JP2013175625A - Magnetic shield device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a level of a magnetic field gradient in a radial direction as well as in an axial direction in a magnetic shield device in which a magnetic field generating coil is installed in the axial direction only of a magnetic shield.SOLUTION: A magnetic shield device includes: a cylindrical shield portion constituted of a magnetic body; and a first coil provided on the same plane as one opening surface of the shield portion or at a position opposite to the opening surface. In an excited state, the first coil reduces a level of a magnetic field gradient in a radial direction inside the shield portion while also reducing a level of a magnetic field gradient in an axial direction inside the shield portion.

Description

本発明は、外部磁場を遮断する磁気シールド装置に関する。   The present invention relates to a magnetic shield device that blocks an external magnetic field.

脳磁計や心磁計などによって数fT(フェムトテスラ)以下の非常に微弱な磁場を測定する場合には、測定対象よりも遥かに大きな環境磁界(地磁気など)をキャンセルして測定対象の磁場のみを取り出す必要がある。そこで、従来、環境磁界をキャンセルするための手段として、パーマロイに代表される強磁性体材料でシールドルームを構成するパッシブ型磁気シールドが広く用いられている。   When measuring a very weak magnetic field of several fT (femtotesla) or less with a magnetoencephalograph or magnetocardiograph, cancel an environmental magnetic field (such as geomagnetism) that is much larger than the measurement target and use only the measurement target magnetic field. It is necessary to take it out. Therefore, conventionally, as a means for canceling the environmental magnetic field, a passive magnetic shield that forms a shield room with a ferromagnetic material typified by permalloy has been widely used.

脳磁や心磁の測定には一般的に磁気センサーが用いられるが、複数個のセンサーで測定を行う必要が生じる場合がある。しかし、磁気シールドの内部では、磁気シールドの残留磁化の状態や環境磁場の遮断能力に応じて、磁場勾配が発生してしまう。そのため、複数個のセンサーを配置することができる領域は非常に限られてしまう。また、場合によっては、センサーの配置ができない場合もある。   A magnetic sensor is generally used for measuring the magnetoencephalogram and magnetocardiogram, but there are cases where it is necessary to perform measurement with a plurality of sensors. However, a magnetic field gradient is generated inside the magnetic shield according to the state of residual magnetization of the magnetic shield and the ability to block the environmental magnetic field. Therefore, the area where a plurality of sensors can be arranged is very limited. In some cases, the sensor cannot be arranged.

そこで、例えば、非特許文献1では、磁気シールドを3軸磁界発生コイルの中央に配置して、当該コイルを用いて環境磁界をキャンセルするシステムが提案されている。当該システムによれば、磁気シールドに対して3軸(x,y,z軸)方向に磁界発生コイルが配置されるため、各軸方向の磁場勾配のレベルが軽減される。   Thus, for example, Non-Patent Document 1 proposes a system in which a magnetic shield is arranged at the center of a three-axis magnetic field generating coil and an environmental magnetic field is canceled using the coil. According to the system, since the magnetic field generating coils are arranged in the three-axis (x, y, z-axis) directions with respect to the magnetic shield, the level of the magnetic field gradient in each axis direction is reduced.

松岡信仁、外4名、「コイルを組み合わせた開口部を有する磁気シールドの検討」、日本AEM学会誌、日本AEM学会、平成22年9月、第18巻、第3号、p. 215‐220Nobuhito Matsuoka, 4 others, “Examination of Magnetic Shield with Opening Combined with Coil”, Journal of AEM Society of Japan, AEM Society of Japan, September 2010, Vol. 18, No. 3, p. 215-220

しかし、非特許文献1に記載の構成では、3軸磁界発生コイルが磁気シールドを包み込むような構成をとるため、システム全体のサイズが大型化してしまう。また、磁気シールド内にアクセスするためのスペースを確保するために、各コイル間に十分なスペースを確保する必要が生じ、その結果、システム全体がさらに大型化する可能性がある。また、コイル駆動用の回路及び電源も3軸分必要となり、コストや設置スペースが増大してしまう。   However, the configuration described in Non-Patent Document 1 has a configuration in which the triaxial magnetic field generating coil wraps around the magnetic shield, which increases the size of the entire system. Further, in order to secure a space for accessing the inside of the magnetic shield, it is necessary to secure a sufficient space between the coils, and as a result, the entire system may be further increased in size. In addition, a coil driving circuit and a power source are also required for three axes, which increases costs and installation space.

