JP2022014398A - Magnetic field measuring device, magnetic field measuring system, control method for magnetic field measuring device, and control program for magnetic field measuring system - Google Patents

Magnetic field measuring device, magnetic field measuring system, control method for magnetic field measuring device, and control program for magnetic field measuring system Download PDF

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Abstract

To certainly acquire biological information with a simple operation.SOLUTION: A magnetic field measuring device has a plurality of signal processing units that generate magnetic field data according to a magnetic field measured by a plurality of superconductive quantum interference elements. Each of the plurality of signal processing units has: an integrator that integrates a voltage value output from the superconductive quantum interference element according to a change in the magnetic field and changing with a flux quantum as a period to generate the magnetic field data; a counter that counts the number of changes of the flux quantum based on a change of the magnetic field data generated by the integrator; and a correction unit that corrects the magnetic field data generated by the integrator according to the number of changes of the flux quantum counted by counters of a predetermined number of other signal processing units.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁場計測装置、磁場計測システム、磁場計測装置の制御方法および磁場計測システムの制御プログラムに関する。 The present invention relates to a magnetic field measuring device, a magnetic field measuring system, a control method of the magnetic field measuring device, and a control program of the magnetic field measuring system.

神経、脳または筋肉が発生する極微弱な磁場を計測する生体磁場計測において、安定した生体磁場を発生させる手段として神経を電気刺激する方法がある。しかしながら、電気刺激によりアーチファクトと称される生体に由来しないノイズが発生すると、生体磁場波形を大きく乱す。このため、磁場の計測精度の低下を抑制するためには、アーチファクトを低減する必要がある。 In biomagnetic field measurement, which measures a very weak magnetic field generated by nerves, brains, or muscles, there is a method of electrically stimulating nerves as a means of generating a stable biomagnetic field. However, when noise called an artifact, which is not derived from a living body, is generated by electrical stimulation, the waveform of the biomagnetic field is greatly disturbed. Therefore, in order to suppress the decrease in the measurement accuracy of the magnetic field, it is necessary to reduce the artifacts.

例えば、磁気抵抗素子を利用した磁気センサでは、外部環境における磁場強度を検出する外部磁気抵抗素子で計測した環境ノイズを測定試料の磁場の計測結果から差し引くことで、測定試料の高精度な磁場情報が得られる。この際、各磁気抵抗素子の出力と外部磁気抵抗素子の出力に重み付けを行うことで、より高精度な磁場情報が得られる。 For example, in a magnetic sensor using a magnetic resistance element, the environmental noise measured by the external magnetic resistance element that detects the magnetic field strength in the external environment is subtracted from the measurement result of the magnetic field of the measurement sample, so that highly accurate magnetic field information of the measurement sample is obtained. Is obtained. At this time, by weighting the output of each magnetoresistive element and the output of the external magnetoresistive element, more accurate magnetic field information can be obtained.

ジョセフソン接合を有する超伝導リングである超伝導量子干渉素子(SQUID:Superconducting QUantum Interference Device)を生体磁場の計測に用いる場合、計測の特性が非線形になる。このため、FLL(Flux Locked Loop)回路を使用して線形化を行い、磁場が測定される。以下では、超伝導量子干渉素子はSQUIDとも称する。 When a superconducting QUantum Interference Device (SQUID), which is a superconducting ring having a Josephson junction, is used for measuring a biomagnetic field, the measurement characteristics become non-linear. Therefore, linearization is performed using an FLL (Flux Locked Loop) circuit, and the magnetic field is measured. Hereinafter, the superconducting quantum interference device is also referred to as SQUID.

FLL回路には、アナログ回路のみで構成されるアナログFLL方式と、一旦デジタル化を行い、再度アナログ化する回路で構成されるデジタルFLL方式とがある。デジタルFLL方式では、SQUIDに閾値以上の磁場が印加された場合、SQUIDを貫く磁束量子を増減して動作点をジャンプさせる。この際、増減する磁束量子の変化数をFQC(Flux Quanta Counting)により数え、磁束量子毎にデジタル積分器をリセットすることで、アナログFLL方式に比べて数百倍以上のダイナミックレンジを確保することが可能になる。 The FLL circuit includes an analog FLL system composed of only an analog circuit and a digital FLL system composed of a circuit that is once digitized and then digitized again. In the digital FLL method, when a magnetic field equal to or larger than the threshold value is applied to the SQUID, the magnetic flux quantum penetrating the SQUIID is increased or decreased to jump the operating point. At this time, the number of changes in the magnetic flux quantum that increases or decreases is counted by FQC (Flux Quanta Counting), and the digital integrator is reset for each magnetic flux quantum to secure a dynamic range that is several hundred times or more that of the analog FLL method. Will be possible.

