JP2003310570A - 磁場検出用コイル、磁場検出用コイルの製造方法、磁場検出用組合せコイルおよび磁場測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の磁場検出用コイルを高密度に配設可能
とする。 【解決手段】 ｚ方向の磁場を検出する第１の微弱磁場
検出用コイル１−ｚと、その外周側に同軸状に配設され
たｘ方向の磁場を検出する第２の微弱磁場検出用コイル
１−ｘと、その外周側に同軸状に配設されたｙ方向の磁
場を検出する第３の微弱磁場検出用コイル１−ｙとを具
備してなる。 【効果】 全体として１つの円筒形の形状に出来ると共
にその円筒の軸方向およびそれに直交する２方向の磁場
を検出できるから、多数の磁場検出用コイルを高密度に
配設可能となり、測定精度を向上することが出来る。単
一の観測点で磁場ベクトル量を測定できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁場検出用コイ
ル、磁場検出用コイルの製造方法、磁場検出用組合せコ
イルおよび磁場測定装置に関する。さらに詳しくは、多
数の磁場検出用組合せコイルを高密度に配設可能とした
磁場検出用コイル、磁場検出用コイルの製造方法、単一
の観測点での磁場ベクトル量を測定可能とすると共に量
産性に優れた磁場検出用組合せコイルおよび磁場測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、円筒の軸方向の磁場を検出で
きる微弱磁場検出用コイル５１−ｚを示す構成図であ
る。この微弱磁場検出用コイル５１−ｚは、円状の第１
のコイル５１と、第１のコイル５１から所定距離ｄだけ
離隔して平行に配設された円状の第２のコイル５２と、
第１のコイル５１の第１端ａと第２のコイル５２の第１
端ａを接続する第１の接続エレメント６１と、第１のコ
イル５１と第２のコイル５２の間に位置すると共に一端
を第２のコイル５２の第２端ｂに接続する第２の接続エ
レメント６２とを具備し、第１のコイル５１の第２端ｂ
および第２の接続エレメント６２の他端を信号取出端子
とした構成である。

【０００３】図１２に示すように、第１のコイル５１と
第２のコイル５２とで形成される円筒の軸方向をｚ方向
とし、第１のコイル５１よりも第２のコイル５２の方が
被検体に近いものとする。被検体で微弱なｚ方向磁場が
発生したとき、被検体から遠い第１のコイル５１には比
較的弱いｚ方向磁場ｍｚが加わり、被検体に近い第２の
コイル５２には比較的強いｚ方向磁場Ｍｚが加わり、そ
れぞれに電流ｉｚ51，ｉｚ52が誘起される。電流ｉｚ51
と電流ｉｚ52の方向は逆になるが、ｚ方向磁場ｍｚより
もｚ方向磁場Ｍｚの方が強いため、電流ｉｚ51よりも電
流ｉｚ52の方が大きく、両者の差分が出力電流として流
れる。この出力電流により、被検体で発生した微弱なｚ
方向磁場を検出できる。

【０００４】図１３に示すように、被検体で微弱なｘ方
向磁場が発生したとき、被検体から遠い第１のコイル５
１には比較的弱いｘ方向磁場ｍｘが加わり、被検体に近
い第２のコイル５２には比較的強いｘ方向磁場Ｍｘが加
わる。ｘ方向磁場ｍｘにより第１のコイル５１に誘起さ
れる電流を矢印α１，β１で示すが、同じ大きさで向き
が逆になり、打ち消されるため、第１のコイル５１に誘
起される電流は実際は０になる。同様に、ｘ方向磁場Ｍ
ｘにより第２のコイル５２に誘起される電流を矢印α
２，β２で示すが、同じ大きさで向きが逆になり、打ち
消されるため、第２のコイル５２に誘起される電流は実
際は０になる。また、エレメント６１，６２に誘起され
る電流を矢印γ１，γ２で示すが、同じ大きさで向きが
逆になり、打ち消される。よって、出力電流は流れな
い。つまり、被検体で発生した微弱なｘ方向磁場は検出
できない。同様に、被検体で発生した微弱なｙ方向磁場
も検出できない。

【０００５】さらに、被検体に比べて著しく遠方にある
雑音源から微弱磁場検出用コイル５１−ｚに加わる雑音
磁場の強さは、第１のコイル５１と第２のコイル５２と
で同じ強さになる。よって、雑音磁場によって第１のコ
イル５１と第２のコイル５２とに誘起される電流は同じ
大きさで向きが逆になり、打ち消されて、出力電流とは
ならない。よって、雑音磁場の影響は受けない。

【０００６】以上のように、微弱磁場検出用コイル５１
−ｚは、円筒の軸方向の磁場だけを検出できる。

【０００７】図１４は、従来の微弱磁場測定装置の一例
を示す構成図である。この微弱磁場測定装置５００は、
被検体（例えば脳）で発生する微弱磁場（例えば１００
ｆＴ以下）を測定するために直交するｚ軸，ｙ軸，ｘ軸
の各方向に円筒の軸を向けた微弱磁場検出用コイル５１
−ｚ，５１−ｙ，５１−ｘと、微弱磁場検出用コイル５
１−ｚ，５１−ｙ，５１−ｘからの出力電流による磁場
がそれぞれ入力されるセンサチップ２−ｚ，２−ｙ，２
−ｘと、センサチップ２−ｚ，２−ｙ，２−ｘから出力
された検出信号Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘをデジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘと、デジタルデー
タを蓄積するデータ蓄積装置ＤＬと、デジタルデータを
解析すると共にフィードバック信号ｆｚ，ｆｙ，ｆｘを
出力するデータ処理装置ＤＰと、フィードバック信号ｆ
ｚ，ｆｙ，ｆｘによるフィードバック磁場を形成するフ
ィードバックコイル４−ｚ，４−ｙ，４−ｘとを具備し
ている。