本発明は、磁気シールドの軸方向のみに磁界発生コイルを設置する磁気シールド装置において、軸方向のみならず径方向の磁場勾配のレベルを低減することを目的とする。   An object of the present invention is to reduce the level of the magnetic field gradient not only in the axial direction but also in the radial direction in a magnetic shield device in which a magnetic field generating coil is installed only in the axial direction of the magnetic shield.

本発明は、磁性体で構成された筒状のシールド部と、前記シールド部の一の開口面と同一平面上、又は当該開口面と対向する位置に設けられた第1のコイルとを有し、前記第1のコイルは、励磁状態において、前記シールド部内の軸方向の磁場勾配のレベルを低減させるとともに、前記シールド部内の径方向の磁場勾配のレベルをも低減させることを特徴とする磁気シールド装置を提供する。この構成によれば、軸方向のみならず径方向の磁場勾配のレベルを低減することができる。   The present invention includes a cylindrical shield portion made of a magnetic material, and a first coil provided on the same plane as one opening surface of the shield portion or at a position facing the opening surface. The first coil reduces the level of the axial magnetic field gradient in the shield part and also reduces the level of the radial magnetic field gradient in the shield part in the excited state. Providing the device. According to this configuration, the magnetic field gradient level in the radial direction as well as the axial direction can be reduced.

上記の磁気シールド装置において、前記第1のコイルが励磁状態において前記シールド部を消磁する消磁部をさらに有するようにしてもよい。この構成によれば、前記第1のコイルの励磁状態において前記シールド部の消磁を行うことにより、消磁効果の最適化を図ることができる。   In the above-described magnetic shield device, the first coil may further include a demagnetizing unit that demagnetizes the shield unit when the first coil is in an excited state. According to this configuration, it is possible to optimize the demagnetization effect by demagnetizing the shield portion in the excited state of the first coil.

また、上記の磁気シールド装置において、前記第1のコイルは、前記シールド部の一の開口端縁に沿って形成されてもよい。この構成によれば、装置全体が占めるスペースをより減らすことができる。   In the magnetic shield device, the first coil may be formed along one opening edge of the shield part. According to this configuration, the space occupied by the entire apparatus can be further reduced.

また、上記の磁気シールド装置において、前記シールド部内に配置される複数の磁気測定装置をさらに有するようにしてもよい。この構成によれば、前記シールド部内において、複数の測定装置を使った磁気の測定を行うことができる。   The magnetic shield device may further include a plurality of magnetic measurement devices arranged in the shield part. According to this configuration, it is possible to perform magnetism measurement using a plurality of measuring devices in the shield part.

また、上記の磁気シールド装置において、前記シールド部は、その一方の開口部が蓋により覆われていてもよい。この構成によれば、外部磁場の遮蔽率をより向上させることができる。   Moreover, in the above-described magnetic shield device, one opening of the shield part may be covered with a lid. According to this configuration, the shielding rate of the external magnetic field can be further improved.

また、上記の磁気シールド装置において、前記シールド部の外側面に対して平行な開口面を有する第2のコイルであって、前記第2のコイルの励磁状態において、前記シールド部内の径方向の磁場勾配のレベルを低減させる第2のコイルをさらに有するようにしてもよい。この構成によれば、径方向の磁場勾配のレベルをさらに低減することができる。   Further, in the above magnetic shield device, the second coil having an opening surface parallel to the outer surface of the shield part, wherein the magnetic field in the radial direction in the shield part is in an excited state of the second coil. You may make it further have the 2nd coil which reduces the level of gradient. According to this configuration, the level of the radial magnetic field gradient can be further reduced.

本発明の一実施形態に係る磁気シールド装置10の構成を示す図である。It is a figure showing composition of magnetic shield device 10 concerning one embodiment of the present invention. 制御回路5の構成の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control circuit 5. FIG. シールド部1及びキャンセルコイル3A,3Bの俯瞰図である。It is an overhead view of the shield part 1 and cancellation coil 3A, 3B. シールド部1の斜視図である。2 is a perspective view of a shield part 1. FIG. 測定領域Rの斜視図である。4 is a perspective view of a measurement region R. FIG. 測定領域Rにおける磁場(x成分)の勾配を示す図である。It is a figure which shows the gradient of the magnetic field (x component) in the measurement area | region R. FIG. 測定領域Rにおける磁場(z成分)の勾配を示す図である。It is a figure which shows the gradient of the magnetic field (z component) in the measurement area | region R. FIG. 測定領域Rにおける磁場(x成分)の勾配を示す図である。It is a figure which shows the gradient of the magnetic field (x component) in the measurement area | region R. FIG. シールド部1Aの俯瞰図である。It is an overhead view of 1 A of shield parts. 測定領域Rにおける磁場(z成分)の勾配を示す図である。It is a figure which shows the gradient of the magnetic field (z component) in the measurement area | region R. FIG. 一変形例に係るキャンセルコイルを示す図である。It is a figure which shows the cancellation coil which concerns on one modification. 一変形例に係るキャンセルコイルを示す図である。It is a figure which shows the cancellation coil which concerns on one modification.