しかしながら、SQUIDを貫く磁束量子の変化数が増減する際に発生するステップ状のノイズを隣接するSQUIDセンサが検出するため、磁場の計測精度が低下するという問題がある。 However, since the adjacent SQUID sensor detects the step-like noise generated when the number of changes of the magnetic flux quantum penetrating the SQUID increases or decreases, there is a problem that the measurement accuracy of the magnetic field is lowered.

開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、超伝導量子干渉素子を貫く磁束量子の変化数が増減する際に発生するノイズを抑え、磁場の計測精度を向上することを目的とする。 The disclosed technology was made in view of the above problems, and aims to suppress noise generated when the number of changes in the magnetic flux quantum penetrating the superconducting quantum interference element increases or decreases, and to improve the measurement accuracy of the magnetic field. And.

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の磁場計測装置は、複数の超伝導量子干渉素子が計測する磁場に応じて磁場データをそれぞれ生成する複数の信号処理部を有する磁場計測装置であって、前記複数の信号処理部の各々は、磁場の変化に応じて超伝導量子干渉素子から出力される、磁束量子を周期として変化する電圧値を積分して前記磁場データを生成する積分器と、前記積分器が生成する磁場データの変化に基づいて磁束量子の変化数を計数する計数器と、前記積分器が生成した磁場データを、所定数の他の信号処理部の計数器が計数した磁束量子の変化数に応じて補正する補正部と、を有する。 In order to solve the above technical problem, the magnetic field measuring device of one embodiment of the present invention is a magnetic field measuring device having a plurality of signal processing units that generate magnetic field data according to the magnetic fields measured by a plurality of superconducting quantum interference elements. Each of the plurality of signal processing units integrates a voltage value that changes with a magnetic flux quantum as a period, which is output from a superconducting quantum interference element in response to a change in a magnetic field, and generates the magnetic field data. A device, a counter that counts the number of changes in the magnetic flux quantum based on changes in the magnetic field data generated by the integrator, and a counter of a predetermined number of other signal processing units that count the magnetic field data generated by the integrator. It has a correction unit that corrects according to the number of changes in the counted magnetic field quantum.

超伝導量子干渉素子を貫く磁束量子の変化数が増減する際に発生するノイズを抑え、磁場の計測精度を向上することができる。 It is possible to suppress the noise generated when the number of changes of the magnetic flux quantum penetrating the superconducting quantum interference element increases or decreases, and improve the measurement accuracy of the magnetic field.

本発明の第1の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the magnetic field measurement system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のSQUIDの配置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the arrangement of SQUID of FIG. 図1の磁場計測装置の要部の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the main part of the magnetic field measuring apparatus of FIG. 図3のCH2のデータ補正部の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the data correction part of CH2 of FIG. 図1のSQUIDのφ-V特性の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows an example of φ-V characteristic of SQUID of FIG. 図1のFQCカウンタの動作により発生するアーチファクトの磁場波形への影響の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the influence on the magnetic field waveform of the artifact generated by the operation of the FQC counter of FIG. 図4のデータ補正部によりアーチファクトが除去された磁場波形の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the magnetic field waveform which the artifact was removed by the data correction part of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the magnetic field measurement system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the magnetic field measurement system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図1、図8および図9のデータ処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware composition of the data processing apparatus of FIG. 1, FIG. 8 and FIG.