【０００８】微弱磁場検出用コイル５１−ｚ，５１−
ｙ，５１−ｘと、センサチップ２−ｚ，２−ｙ，２−ｘ
と、フィードバックコイル４−ｚ，４−ｙ，４−ｘと
は、超低温槽ＣＲ中に収容されている。

【０００９】微弱磁場検出用コイル５１−ｘ，５１−ｙ
は、微弱磁場検出用コイル５１−ｚと向きが異なるが、
同じ構成である。微弱磁場検出用コイル５１−ｚ，５１
−ｙ，５１−ｘが１組になって微弱磁場検出用組合せコ
イルを構成する。

【００１０】図１４では、図示の都合上、微弱磁場検出
用組合せコイルを１つだけしか描いていないが、実際に
は、被検体を覆うように分布させて、多数の微弱磁場検
出用組合せコイルを配設する。

【００１１】図１５は、平面に垂直な方向の磁場を検出
できる微弱磁場検出用コイル５０１−ｘを示す構成図で
ある。この微弱磁場検出用コイル５０１−ｘは、凸状に
屈曲した第１のコイル５０１と、凸状に屈曲した第２の
コイル５０２と、第１のコイル５０１の第２端ｂと第２
のコイル５０２の第２端ｂを接続する第１のエレメント
５０３を構成する第１の接続エレメント５０３ｕ，５０
３ｄと、第１のコイル５０１と第２のコイル５０２の間
に位置すると共に一端を第２のコイル５０２の第１端ａ
に接続したエレメント５０４を構成する第２の接続エレ
メント５０４ｄ，５０４ｕとを具備し、第１のコイル５
０１の第１端ａおよびエレメント５０４の他端ｃを信号
取出端子とした構成である。

【００１２】図１６に示すように、第１のコイル５０１
および第２のコイル５０２を含む平面を垂直に貫く方向
をｘ方向とし、第１のコイル５０１と第２のコイル５０
２の並び方向をｚ方向とし、第１のコイル５０１よりも
第２のコイル５０２の方が被検体に近いものとする。被
検体で微弱なｘ方向磁場が発生したとき、被検体から遠
い第１のコイル５０１には比較的弱いｘ方向磁場ｍｘが
加わり、被検体に近い第２のコイル５０２には比較的強
いｘ方向磁場Ｍｘが加わり、それぞれに電流ｉｘ501，
ｉｘ502が誘起される。電流ｉｘ501と電流ｉｘ502の方
向は逆になるが、ｘ方向磁場ｍｘよりもｘ方向磁場Ｍｘ
の方が強いため、電流ｉｘ501よりも電流ｉｘ502の方が
大きく、両者の差分が出力電流Ｉｘとして流れる。この
出力電流Ｉｘにより、被検体で発生した微弱なｘ方向磁
場を検出できる。なお、ｙ方向磁場，ｚ方向磁場は、磁
束がコイルに鎖交しないため、検知しない。

【００１３】さらに、被検体に比べて著しく遠方にある
雑音源から微弱磁場検出用コイル５０１−ｘに加わる雑
音磁場の強さは、第１のコイル５０１と第２のコイル５
０２とで同じ強さになる。よって、雑音磁場によって第
１のコイル５０１と第２のコイル５０２とに誘起される
電流は同じ大きさで向きが逆になり、打ち消されて、出
力電流とはならない。よって、雑音磁場の影響は受けな
い。

【００１４】図１７は、従来の微弱磁場検出用組合せコ
イルの一例を示す構成図である。この微弱磁場検出用組
合せコイル６０１は、第１の微弱磁場検出用コイル５１
−ｚと、その微弱磁場検出用コイル５１−ｚをコーナー
で挟むように配設された第２の微弱磁場検出用コイル５
０１−ｘおよび第３の微弱磁場検出用コイル５０１−ｙ
とを具備してなる。

【００１５】第１の微弱磁場検出用コイル５１−ｚは、
図１１を参照して説明した構成である（円筒上に形成さ
れている）。第２の微弱磁場検出用コイル５０１−ｘ
は、図１５を参照して説明した構成である（平面基板上
に形成されている）。第３の微弱磁場検出用コイル５０
１−ｙは、第２の微弱磁場検出用コイル５０１−ｘをｘ
ｙ面内で９０°回転させた構成である。これにより、直
交３軸方向の磁場を検出できるようになる。

