JP2004179550A

JP2004179550A - 分割型円筒磁気シールド装置

Info

Publication number: JP2004179550A
Application number: JP2002346421A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Tashiro; 晋久田代; Ichiro Sasada; 一郎笹田
Original assignee: Kyushu TLO Co Ltd
Current assignee: Kyushu TLO Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】利便性が飛躍的に向上した、磁気シェイキングを利用した分割型の円筒磁気シールド装置を提供する。
【解決手段】組み合わされて内部に磁気シールド空間を形成するために、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされる複数のＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を有した分割型円筒磁気シールド装置１であって、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）は、軸線方向に延在する内層４ａ及び外層４ｂが連結された横断面がＣ形状とされる、角形磁化特性を有する磁性体から成る磁性体層４と、磁性体層４の内層４ａ或いは外層４ｂの少なくとも一部に巻回され、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）に磁気シェイキング電流を流すためのコイル５と、を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、磁気シェイキングを利用した磁気シールド装置に関し、特に、磁気シールド空間を磁気シェイキングを利用した複数のＣ形シェイキングブロックを組み合わせることにて実現した分割型円筒磁気シールド装置に関するものである。本発明の分割型円筒磁気シールド装置は、例えば、磁気計測、生体磁気計測、脳磁界計測、精密物理計測などにおいて好適に利用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、高次元脳機能解明のための脳磁界計測、超電導エレクトロニクス、サブミクロンオーダーの微細加工技術が要求される半導体工場における電子線描画装置などでは、磁気シールドが必須である。
【０００３】
磁気シールド性能を向上させる手段として、磁性体にシェイキングと呼ばれる保磁力程度の振幅を持つ交流磁界（即ち、シェイキング磁界）を重畳して印加すると、磁性体の増分透磁率を実効的に高めることができる、所謂、磁気シェイキングがあり、例えば特許文献１には、この磁気シェイキングを利用した磁気シールド法が記載されている。
【０００４】
この方法を実施する磁気シールド装置１Ａは、図４に図示するように、両端が開口した円筒状の支持体３に角形磁化特性を有する磁性体薄膜を巻き付けて磁性体層４を形成し、この磁性体層４が形成された円筒体の回りにトロイダル状にコイル５を巻回して設け、コイル５には、磁性体層４に、１０ＫＨｚ以下であり、下限値としては特に限定されるものではないが、例えば、商用周波数の５０Ｈｚ程度以上のシェイキング磁界を与えるためにシェイキング電流が印加される。
【０００５】
このような構成の磁気シールド装置１Ａによれば、磁性体層４には、微弱磁界に対しても磁気シェイキングにより高い増分透磁率が付与され、円筒体の径方向の磁界に対して大きなシールド効果得られ、上述のような、例えば、脳磁界計測などにも有効に使用することができる。
【０００６】
また、上記磁気シールド装置１Ａは、両端が開口した円筒形状という、設計、製造が容易な形状とされている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平３−６６８３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記磁気シールド装置は、両端開口円筒形状という単純な形状とされてはいるが、反面、斯かる形状の磁気シールド装置１Ａは、開口端からのみアクセスできる利用者、或いは、対象物に対しての磁気シールド空間しか提供し得ない。つまり、脳磁界計測を例にとれば、上記磁気シールド装置１Ａは、健常者には使用できても、病室から動くことのできない障害者には適用できない。
【０００９】
また、近代化に伴い日々変化する環境ノイズを考えると、必要に応じて比較的静寂な空間を見つけ、そこに磁気シールド空間を構成できることが磁気シールド装置の性能向上にも繋がると言える。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、利便性が飛躍的に向上した、磁気シェイキングを利用した分割型の円筒磁気シールド装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、装置重量をも大幅に軽減することが可能であり、運搬性、取扱い性に優れており、所望の場所へ移動して、設置することのできる磁気シェイキングを利用した分割型の円筒磁気シールド装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置にて達成される。要約すれば、本発明は、組み合わされて内部に磁気シールド空間を形成するために、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされる複数のＣ形シェイキングブロックを有した分割型円筒磁気シールド装置であって、