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。以下では、信号を示す符号は、信号値を示す符号または信号線を示す符号としても使用される。電圧を示す符号は、電圧値を示す符号または電圧が供給される電圧線を示す符号としても使用される。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted. Hereinafter, the code indicating a signal is also used as a code indicating a signal value or a code indicating a signal line. The code indicating a voltage is also used as a code indicating a voltage value or a code indicating a voltage line to which a voltage is supplied.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。例えば、図1に示す磁場計測システム100は、磁場計測装置200およびデータ処理装置300を有する。磁場計測装置200は、複数のSQUID10(超伝導量子干渉素子)と、複数のSQUID10にそれぞれされる複数のデジタルFLL回路20を有する。図1に示すSQUID10およびデジタルFLL回路20は、磁場計測装置200の1チャネル分を示す。特に限定されないが、例えば、磁場計測装置200は、数十チャネルから数百チャネルを有する。デジタルFLL回路20は、信号処理部の一例である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a magnetic field measurement system according to the first embodiment of the present invention. For example, the magnetic field measuring system 100 shown in FIG. 1 includes a magnetic field measuring device 200 and a data processing device 300. The magnetic field measuring device 200 has a plurality of SQUIDs 10 (superconducting quantum interference elements) and a plurality of digital FLL circuits 20 each of the plurality of SQUIDs 10. The SQUID 10 and the digital FLL circuit 20 shown in FIG. 1 show one channel of the magnetic field measuring device 200. Although not particularly limited, for example, the magnetic field measuring device 200 has tens to hundreds of channels. The digital FLL circuit 20 is an example of a signal processing unit.

磁場計測システム100は、脳磁計(MEG:Magnetoencephalograph)、脊磁計(MSG:Magnetospinograph)または心磁計(MCG:Magnetocardiograph)に適用可能である。磁場計測システム100は、筋磁計に適用されてもよい。 The magnetic field measurement system 100 is applicable to a magnetoencephalogram (MEG: Magnetoencephalograph), a magnetoencephalogram (MSG: Magnetospinograph) or a magnetoencephalogram (MCG: Magnetocardiograph). The magnetic field measurement system 100 may be applied to a myomagnetometer.

SQUID10は、ジョセフソン接合を有する超伝導リングを貫通する、生体から発生する磁場(磁束)を検出する高感度の磁気センサである。例えば、SQUID10は、超伝導リングの2箇所にジョセフソン接合を設けることで構成される。SQUID10は、超伝導リングを貫く磁束の変化に対して周期的に変化する電圧を発生する。このため、超伝導リングにバイアス電流を流した状態で、超伝導リングの両端の電圧を計測することによって、超伝導リングを貫く磁束を求めることができる。以下では、SQUID10が発生する周期的な電圧変化の特性をφ-V特性とも称し、SQUID10が発生する周期的な電圧変化の1周期を磁束量子φ0(SQUID10の出力電圧の1周期)とも称する。 The SQUID 10 is a high-sensitivity magnetic sensor that detects a magnetic flux generated from a living body and penetrates a superconducting ring having a Josephson junction. For example, the SQUID 10 is configured by providing Josephson junctions at two points on the superconducting ring. The SQUID 10 generates a voltage that changes periodically with respect to a change in the magnetic flux penetrating the superconducting ring. Therefore, the magnetic flux penetrating the superconducting ring can be obtained by measuring the voltage across the superconducting ring with the bias current flowing through the superconducting ring. Hereinafter, the characteristic of the periodic voltage change in which the SQUID 10 is generated is also referred to as a φ-V characteristic, and one cycle of the periodic voltage change in which the SQUID 10 is generated is also referred to as a magnetic flux quantum φ0 (one cycle of the output voltage of the SQUID 10).

デジタルFLL回路20は、増幅器21、AD(Analog-to-Digital)変換器22、デジタル積分器23、データ補正部24、FQCカウンタ25、DA(Digital-to-Analog)変換器26、電圧電流変換器27および帰還コイル28を有する。例えば、デジタルFLL回路20を示す破線枠は、制御基板を示している。帰還コイル28は、デジタルFLL回路20の制御基板と物理的に離れており、SQUID10に近接して配置されるため破線枠の外に示すが、デジタルFLL回路20に含まれる。 The digital FLL circuit 20 includes an amplifier 21, an AD (Analog-to-Digital) converter 22, a digital integrator 23, a data correction unit 24, an FQC counter 25, a DA (Digital-to-Analog) converter 26, and a voltage-current conversion. It has a device 27 and a feedback coil 28. For example, the dashed frame showing the digital FLL circuit 20 shows the control board. The feedback coil 28 is shown outside the broken line frame because it is physically separated from the control board of the digital FLL circuit 20 and is arranged close to the FIRD 10, but is included in the digital FLL circuit 20.