(1)実施形態
図1は、本発明の一実施形態に係る磁気シールド装置10の構成を示す図である。同図に示されるように、磁気シールド装置10は、シールド部1と、消磁コイル2と、キャンセルコイル3A,3Bと、駆動回路4A〜4Cと、制御回路5とを有する。ここで、キャンセルコイル3A,3Bは、本発明に係る「第1のコイル」の一例であり、消磁コイル2及び駆動回路4Aは、本発明に係る「消磁部」の一例である。
(1) Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a magnetic shield device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the magnetic shield device 10 includes a shield unit 1, a degaussing coil 2, cancellation coils 3 </ b> A and 3 </ b> B, drive circuits 4 </ b> A to 4 </ b> C, and a control circuit 5. Here, the cancel coils 3A and 3B are examples of the “first coil” according to the present invention, and the demagnetizing coil 2 and the drive circuit 4A are examples of the “demagnetizing unit” according to the present invention.

シールド部1は、強磁性体により構成された円筒状の磁気シールドである。シールド部1は、その内側に、脳磁計や心磁計等の磁気センサーを1又は複数格納する。シールド部1の材料は、磁性体シートである。   The shield part 1 is a cylindrical magnetic shield made of a ferromagnetic material. The shield unit 1 stores one or more magnetic sensors such as a magnetoencephalograph and a magnetocardiograph inside. The material of the shield part 1 is a magnetic sheet.

消磁コイル2は、シールド部1に巻きつけられており、交流磁界を発生させることによりシールド部1を消磁する。キャンセルコイル3A,3Bは、正方形に巻かれたヘルムホルツコイルである。両コイルは、その半径rの距離だけ離して平行かつ同軸に配置される。両コイルに同方向の電流を流すと、両コイルに挟まれた空間の中心付近に一様な磁場が発生する。   The degaussing coil 2 is wound around the shield part 1 and demagnetizes the shield part 1 by generating an alternating magnetic field. The cancel coils 3A and 3B are Helmholtz coils wound in a square shape. Both coils are arranged in parallel and coaxially by a distance of a radius r. When currents in the same direction are passed through both coils, a uniform magnetic field is generated near the center of the space between the coils.

シールド部1は、キャンセルコイル3A,3Bに挟まれた空間内に設置される。その際、シールド部1は、その軸方向にキャンセルコイル3A,3Bが位置するように配置される。すなわち、シールド部1は、その開口部が、キャンセルコイル3A,3Bの開口面と対向するように配置される。   The shield part 1 is installed in a space between the cancel coils 3A and 3B. In that case, the shield part 1 is arrange | positioned so that cancellation coil 3A, 3B may be located in the axial direction. That is, the shield part 1 is disposed so that the opening part thereof faces the opening surfaces of the cancel coils 3A and 3B.

駆動回路4Aは、消磁コイル2と接続され、図示せぬ電源から当該コイルに交流電流を流す。駆動回路4Bは、キャンセルコイル3Aと接続され、図示せぬ電源から当該コイルに交流電流を流す。駆動回路4Cは、キャンセルコイル3Bと接続され、図示せぬ電源から当該コイルに交流電流を流す。キャンセルコイル3A,3Bにより発生させられる磁場の強さは、シールド部1を設置前にシールド部1の重心が位置する予定の場所の環境磁界(地磁気など)の強さを0になるように予め調節される。制御回路5は、駆動回路4A〜4Cと接続され、これらを制御する。   The drive circuit 4A is connected to the degaussing coil 2 and causes an alternating current to flow from the power source (not shown) to the coil. The drive circuit 4B is connected to the cancel coil 3A and allows an alternating current to flow from the power source (not shown) to the coil. The drive circuit 4C is connected to the cancel coil 3B and allows an alternating current to flow from the power source (not shown) to the coil. The strength of the magnetic field generated by the cancel coils 3A and 3B is set in advance so that the strength of the environmental magnetic field (such as geomagnetism) at the location where the center of gravity of the shield portion 1 is planned before the shield portion 1 is set to zero. Adjusted. The control circuit 5 is connected to the drive circuits 4A to 4C and controls them.

図2は、制御回路5の構成の一例を示す図である。同図に示されるように、制御回路5は、CPU(Central Processing Unit)51と、ROM(Read Only Memory)52と、RAM(Random Access Memory)53と、入力部54と、出力部55とを有する。各構成要素は、それぞれバスを介して相互に接続されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control circuit 5. As shown in the figure, the control circuit 5 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, an input unit 54, and an output unit 55. Have. Each component is connected to each other via a bus.