前記Ｃ形シェイキングブロックは、軸線方向に延在する内層及び外層が連結された横断面がＣ形状とされる、角形磁化特性を有する磁性体から成る磁性体層と、前記磁性体層の内層或いは外層の少なくとも一部に巻回され、前記Ｃ形シェイキングブロックに磁気シェイキング電流を流すためのコイルと、を有することを特徴とする分割型円筒磁気シールド装置である。
【００１３】
本発明の一実施態様によれば、前記Ｃ形シェイキングブロックは、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされるＣ形支持体を有し、前記磁性体は、前記Ｃ形支持体の表面に配設され、前記コイルは、前記Ｃ形支持体と前記磁性体層の内層或いは外層とを巻回して設けられる。
【００１４】
本発明の他の実施態様によれば、前記分割型円筒磁気シールド装置は、２つの前記Ｃ形シェイキングブロックにて形成される。
【００１５】
本発明の他の実施態様によれば、前記分割型円筒磁気シールド装置は、横断面が円形断面とされる。
【００１６】
本発明の他の実施態様によれば、前記コイルは、前記磁性体層の内層に巻回される。
【００１７】
本発明の他の実施態様によれば、前記磁性体は、Ｃｏ系アモルファス磁性薄帯である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
図１及び図２に、本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の一実施例を示す。本実施例によると、分割型円筒磁気シールド装置１は、複数の、本実施例では横断面がＣ形状に湾曲した２つのシェイキングブロック、即ち、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を有する。
【００２０】
２つのＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）は、本実施例では、同じ形状、構成とされ、組み合わせることにより、内部に磁気シールド空間を画成する一つの円筒体を形成する。
【００２１】
尚、本明細書にて、便宜上、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）にて、凹面とされる内周面側を内側と呼び、凸面とされる外周面側を外側と呼び、内周面側と外周面側を連結する側面を連結部と呼ぶ。また、凹面及び凸面とされる湾曲面に対して直交する方向を軸線方向と呼び、シェイキングブロックは軸線方向が垂直となるように配置されたものとして説明する。
【００２２】
本実施例では、各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）は、例えば円筒体を２分割して形成された半円弧状のＣ形支持体３を有し、この支持体３の内側周面３ａ及び外側周面３ｂ、並びに、内外周面の連結部３ｃをも含めた全表面に磁性体４が配置される。
【００２３】
支持体３としては、好ましくは、紙、樹脂、ＦＲＰ、非磁性金属、その他の種々の材料が使用可能である。
【００２４】
又、磁性体４としては、角形磁化特性を有する磁性材料が使用される。このような磁性体４としては、Ｃｏ系アモルファス磁性薄帯、例えば、メットグラス２７０５Ｍが好適に使用される。
【００２５】
従って、本実施例では、磁性薄帯、即ち、例えば幅５０．８ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのメットグラス２７０５Ｍを、Ｃ形状支持体３の内周面３ａ、外周面３ｂ及びその連結面３ｃをも含む全表面を覆うようにして連続的に螺旋状に巻き付けて配設することにより、磁性体としての磁性体層４が形成される。従って、磁性体層４は、内層４ａ及び外層４ｂ、並びに、内層４ａ及び外層４ｂを連結した連結層（磁気シャント）４ｃから成る連続層とされる。磁性体層４の厚さとしては、１μｍ以上、５００μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以上、５００μｍ以下とされる。
【００２６】
また、各Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）には、シェイキングブロックに磁気シェイキング電流を流すためのコイル５が巻回される。本実施例では、磁性体とされる磁性体層４の少なくとも一部を巻回するようにして磁気シェイキングのためのコイル５がトロイダル状に巻回される。
【００２７】
つまり、本実施例では、コイル線材が、内側の磁性体層４を巻回するようにして、即ち、磁性体層４の内層と支持体３とを軸線方向に取り巻くようにして巻回された。