増幅器21は、SQUID10を貫く磁束(磁場)に応じてSQUID10が発生する電圧を増幅し、増幅した電圧をAD変換器22に出力する。AD変換器22は、増幅器21からのアナログ信号を所定のサンプリング周波数のサンプリングによりデジタル信号(電圧値)に変換し、デジタル信号をデジタル積分器23に出力する。すなわち、AD変換器22は、磁場の変化に応じてSQUID10から出力される電圧をデジタル値に変換する。 The amplifier 21 amplifies the voltage generated by the SQUID 10 according to the magnetic flux (magnetic field) penetrating the SQUID 10, and outputs the amplified voltage to the AD converter 22. The AD converter 22 converts an analog signal from the amplifier 21 into a digital signal (voltage value) by sampling at a predetermined sampling frequency, and outputs the digital signal to the digital integrator 23. That is, the AD converter 22 converts the voltage output from the SQUID 10 into a digital value according to the change in the magnetic field.

デジタル積分器23は、AD変換器22からの電圧値を積分し、積分した電圧値を磁場データとしてデータ補正部24、FQCカウンタ25およびDA変換器26に出力する。ここで、デジタル積分器23は、磁束量子φ0の起点であるロック点(ロックの開始点)からのSQUID10の電圧(正確には増幅器21から出力される増幅された電圧)の変化分を積分する。デジタル積分器23は、FQCカウンタ25が出力するカウント値CNTの更新毎に積分値をリセットし、初期値に戻す。カウント値CNTの更新数は、磁束量子φ0の変化数(差分)を示す。 The digital integrator 23 integrates the voltage value from the AD converter 22 and outputs the integrated voltage value as magnetic field data to the data correction unit 24, the FQC counter 25, and the DA converter 26. Here, the digital integrator 23 integrates the change in the voltage of SQUID 10 (to be exact, the amplified voltage output from the amplifier 21) from the lock point (lock start point) which is the starting point of the magnetic flux quantum φ0. .. The digital integrator 23 resets the integrator value every time the count value CNT output by the FQC counter 25 is updated, and returns the integrator value to the initial value. The number of updates of the count value CNT indicates the number of changes (difference) in the magnetic flux quantum φ0.

データ補正部24は、デジタル積分器23から受信する磁場データ(積分値)を、他のデジタルFLL回路20のFQCカウンタ25から受信するカウント値CNTに基づいて補正し、補正した磁場データMDTをデータ処理装置300に出力する。 The data correction unit 24 corrects the magnetic field data (integrated value) received from the digital integrator 23 based on the count value CNT received from the FQC counter 25 of the other digital FLL circuit 20, and obtains the corrected magnetic field data MDT as data. Output to the processing device 300.

FQCカウンタ25は、デジタル積分器23が出力する磁場データ(デジタル値)を受け、デジタル値の増加量または減少量が所定の閾値を超えたとき、カウント値CNTを更新する。これにより、SQUID10のφ-V特性における周期的変化の数(すなわち、磁束量子φ0の変化数)をカウント値CNTとして示すことができる。なお、デジタル積分器23が出力する、磁束量子φ0に相当するデジタル値の増加量または減少量(すなわち、閾値)は、予め評価済みである。 The FQC counter 25 receives the magnetic field data (digital value) output by the digital integrator 23, and updates the count value CNT when the amount of increase or decrease of the digital value exceeds a predetermined threshold value. Thereby, the number of periodic changes in the φ-V characteristic of SQUID 10 (that is, the number of changes in the magnetic flux quantum φ0) can be shown as the count value CNT. The amount of increase or decrease (that is, the threshold value) of the digital value corresponding to the magnetic flux quantum φ0 output by the digital integrator 23 has been evaluated in advance.

FQCカウンタ25は、カウント値CNTをデジタル積分器23および他の所定数のデジタルFLL回路20のデータ補正部24に出力する。FQCカウンタ25は、デジタル積分器23が生成する磁場データの変化に基づいて磁束量子φ0の変化数を計数する計数器の一例である。FQCカウンタ25がカウント値CNTを出力する他のデジタルFLL回路20の数および範囲は、図5で説明する。 The FQC counter 25 outputs the count value CNT to the digital integrator 23 and the data correction unit 24 of a predetermined number of other digital FLL circuits 20. The FQC counter 25 is an example of a counter that counts the number of changes in the magnetic flux quantum φ0 based on the changes in the magnetic field data generated by the digital integrator 23. The number and range of other digital FLL circuits 20 for which the FQC counter 25 outputs count value CNTs will be described in FIG.