CPU51は、ROM52に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することにより、駆動回路4A〜4Cを制御する。RAM53は、CPU51が制御プログラムを実行する際の作業エリアを提供する。入力部54は、図示せぬ操作部(例えば、ボタン)を介して、シールド部1の消磁を指示する操作信号や、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を指示する操作信号を受け取る。出力部55は、駆動回路4A〜4Cに対して駆動信号を出力する。   The CPU 51 controls the drive circuits 4A to 4C by reading and executing the control program stored in the ROM 52. The RAM 53 provides a work area when the CPU 51 executes the control program. The input unit 54 receives an operation signal instructing demagnetization of the shield unit 1 and an operation signal instructing generation of a magnetic field by the cancel coils 3A and 3B via an operation unit (for example, a button) (not shown). The output unit 55 outputs a drive signal to the drive circuits 4A to 4C.

CPU51は、入力部54により、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を指示する操作信号が受け取られると、出力部55を介して、駆動回路4B,4Cに対して駆動信号を出力する。一方、CPU51は、入力部54により、シールド部1の消磁を指示する操作信号が受け取られると、出力部55を介して、駆動回路4A〜4Cに対して駆動信号を出力する。すなわち、CPU51は、キャンセルコイル3A,3Bが励磁状態においてシールド部1の消磁を行うことにより、消磁効果の最適化を図る。   When the operation signal instructing the generation of the magnetic field by the cancel coils 3 </ b> A and 3 </ b> B is received by the input unit 54, the CPU 51 outputs a drive signal to the drive circuits 4 </ b> B and 4 </ b> C via the output unit 55. On the other hand, when the operation signal instructing demagnetization of the shield unit 1 is received by the input unit 54, the CPU 51 outputs a drive signal to the drive circuits 4 </ b> A to 4 </ b> C via the output unit 55. That is, the CPU 51 optimizes the demagnetization effect by demagnetizing the shield unit 1 when the cancel coils 3A and 3B are in the excited state.

次に、シールド部1及びキャンセルコイル3A,3Bの寸法について説明する。
図3は、シールド部1及びキャンセルコイル3A,3Bの俯瞰図である。同図におけるz軸方向は、シールド部1の軸方向に相当する。y軸方向は、シールド部1の設置面に対して垂直な方向に相当する。x軸方向は、z軸方向及びy軸方向に対して垂直な方向に相当する。なお、同図に示される、白い円の中に交差する2本の線分を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を示している。
Next, the dimensions of the shield part 1 and the cancel coils 3A and 3B will be described.
FIG. 3 is an overhead view of the shield unit 1 and the cancel coils 3A and 3B. The z-axis direction in the figure corresponds to the axial direction of the shield part 1. The y-axis direction corresponds to a direction perpendicular to the installation surface of the shield part 1. The x-axis direction corresponds to a direction perpendicular to the z-axis direction and the y-axis direction. In addition, the symbol which drawn the two line segments which cross | intersect in a white circle shown in the same figure has shown the arrow which goes to a near side from the paper surface back side.

同図に示されるように、シールド部1は、その直径が20cmであり、軸方向の長さが40cmである。また、図示は省略されているが、その厚みは0.18mmである。一方、キャンセルコイル3A,3Bは、その一辺の長さが200cmである。図3において二点鎖線で囲まれた領域Rについては後述する。   As shown in the figure, the shield part 1 has a diameter of 20 cm and an axial length of 40 cm. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, the thickness is 0.18 mm. On the other hand, each of the cancel coils 3A and 3B has a length of 200 cm. A region R surrounded by a two-dot chain line in FIG. 3 will be described later.

次に、上記の構成を有する磁気シールド装置10により得られる効果について説明する。より具体的には、磁気シールド装置10を動作させた場合に、シールド部1内に発生する磁場の勾配について説明する。なお、以下の説明では、磁気シールド装置10は、そのシールド部1の軸方向が東西を向くように配置されているものとする。また、地磁気の強さはx軸方向に26μT(マイクロテスラ)、z軸方向にマイナス2μTであり、z軸方向の地磁気をキャンセルするためキャンセルコイル3A,3Bにより発生させられる磁場の強さは2μTであるものとする。   Next, the effect obtained by the magnetic shield device 10 having the above configuration will be described. More specifically, the gradient of the magnetic field generated in the shield unit 1 when the magnetic shield device 10 is operated will be described. In the following description, it is assumed that the magnetic shield device 10 is arranged so that the axial direction of the shield part 1 faces east and west. Further, the strength of the geomagnetism is 26 μT (micro Tesla) in the x-axis direction and minus 2 μT in the z-axis direction, and the strength of the magnetic field generated by the cancel coils 3A and 3B is 2 μT in order to cancel the geomagnetism in the z-axis direction. Suppose that