【００１６】図１８は、従来の微弱磁場測定装置の他例
を示す構成図である。この微弱磁場測定装置６００は、
被検体で発生する直交３軸方向の磁場を検出する微弱磁
場検出用組合せコイル６０１（図１７参照）と、微弱磁
場検出用組合せコイル６０１からの出力電流による磁場
がそれぞれ入力されるセンサチップ２−ｚ，２−ｙ，２
−ｘと、センサチップ２−ｚ，２−ｙ，２−ｘから出力
された検出信号Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘをデジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘと、デジタルデー
タを蓄積するデータ蓄積装置ＤＬと、デジタルデータを
解析すると共にフィードバック信号ｆｚ，ｆｙ，ｆｘを
出力するデータ処理装置ＤＰと、フィードバック信号ｆ
ｚ，ｆｙ，ｆｘによるフィードバック磁場を形成するフ
ィードバックコイル４−ｚ，４−ｙ，４−ｘとを具備し
ている。この微弱磁場測定装置６００の動作は、図１４
の微弱磁場測定装置５００にかかる動作と同様である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】微弱磁場測定装置で例
えば直交３軸方向の脳磁場分布を測定するためのは、脳
を覆うように分布させて多数の微弱磁場検出用組合せコ
イルを配設する必要がある。しかし、図１１に示した微
弱磁場検出用コイル（ｚ方向については５１−ｚ）を用
いる場合、１つの微弱磁場検出用組合せコイルが３つの
円筒からなるため、１つの微弱磁場検出用組合せコイル
の占有体積が大きくなり、多数の微弱磁場検出用組合せ
コイルを配設する密度を高くできない問題点がある。ま
た、３つの円筒が空間的に干渉するため、磁場ベクトル
量を単一の観測点で測定できない問題点がある。

【００１８】図１７に示した微弱磁場検出用組合せコイ
ル６０１を用いる場合、専有面積を節減できるが、微弱
磁場検出用コイル５１−ｚ，５０１−ｘ，５０１−ｙの
コイル中心が完全には一致しないため、厳密な意味では
単一の観測点での測定を行えない問題点がある。また、
組み立てに手間がかかる上に、高精度の製品を量産し難
い問題点がある。

【００１９】そこで、本発明の目的は、多数の磁場検出
用組合せコイルを高密度に配設可能とした磁場検出用コ
イルの製造方法、単一の観測点での磁場ベクトル量を測
定可能とすると共に量産性に優れた磁場検出用コイル、
磁場検出用組合せコイルおよび磁場測定装置を提供する
ことにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、半円弧状の第１のコイル（１１）と、前記第１のコ
イル（１１）に近接して平行に配設された半円弧状の第
２のコイル（１２）と、前記第１のコイル（１１）およ
び前記第２のコイル（１２）の各端を含む平面に平行な
平面に対し対称に配設された半円弧状の第３のコイル
（１３）および半円弧状の第４のコイル（１４）と、前
記第２のコイル（１２）から離隔して平行に配設された
半円弧状の第５のコイル（１５）と、前記第５のコイル
（１５）に近接して平行に配設された半円弧状の第６の
コイル（１６）と、前記第５のコイル（１５）および前
記第６のコイル（１６）の各端を含む平面に平行な平面
に対し対称に配設された半円弧状の第７のコイル（１
７）および半円弧状の第８のコイル（１８）と、前記第
１のコイル（１１）の第１端（ａ）と前記第２のコイル
（１２）の第１端（ａ）を接続する第１のエレメント
（２１）と、前記第２のコイル（１２）の第２端（ｂ）
と前記第８のコイル（１８）の第１端（ａ）を接続する
と共に前記第７のコイル（１７）と前記第８のコイル
（１８）の間に位置する第２のエレメント（２２）を構
成する第１の接続エレメント（２２ｕ，２２ｄ）と、前
記第７のコイル（１７）の第２端（ｂ）と前記第８のコ
イル（１８）の第２端（ｂ）を接続する第３のエレメン
ト（２３）と、前記第６のコイル（１６）の第２端
（ｂ）と前記第７のコイル（１７）の第１端（ａ）を接
続する第４のエレメント（２４）と、前記第５のコイル
（１５）の第１端（ａ）と前記第６のコイル（１６）の
第１端（ａ）を接続する第５のエレメント（２５）と、
前記第５のコイル（１５）の第２端（ｂ）と前記第３の
コイル（１３）の第１端（ａ）を接続すると共に前記第
１のコイル（１１）と前記第２のコイル（１２）の間に
位置する第６のエレメント（２６）を構成する第２の接
続エレメント（２６ｄ，２６ｕ）と、前記第３のコイル
（１３）の第２端（ｂ）と前記第４のコイル（１４）の
第２端（ｂ）を接続する第７のエレメント（２７）と、
前記第４のコイル（１４）と前記第３のコイル（１３）
の間に位置すると共に一端を前記第４のコイル（１４）
の第１端（ａ）に接続する第８のエレメント（２８）と
を具備してなり、前記第１のコイル（１１）の第２端
（ｂ）および前記第８のエレメント（２８）の他端を信
号取出端子としたことを特徴とする磁場検出用コイル
（１−ｘ）を提供する。

