JP2019120517A - 超伝導磁気シールド装置、及び脳磁計装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に遮蔽性能を向上することができる超伝導磁気シールド装置及び脳磁計装置を提供する。【解決手段】超伝導層３０は、径方向の厚みが拡大された一対の領域（第１の領域）Ｗ１，Ｗ２を基板２０の軸線方向の両端部３０Ａ，３０Ｂに有し、一対の領域Ｗ１，Ｗ３における厚みは、一対の領域Ｗ１，Ｗ２の間の領域（第２の領域）Ｗ３における厚みよりも大きい。従って、超伝導層３０の両端部３０Ａ，３０Ｂでは、領域Ｗ１，Ｗ２にて厚みが拡大されるため、高い臨界電流値を得ることができる。領域Ｗ１，Ｗ２にて厚みを拡大するための第２の超伝導層４１が、第１の超伝導層３１と別体に構成されることで、領域Ｗ１，Ｗ２の厚みや位置を調整し易くなり、取り扱い性も向上する。【選択図】図３

Description

本発明は、超伝導磁気シールド装置、及び脳磁計装置に関する。

従来、例えば脳磁計装置のような微弱な磁場を計測する装置では、外部磁場を遮蔽するために磁気シールド装置が用いられる。特許文献１には、超伝導材料を含んで構成される磁気シールドを有する超伝導磁気シールド装置が記載されている。超伝導磁気シールドは、溶射によって形成された超伝導層を有している。

特開２００９−２５４７４７号公報

上述のような超伝導磁気シールド装置では、磁気シールドが溶射によって形成された超伝導層を有している。このような磁気シールドは、軸線方向に沿って隙間なく超伝導層を有しているため、シールド性能が高い。ここで、筒状の磁気シールドの軸線方向の端部では、超伝導層の臨界電流値が高いことが好ましく、遮蔽性能の向上の点で、改善の余地がある。また、このような遮蔽性能を容易に向上することが求められる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、容易に遮蔽性能を向上することができる超伝導磁気シールド装置及び脳磁計装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る超伝導磁気シールド装置は、筒状の基板と、基板の側面側に形成され、超伝導材料を含んで構成される超伝導層と、を備え、超伝導層は、径方向の厚みが拡大された一対の第１の領域を基板の軸線方向の両端部に有し、 一対の第１の領域における厚みは、一対の第１の領域の間の第２の領域における厚みよりも大きく、超伝導層は、軸線方向に延びる第１の層と、第１の領域を形成する第２の層と、を備え、第１の層と第２の層とは別体に構成されている。

この超伝導磁気シールド装置において、超伝導層は、径方向の厚みが拡大された一対の第１の領域を基板の軸線方向の両端部に有し、一対の第１の領域における厚みは、一対の第１の領域の間の第２の領域における厚みよりも大きい。従って、超伝導層の両端部では、第１の領域にて厚みが拡大されるため、高い臨界電流値を得ることができる。従って、超伝導層の両端部にて要求される遮蔽電流が大きくなっても、当該端部における遮蔽性能を確保することができる。また、超伝導層は、軸線方向に延びる第１の層と、第１の領域を形成する第２の層と、を備え、第１の層と第２の層とは別体に構成されている。このように、第１の領域にて厚みを拡大するための第２の層が、第１の層と別体に構成されることで、第１の領域の厚みや位置を調整し易くなり、取り扱い性も向上する。以上により、容易に遮蔽性能を向上することができる。

一形態において、第２の層は、第１の層に対して巻かれた線状、または帯状の超伝導部材に含まれる超伝導材料によって形成されてよい。この構成によれば、第１の層に対して超伝導部材を巻き付けることで、容易に第２の層を形成することができる。

一形態において、第１の層は超伝導材料の溶射によって構成された層であってよい。この構成によれば、超伝導材料の溶射によって、軸線方向において広い範囲にわたって第１の層を隙間無く形成することができる。

一形態において、超伝導部材は、第１の層側にて露出する第２の層と、第１の層とは反対側にて第２の層を覆う保護層と、を備えてよい。この構造によれば、露出した箇所にて第２の層を効率良く冷却することができる。

本発明の一形態に係る脳磁計装置は、上述の超伝導磁気シールド装置を備える。この脳磁計装置によれば、上述の超伝導磁気シールド装置と同様な作用・効果を得ることができる。