【００２８】
コイルの巻回方法は、上記方法に限定されるものではなく、例えば、コイル線材が、外側の磁性体層４を巻回するようにして、即ち、磁性体層４の外層４ｂと支持体３とを軸線方向に取り巻くようにして巻回することもできる。
【００２９】
二つのＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）は、図示するように、円筒状を形成するように組み合わせ、内部に磁気シールド空間を画成する分割型円筒磁気シールド装置１を構成する。必要により、分割型円筒磁気シールド装置１は、図１に二点鎖線にて示すように、二つのＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）が互いに離間して分離することもできる。
【００３０】
各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）のシェイキング磁界発生用コイル５は直列に接続して共通の交流電源１００に接続され、交流電源１００からシェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）に所定の周波数のシェイキング磁界を与えるために所定の周波数のシェイキング電流が印加される。勿論、各シェイキング磁界発生用コイル５は、それぞれ別々の交流電源に接続することもできる。
【００３１】
本実施例によれば、各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）のシェイキング磁界発生用コイル５には、磁性体層４に、例えば商用周波数の５０Ｈｚ以上、１０ＫＨｚ以下のシェイキング磁界を与えるように、シェイキング電流が供給される。
【００３２】
図３（ａ）に、本発明に従った分割型円筒磁気シールド装置１の各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）における磁性体層４（４ａ、４ｂ）でのシェイキング磁束の流れを矢印で示す。
【００３３】
上述のように、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１は、分割が可能であり、例えば脳磁界計測を例にとれば、病室から動くことのできない障害者に対しても、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、縦型、或いは、横型とすることにより、極めて容易に適用することができ、利便性が飛躍的に向上する。
【００３４】
また、装置重量をも大幅に軽減することが可能であり、運搬性、取扱い性に優れており、所望の場所へ移動して、設置することができる。
【００３５】
（磁気シールドのメカニズム）
次に、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１における磁気シールドのメカニズムについて説明する。
【００３６】
上記説明にて理解されるように、本実施例にて説明した上記２つのＣ形磁気シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）が作る分割形円筒磁気シールド装置１は、従来の二重円筒シールド装置にて内外の円筒を結ぶ磁気シャント（連結層）４ｃを形成した形状の磁気シールド装置と考えることができる。
【００３７】
本実施例の分割型円筒磁気シールド装置１にて、磁気シャント４ｃがシールドメカニズムに与える影響を、有限要素法を用いて解析した。解析に用いた簡単なモデルを図７（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００３８】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、設計法が確立されている従来のモデルを比較例として挙げた。図７（ａ）は、磁性体が１層の円筒磁気シールド装置、図７（ｂ）は、図７（ａ）の装置の磁性体層厚の３倍の磁性体層厚とされた１層の円筒磁気シールド装置、図７（ｃ）は、二重円筒シールド装置である。
【００３９】
図７（ｄ）、（ｅ）が本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置を模擬しており、その対称性から、直径方向に対向配置された磁気シャント４ｃを結ぶ直線が磁界に対して平行な態様（図７（ｄ））と、垂直な態様（図７（ｅ））との２通りの態様を示す。
【００４０】
それぞれの無限に長い円筒を仮定し、内径０．９ｍ、厚み０．１ｍ、透磁率１０００の磁性体、内外層間隙０．１ｍを与え、直流磁場解析で行った。
【００４１】
一様磁界Ｈｏ中においた磁気シールド中心での磁界Ｈｉを用いて、径方向シールド比ＴＳＦ＝Ｈｏ／Ｈｉを定義した。
【００４２】
従来型は、径方向シールド比ＴＳＦが、解析式より、図７（ａ）は１１１、図７（ｂ）は３３３、図７（ｃ）は３５００であった。図７（ｃ）に示す、間に環状の空隙を挟んだ二重円筒磁気シールド装置の方が、３倍の層厚を持つ図７（ｂ）に示す一重円筒磁気シールド装置よりも、大きなシールド効果を持つことはよく知られており、このことは、磁気回路を使った説明にても十分理解されるであろう。