【００２１】上記第１の観点による磁場検出用コイル
（１−ｘ）では、後で詳述するように、第１のコイル
（１１）〜第８のコイル（１８）で形成される円筒の軸
をｚ方向とし、第１のコイル（１１）および第２のコイ
ル（１２）の各端（ａ，ｂ，ａ，ｂ）を含む平面をｚｙ
平面に平行とするとき、ｘ方向の磁場だけを検出でき
る。また、第１のコイル（１１）〜第８のコイル（１
８）で形成される円筒の軸をｚ方向とし、第１のコイル
（１１）および第２のコイル（１２）の各端を含む平面
をｚｘ平面に平行とすれば、ｙ方向の磁場だけを検出す
る磁場検出用コイル（１−ｙ）とすることが出来る。そ
して、これら磁場検出用コイル（１−ｘ，１−ｙ）を従
来の磁場検出用コイル（５１−ｚ）の円筒と同軸に組み
合わせれば、ｚ，ｙ，ｘ方向の磁場を検出する１つの磁
場検出用組合せコイルを１つの円筒で構成できる。よっ
て、１つの磁場検出用組合せコイルの占有体積を小さく
でき、多数の磁場検出用組合せコイルを高密度に配設す
ることが出来る。

【００２２】第２の観点では、本発明は、フレキシブル
基板（ＦＬ）上に導体パターン（１１’，１２’，１
３’，１４’，１５’，１６’，１７’，１８’，２
１’，２２’，２２ｕ’，２２ｄ’，２３’，２４’，
２５’，２６’，２６ｄ’，２６ｕ’，２７’，２
８’）を形成してなるシート状コイル部品（１’−ｘ）
を円筒状に丸めて請求項１に記載の磁場検出用コイル
（１−ｘ）を製造することを特徴とする磁場検出用コイ
ル（１−ｘ）の製造方法を提供する。上記第２の観点に
よる磁場検出用コイル（１−ｘ）の製造方法では、フレ
キシブル・プリント基板を利用するため、特性のそろっ
た多数の磁場検出用コイル（１−ｘ）を容易に製造する
ことが出来る。

【００２３】第３の観点では、本発明は、円状の第１の
コイル（３１）と、前記第１のコイル（３１）から離隔
して平行に配設された円状の第２のコイル（３２）と、
前記第１のコイル（３１）の第１端（ａ）と前記第２の
コイル（３２）の第１端（ａ）を接続する第１の接続エ
レメント（４１）と、前記第１のコイル（３１）と前記
第２のコイル（３２）の間に位置すると共に一端を前記
第２のコイル（３２）の第２端（ｂ）に接続する第２の
接続エレメント（４２）とを具備し、前記第１のコイル
（３１）の第２端（ｂ）および前記第２の接続エレメン
ト（４２）の他端を信号取出端子とした第１の磁場検出
用コイル（１−ｚ）と、前記第１の磁場検出用コイル
（１−ｚ）の外周側または内周側に同軸状に配設された
上記構成の第２の磁場検出用コイル（１−ｘ）と、前記
第２の磁場検出用コイル（１−ｘ）の外周側または内周
側に同軸状に配設され且つ前記第２の磁場検出用コイル
（１−ｘ）をその中心軸の周りに９０°回転させた構造
を有する第３の磁場検出用コイル（１−ｙ）とを具備し
たことを特徴とする磁場検出用組合せコイル（２０１）
を提供する。上記第３の観点による磁場検出用組合せコ
イル（２０１）では、後で詳述するように、ｚ，ｙ，ｘ
方向の磁場を検出する１つの磁場検出用組合せコイルを
１つの円筒で構成できる。従って、１つの磁場検出用組
合せコイルの占有体積を小さくでき、多数の磁場検出用
組合せコイルを配設する密度を高くすることが出来る。
また、第１の磁場検出用コイル（１−ｚ）と第２の磁場
検出用コイル（１−ｘ）と第３の磁場検出用コイル（１
−ｙ）とを同軸状に配設するので、各コイルの中心を完
全に一致させることが可能となり、直交３軸方向の磁場
を単一の観測点で測定できるようになる。さらに、各コ
イルが円筒状なので、手間をかけずに組み立て精度を高
めることが可能となり、高精度の製品を量産できるよう
になる。

【００２４】第４の観点では、本発明は、上記構成の磁
場検出用コイル（１−ｘ）または磁場検出用組合せコイ
ル（２０１）と、該コイル（１−ｘ，２０１）からの出
力信号を基に磁場を検出する磁場検出手段（２−ｘ，２
−ｙ，２−ｚ）とを具備したことを特徴とする磁場測定
装置（２００）を提供する。上記第４の観点による磁場
測定装置（２００）では、多数の磁場検出用コイル（１
−ｘ）または磁場検出用組合せコイル（２０１）を、例
えば脳を覆うように分布させて且つ高密度に配設でき
る。よって、測定精度を向上することが出来る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態により本
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。