本発明によれば、容易に遮蔽性能を向上することができる超伝導磁気シールド装置及び脳磁計装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る脳磁計装置を概略的に示す図である。 図１の脳磁計装置の超伝導磁気シールド装置の斜視図である。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図である。 超伝導部材の接合部を概略的に示す断面図である。 変形例に係る超伝導磁気シールド装置の断面図である。 変形例に係る超伝導磁気シールド装置の断面図である。 超伝導層の軸線方向における位置と遮蔽電流の電流値との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される脳磁計装置１は、計測ユニット１Ａ内の計測位置Ｈに頭が位置するように着座した被験者Ｐに対して、脳の神経活動に伴って発生する微弱な磁場を非接触で計測、解析する装置である。この計測ユニット１Ａは、脳で発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device）センサ３を備えている。この脳磁計装置１では、被験者Ｐの脳の様々な位置から発生する磁場を検出するため、数十個〜数百個（６４個，１２８個，２５６個など）といった多数の上記ＳＱＵＩＤセンサ３が、計測位置Ｈの周囲に配置され、センサホルダ４で固定されている。

計測ユニット１Ａは、ＳＱＵＩＤセンサ３を冷却する液体ヘリウム５を収納するためのデュワー（容器）７を備えている。デュワー７は、図１に示されるように、円筒状で有底の断熱容器である。また、デュワー７の底部７ｂは、被験者Ｐの頭部を覆うように内に凹んでいる。

センサホルダ４は、ＳＱＵＩＤセンサ３の耐震性を向上させて、生体磁場の計測に対する振動の影響を低減させるべく、デュワー７の内側面７ａに固定されている。

更に、計測ユニット１Ａは、デュワー７を包囲するように配置され、被験者Ｐを覆う二重構造の筒型体１５を備えている。この二重構造の筒型体１５の外筒部１５ａと内筒部１５ｂとの間には、超伝導磁気シールド装置１１が内臓されている。また、筒型体１５とデュワー７との間には断熱材１９が充填されている。

脳磁計装置１は、被験者Ｐの脳で発生する極めて微弱な磁場を検出するため、計測位置Ｈの近傍における外部磁場の影響を除去する必要がある。このため、脳磁計装置１は、中心軸線Ｃが計測位置Ｈを通るように配置された筒状の超伝導磁気シールド装置１１を備えている。超伝導磁気シールド装置１１は、デュワー７を包囲して筒型体１５の外筒部１５ａに支持されると共に、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法で延在している。また、計測位置Ｈは、中心軸線Ｃ上に位置すると共に、上下方向においても超伝導磁気シールド装置１１の全高のほぼ中央に位置している。

また、脳磁計装置１は、超伝導磁気シールド装置１１を冷却するための極低温の冷却ガスを超伝導磁気シールド装置１１は送出すると共に、超伝導磁気シールド装置１１を冷却した後の冷却ガスが流入する冷凍機１Ｂを有している。なお、冷凍機１Ｂとして、ＧＭ冷凍機、スターリング冷凍機、パルスチューブ冷凍機等が特に好ましい。また、冷却ガスとして、例えばヘリウムガスを用いることもできる。

次に、本実施形態の超伝導磁気シールド装置１１の構成について説明する。

図２及び図３に示される超伝導磁気シールド装置１１は、計測位置Ｈの近傍において、例えば地磁気、外部磁場の変動等の影響を除去するためのものである。超伝導磁気シールド装置１１は、基板２０と、シールド層２２と、端部シールド層２３と、シールド層２２及び端部シールド層２３を冷却する冷却ガス配管（不図示）と、を備えている。冷却ガス配管は、例えば基板２０の外周側に配置され、基板２０に沿って上下に往復するように取り付けられる。

基板２０は、シールド層２２及び端部シールド層２３を支持すると共に、冷却ガスが流通する冷却ガス配管により冷却されることでシールド層２２及び端部シールド層２３を冷却するためのものである。基板２０は、中心軸線Ｃを中心とした中空の円筒形状をなしており、全体の上下寸法は、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法となっている。なお、本実施形態では、脳磁計装置１へ好適に適用される超伝導磁気シールド装置１１の基板２０の一例として、外形寸法が約６５０ｍｍ、基板２０全体での上下寸法が約１６００ｍｍ程度のものを用いる。また、本実施形態における基板２０は、ニッケルを含む金属によって構成されているが、ＳＵＳ３０４、真鍮、銅等の材料によって構成してもよい。