また、以下の説明において、磁場が測定される領域は、図4に示される測定領域Rである。この測定領域Rは、その重心がシールド部1の重心Gと重なるように位置する、長方形形状の領域である。測定領域Rの寸法は、図5に示されるように、そのx軸方向の長さが9cmであり、z軸方向の長さが5cmである。   In the following description, the region where the magnetic field is measured is the measurement region R shown in FIG. This measurement region R is a rectangular region located so that its center of gravity overlaps the center of gravity G of the shield part 1. As shown in FIG. 5, the measurement region R has a length in the x-axis direction of 9 cm and a length in the z-axis direction of 5 cm.

図6は、この測定領域Rにおける磁場(x成分)の勾配を示す図である。図6(a)は、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合を示す図であり、図6(b)は、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行った場合を示す図である。なお、同図における軸方向(z軸方向)及び径方向(x軸方向)の距離は、重心Gからの距離を示している。例えば、軸方向2.5cmの位置は、重心Gから−x方向に2.5cm進んだ位置であり、径方向4.5cmの位置は、重心Gから+z方向に4.5cm進んだ位置である。これは、後述する図8及び図10についても同様である。   FIG. 6 is a diagram showing the gradient of the magnetic field (x component) in the measurement region R. As shown in FIG. FIG. 6A is a diagram illustrating a case where magnetic field generation is not performed by the cancel coils 3A and 3B, and FIG. 6B is a diagram illustrating a case where magnetic field generation is performed by the cancel coils 3A and 3B. . In addition, the distance in the axial direction (z-axis direction) and the radial direction (x-axis direction) in FIG. For example, the position 2.5 cm in the axial direction is a position advanced 2.5 cm in the −x direction from the center of gravity G, and the position 4.5 cm in the radial direction is a position advanced 4.5 cm in the + z direction from the center of gravity G. . The same applies to FIGS. 8 and 10 described later.

図6において、軸方向の磁束密度の勾配として、例えば、図6(a)の点P1‐P2間の勾配と、図6(b)の点Q1−Q2間の勾配とを比較すると、図6(b)の方が明らかに緩やかになっている。すなわち、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合と比較して、行った方が軸方向のx成分磁場勾配が緩やかになっている。また、径方向のx成分磁束密度の勾配についても、例えば、図6(a)の点P2‐P3間の勾配と、図6(b)の点Q2−Q3間の勾配とを比較すると、図6(b)の方が緩やかになっている。すなわち、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合と比較して、行った方は径方向のx成分磁場勾配が緩やかになっている。 In FIG. 6, as the gradient of the magnetic flux density in the axial direction, for example, the gradient between the points P 1 and P 2 in FIG. 6A and the gradient between the points Q 1 and Q 2 in FIG. 6B are compared. Then, the direction of FIG. 6B is clearly gentler. That is, the x-component magnetic field gradient in the axial direction is gentler when compared with the case where the magnetic field is not generated by the cancel coils 3A and 3B. As for the gradient of the x-component magnetic flux density in the radial direction, for example, the gradient between the points P 2 and P 3 in FIG. 6A and the gradient between the points Q 2 and Q 3 in FIG. In comparison, FIG. 6B is more gradual. That is, compared with the case where the magnetic field generation by the cancel coils 3A and 3B is not performed, the x-component magnetic field gradient in the radial direction is gentler when the magnetic field is generated.

以上は、測定領域Rにおける磁場(x成分)の勾配についての説明であるが、図7は、測定領域Rにおける磁場(z成分)の勾配を示す図である。図7(a)は、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合を示す図であり、図7(b)は、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行った場合を示す図である。   The above is a description of the gradient of the magnetic field (x component) in the measurement region R. FIG. 7 is a diagram showing the gradient of the magnetic field (z component) in the measurement region R. FIG. 7A is a diagram showing a case where magnetic fields are not generated by the cancel coils 3A and 3B, and FIG. 7B is a diagram showing a case where magnetic fields are generated by the cancel coils 3A and 3B. .