【００２６】−第１の実施形態− 図１は、第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
を示す斜視図である。この微弱磁場検出用コイル１−ｘ
は、半円弧状の第１のコイル１１と、第１のコイル１１
に近接して平行に配設された半円弧状の第２のコイル１
２と、第１のコイル１１および第２のコイル１２の各端
ａ，ｂ，ａ，ｂを含む平面に平行な平面に対し対称に配
設された半円弧状の第３のコイル１３および半円弧状の
第４のコイル１４と、第２のコイル１２から距離ｄだけ
離隔して平行に配設された半円弧状の第５のコイル１５
と、第５のコイル１５に近接して平行に配設された半円
弧状の第６のコイル１６と、第５のコイル１５および第
６のコイル１６の各端ａ，ｂ，ａ，ｂを含む平面に平行
な平面に対し対称に配設された半円弧状の第７のコイル
１７および半円弧状の第８のコイル１８と、第１のコイ
ル１１の第１端ａと第２のコイル１２の第１端ａを接続
する第１のエレメント２１と、第２のコイル１２の第２
端ｂと第８のコイル１８の第１端ａを接続すると共に第
７のコイル１７と第８のコイル１８の間に位置する第２
のエレメント２２を構成する第１の接続エレメント２２
ｕ，２２ｄと、第７のコイル１７の第２端ｂと第８のコ
イル１８の第２端ｂを接続する第３のエレメント２３
と、第６のコイル１６の第２端ｂと第７のコイル１７の
第１端ａを接続する第４のエレメント２４と、第５のコ
イル１５の第１端ａと第６のコイル１６の第１端ａを接
続する第５のエレメント２５と、第５のコイル１５の第
２端ｂと第３のコイル１３の第１端ａを接続すると共に
第１のコイル１１と第２のコイル１２の間に位置する第
６のエレメント２６を構成する第２の接続エレメント２
６ｄ，２６ｕと、第３のコイル１３の第２端ｂと第４の
コイル１４の第２端ｂを接続する第７のエレメント２７
と、第４のコイル１４と第３のコイル１３の間に位置す
ると共に一端を第４のコイル１４の第１端ａに接続する
第８のエレメント２８とを具備し、第１のコイル１１の
第２端ｂおよび第８のエレメント２８の他端ｃを信号取
出端子とした構成である。

【００２７】寸法例を示すと、第１のコイル１１の半径
は８ｍｍ、第１のコイル１１と第２のコイル１２の間隔
は１６ｍｍ、距離ｄは４０ｍｍである。

【００２８】図２に示すように、第１のコイル１１〜第
８のコイル１８で形成される円筒の軸方向をｚ方向と
し、第１のコイル１１よりも第８のコイル１８の方が被
検体に近いものとする。また、第１のコイル１１および
第２のコイル１２の各端ａ，ｂ，ａ，ｂを含む平面をｚ
ｙ平面に平行とする。被検体で微弱なｘ方向磁場が発生
したとき、被検体から遠い第１のコイル１１〜第４のコ
イル１４には比較的弱いｘ方向磁場ｍｘが加わり、被検
体に近い第５のコイル１５〜第８のコイル１８には比較
的強いｘ方向磁場Ｍｘが加わり、それぞれに電流ｉｘ11
〜ｉｘ18が誘起される。また、第１のエレメント２１〜
第８のエレメント２８にも、それぞれに電流ｉｘ21〜ｉ
ｘ28が誘起される。

【００２９】出力電流Ｉｘ＝−（ｉｘ11＋ｉｘ21＋ｉｘ
12＋ｉｘ26＋ｉｘ13＋ｉｘ27＋ｉｘ14＋ｉｘ28）＋（ｉ
ｘ22＋ｉｘ18＋ｉｘ23＋ｉｘ17＋ｉｘ24＋ｉｘ16＋ｉｘ
25＋ｉｘ15）となるが、ｘ方向磁場ｍｘよりもｘ方向磁
場Ｍｘの方が強いため、第１項よりも第２項の方が大き
く、両者の差分が出力電流Ｉｘとして流れる。この出力
電流Ｉｘにより、被検体で発生した微弱なｘ方向磁場を
検出できる。

【００３０】次に、図３に示すように、被検体で微弱な
ｙ方向磁場が発生したとき、被検体から遠い第１のコイ
ル１１〜第４のコイル１４には比較的弱いｙ方向磁場ｍ
ｙが加わり、被検体に近い第５のコイル１５〜第８のコ
イル１８には比較的強いｙ方向磁場Ｍｙが加わる。ｙ方
向磁場ｍｙにより第１のコイル１１に誘起される電流を
矢印α１，β１で示すが、同じ大きさで向きが逆にな
り、打ち消されるため、第１のコイル１１に誘起される
電流は実際は０になる。同様に、ｙ方向磁場ｍｙにより
第２のコイル１２〜第４のコイル１４に誘起される電流
は０になる。同様に、ｙ方向磁場Ｍｙにより第５のコイ
ル１５〜第８のコイル１８に誘起される電流は０にな
る。よって、出力電流は流れない。つまり、被検体で発
生した微弱なｙ方向磁場は検出しない。

【００３１】次に、図４に示すように、被検体で微弱な
ｚ方向磁場が発生したとき、被検体から遠い第１のコイ
ル１１〜第４のコイル１４には比較的弱いｚ方向磁場ｍ
ｚが加わり、被検体に近い第５のコイル１５〜第８のコ
イル１８には比較的強いｚ方向磁場Ｍｚが加わり、それ
ぞれに電流ｉｚ11〜ｉｚ18が誘起される。