DA変換器26は、デジタル積分器23が積分した積分値(磁場データ)を電圧に変換し、変換した電圧を、電圧電流変換器27に出力する。電圧電流変換器27は、DA変換器26から受ける電圧を電流に変換し、変換した電流を帰還コイル28に出力する。 The DA converter 26 converts the integrated value (magnetic field data) integrated by the digital integrator 23 into a voltage, and outputs the converted voltage to the voltage-current converter 27. The voltage-current converter 27 converts the voltage received from the DA converter 26 into a current, and outputs the converted current to the feedback coil 28.

帰還コイル28は、電圧電流変換器27から受ける電流により磁場を発生し、発生した磁場をSQUID10にフィードバックする。すなわち、帰還コイル28は、電圧電流変換器27からの電流に基づいてSQUID10が受ける磁場を発生する。デジタルFLL回路20により、生体磁場等を計測する場合に、SQUID10が発生する電圧を、φ-V特性のロック点付近(線形領域)に維持することができ、生体磁場信号を精度よく求めることができる。 The feedback coil 28 generates a magnetic field by the current received from the voltage-current converter 27, and feeds back the generated magnetic field to the SQUID 10. That is, the feedback coil 28 generates a magnetic field received by the SQUID 10 based on the current from the voltage-current converter 27. When measuring a biomagnetic field or the like by the digital FLL circuit 20, the voltage generated by SQUID 10 can be maintained near the lock point (linear region) of the φ-V characteristic, and the biomagnetic field signal can be obtained accurately. can.

デジタルFLL回路20は、FQC方式により、SQUID10が計測した磁場から磁場データを生成する。FQC方式では、観測された磁場信号の大きさが磁束量子φ0に達したらデジタル積分器23をリセットし、フィードバックをかけ直すことで、デジタルFLL回路20が飽和することが防止される。また、リセットした回数であるFQCカウンタ25でのカウント値CNTとフィードバックしたデータ量を組み合わせることで、磁場の計測開始時からの変化量である磁場データを算出することができる。 The digital FLL circuit 20 generates magnetic field data from the magnetic field measured by the FIRST 10 by the FQC method. In the FQC method, when the magnitude of the observed magnetic field signal reaches the magnetic flux quantum φ0, the digital integrator 23 is reset and feedback is applied again to prevent the digital FLL circuit 20 from being saturated. Further, by combining the count value CNT in the FQC counter 25, which is the number of resets, and the amount of feedback data, the magnetic field data, which is the amount of change from the start of magnetic field measurement, can be calculated.

これにより、FQC方式では、複数の磁束量子φ0に対応する磁場信号データを算出することができ、デジタルFLL回路20のダイナミックレンジを、デジタル積分器23の最大カウント値より広げることができる。例えば、脊磁計では外部から電気刺激を入力し、電気刺激により誘発された生体磁場を計測する。この場合、電気刺激によるアーチファクト(ノイズ)が計測結果に影響する。一般に、アーチファクトは生体磁場より大きいため、広いダイナミックレンジが必要となる。 As a result, in the FQC method, magnetic field signal data corresponding to a plurality of magnetic flux quantum φ0 can be calculated, and the dynamic range of the digital FLL circuit 20 can be expanded beyond the maximum count value of the digital integrator 23. For example, a spinometer inputs an electrical stimulus from the outside and measures the biomagnetic field evoked by the electrical stimulus. In this case, the artifact (noise) caused by the electrical stimulation affects the measurement result. In general, artifacts are larger than the biomagnetic field and therefore require a wide dynamic range.

データ処理装置300は、磁場計測装置200に含まれる複数のデジタルFLL回路20から受信する磁場データMDTおよびカウント値CNTを図示しない記憶装置に格納する。例えば、データ処理装置300は、記憶装置に格納した磁場データおよびカウント値CNTを使用して画像データを生成し、生成した画像データにより示される画像を図示しない表示装置に表示する。 The data processing device 300 stores the magnetic field data MDT and the count value CNT received from the plurality of digital FLL circuits 20 included in the magnetic field measuring device 200 in a storage device (not shown). For example, the data processing device 300 generates image data using the magnetic field data and the count value CNT stored in the storage device, and displays the image represented by the generated image data on a display device (not shown).