シールド層２２及び端部シールド層２３は、基板２０の内周側及び外周側にそれぞれ設けられている。シールド層２２及び端部シールド層２３は、超伝導転移温度以下まで冷却されて超伝導状態となることで完全反磁性を示すため、超伝導磁気シールド装置１１の内周側の磁場変動を除去することができる。すなわち、シールド層２２，端部シールド層２３の完全反磁性によって、超伝導磁気シールド装置１１に包囲された計測位置Ｈが外部磁場から遮蔽される。これにより、ＳＱＵＩＤセンサ３では、外部磁場によるノイズの影響をほとんど受けることなく、微弱な磁場の計測が可能になる。

シールド層２２は、基板２０の内周側の側面２０ａ側に形成された第１の超伝導層３１によって構成される。第１の超伝導層３１は、超伝導材料によって構成される層である。第１の超伝導層３１は、ビスマス系酸化物超伝導体であり、磁束侵入長よりも十分に大きい膜厚を有している。第１の超伝導層３１は、軸線方向に沿って延びており、側面２０ａの略全面に形成されている。すなわち、第１の超伝導層３１の軸線方向における端面３１ａ，３１ｂは、基板２０の端面２０ｃ、２０ｄと一致するように形成されている。ただし、端面３１ａ，３１ｂは、端面２０ｃ，２０ｄから僅かにずれる位置に配置されてもよい。第１の超伝導層３１の厚さは、例えば、０．１〜１０ｍｍとすることができる。第１の超伝導層３１の厚さは、軸線方向に沿って一定である。ここで、第１の超伝導層３１に用いられるビスマス系酸化物超伝導体として、例えば、組成式Ｂｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘで表されるＢｉ２２２３が好ましい。なお、周方向超伝導部材２１に用いられる超伝導体としては、Ｂｉ２２１２等が採用されてもよい。

第１の超伝導層３１は、超伝導材料の溶射によって構成される。すなわち、第１の超伝導層３１は、溶射型の超伝導層である。第１の超伝導層３１を形成する場合、基板２０の中空部にプラズマ溶射装置を挿入し、ビスマス系酸化物超伝導体の材料（例えば、Ｂｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３或いはＢｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_２）を用い、プラズマ溶射加工によって基板２０の側面２０ａ全体に溶射膜を形成させる。このとき、プラズマ溶射装置は、基板２０の側面２０ａに対して、螺旋状にビスマス系酸化物超伝導体の材料を吹き付け溶射膜を形成していく。その後、形成された溶射膜を焼成して第１の超伝導層３１を完成させる。

端部シールド層２３は、線状または帯状の超伝導部材４０によって構成される。端部シールド層２３は、基板２０の軸方向における両端部に形成される。本実施形態では、端部シールド層２３は、基板２０の外周側の側面２０ｂのうち、端面２０ｃ，２０ｄの近傍に設けられる。端部シールド層２３は、超伝導部材４０を基板２０及び第１の超伝導層３１に対して外周側から囲むように巻きつけることで、構成される。

超伝導部材４０は、基板２０の外周側の側面２０ｂに巻きつけられることで、円環状に構成される。円環状の超伝導部材４０の中心軸線Ｃと基板２０の中心軸線Ｃとは、互いに一致するように配置される。上側の超伝導部材４０の上面４０ａは、基板２０の上側の端面２０ｃと一致する位置に配置される。下側の超伝導部材４０の下面４０ｂは、基板２０の下側の端面２０ｄと一致する位置に配置される。ただし、上面４０ａ，下面４０ｂは、各端面２０ｃ，２０ｄと完全に一致していなくともよく、ずれた位置に配置されてもよい。なお、本実施形態では、超伝導部材４０は、基板２０の各端面２０ｃ，２０ｄにおいて、それぞれ一段形成されている。