【００３２】ｚ方向磁場ｍｚにより第１のコイル１１に
誘起される電流ｉｚ11と第３のコイル１３に誘起される
電流ｉｚ13とは、同じ大きさで向きが逆になり、打ち消
される。同様に、ｚ方向磁場ｍｚにより第２のコイル１
２に誘起される電流ｉｚ12と第４のコイル１４に誘起さ
れる電流ｉｚ14とは、同じ大きさで向きが逆になり、打
ち消される。同様に、ｚ方向磁場Ｍｚにより第５のコイ
ル１５に誘起される電流ｉｚ15と第７のコイル１７に誘
起される電流ｉｚ17とは、同じ大きさで向きが逆にな
り、打ち消される。また、ｚ方向磁場Ｍｚにより第６の
コイル１６に誘起される電流ｉｚ16と第８のコイル１８
に誘起される電流ｉｚ18とは、同じ大きさで向きが逆に
なり、打ち消される。よって、出力電流は流れない。つ
まり、被検体で発生した微弱なｚ方向磁場は検出しな
い。

【００３３】さらに、被検体に比べて著しく遠方にある
雑音源から微弱磁場検出用コイル１−ｘに加わる雑音磁
場の強さは、第１のコイル１１〜第８のコイル１８で同
じ強さになり、第１のコイル１１〜第８のコイル１８に
誘起される電流は打ち消されて、出力電流とはならな
い。よって、雑音磁場の影響は受けない。

【００３４】以上のように、微弱磁場検出用コイル１−
ｘは、円筒の軸に直交する１方向の磁場だけを検出でき
る。

【００３５】図５は、微弱磁場検出用コイル１−ｘを製
造するためのシート状コイル部品１’−ｘを示す説明図
である。このシート状コイル部品１’−ｘは、フレキシ
ブル基板ＦＬの両面に導体パターン１１’〜１８’，２
１’，２２’，２２ｕ’，２２ｄ’，２３’〜２６’，
２６ｄ’，２６ｕ’，２７’，２８’およびスルーホー
ルＨ１〜Ｈ６を形成したものである。図６に示すよう
に、シート状コイル部品１’−ｘを円筒ボビン３０に巻
き付ければ、微弱磁場検出用コイル１−ｘを製造するこ
とが出来る。

【００３６】なお、シート状コイル部品１’−ｘを用い
ずに、円筒ボビン３０上に導電線材を直に配線すること
で、微弱磁場検出用コイル１−ｘを形成してもよい。

【００３７】−第２の実施形態− 図７は、第２の実施形態にかかる微弱磁場検出用組合せ
コイルを示す構成図である。この微弱磁場検出用組合せ
コイル２０１は、第１の微弱磁場検出用コイル１−ｚ
と、その外周側に同軸状に配設された第２の微弱磁場検
出用コイル１−ｘと、その外周側に同軸状に配設された
第３の微弱磁場検出用コイル１−ｙとを具備してなる。

【００３８】第１の微弱磁場検出用コイル１−ｚは、円
状の第１のコイル３１と、第１のコイル３１から距離Ｄ
だけ離隔して平行に配設された円状の第２のコイル３２
と、第１のコイル３１の第１端ａと第２のコイル３２の
第１端ａを接続する第１の接続エレメント４１と、第１
のコイル３１と第２のコイル３２の間に位置すると共に
一端を第２のコイル３２の第２端ｂに接続する第２の接
続エレメント４２とを具備し、第１のコイル３１の第２
端ｂおよび第２の接続エレメント４２の他端ｃを信号取
出端子とした構成である。

【００３９】第２の微弱磁場検出用コイル１−ｘは、第
１の実施形態で説明した構成である。第３の微弱磁場検
出用コイル１−ｙは、第２の微弱磁場検出用コイル１−
ｘをその中心軸の周りに９０°回転させた構成である。

【００４０】なお、第１の微弱磁場検出用コイル１−ｚ
も、図８に示す如きシート状コイル部品１’−ｚを円筒
ボビンに巻き付けて製造することが出来る。

【００４１】微弱磁場検出用コイル１−ｚのコイル３２
のｚ位置を、微弱磁場検出用コイル１−ｘ，１−ｙのコ
イル１６，１８のｚ位置に一致させることで、コイル３
２を被検体に可及的に近接させることが可能となり、ｚ
方向の磁場を高感度で検出できるようになる（ただし、
１−ｚによるｚ方向磁場の測定点と、１−ｘ，１−ｙに
よるｘ，ｙ方向磁場の測定点とが完全には一致しなくな
る）。

【００４２】また、図９の微弱磁場検出用組合せコイル
２０１’に示すように、微弱磁場検出用コイル１−ｚの
コイル３２のｚ位置を、微弱磁場検出用コイル１−ｘ，
１−ｙのエレメント２３，２５の線分Ｌの１／２に相当
するｚ位置とすることで、１−ｚによるｚ方向磁場の測
定点と、１−ｘ，１−ｙによるｘ，ｙ方向磁場の測定点
とを完全に一致させ、厳密な意味で単一の測定点での測
定を行えるようになる（ただし、図７の状態に比して、
ｚ方向磁場の検出感度はわずかに低下する）。なお、距
離Ｄ’は、微弱磁場検出用コイル１−ｚのコイル３１の
ｚ位置と、微弱磁場検出用コイル１−ｘ，１−ｙのコイ
ル１１，１３のｚ位置とが一致するように決めてもよい
し、図７の距離Ｄと同じにしてコイル３１ｚのｚ位置を
Ｌ／２だけ高くしてもよい（磁場測定時のパラメータを
加減することで適切な検出特性に調整できる）。