同図において、軸方向の磁束密度の勾配として、例えば、図7(a)の点P4‐P5間の勾配と、図7(b)の点Q4−Q5間の勾配とを比較すると、図7(b)の方が緩やかになっている。すなわち、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合と比較して、行った方が軸方向のz成分磁場勾配が緩やかになっている。また、径方向のz成分磁束密度の勾配についても、例えば、図7(a)の点P5‐P6間の勾配と、図7(b)の点Q5−Q6間の勾配とを比較すると、図7(b)の方が緩やかになっている。すなわち、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合と比較して、行った方は径方向のz成分磁場勾配が緩やかになっている。 In the figure, as the gradient of the magnetic flux density in the axial direction, for example, the gradient between points P 4 and P 5 in FIG. 7A is compared with the gradient between points Q 4 and Q 5 in FIG. Then, the direction of FIG.7 (b) becomes looser. That is, the z-component magnetic field gradient in the axial direction is gentler when the magnetic field is not generated by the cancel coils 3A and 3B. As for the gradient of the z-component magnetic flux density in the radial direction, for example, the gradient between the points P 5 and P 6 in FIG. 7A and the gradient between the points Q 5 and Q 6 in FIG. In comparison, FIG. 7B is more gradual. That is, compared with the case where the magnetic fields are not generated by the cancel coils 3A and 3B, the radial direction z-component magnetic field gradient is gentler in the case where the cancellation coils 3A and 3B are not generated.

このように、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行う本実施形態に係る磁気シールド装置10は、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わない構成と比較して、軸方向の磁場勾配のレベルを低減させることができる。また、上記の測定データから、本実施形態に係る磁気シールド装置10は、軸方向に配置されたキャンセルコイル3A,3Bによって、径方向の磁場勾配のレベルをも低減させることができることがわかる。   As described above, the magnetic shield device 10 according to the present embodiment that generates the magnetic field by the cancel coils 3A and 3B has a level of the magnetic field gradient in the axial direction as compared with the configuration that does not generate the magnetic field by the cancel coils 3A and 3B. Can be reduced. Moreover, it can be seen from the above measurement data that the magnetic shield device 10 according to the present embodiment can also reduce the level of the radial magnetic field gradient by the cancel coils 3A and 3B arranged in the axial direction.

よって、本実施形態に係る磁気シールド装置10によれば、軸方向だけでなく径方向についても磁場勾配のレベルが低減されるため、磁気センサーの設置可能領域が広くなる。また、本実施形態に係る磁気シールド装置10によれば、軸方向にのみキャンセルコイルを設置すれば足りるため、従来のように3軸分のキャンセルコイルを設置する構成と比較して、システム全体のサイズ及びコストが低減される。また、シールド部1内へのアクセスが容易になる。   Therefore, according to the magnetic shield device 10 according to the present embodiment, the magnetic field gradient level is reduced not only in the axial direction but also in the radial direction, so that the area where the magnetic sensor can be installed is widened. In addition, according to the magnetic shield device 10 according to the present embodiment, since it is sufficient to install a cancel coil only in the axial direction, compared to a configuration in which cancel coils for three axes are installed as in the prior art, the overall system Size and cost are reduced. Further, access to the shield part 1 is facilitated.

また、以下に説明するように、本実施形態に係る磁気シールド装置10によれば、シールド部1の軸方向の長さの短縮化が可能になる。これは、通常、磁気シールドにおいてシールドの軸方向の長さを短縮化すると軸方向及び径方向の磁場勾配のレベルに悪影響が出てしまうが、本実施形態に係る磁気シールド装置10によれば、上述のように、軸方向及び径方向の磁場勾配のレベルを低減させることができるからである。   Further, as described below, according to the magnetic shield device 10 according to the present embodiment, the axial length of the shield portion 1 can be shortened. Normally, when the axial length of the shield in the magnetic shield is shortened, the magnetic field gradient level in the axial direction and the radial direction is adversely affected. However, according to the magnetic shield device 10 according to the present embodiment, This is because the level of the magnetic field gradient in the axial direction and the radial direction can be reduced as described above.

図8は、上述の測定領域Rにおける磁場(x成分)の勾配を示す図である。ただし、図8(a)は、上記の構成においてシールド部1の軸方向の長さを80cmとし(以下、この構成を有するシールド部1を「シールド部1A」という。)、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合を示す図である。図9は、シールド部1Aの俯瞰図である。一方、図8(b)は、上記の構成を有する磁気シールド装置10において、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行った場合を示す図である。すなわち、上述の図6(b)と同じ図である。   FIG. 8 is a diagram showing the gradient of the magnetic field (x component) in the measurement region R described above. However, in FIG. 8A, the length of the shield part 1 in the axial direction in the above configuration is 80 cm (hereinafter, the shield part 1 having this structure is referred to as “shield part 1A”), and the cancel coils 3A and 3B. It is a figure which shows the case where the magnetic field generation by is not performed. FIG. 9 is an overhead view of the shield part 1A. On the other hand, FIG.8 (b) is a figure which shows the case where the magnetic field generation | occurrence | production by the cancellation coils 3A and 3B was performed in the magnetic shield apparatus 10 which has said structure. That is, it is the same as FIG. 6B described above.