超伝導部材４０は、超伝導材料によって構成される第２の超伝導層４１と、第２の超伝導層４１を覆う保護層４２と、を備える。超伝導部材４０は、例えば両端部を接合することにより環状に形成されている。第２の超伝導層４１及び保護層４２は、超伝導部材４０の全周に亘って連続して設けられている。

第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１と同様の超伝導材料によって構成されてよい。第２の超伝導層４１の径方向の厚さは、例えば、０．１〜１０ｍｍとすることができる。また、第２の超伝導層４１の軸線方向の長さは、１〜１０ｍｍとすることができる。なお、図３においては、第１の超伝導層３１は、矩形状の断面形状を有しているが、特に断面形状は限定されず、円形、楕円形などであってもよい。また、第２の超伝導層４１は、断面視において複数領域に分かれていてよい。第２の超伝導層４１は、保護層４２内部において、複数の線材又はシート材が組み合わせられることによって構成されてよい。例えば、第２の超伝導層４１は、矩形状、円形状などの断面形状を有する線材が径方向及び軸線方向に複数個並べられることで構成されてよい。また、第２の超伝導層４１は、複数のシート部材を径方向に積層することによって構成されてよい。なお、第２の超伝導層４１が複数の部材を組み合わせることで構成する場合、各部材は同一の材料でなくともよく、部材毎に異なる材料であってもよい。例えば、第２の超伝導層４１は、互いに異なる超伝導材料で構成されるシート部材を複数積層させることによって構成されてよい。

保護層４２は、例えば銀を材料として構成される。なお、保護層４２には、銅、ステンレス等を材料として用いてもよい。保護層４２は、例えば、断面視において第２の超伝導層４１を全周において（四方から）覆うように形成されている。なお、保護層４２は、第２の超伝導層４１の内周面及び外周面から挟み込むことで、上面及び下面が露出していてもよい。保護層４２の厚さは、例えば０．１〜１０ｍｍとすることができる。

第２の超伝導層４１は、接合部５０において接合されている（図２参照）。接合部５０では、超伝導部材４０の長手方向における一端部と他端部とが接合されている。接合部５０では、端部において保護層４２から露出した第２の超伝導層４１と、他端部において保護層４２から露出した第２の超伝導層４１とが互いに接合されている。接合部５０の一例について、図４を参照して説明する。図４に示すように、超伝導部材４０の端部４０Ａにて第２の超伝導層４１の露出面４１Ａが形成され、端部４０Ｂにて第２の超伝導層４１の露出面４１Ｂが形成される。接合部５０では、露出面４１Ａ，４１Ｂ同士が互いに接合されている。

接合部５０は、補強部材５１によって補強されている。補強部材５１は、接合部５０へ圧力を付与している。これにより、端部４０Ａにおける第２の超伝導層４１の露出面４１Ａと端部４０Ｂにおける第２の超伝導層４１の露出面４１Ｂとを強固に押圧することができる。なお、図６では、理解を容易とするために、加圧前の状態における端部４０Ａ，４０Ｂの様子を示している。ただし、完成品としての超伝導部材４０では、露出面４１Ａ，４１Ｂは一体となる。

補強部材５１は、接合部５０を挟み込む押圧部材５２，５３を備えている。押圧部材５２は、露出面４１Ａとは反対側の保護層４２から接合部５０を押圧する。押圧部材５３は、露出面４１Ｂとは反対側の保護層４２から接合部５０を押圧する。押圧部材５２，５３は、板状の部材である。押圧部材５２，５３は四隅に貫通孔を有している。この貫通孔にはボルト５４が挿通されている。これにより、押圧部材５２，５３は、ボルト５４の締結力によって接合部５０に圧力を付与する。なお、補強部材５１は、磁化率の小さい材料によって構成される。

次に、超伝導磁気シールド装置１１の超伝導層３０の径方向の厚み関係について、更に詳細に説明する。なお、超伝導層３０の「厚み」とは、超伝導層３０の径方向（中心軸線ＣＬと直交する方向）の寸法である。超伝導層３０が径方向において複数の部材によって構成されている場合、各部材の合計の厚みが、超伝導層３０の厚みに該当する。なお、超伝導層３０が径方向において複数の部材によって構成されている場合、互いの部材同士が径方向において離間していてもよいが、当該離間した部分の寸法は、超伝導層３０の厚みには含まない。