図2は、図1のSQUID10の配置の一例を示す説明図である。例えば、磁場計測装置200は、生体磁場の計測領域A内にマトリックス状に配置された44個のSQUID10を有する。図2は、SQUID10を先端側から見た様子を示し、各SQUID10に付けた数値は、チャネルCHの番号を示す。なお、SQUID10の配置数および配置形状は、図2に限定されない。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the SQUID 10 in FIG. For example, the magnetic field measuring device 200 has 44 SQUIDs 10 arranged in a matrix in the measuring region A of the biomagnetic field. FIG. 2 shows a state in which the SQUID 10 is viewed from the tip side, and the numerical value attached to each SQUID 10 indicates the channel CH number. The number and shape of arrangements of the SQUID 10 are not limited to FIG.

図2において、破線の円弧または円形で示す領域は、中心に位置するチャネルCHのデータ補正部24が受けるカウント値CNTを出力するチャネルCHの範囲を示す。例えば、チャネルCH2のデータ補正部24は、周囲に位置するチャネルCH5、CH6、CH10のFQCカウンタ25からカウント値CNTを受ける。チャネルCH5のデータ補正部24は、周囲に位置するチャネルCH1、CH2、CH9、CH10、CH13のFQCカウンタ25からカウント値CNTを受ける。チャネルCH10のデータ補正部24は、周囲に位置するチャネルCH2、CH5、CH6、CH13、CH14、CH18のFQCカウンタ25からカウント値CNTを受ける。 In FIG. 2, the region indicated by the arc or the circle of the broken line indicates the range of the channel CH that outputs the count value CNT received by the data correction unit 24 of the channel CH located at the center. For example, the data correction unit 24 of the channel CH2 receives the count value CNT from the FQC counters 25 of the channels CH5, CH6, and CH10 located around the channel CH2. The data correction unit 24 of the channel CH5 receives the count value CNT from the FQC counters 25 of the channels CH1, CH2, CH9, CH10, and CH13 located around the channel CH5. The data correction unit 24 of the channel CH10 receives the count value CNT from the FQC counters 25 of the channels CH2, CH5, CH6, CH13, CH14, and CH18 located around the channel CH10.

他のチャネルCHも、周囲に位置する最大6つのチャネルCHからカウント値CNTを受ける。なお、図2では、説明を分かりやすくするために、各チャネルCHのデータ補正部24が、最大で6つのチャネルCHからカウント値CNTを受ける例を示すが、カウント値CNTを受けるチャネルCHの数は、図2に限定されない。各チャネルCHのデータ補正部24は、各チャネルCHのSQUID10の周囲の所定の範囲に位置する所定数のSQUID10に対応するFQCカウンタ25からカウント値CNTを受ければよい。例えば、一点鎖線で示すように、各チャネルCHのデータ補正部24は、各チャネルCHの周囲に位置する最大18個のチャネルCHからカウント値CNTを受けてもよい。また、各チャネルCHのデータ補正部24は、他の全てのチャネルCHのFQCカウンタ25からカウント値CNTを受けてもよい。 Other channel CHs also receive count value CNTs from up to 6 channel CHs located in the surroundings. Note that FIG. 2 shows an example in which the data correction unit 24 of each channel CH receives count value CNTs from a maximum of six channel CHs for the sake of clarity, but the number of channel CHs that receive count value CNTs is shown. Is not limited to FIG. The data correction unit 24 of each channel CH may receive the count value CNT from the FQC counter 25 corresponding to a predetermined number of SQUID 10s located in a predetermined range around the SQUID 10 of each channel CH. For example, as shown by the alternate long and short dash line, the data correction unit 24 of each channel CH may receive count value CNTs from a maximum of 18 channel CHs located around each channel CH. Further, the data correction unit 24 of each channel CH may receive the count value CNT from the FQC counter 25 of all the other channel CHs.

図3は、図1の磁場計測装置200の要部の一例を示すブロック図である。図3は、図2のチャネルCH2のデータ補正部24が、図2に太い破線の円弧で示す領域内のチャネルCH5、CH6、CH10からカウント値CNT5、CNT6、CNT10を受信する例を示す。なお、チャネルCH5のデータ補正部24は、図2に細い破線の円弧で示す領域内のチャネルCH1、CH2、CH9、CH10、CH13からカウント値CNT1、CNT2、CNT9、CNT10、CNT13を受信する。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of a main part of the magnetic field measuring device 200 of FIG. FIG. 3 shows an example in which the data correction unit 24 of the channel CH2 of FIG. 2 receives the count values CNT5, CNT6, and CNT10 from the channels CH5, CH6, and CH10 in the region shown by the arc of the thick broken line in FIG. The data correction unit 24 of the channel CH5 receives the count values CNT1, CNT2, CNT9, CNT10, and CNT13 from the channels CH1, CH2, CH9, CH10, and CH13 in the region shown by the arc of the thin broken line in FIG.

