記第４の線分とが直交し，前記第１の線分
   の中点と前記第２の線分の中点と前記第３の線分の中点
   と前記第４の線分の中点とが一致し，前記基板の面に平
   行であり前記基板の面に垂直なｚ方向に垂直なｘ方向及
   びｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分値を検出する
   ことを特徴とする検出コイル一体型グラジオメータ。
7. 【請求項７】第１，第２の検出コイルループが，前記第
   １，第２の検出コイルループを流れる電流の方向が互い
   に逆となるように全体として８の字型の形状となるよう
   に接続され，基板に薄膜で形成される第１の検出コイル
   と，第３，第４の検出コイルループが，前記第３，第４
   の検出コイルループを流れる電流の方向が互いに逆とな
   るように全体として８の字型の形状となるように接続さ
   れ，前記基板に薄膜で形成される第２の検出コイルと，
   前記第１，第２の検出コイルループと磁気的に結合され
   直列又は並列に接続される第１，第２の超電導ループか
   らなり前記基板に薄膜で形成される第１の差動型ＳＱＵ
   ＩＤと，前記第３，第４の検出コイルループと磁気的に
   結合され直列又は並列に接続される第３，第４の超電導
   ループからなり前記基板に薄膜で形成される第２の差動
   型ＳＱＵＩＤとを有し，前記第１の検出コイルループの
   中心と前記第２の検出コイルループの中心とを結ぶ線分
   を前記基板の面へ垂直に投影した第１の線分と，前記第
   １の超電導ループの中心と前記第２の超電導ループの中
   心と結ぶ線分を前記基板の面へ垂直に投影した第２の線
   分とが重なり，前記第３の検出コイルループの中心と前
   記第４の検出コイルループの中心とを結ぶ線分を前記基
   板の面へ垂直に投影した第３の線分と，前記第３の超電
   導ループの中心と前記第４の超電導ループの中心と結ぶ
   線分を前記基板の面へ垂直に投影した第４の線分とが重
   なり，前記第３の線分と前記第４の線分とが直交し，前
   記第１の線分の中点と前記第２の線分の中点と前記第３
   の線分の中点と前記第４の線分の中点とが一致し，前記
   基板の面に平行であり前記基板の面に垂直なｚ方向に垂
   直なｘ方向及びｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分
   値を検出することを特徴とする検出コイル一体型グラジ
   オメータ。
8. 【請求項８】第１，第２の検出コイルループが，前記第
   １，第２の検出コイルループを流れる電流の方向が互い
   に逆となるように全体として８の字型の形状となるよう
   に接続され，基板に薄膜で形成される検出コイルと，前
   記第１，第２の検出コイルループと磁気的に結合され直
   列又は並列に接続される第１，第２の超電導ループから
   なり前記基板に薄膜で形成される差動型ＳＱＵＩＤとを
   有し，前記第１の検出コイルループの中心と前記第２の
   検出コイルループの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ
   垂直に投影した第１の線分と，前記第１の超電導ループ
   の中心と前記第２の超電導ループの中心と結ぶ線分を前
   記基板の面へ垂直に投影した第２の線分とが重なり，前
   記第１の線分の中点と前記第２の線分の中点とが一致
   し，前記基板の面に平行であり前記基板の面に垂直なｚ
   方向に垂直なｘ方向又はｙ方向に関する前記ｚ方向の磁
   場の微分値を検出することを特徴とする検出コイル一体
   型グラジオメータ。
9. 【請求項９】超電導線路からなる第１，第２の検出コイ
   ルが，直列又は並列に接続され，前記第１，第２の検出
   コイルにそれぞれ並列に接続される複数の超電導線路を
   具備する差動型ＳＱＵＩＤが，基板に薄膜により形成さ
   れ，前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルと
   が，前記基板の面に平行であり前記基板の面に垂直なｚ
   方向に垂直なｘ方向及びｙ方向の軸に対して対称であ
   り，前記ｘ方向又は前記ｙ方向に関する前記ｚ方向の磁
   場の微分値を検出することを特徴とする検出コイル一体
   型グラジオメータ。
10. 【請求項１０】超電導線路からなる第１，第２の検出コ
    イルが，直列又は並列に接続され，前記第１，第２の検
    出コイルにそれぞれ並列に接続される複数の超電導線路
    を具備する第１の差動型ＳＱＵＩＤが，基板に薄膜によ
    り形成され，超電導線路からなる第３，第４の検出コイ
    ルが，直列又は並列に接続され，前記第３，第４の検出
    コイルにそれぞれ並列に接続される複数の超電導線路を
    具備する第２の差動型ＳＱＵＩＤが，前記基板に薄膜に
    より形成され，前記第１の検出コイルの中心と前記第２
    の検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記基板の面へ垂直
    に投影した第１の線分と，前記第３の検出コイルの中心
    と前記第４の検出コイルの中心とを結ぶ線分を前記基板
    の面へ垂直に投影した第２の線分とが直交し，前記第１
    の線分の中点と前記第２の線分の中点とが一致し，前記
    基板の面に平行であり前記基板の面に垂直なｚ方向に垂
    直なｘ方向及びｙ方向に関する前記ｚ方向の磁場の微分
    値を検出することを特徴とする検出コイル一体型グラジ
    オメータ。
11. 【請求項１１】請求項１から請求項１０の何れかに記載
    の前記検出コイル一体型グラジオメータを使用すること
    を特徴とする磁場計測装置。