超伝導層３０は、上述の第１の超伝導層３１と、第２の超伝導層４１と、を備える。上述のように、第１の超伝導層３１は、中心軸線ＣＬが延びる軸線方向に延びる。第１の超伝導層３１は、超伝導層３０の軸線方向における上端３０ａから下端３０ｂの全域にわたって延びる。なお、超伝導層３０の上端３０ａは、第１の超伝導層３１の端面３１ａに該当し、下端３０ｂは、第１の超伝導層３１の端面３１ｂに該当する。

第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１とは径方向において異なる位置に配置される。ここでは、第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１に対して径方向の外側へ配置される。従って、第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１と組み合わせられることにより、超伝導層３０の径方向における厚みを拡大する領域Ｗ１，Ｗ２を形成する。すなわち、第２の超伝導層４１は、領域Ｗ１，Ｗ２を形成する層である。これにより、第２の超伝導層４１は、領域Ｗ１，Ｗ２における臨界電流値を高くすることができる。なお、「臨界電流値」とは、超伝導層の超伝導状態を維持しながら、当該超伝導層に流すことのできる電流値の最大値のことである。

第２の超伝導層４１は、超伝導層３０の軸線方向における両端部３０Ａ，３０Ｂに配置される。ここで、図７のグラフＬ１で示すように、超伝導層３０に要求される遮蔽電流の電流値は、略全域において低い値に設定されるが、両端側において急激に立ち上がる。従って、超伝導層３０の両端部３０Ａ，３０Ｂは、軸線方向において要求される遮蔽電流の電流値が立ち上がる領域とする。具体的には、端部３０Ａは、グラフＬ１のうちの最小値から当該最小値の１０〜３０％だけ電流値が立ち上がる点Ｐ１から、超伝導層３０の上端３０ａまでの間の領域である。端部３０Ｂは、グラフＬ１のうちの最小値から当該最小値の１０〜３０％だけ電流値が立ち上がる点Ｐ２から、超伝導層３０の下端３０ｂまでの間の領域である。

以上のような構成により、超伝導層３０は、厚みが拡大された領域Ｗ１，Ｗ２を端部３０Ａ，３０Ｂに有する。また、超伝導層３０は、領域Ｗ１，Ｗ２間に領域Ｗ３を有する。領域Ｗ３は、上側の第２の超伝導層４１の下面と上側の第２の超伝導層４１の上面との間の領域である。領域Ｗ１，Ｗ２は、第１の超伝導層３１の厚みと第２の超伝導層４１の厚みを合計した厚みを有する領域である。領域Ｗ３は、第１の超伝導層３１のみによって構成される領域である。従って、領域Ｗ１，Ｗ２の厚みは、領域Ｗ１，Ｗ２間の領域Ｗ３の全域における厚みよりも大きい。なお、超伝導層３０は、領域Ｗ１よりも上端３０ａ側、及び領域Ｗ２よりも下端３０ｂ側に、第１の超伝導層３１の厚みのみによって構成される領域Ｗ４，Ｗ５を有する。

本実施形態において、領域Ｗ３は、軸線方向に沿って一定の厚みを有しているが、製造上の誤差や、製品上の都合により、厚みが一定ではない部分を有してよい。ただし、その場合も、当該部分の厚みは、領域Ｗ１，Ｗ２よりも小さい。これにより、遮蔽性能が過剰となり、超伝導材料の量が過剰となってコストが上昇することを抑制できる。

領域Ｗ１，Ｗ２の厚み、及び位置（すなわち第２の超伝導層４１の厚み及び位置）については、装置全体のサイズや材料などの各種条件によって適宜変更されるため、特に限定されない。ただし、領域Ｗ１，Ｗ２の厚み及び位置については、端部３０Ａ，３０Ｂでの超伝導層３０の臨界電流値が、要求される遮蔽電流の電流値よりも高くなるように設定される。

例えば、図７に示すように、第１の超伝導層３１の臨界電流値を「Ｃ１」とした場合、第１の超伝導層３１のみによって得られる臨界電流値のグラフＡ１は、「Ｃ１」にて一定となる。超伝導層３０の端部３０Ａ，３０Ｂ以外の領域では、要求される遮蔽電流の電流値を示すグラフＬ１は、グラフＡ１よりも低い位置に位置する。従って、当該領域では、第１の超伝導層３１の臨界電流値のみで要求を満たすことができる。