【００４３】
上記諸装置モデルにおける磁気シールド周辺の磁束分布を解析した結果を図８に示す。
【００４４】
図８から、外部磁界と磁気シャント４ｃが平行な図７（ｄ）に示す磁気シールド装置の内部磁束分布は、図７（ｂ）に示す装置とよく似ていることが分かる。
【００４５】
これは、磁気シャント４ｃにより外層から漏れてくる磁束が空隙を通らないため、図７（ｃ）に示す二重円筒磁気シールド装置のような空隙のシールド効果が使われないためである。また、磁気シャント４ｃの存在により、内部の磁束が歪んでしまうことも分かった。
【００４６】
一方、図７（ｅ）に示す外部磁界と磁気シャント４ｃが垂直な場合は、図７（ｃ）の二重円筒磁気シールド装置と全く同じとなった。磁気回路的に考えると、内と外を繋ぐ非常に通りやすい道がありながらも、ポテンシャルが発生していないため、磁気シャント４ｃを通って内外層を交差する磁束の流れはない。つまり、外部磁界がこの向きからくるときのシールド比は、従来の二重円筒シールドの式を用いて予め設計することが可能であることが分かった。
【００４７】
以上、２つのシェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）が理想的に密着した状況を考えて解析を行ったが、僅かに隙間を持つようなＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）が作る円筒のシールド性能はどうなるかを解析した。その結果を図９（ａ）、（ｂ）に示す。
【００４８】
図９（ａ）は、外部磁界に対し、空隙Ｓを結ぶ直線が平行になった場合を示す。この場合、内部磁束分布は二重円筒磁気シールド装置と全く変わらない（図７（ｄ）、図８（ｄ）参照）。このことは、磁性体層４の面で受けるのではなく、磁性体層４に沿って磁束の道を変える磁気シールドの原理そのものを考えればよく理解できることである。
【００４９】
図９（ｂ）は、外部磁界に対し、空隙Ｓを結ぶ直線が垂直になった場合を示す。この場合、シールド内部に磁束が多量漏れ込む。一方のＣ形シェイキングブロックを抜けてきた磁束は他方のＣ形シェイキングブロックに渡る際に空隙Ｓを通るしかない。空隙Ｓにでた磁束にはそれぞれ斥力が働き、シールド内部、外部へ押し出される。これにより空間のエネルギーバランスから、距離に近い空隙を越えるのではなく、外層から漏れた磁束は内層へ渡り、空隙付近まで行かず直接他方の内層へシールド内部を経て他方の内層を経由する磁束もでるためシールド性能としては極めて悪化する。
【００５０】
以上のことから、本発明のＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を、分割型円筒磁気シールド装置１として設計して使用する場合には、できるだけ磁気シャントＳの隙間をあけないように構成することが望ましい。
【００５１】
次に、上記構成とされる本実施例の分割型円筒磁気シールド装置１における磁気シェイキングの作用効果について、実験例に則して説明する。本発明の分割型円筒磁気シールド装置１の作用効果を確認するために以下の実験を行った。
【００５２】
実験例１
長さ６ｃｍ、半径２．５ｃｍ、厚み０．５ｃｍの紙パイプを準備し、半分に切断して、Ｃ形状の支持体３を作製した。この支持体３の内側周面３ａ及び外側周面３ｂ、並びに、内外周面の連結部３ｃをも含めた全表面に、上端及び下端を残して、幅５０．８ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのメットグラス２７０５Ｍを、２つに割る前の紙パイプに１０ターン巻ける量使用して、螺旋状に巻き付け、厚さ２０μｍ程度の磁性体層４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を形成し、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を作製した。
【００５３】
また、本実験例では、上記構成の各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）にはそれぞれ、シェイキング磁界発生用コイル５と、更に、微弱磁界印加用コイルと誘起電圧検出用コイル（図示せず）を、磁性体層４の内層４ａと支持体３とを囲包してトロイダル状に巻回した。
【００５４】
このようにして形成した２つのＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を組み合わせ、一つの円筒形状とされる分割型円筒磁気シールド装置１を作製した。
【００５５】
各シェイキングブロックのシェイキング磁界発生用コイル及び微弱磁界印加用コイルは、交流電源に接続した。
【００５６】
比較例として、上記本発明に従った分割型円筒磁気シールド装置１と同じ材料及び寸法にて、ただ、コイル５の巻回態様において異なる分割型円筒磁気シールド装置を作製した。つまり、比較例の分割型円筒磁気シールド装置において、コイル５は、図４を参照して説明した従来の円筒磁気シールド装置１Ａと同様に、全磁性体４を囲包するようにして、つまり、図３（ｂ）に示すように、磁性体層４の周りにトロイダル状に巻回した。