【００４３】−第３の実施形態− 図１０は、第３の実施形態に係る微弱磁場測定装置を示
す構成図である。この微弱磁場測定装置１００は、被検
体（例えば脳）で発生する微弱磁場を測定するための微
弱磁場検出用組合せコイル２０１と、その微弱磁場検出
用組合せコイル２０１を構成する微弱磁場検出用コイル
１−ｚ，１−ｙ，１−ｘからの出力電流Ｉｚ，Ｉｙ，Ｉ
ｘによる磁場がそれぞれ入力されるセンサチップ２−
ｚ，２−ｙ，２−ｘと、センサチップ２−ｚ，２−ｙ，
２−ｘから出力された検出信号Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘをデジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換器Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘ
と、デジタルデータを蓄積するデータ蓄積装置ＤＬと、
デジタルデータを解析すると共に磁束固定ループ（Flux
Locked Loop）の制御のためにフィードバック信号ｆ
ｚ，ｆｙ，ｆｘを出力するデータ処理装置ＤＰと、フィ
ードバック信号ｆｚ，ｆｙ，ｆｘによるフィードバック
磁場を形成するフィードバックコイル４−ｚ，４−ｙ，
４−ｘとを具備している。通常、ｚ方向は、被検体に対
する法線方向である。ｘ方向，ｙ方向は、被検体に対す
る接線方向である。

【００４４】微弱磁場検出用組合せコイル２０１と、セ
ンサチップ２−ｚ，２−ｙ，２−ｘと、フィードバック
コイル４−ｚ，４−ｙ，４−ｘとは、超低温槽ＣＲ中に
収容されている。

【００４５】図１０では、図示の都合上、微弱磁場検出
用組合せコイル２０１を１つだけしか描いていないが、
実際には、被検体（例えば脳）を覆うように分布させ
て、多数の微弱磁場検出用組合せコイルを配設する。

【００４６】上記微弱磁場測定装置１００によれば、微
弱磁場検出用コイル１−ｘ，１−ｙ，１−ｚにより直交
３軸方向の磁場を正確に測定できるようになる。また、
１つの微弱磁場検出用組合せコイル２０１を１つの円筒
で構成できるから、１つの微弱磁場検出用組合せコイル
の占有体積を小さくでき、多数の微弱磁場検出用組合せ
コイル２０１を配設する密度を高くすることが出来る。
よって、測定精度を向上することが出来る。

【００４７】

【発明の効果】本発明の磁場検出用コイルによれば、全
体として円筒形の形状に出来ると共に、その円筒の軸に
直交する１方向の磁場のみを検出できる。本発明の磁場
検出用コイルの製造方法によれば、特性のそろった多数
の磁場検出用コイルを容易に製造することが出来る。本
発明の磁場検出用組合せコイルによれば、全体として１
つの円筒形の形状に出来ると共にその円筒の軸方向およ
びそれに直交する２方向の磁場を検出できる。これによ
り、単一の測定点で磁場ベクトル量を検出できるように
なる。本発明の磁場測定装置によれば、測定精度を向上
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
を示す斜視図である。

【図２】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
にｘ方向磁場が加わったときの電流分布を示す説明図で
ある。

【図３】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
にｙ方向磁場が加わったときの電流分布を示す説明図で
ある。

【図４】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
にｚ方向磁場が加わったときの電流分布を示す説明図で
ある。

【図５】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
を製造するためのシート状コイル部品を示す説明図であ
る。