一方、端部３０Ａ，３０Ｂにおける上端３０ａ及び下端３０ｂ付近では、要求される遮断電流の電流値が高くなり、最大値を「ＭＣ」とした場合、「ＭＣ」は、「Ｃ１」よりも大きくなる。すなわち、第１の超伝導層３１の臨界電流値のみでは要求を満たしていない。これに対し、端部３０Ａ，３０Ｂでは、第１の超伝導層３１に第２の超伝導層４１が加えられることで、当該箇所における臨界電流値が、第２の超伝導層４１による臨界電流値（Ｂ１，Ｂ２）の分だけ増加する。従って、臨界電流値のグラフＡ２，Ａ３は、「Ｃ２」にて一定となる。従って、領域Ｗ１，Ｗ２の厚み及び位置は、「Ｃ２」が要求される電流値の最大値である「ＭＣ」よりも大きくなるように設定される。

第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１とは別体に構成されている。ここで、「別体」とは、第１の超伝導層と第２の超伝導層とが異なる部材として形成された状態を示す。例えば、溶射によって第１の超伝導層の一部の厚みを厚くすることによって第２の超伝導層を形成した場合、当該第２の超伝導層は、第１の超伝導層とは一体の構造物として形成されたものに該当し、「別体」として形成されたものには該当しない。第１の超伝道層と第２の超伝導層とが、別工程でそれぞれ形成され、第１の超伝導層に対して第２の超伝導層が着脱可能に固定、または着脱不能に固定されている場合、当該第２の超伝導層は、第１の超伝導層とは「別体」として形成されたものに該当する。このとき、第１の超伝導層の形成方法と第２の超伝導層の形成方法は、互いに異なっていてもよく、同じであってもよい。

本実施形態では、第１の超伝導層３１は、溶射によって基板２０の内周側に形成されている。また、第２の超伝導層４１は、超伝導部材４０の内部に形成されている。よって、第１の超伝導層３１と第２の超伝導層４１とは、基板２０及び保護層４２を介して離間して配置されているので、互いに別体として構成されている。

次に、本実施形態に係る超伝導磁気シールド装置１１及び脳磁計装置１の作用・効果について説明する。

まず、図７を参照して、比較例に係る超伝導磁気シールドについて説明する。例えば、比較例に係る超伝導磁気シールドとして、超伝導層が第１の超伝導層３１のみによって構成されているものを考慮する。この場合、図７に示すように、臨界電流値がＣ１にて一定（グラフＡ１）であった場合、上端３０ａ及び下端３０ｂにて要求される遮断電流（最大値ＭＣ＞Ｃ１）を確保することができない。一方、最大値ＭＣに合わせた臨界電流値が得られるように第１の超伝導層３１の厚みを設定した場合、臨界電流値が、例えば最大値ＭＣで一定となるようなグラフＬ２を描くこととなる。この場合、端部３０Ａ，２０以外の広い領域にわたって、遮蔽性能が過剰となってしまうという問題が生じる。

これに対し、本実施形態に係る超伝導磁気シールド装置１１において、超伝導層３０は、径方向の厚みが拡大された一対の領域（第１の領域）Ｗ１，Ｗ２を基板２０の軸線方向の両端部３０Ａ，３０Ｂに有し、一対の領域Ｗ１，Ｗ３における厚みは、一対の領域Ｗ１，Ｗ２の間の領域（第２の領域）Ｗ３における厚みよりも大きい。従って、超伝導層３０の両端部３０Ａ，３０Ｂでは、領域Ｗ１，Ｗ２にて厚みが拡大されるため、高い臨界電流値を得ることができる。従って、超伝導層３０の両端部３０Ａ，３０Ｂにて要求される遮蔽電流が大きくなっても、当該端部３０Ａ，３０Ｂにおける遮蔽性能を確保することができる。また、超伝導層３０は、軸線方向に延びる第１の超伝導層（第１の層）３１と、領域Ｗ１，Ｗ２を形成する第２の超伝導層（第２の層）４１と、を備え、第１の超伝導層３１と第２の超伝導層４１とは別体に構成されている。このように、領域Ｗ１，Ｗ２にて厚みを拡大するための第２の超伝導層４１が、第１の超伝導層３１と別体に構成されることで、領域Ｗ１，Ｗ２の厚みや位置を調整し易くなり、取り扱い性も向上する。以上により、容易に遮蔽性能を向上することができる。