図10は、測定領域Rにおける磁場(z成分)の勾配を示す図である。ただし、この場合も、図10(a)は、シールド部1に代えてシールド部1Aを採用し、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行わなかった場合を示す図である。図10(b)は、上記の構成を有する磁気シールド装置10において、キャンセルコイル3A,3Bによる磁界発生を行った場合を示す図である。すなわち、上述の図7(b)と同じ図である。   FIG. 10 is a diagram showing the gradient of the magnetic field (z component) in the measurement region R. As shown in FIG. However, also in this case, FIG. 10A is a diagram showing a case where the shield portion 1A is adopted instead of the shield portion 1 and the magnetic field is not generated by the cancel coils 3A and 3B. FIG. 10B is a diagram showing a case where the magnetic field is generated by the cancel coils 3A and 3B in the magnetic shield device 10 having the above configuration. That is, it is the same as FIG. 7B described above.

図8及び図10に示されるように、本実施形態に係るシールド部1は、シールド部1Aと比較して軸方向の長さが2分の1しかないが、キャンセルコイル3A,3Bを有することにより、シールド部1Aを有する構成と比較して同程度の磁場勾配のレベルを確保することができることがわかる。すなわち、本実施形態に係る磁気シールド装置10によれば、シールド部1の軸方向の長さの短縮化が可能になることがわかる。   As shown in FIGS. 8 and 10, the shield part 1 according to the present embodiment has only a half length in the axial direction as compared with the shield part 1A, but has cancel coils 3A and 3B. Thus, it can be seen that the same magnetic field gradient level can be ensured as compared with the configuration having the shield portion 1A. That is, according to the magnetic shield device 10 according to the present embodiment, it can be seen that the axial length of the shield portion 1 can be shortened.

(2)変形例
上記の実施形態は、以下のように変形してもよい。また、下記の変形例は、互いに組み合わせてもよい。
(2) Modifications The above embodiment may be modified as follows. The following modifications may be combined with each other.

(2−1)変形例1
上記の実施形態に係るシールド部1は、その径方向の断面が円形となっているが、この形状は楕円や多角形であってもよい。また、上記の実施形態に係るシールド部1は、その両端が開口しているが、その一方(片方)の開口部が蓋により覆われていてもよい。なお、シールド部1と蓋とは、一体に成形されてもよい。また、上記の実施形態に係るシールド部1は、単層構造となっているが、多層構造であってもよい。
(2-1) Modification 1
The shield section 1 according to the above embodiment has a circular cross section in the radial direction, but this shape may be an ellipse or a polygon. Moreover, although the both ends are opening the shield part 1 which concerns on said embodiment, the opening part of one (one side) may be covered with the lid | cover. In addition, the shield part 1 and a lid | cover may be shape | molded integrally. Moreover, although the shield part 1 which concerns on said embodiment becomes a single layer structure, a multilayer structure may be sufficient.

また、上記の実施形態に係るシールド部1は、パーマロイや、鉄、クロム又はコバルト系のアモルファスや、フェライト焼結体により構成されてもよい。パーマロイのような保磁力の弱い磁性体により構成される場合には、消磁コイル2(及び駆動回路4A)を省略してもよい。また、上記の実施形態に係るシールド部1の寸法はあくまで例であり、他の寸法を採用してもよい。   Moreover, the shield part 1 which concerns on said embodiment may be comprised by permalloy, iron, chromium, or cobalt-type amorphous, and a ferrite sintered compact. In the case of a magnetic material having a weak coercive force such as permalloy, the demagnetizing coil 2 (and the drive circuit 4A) may be omitted. Moreover, the dimension of the shield part 1 which concerns on said embodiment is an example to the last, You may employ | adopt another dimension.

(2−2)変形例2
上記の実施形態に係るキャンセルコイル3A,3Bは、正方形に巻かれているが、円形や楕円形又は他の多角形の形状に巻かれてもよい。また、キャンセルコイル3A,3Bは、図11に示されるように、シールド部1の開口端縁に沿って形成されてもよい。なお、図11に示される、白い円の中に交差する2本の線分を描いた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を示している。
(2-2) Modification 2
Although the cancellation coils 3A and 3B according to the above-described embodiment are wound in a square shape, they may be wound in a circular shape, an elliptical shape, or another polygonal shape. Further, the cancel coils 3A and 3B may be formed along the opening edge of the shield portion 1 as shown in FIG. In addition, the symbol which drawn the two line segments which cross | intersect in a white circle shown in FIG. 11 has shown the arrow which goes to a back | inner side from the paper front side.