【００５７】
図３（ａ）に、本発明に従った分割型円筒磁気シールド装置の各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）におけるシェイキング磁束の流れを矢印で示し、図３（ｂ）に、比較例の分割型円筒磁気シールド装置における各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）でのシェイキング磁束の流れを矢印で示す。
【００５８】
（磁気シェイキングの効果）
図１にて、説明のために仮に、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１における２つのシェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）における左側のシェイキングブロック２Ａを第１のシェイキングブロックと呼び、右側のシェイキングブロック２Ｂを第２のシェイキングブロックと呼ぶこととする。
【００５９】
図１０は、本発明及び比較例の分割型円筒磁気シールド装置１における、０．０５Ａ／ｍ、１０Ｈｚという微弱低周波磁界に対する各シェイキングブロックの増分透磁率と、周波数１ｋＨｚのシェイキング磁界の強さとの関係を示す。本実験例では、微弱低周波磁界は、第１のシェイキングブロック２Ａの微弱磁界印加用コイルに所定の周波数の電流を流すことによって与えた。
【００６０】
図１０から分かるように、比較例の分割型円筒磁気シールド装置では、本実験にて試みたシェイキング磁界の強さの範囲では、図４に示す従来の円筒磁気シールド装置１Ａと同程度のシェイキング効果を達成することはできなかった。
【００６１】
これに対して、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１は、増分透磁率が、シェイキング磁界２．４Ａ／ｍで、図４に示す従来の円筒磁気シールド装置１Ａと同じ最高値５０００００を記録した。
【００６２】
更に、本発明者らの実験により次のことが分かった。
【００６３】
第１のシェイキングブロック２Ａの磁気シェイキングが第２のシェイキングブロック２Ｂの増分透磁率を変化させ、第１のシェイキングブロック２Ａに、およそ１０倍のシェイキング磁界を印加すると、第２のシェイキングブロック２Ｂの増分透磁率が最大１０００００程度にまで増幅されることが分かった。
【００６４】
そこで、第１のシェイキングブロック２Ａを最適シェイキング条件に保った状態で、第２のシェイキングブロック２Ｂの増分透磁率とシェイキング磁界の強さの関係を調べた。その結果が図１１に示される。
【００６５】
図１１から、一方のシェイキングブロックを最適シェイキング状態にしておいても、増分透磁率の最大値、及び、最適シェイキング磁界に顕著な差異は見られなかった。
【００６６】
これらのことから、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１においても、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）のシェイキング磁界発生用コイル５を直列に接続し、従来の円筒形磁気シールド装置における既知の最適磁気シェイキング条件をパラメータとして使用し、最適設計を行い得ることが分かった。
【００６７】
実験例２
本実験例では、図１及び図２に示す構造の分割型円筒磁気シールド装置１を作製した。
【００６８】
つまり、長さ２５ｃｍ、半径７．５ｃｍ、厚み０．５ｃｍの紙パイプを準備し、半分に切断して、Ｃ形状の支持体３を作製した。この支持体３の内側周面３ａ及び外側周面３ｂ、並びに、内外周面の連結部３ｃをも含めた全表面に、軸線方向に長さ２０ｃｍに渡って、即ち、上端及び下端から２．５ｃｍを残して、幅５０．８ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのメットグラス２７０５Ｍを螺旋状に２層巻き付け、厚さ４０μｍ程度の磁性体層４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を形成した。
【００６９】
また、本実験例では、線材として電子機器用１０芯フラットケーブルを用いて、磁性体層４の内層４ａと支持体３を囲包するようにしてトロイダル状に巻回し、コイル５とした。コイル５は、内側磁性体層４ａの円周方向全周に渡って設けた。
【００７０】
このようにして形成した２つのＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を組み合わせ、一つの円筒形状とされる、図１及び図２に示す分割型円筒磁気シールド装置１を作製した。
【００７１】
各シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）のシェイキング磁界発生用コイル５は、使用時には、直列に接続して交流電源１００に接続した。
【００７２】