第２の超伝導層４１は、第１の超伝導層３１に対して巻かれた線状、または帯状の超伝導部材４０に含まれる超伝導材料によって形成されてよい。この構成によれば、第１の超伝導層３１に対して超伝導部材４０を巻き付けることで、容易に第２の超伝導層４１を形成することができる。

第１の超伝導層３１は超伝導材料の溶射によって構成された層であってよい。この構成によれば、超伝導材料の溶射によって、軸線方向において広い範囲にわたって第１の超伝導層３１を隙間無く形成することができる。

本実施形態に係る脳磁計装置１は、上述の超伝導磁気シールド装置１１を備える。この脳磁計装置１によれば、上述の超伝導磁気シールド装置１１と同様な作用・効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図５に示すような超伝導シールド装置１１１を採用してもよい。この超伝導シールド装置１１１の超伝導層３０は、複数段（ここでは二段）の第２の超伝導層４１を端部３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ有している。この場合、端部３０Ａでは、第２の超伝導層４１が形成された領域Ｗ１１，Ｗ１３にて、第１の超伝導層３１のみによる領域Ｗ１５，Ｗ１６，Ｗ１７よりも厚みが大きくなる。端部３０Ｂでは、第２の超伝導層４１が形成された領域Ｗ１２，Ｗ１４にて、第１の超伝導層３１のみによる領域Ｗ１５，Ｗ１８，Ｗ１９よりも厚みが大きくなる。

なお、図５に示すような多段型の第２の超伝導層４１の形成方法は特に限定されない。例えば、一本の超伝導部材４０を螺旋状に複数周、第１の超伝導層３１に対して巻きつけてよい。あるいは、一周分のリング状の超伝導部材４０を軸線方向に複数個、重ねて配置してよい。

図６に示すような超伝導シールド装置２１１を採用してもよい。この超伝導シールド装置２１１では、超伝導部材２４０は、第１の超伝導層３１側にて露出する第２の超伝導層４１と、第１の超伝導層３１とは反対側にて第２の超伝導層４１を覆う保護層４２と、を備えている。すなわち、保護層４２が内周側に設けられておらず、露出した第２の超伝導層４１が第１の超伝導層３１と接触している。この構造によれば、基板２０は、第１の超伝導層３１を冷却し、露出した箇所にて第２の超伝導層４１も効率良く冷却することができる。

１…脳磁計装置、１１…超伝導磁気シールド装置、２０…基板、３０…超伝導層、３１…第１の超伝導層（第１の層）、４０…超伝導部材、４１…第２の超伝導層（第２の層）、４２…保護層、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４…領域（第１の領域）、Ｗ３，Ｗ１５…領域（第２の領域）。

Claims (5)

1. 筒状の基板と、
   前記基板の側面側に形成され、超伝導材料を含んで構成される超伝導層と、を備え、
   前記超伝導層は、径方向の厚みが拡大された一対の第１の領域を前記基板の軸線方向の両端部に有し、
   一対の第１の領域における厚みは、一対の前記第１の領域の間の第２の領域における厚みよりも大きく、
   前記超伝導層は、前記軸線方向に延びる第１の層と、前記第１の領域を形成する第２の層と、を備え、
   前記第１の層と前記第２の層とは別体に構成されている、超伝導磁気シールド装置。
2. 前記第２の層は、前記第１の層に対して巻かれた線状、または帯状の超伝導部材に含まれる前記超伝導材料によって形成される、請求項１に記載の超伝導磁気シールド装置。
3. 前記第１の層は前記超伝導材料の溶射によって構成された層である、請求項１又は２に記載の超伝導磁気シールド装置。
4. 前記超伝導部材は、前記第１の層側にて露出する前記第２の層と、前記第１の層とは反対側にて前記第２の層を覆う保護層と、を備える、請求項２に記載の超伝導磁気シールド装置。
5. 請求項１〜４何れか一項に記載の超伝導磁気シールド装置を備える、脳磁計装置。

Images