チャネルCH6のデータ補正部24は、図2に細い破線の円弧で示す領域内のチャネルCH2、CH3、CH10、CH11、CH14からカウント値CNT2、CNT3、CNT10、CNT11、CNT14を受信する。チャネルCH10のデータ補正部24は、図2に細い破線の円弧で示す領域内のチャネルCH2、CH5、CH6、CH13、CH14、CH18からカウント値CNT2、CNT5、CNT6、CNT13、CNT14、CNT18を受信する。各データ補正部24は、補正した磁場データMDT(MDT2、MDT5、MDT6、MDT10)をデータ処理装置300に出力する。 The data correction unit 24 of the channel CH6 receives the count values CNT2, CNT3, CNT10, CNT11, and CNT14 from the channels CH2, CH3, CH10, CH11, and CH14 in the region shown by the arc of the thin broken line in FIG. The data correction unit 24 of the channel CH10 receives the count values CNT2, CNT5, CNT6, CNT13, CNT14, and CNT18 from the channels CH2, CH5, CH6, CH13, CH14, and CH18 in the region shown by the arc of the thin broken line in FIG. .. Each data correction unit 24 outputs the corrected magnetic field data MDT (MDT2, MDT5, MDT6, MDT10) to the data processing device 300.

図4は、図3のCH2のデータ補正部24の一例を示すブロック図である。例えば、チャネルCH2は、磁場データの補正対象である。チャネルCH2のデータ補正部24は、係数保持部241、3つの乗算器242および3つの加算器243を有する。例えば、係数保持部241は、レジスタまたはメモリにより構成される。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the data correction unit 24 of CH2 of FIG. For example, the channel CH2 is the correction target of the magnetic field data. The data correction unit 24 of the channel CH 2 has a coefficient holding unit 241, three multipliers 242, and three adders 243. For example, the coefficient holding unit 241 is configured by a register or a memory.

係数保持部241は、他のチャネルCHから受信するカウント値CNT5、CNT6、CNT10にそれぞれ対応する係数WF5、WF6、WF10を保持する。3つの乗算器242は、係数WF5とカウント値CNT5、係数WF6とカウント値CNT6、係数WF10とカウント値CNT10とをそれぞれ乗算して得られる補正値を、対応する加算器243に出力する。 The coefficient holding unit 241 holds the coefficients WF5, WF6, and WF10 corresponding to the count values CNT5, CNT6, and CNT10 received from the other channel CH, respectively. The three multipliers 242 output a correction value obtained by multiplying the coefficient WF5 and the count value CNT5, the coefficient WF6 and the count value CNT6, and the coefficient WF10 and the count value CNT 10, respectively, to the corresponding adder 243.

3つの加算器243は、デジタル積分器23から出力される磁場データに、各乗算器242からの補正値を順次加算することで、磁場データを補正し、補正した磁場データMDTをデータ処理装置300に出力する。係数保持部241が保持する係数WFの数と計数値は、チャネルCH毎に異なる。また、乗算器242の数および加算器243の数は、データ補正部24が受信するカウント値CNTの数に等しく、チャネルCHによって異なる。 The three adders 243 correct the magnetic field data by sequentially adding the correction values from the respective multipliers 242 to the magnetic field data output from the digital integrator 23, and the corrected magnetic field data MDT is used as the data processing device 300. Output to. The number and count values of the coefficient WF held by the coefficient holding unit 241 are different for each channel CH. Further, the number of multipliers 242 and the number of adders 243 are equal to the number of count value CNTs received by the data correction unit 24, and differ depending on the channel CH.

データ補正部24は、デジタル積分器23が生成するデジタルの磁場データを、デジタルの係数WFを使用して補正するため、簡易な乗算器242と加算器243とにより構成することができる。また、着目するチャネルCH毎に異なる他のチャネルCHの係数WFを係数保持部241に記憶するため、着目チャネルCH毎に、隣接するSQUID10の位置関係と特性のばらつきに応じて、磁場データを適切に補正することができる。これにより、生体磁場の計測精度を向上することができる。 Since the data correction unit 24 corrects the digital magnetic field data generated by the digital integrator 23 by using the digital coefficient WF, the data correction unit 24 can be configured by a simple multiplier 242 and an adder 243. Further, since the coefficient WF of another channel CH different for each channel CH of interest is stored in the coefficient holding unit 241, the magnetic field data is appropriately stored for each channel CH of interest according to the positional relationship and the variation of the characteristics of the adjacent SQUID 10. Can be corrected to. This makes it possible to improve the measurement accuracy of the biomagnetic field.