一様磁界は、ヘルムホルツコイルで発生させた。外部磁界は、分割型円筒磁気シールド装置１を置かないときの一様磁界の値を用いて、１０ｎＴ〜１００００ｎＴ、０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲を用いた。
【００７３】
磁界測定にはフラックスゲートセンサ（ＭＡＧ−０３、Ｂａｒｔｉｎｇｈｔｏｎ）を用い、横方向（径方向）のシールド比ＴＳＦ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＳｈｉｅｌｄｉｎｇＦａｃｔｏｒ）を評価した。
【００７４】
（ＴＳＦ）
作製した分割型円筒磁気シールド装置１のＴＳＦを実測した結果を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。図１２（ａ）は、外部磁界に対して磁気シャント４ｃが平行になる場合を示し、図１２（ｂ）は、外部磁界に対して磁気シャント４ｃが垂直になる場合を示す。
【００７５】
本発明の分割型円筒磁気シールド装置１は、図１２（ａ）に比べ、図１２（ｂ）の場合に、つまり、外部磁界に対して磁気シャント４ｃが垂直となるように配置した場合にＴＳＦが高くなり、外部磁界に対するシールド効果がより有効であることが分かる。これは、上述の解析の結果が示唆した通りである。
【００７６】
また、いずれの場合にも、磁気シェイキング無しでは、１０００ｎＴを下回る微弱電界に対してシールド比が激減した。しかし、磁気シェイキングにより、いずれの場合にも、微弱磁界に対して一定の高いＴＳＦを保持することができた。
【００７７】
特に、図７（ｃ）に示す２重円筒磁気シールド装置と同じシールド効果が得られる外部磁界に対して磁気シャント４ｃが垂直になる場合においては、ＴＳＦが１０００という高い値を示した。このように、シールド効果が大であることから、図１２（ｂ）に示すように、１０ｎＴ以下の外部磁界に対してはフラックスゲートセンサでその漏れ磁界を検出することができなかった。
【００７８】
（非線形性の除去）
１００００ｎＴと地磁気の数分の一という比較的大きな外部磁界の中に分割型円筒磁気シールド装置を設置し、磁気シールド内の残留磁界のＦＦＴスペクトラムを測定した。その結果を図１３に示す。
【００７９】
図１３から、磁気シェイキング無しの場合、外部磁界の周波数は１０Ｈｚの高調波成分がシールド内部に残留していることが分かる。これは、強磁性体を用いたシールドでは必ず起きることで、磁性体の非線形性が目立つ磁界になるとこのような基本波が変調されたノイズとして内部に現れる。
【００８０】
また、磁気シェイキングを行うことで、基本波のノイズが低減されるだけでなく、非線形性が取り除かれたことにより、これらの高調波ノイズが一掃されることが分かる。
【００８１】
（磁気センサのノイズフロアの低減）
ＦＦＴアナライザで磁気センサのノイズフロアを解析する際、ラインスペクトル幅よりも短いノイズが存在するとき、磁気センサのノイズフロア上昇として現れる。
【００８２】
外部磁界０．１Ｈｚを与えたときの磁気シールド内のノイズをフラックスゲートセンサで測定し、ＦＦＴアナライザを用いて、５０Ｈｚスパン、ラインスペクトル幅０．１２５Ｈｚで評価した。そのときの結果を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。
【００８３】
図１４（ａ）から、１００ｎＴ程度のノイズが存在していても、最小の周波数にラインノイズが立たずに全体のノイズフロアに影響を与えていることが分かる。
【００８４】
最適な磁気シェイキングを施すことで、図１４（ｂ）に示すように、ノイズフロアの上昇をも抑えることができる。
【００８５】
強制的に外部磁界を与えず、本発明者らの研究室環境下においても、シールドなし、磁気シールド＋シェイキング有りで図１５のようにノイズフロアの改善を確認できた。
【００８６】
実施例２
実施例１では、本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置１は、２つのＣ形状のシェイキングブロック、即ち、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）を有するものとして説明したが、例えば、図１６に示すように、円筒を３分割して形成される３つのＣ形状のシェイキングブロック、即ち、Ｃ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）にて形成することも可能である。勿論、それ以上に分割した形状とすることもできる。角度α、β、γは同じでも良く、異なっていても良い。
【００８７】
また、以上の説明では、複数のＣ形シェイキングブロック２を組み合わせることにより、横断面が円形とされる円筒形状が形成されるものとしたが、つまり、Ｃ形シェイキングブロック２は、所定半径を有した円形の一部分（円弧）であるとしたが、本発明によれば、これに限定されるものではなく、各Ｃ形シェイキングブロック２は、組み合わせることにより横断面が円形以外の形状、例えば、楕円などとされる円筒形状を形成する形状とすることも可能である。
【００８８】