また、上記の実施形態に係るキャンセルコイル3A,3Bは、ヘルムホルツコイルであるが、他の構成を採用してもよい。例えば、図12に示されるように、Simple box-9(正方形コイルを等間隔に9つ並べた構成)を採用してもよい。この場合、外側2つのコイルは、その開口面が、シールド部1の開口面の同一平面上に位置するように配置される。また、上記の実施形態に係るキャンセルコイル3A,3Bの寸法はあくまで例であり、他の寸法を採用してもよい。   The cancel coils 3A and 3B according to the above embodiment are Helmholtz coils, but other configurations may be adopted. For example, as shown in FIG. 12, Simple box-9 (a configuration in which nine square coils are arranged at equal intervals) may be employed. In this case, the outer two coils are arranged such that their opening surfaces are located on the same plane as the opening surface of the shield part 1. In addition, the dimensions of the cancel coils 3A and 3B according to the above embodiment are merely examples, and other dimensions may be adopted.

また、上記の実施形態では、軸方向にのみキャンセルコイルが設置されているが、径方向にもキャンセルコイルを設置するようにしてもよい。具体的には、上記のシールド部1の外側面に対して平行な開口面を有するキャンセルコイルであって、その励磁状態において、シールド部1内の径方向の磁場勾配のレベルを低減させるキャンセルコイルをさらに設置するようにしてもよい。当該キャンセルコイルは、本発明に係る「第2のコイル」の一例である。   In the above embodiment, the cancel coil is installed only in the axial direction. However, the cancel coil may be installed in the radial direction. Specifically, a cancellation coil having an opening surface parallel to the outer surface of the shield part 1, and in the excited state, the cancellation coil reduces the level of the radial magnetic field gradient in the shield part 1. May be further installed. The cancel coil is an example of the “second coil” according to the present invention.

1,1A…シールド部、2…消磁コイル、3A,3B…キャンセルコイル、4A,4B,4C…駆動回路、5…制御回路、51…CPU、52…ROM、53…RAM、54…入力部、55…出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Shield part, 2 ... Demagnetizing coil, 3A, 3B ... Cancel coil, 4A, 4B, 4C ... Drive circuit, 5 ... Control circuit, 51 ... CPU, 52 ... ROM, 53 ... RAM, 54 ... Input part, 55 ... Output section

Claims (6)

磁性体で構成された筒状のシールド部と、
前記シールド部の一の開口面と同一平面上、又は当該開口面と対向する位置に設けられた第1のコイルと
を有し、
前記第1のコイルは、励磁状態において、前記シールド部内の軸方向の磁場勾配のレベルを低減させるとともに、前記シールド部内の径方向の磁場勾配のレベルをも低減させることを特徴とする磁気シールド装置。
A cylindrical shield made of a magnetic material;
A first coil provided on the same plane as the one opening surface of the shield part or at a position facing the opening surface;
The first coil reduces the level of the magnetic field gradient in the axial direction in the shield part and also reduces the level of the magnetic field gradient in the radial direction in the shield part in an excited state. .
前記第1のコイルが励磁状態において前記シールド部を消磁する消磁部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の磁気シールド装置。   The magnetic shield device according to claim 1, further comprising a demagnetizing unit that demagnetizes the shield unit when the first coil is in an excited state. 前記第1のコイルは、前記シールド部の一の開口端縁に沿って形成されることを特徴とする請求項2に記載の磁気シールド装置。   The magnetic shield device according to claim 2, wherein the first coil is formed along one opening edge of the shield portion. 前記シールド部内に配置される複数の磁気測定装置をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の磁気シールド装置。   The magnetic shield device according to claim 3, further comprising a plurality of magnetic measurement devices arranged in the shield part. 前記シールド部は、その一方の開口部が蓋により覆われていることを特徴とする請求項4に記載の磁気シールド装置。   The magnetic shield device according to claim 4, wherein one opening portion of the shield portion is covered with a lid. 前記シールド部の外側面に対して平行な開口面を有する第2のコイルであって、前記第2のコイルの励磁状態において、前記シールド部内の径方向の磁場勾配のレベルを低減させる第2のコイルをさらに有することを特徴とする請求項5に記載の磁気シールド装置。   A second coil having an opening surface parallel to the outer surface of the shield part, wherein the second coil reduces the level of the radial magnetic field gradient in the shield part in the excited state of the second coil. The magnetic shield device according to claim 5, further comprising a coil.
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