【図６】第１の実施形態にかかる微弱磁場検出用コイル
を製造するための工程を示す説明図である。

【図７】第２の実施形態にかかる微弱磁場検出用組合せ
コイルを示す構成図である。

【図８】微弱磁場検出用コイルを製造するためのシート
状コイル部品を示す説明図である。

【図９】厳密な意味で単一の測定点での測定を行えるよ
うに各コイルを位置決めした状態を示す構成図である。

【図１０】第３の実施形態にかかる微弱磁場測定装置を
示す構成図である。

【図１１】従来の微弱磁場検出用コイルの一例を示す斜
視図である。

【図１２】図１１の微弱磁場検出用コイルにｚ方向磁場
が加わったときの電流分布を示す説明図である。

【図１３】図１１の微弱磁場検出用コイルにｘ方向磁場
が加わったときの電流分布を示す説明図である。

【図１４】従来の微弱磁場測定装置の一例を示す構成図
である。

【図１５】従来の微弱磁場検出用コイルの他例を示す斜
視図である。

【図１６】図１５の微弱磁場検出用コイルにｘ方向磁場
が加わったときの電流分布を示す説明図である。

【図１７】従来の微弱磁場検出用組合せコイルの一例を
示す構成図である。

【図１８】従来の微弱磁場測定装置の他例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１−ｘ，１−ｙ，１−ｚ 微弱磁場検出用コ
イル ２−ｘ，２−ｙ，２−ｚ センサチップ ３−ｘ，３−ｙ，３−ｚ 入力コイル ４−ｚ，４−ｙ，４−ｘ フィードバックコ
イル １１〜１８ 半円弧状のコイル ２１〜２８ エレメント ２００ 微弱磁場測定装置 ２０１，２０１’ 微弱磁場検出用組
合せコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半円弧状の第１のコイル（１１）と、前
   記第１のコイル（１１）に近接して平行に配設された半
   円弧状の第２のコイル（１２）と、前記第１のコイル
   （１１）および前記第２のコイル（１２）の各端（ａ，
   ｂ，ａ，ｂ）を含む平面に平行な平面に対し対称に配設
   された半円弧状の第３のコイル（１３）および半円弧状
   の第４のコイル（１４）と、前記第２のコイル（１２）
   から離隔して平行に配設された半円弧状の第５のコイル
   （１５）と、前記第５のコイル（１５）に近接して平行
   に配設された半円弧状の第６のコイル（１６）と、前記
   第５のコイル（１５）および前記第６のコイル（１６）
   の各端（ａ，ｂ，ａ，ｂ）を含む平面に平行な平面に対
   し対称に配設された半円弧状の第７のコイル（１７）お
   よび半円弧状の第８のコイル（１８）と、前記第１のコ
   イル（１１）の第１端（ａ）と前記第２のコイル（１
   ２）の第１端（ａ）を接続する第１のエレメント（２
   １）と、前記第２のコイル（１２）の第２端（ｂ）と前
   記第８のコイル（１８）の第１端（ａ）を接続すると共
   に前記第７のコイル（１７）と前記第８のコイル（１
   ８）の間に位置する第２のエレメント（２２）を構成す
   る第１の接続エレメント（２２ｕ，２２ｄ）と、前記第
   ７のコイル（１７）の第２端（ｂ）と前記第８のコイル
   （１８）の第２端（ｂ）を接続する第３のエレメント
   （２３）と、前記第６のコイル（１６）の第２端（ｂ）
   と前記第７のコイル（１７）の第１端（ａ）を接続する
   第４のエレメント（２４）と、前記第５のコイル（１
   ５）の第１端（ａ）と前記第６のコイル（１６）の第１
   端（ａ）を接続する第５のエレメント（２５）と、前記
   第５のコイル（１５）の第２端（ｂ）と前記第３のコイ
   ル（１３）の第１端（ａ）を接続すると共に前記第１の
   コイル（１１）と前記第２のコイル（１２）の間に位置
   する第６のエレメント（２６）を構成する第２の接続エ
   レメント（２６ｄ，２６ｕ）と、前記第３のコイル（１
   ３）の第２端（ｂ）と前記第４のコイル（１４）の第２
   端（ｂ）を接続する第７のエレメント（２７）と、前記
   第４のコイル（１４）と前記第３のコイル（１３）の間
   に位置すると共に一端を前記第４のコイル（１４）の第
   １端（ａ）に接続する第８のエレメント（２８）とを具
   備してなり、前記第１のコイル（１１）の第２端（ｂ）
   および前記第８のエレメント（２８）の他端（ｃ）を信
   号取出端子としたことを特徴とする磁場検出用コイル
   （１−ｘ）。
2. 【請求項２】 フレキシブル基板（ＦＬ）上に導体パタ
   ーン（１１’，１２’，１３’，１４’，１５’，１
   ６’，１７’，１８’，２１’，２２’，２２ｕ’，２
   ２ｄ’，２３’，２４’，２５’，２６’，２６ｄ’，
   ２６ｕ’，２７’，２８’）を形成してなるシート状コ
   イル部品（１’−ｘ）を円筒状に丸めて請求項１に記載
   の磁場検出用コイル（１−ｘ）を製造することを特徴と
   する磁場検出用コイル（１−ｘ）の製造方法。
3. 【請求項３】 円状の第１のコイル（３１）と、前記第
   １のコイル（３１）から離隔して平行に配設された円状
   の第２のコイル（３２）と、前記第１のコイル（３１）
   の第１端（ａ）と前記第２のコイル（３２）の第１端
   （ａ）を接続する第１の接続エレメント（４１）と、前
   記第１のコイル（３１）と前記第２のコイル（３２）の
   間に位置すると共に一端を前記第２のコイル（３２）の
   第２端（ｂ）に接続する第２の接続エレメント（４２）
   とを具備し、前記第１のコイル（３１）の第２端（ｂ）
   および前記第２の接続エレメント（４２）の他端を信号
   取出端子とした第１の磁場検出用コイル（１−ｚ）と、
   前記第１の磁場検出用コイル（１−ｚ）の外周側または
   内周側に同軸状に配設された請求項１に記載の第２の磁
   場検出用コイル（１−ｘ）と、前記第２の磁場検出用コ
   イル（１−ｘ）の外周側または内周側に同軸状に配設さ
   れ且つ前記第２の磁場検出用コイル（１−ｘ）をその中
   心軸の周りに９０°回転させた構造を有する第３の磁場
   検出用コイル（１−ｙ）とを具備したことを特徴とする
   磁場検出用組合せコイル（２０１）。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の磁場検出用コイル（１
   −ｘ）または請求項３に記載の磁場検出用組合せコイル
   （２０１）と、該コイル（１−ｘ，２０１）からの出力
   信号を基に磁場を検出する磁場検出手段（２−ｘ，２−
   ｙ，２−ｚ）とを具備したことを特徴とする磁場測定装
   置（２００）。