従って、本明細書にて、「Ｃ形」とは、内面或いは外面が一定の半径とされるものだけを意味するのではなく、凹面と凸面が形成された湾曲形状であって、組み合わせることにより、内部に磁気シールド空間を形成し得るものを意味するものとする。
【００８９】
又、複数のＣ形シェイキングブロック２は、上述にても理解されるように、必ずしも同じ形状である必要はなく、組み合わされて内部に磁気シールド空間を形成し得るものであれば、互いに異なる形状とすることもできる。
【００９０】
実施例３
上述したように、本発明の分割型円筒磁気シールド装置１において、空隙Ｓはできるだけ小さい方が望ましい。
【００９１】
しかしながら、この空隙Ｓを広くすることが望まれる場合には、空隙Ｓを広くしたことによる問題を軽減するために、図１７に示すように、組み合わせたときの円筒直径寸法の異なる二組のＣ形シェイキングブロック２（２Ａ、２Ｂ）；２０（２０Ａ、２０Ｂ）を二重管構造に配置して、分割型円筒磁気シールド装置１を構成することも可能である。
【００９２】
実施例４
図１８に、本発明に従った分割型円筒磁気シールド装置１に好適に使用し得るＣ形シェイキングブロック２の他の実施例を示す。
【００９３】
つまり、本実施例によれば、Ｃ形シェイキングブロック２は、例えば円筒体を２分割して形成されるようなＣ形状の第１の支持体３を有する。この第１の支持体３の外周面３ｂには、長手軸線方向に沿って、所定の間隔で導体５１が予めプリントされる。勿論、導体５１を第１の支持体外周面３ｂに埋設しておくことも可能である。
【００９４】
同様に、Ｃ形状第１の支持体３の内側に配置し得るような形状とされる第２のＣ形状支持体３０が用意される。この第２の支持体３０の外周面３０ｂにも、第１の支持体３と同様に、長手軸線方向に沿って、所定の間隔で導体５２が予めプリント、或いは、導体５２が埋設されている。
【００９５】
ここで、先ず、導体５１が形成された第１の支持体３の内周面３ａ、外周面３ｂ及びその連結面３ｃを含む全表面を覆うようにして全周面に磁性薄帯４が螺旋状に巻き付けて配設される。
【００９６】
次に、Ｃ形状第１の支持体３の内側に、第２のＣ形状支持体３０が配置され、第１の支持体３と一体に固定される。
【００９７】
その後、第１の支持体３の導体５１と、第２の支持体３０の導体５２とを電気的に接続することにより、シェイキング磁界発生用コイル５が形成される。
【００９８】
上記構成とすれば、Ｃ形シェイキングブロックの作製が容易となる。
【００９９】
実施例５
図１９に、本発明に従った分割型円筒磁気シールド装置１の他の実施例を示す。
【０１００】
つまり、例えば図４に示すような従来の円筒磁気シールド装置１Ａを、その軸線方向に覆う形で囲包して、即ち、円筒磁気シールド装置１Ａの開口部が本発明の分割型円筒磁気シールド装置１の磁気シャント４ｃ（或いは空隙Ｓ）に対向するようにして配置する。
【０１０１】
斯かる構成とすることにより、軸線方向の長さの短い形態の円筒磁気シールド装置１Ａでは性能向上が難しいとされる軸線方向から浸入する磁界に対するシールド効果（軸線方向のシールド比ＡＳＦ：ＡｘｉａｌＳｈｉｅｌｄｉｎｇＦａｃｔｏｒ）を向上することができる。
【０１０２】
勿論、円筒磁気シールド装置の代わりに本発明の分割型円筒磁気シールド装置１を同様の態様で配置した場合であっても、分割型円筒磁気シールド装置に対するシールド効果（軸線方向のシールド比ＡＳＦ：ＡｘｉａｌＳｈｉｅｌｄｉｎｇＦａｃｔｏｒ）を向上することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、組み合わされて内部に磁気シールド空間を形成するために、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされる複数のＣ形シェイキングブロックを有した分割型円筒磁気シールド装置であって、Ｃ形シェイキングブロックは、軸線方向に延在する内層及び外層が連結された横断面がＣ形状とされる、角形磁化特性を有する磁性体から成る磁性体層と、磁性体層の内層或いは外層の少なくとも一部に巻回され、Ｃ形シェイキングブロックに磁気シェイキング電流を流すためのコイルと、を有する構成とされるので、
（１）分割型円筒磁気シールド装置は、分割が可能であり、脳磁界計測を例にとれば、病室から動くことのできない障害者に対しても、縦型、或いは、横型とすることにより、極めて容易に適用することができ、利便性が飛躍的に向上する。また、
（２）装置重量をも大幅に軽減することが可能であり、運搬性、取扱い性に優れており、所望の場所へ移動して、設置することができる。
という効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の一実施例の概略構成を示す横断面図である。
【図２】図１の分割型円筒磁気シールド装置の斜視図である。
【図３】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置及び比較例の磁気シールド装置における磁束の流れを説明する図である。
【図４】従来の円筒磁気シールド装置の斜視図である。
【図５】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の縦型の装置の応用例を説明するための図であり、図５（ａ）は、Ｃ形シェイキングブロックを開いた状態を示し、図５（ｂ）は、Ｃ形シェイキングブロックを組み合わせた状態を示す。
【図６】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の横型の装置の応用例を説明するための図であり、図６（ａ）は、Ｃ形シェイキングブロックを開いた状態を示し、図６（ｂ）は、Ｃ形シェイキングブロックを組み合わせた状態を示す。
【図７】図７（ａ）は、磁性体が１層の円筒磁気シールド装置、図７（ｂ）は、図７（ａ）の装置の磁性体層厚の３倍の磁性体層厚とされた１層の円筒磁気シールド装置、また、図７（ｃ）は、二重円筒シールド装置であり、また、図７（ｄ）、（ｅ）は、本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置であり、それぞれ装置を模擬して示す図である。
【図８】図７に示す各磁気シールド装置の、磁気シールド周辺の磁束分布を解析した結果を示す図である。
【図９】Ｃ形シェイキングブロックが作る円筒のシールド性能を解析した図であり、図９（ａ）は、外部磁界に対し、空隙を結ぶ直線が平行になった場合を示し、図９（ｂ）は、外部磁界に対し、空隙を結ぶ直線が垂直になった場合を示す。
【図１０】第１のシェイキングブロックにシェイキング磁界を与えたときの、第１のシェイキングブロックと第２のシェイキングブロックにおける増分透磁率と、第１のシェイキングブロックのシェイキング磁界の強さとの関係を示す図である。
【図１１】第１のシェイキングブロックを最適シェイキング条件に保った状態での第２のシェイキングブロックの増分透磁率とシェイキング磁界の強さの関係を示す図である。
【図１２】本発明の分割型円筒磁気シールド装置のＴＳＦを実測した結果を示す図であり、図１２（ａ）は、外部磁界に対して磁気シャントが平行の場合を示し、図１２（ｂ）は、外部磁界に対して磁気シャントが垂直の場合を示す。
【図１３】内部磁界に対する磁気シェイキングの効果を示す図である。
【図１４】本発明の分割形円筒磁気シールド装置内に配置された磁気センサーのノイズフロアに対する磁気シェイキングの効果を示す図であり、図１４（ａ）は、磁気シェイキングを与える前の状態であり、図１４（ｂ）は、磁気シェイキングを与えた場合を示す。
【図１５】研究室内におけるノイズフロアに対する磁気シェイキングの効果を示す図である。
【図１６】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の他の実施例の概略構成を示す横断面図である。
【図１７】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の他の実施例の概略構成を示す横断面図である。
【図１８】本発明に従ったＣ形シェイキングブロックの他の実施例の概略構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明に係る分割型円筒磁気シールド装置の他の実施例の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１分割型円筒磁気シールド装置
２（２Ａ、２Ｂ）Ｃ形シェイキングブロック
３支持体
４磁性体（磁性体層）
４ａ磁性体層内層
４ｂ磁性体層外層
４ｃ磁性体層連結層（磁気シャント）
５シェイキング磁界発生用コイル

Claims

組み合わされて内部に磁気シールド空間を形成するために、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされる複数のＣ形シェイキングブロックを有した分割型円筒磁気シールド装置であって、
前記Ｃ形シェイキングブロックは、軸線方向に延在する内層及び外層が連結された横断面がＣ形状とされる、角形磁化特性を有する磁性体から成る磁性体層と、前記磁性体層の内層或いは外層の少なくとも一部に巻回され、前記Ｃ形シェイキングブロックに磁気シェイキング電流を流すためのコイルと、を有することを特徴とする分割型円筒磁気シールド装置。
前記Ｃ形シェイキングブロックは、横断面がＣ形状とされ且つ軸線方向に沿って所定の長さとされるＣ形支持体を有し、前記磁性体は、前記Ｃ形支持体の表面に配設され、前記コイルは、前記Ｃ形支持体と前記磁性体層の内層或いは外層とを巻回して設けられることを特徴とする請求項１の分割型円筒磁気シールド装置。
前記分割型円筒磁気シールド装置は、２つの前記Ｃ形シェイキングブロックにて形成されることを特徴とする請求項１又は２の分割型円筒磁気シールド装置。
前記分割型円筒磁気シールド装置は、横断面が円形断面とされることを特徴とする請求項１、２又は３の分割型円筒磁気シールド装置。
前記コイルは、前記磁性体層の内層に巻回されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の分割型円筒磁気シールド装置。
前記磁性体は、Ｃｏ系アモルファス磁性薄帯であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の分割型円筒磁気シールド装置。