例えば、図3に示すチャネルCH5では、係数保持部241は、カウント値CNT1、CNT2、CNT9、CNT10、CNT13に対応する係数WF1、WF2、WF9、WF10、WF13を保持する。チャネルCH6では、係数保持部241は、カウント値CNT2、CNT3、CNT10、CNT11、CNT14に対応する係数WF2、WF3、WF10、WF11、WF14を保持する。 For example, in the channel CH5 shown in FIG. 3, the coefficient holding unit 241 holds the coefficients WF1, WF2, WF9, WF10, and WF13 corresponding to the count values CNT1, CNT2, CNT9, CNT10, and CNT13. In the channel CH6, the coefficient holding unit 241 holds the coefficients WF2, WF3, WF10, WF11, and WF14 corresponding to the count values CNT2, CNT3, CNT10, CNT11, and CNT14.

チャネルCH10では、係数保持部241は、カウント値CNT2、CNT5、CNT6、CNT13、CNT14、CNT18に対応する係数WF2、WF5、WF6、WF13、WF14、WF18を保持する。他のチャネルCHの係数保持部241は、受信するカウント値CNTに対応する係数WFを保持する。図2に示したように、SQUID10の位置により異なる隣接チャネルCHの数に応じて、データ補正部24を構成することで、磁場データをSQUID10毎に適切に補正することができる。 In the channel CH10, the coefficient holding unit 241 holds the coefficients WF2, WF5, WF6, WF13, WF14, and WF18 corresponding to the count values CNT2, CNT5, CNT6, CNT13, CNT14, and CNT18. The coefficient holding unit 241 of the other channel CH holds the coefficient WF corresponding to the received count value CNT. As shown in FIG. 2, by configuring the data correction unit 24 according to the number of adjacent channel CHs that differ depending on the position of the SQUID 10, the magnetic field data can be appropriately corrected for each SQUAD 10.

図5は、図1のSQUID10のφ-V特性の一例を示す波形図である。例えば、図5の横軸は、SQUID10の入力磁場の大きさを示し、左から右にかけて磁場が徐々に大きくなる。図5の縦軸は、入力磁場が変化したときのSQUID10の出力電圧(アナログ値)を示す。なお、図5の縦軸は、増幅器21の出力電圧(アナログ値)でもよく、AD変換器22の出力電圧(デジタル値)でもよい。 FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of the φ-V characteristic of the SQUID 10 of FIG. For example, the horizontal axis of FIG. 5 indicates the magnitude of the input magnetic field of SQUID 10, and the magnetic field gradually increases from left to right. The vertical axis of FIG. 5 shows the output voltage (analog value) of SQUID 10 when the input magnetic field changes. The vertical axis of FIG. 5 may be the output voltage (analog value) of the amplifier 21 or the output voltage (digital value) of the AD converter 22.

磁束量子φ0は、徐々に大きくなる磁場または徐々に小さくなる磁場を、帰還コイル28を介してSQUID10に与え、AD変換器22から出力される電圧値の変化の周期を計測することで求められる。磁場計測装置200において、磁束量子φ0を評価する評価モードでは、SQUID10の出力電圧を一定に保持するためのデジタルFLL回路20のロックは解除され、デジタル積分器23による積分値のフィードバックは停止される。 The magnetic flux quantum φ0 is obtained by applying a gradually increasing magnetic field or a gradually decreasing magnetic field to the SQUID 10 via the feedback coil 28 and measuring the cycle of change in the voltage value output from the AD converter 22. In the evaluation mode for evaluating the magnetic flux quantum φ0 in the magnetic field measuring device 200, the lock of the digital FLL circuit 20 for keeping the output voltage of the SQUID 10 constant is released, and the feedback of the integrated value by the digital integrator 23 is stopped. ..

生体磁場を計測する計測モードでのSQUID10の動作領域は、デジタル積分器23の出力電圧に応じた電流により帰還コイル28から発生する磁場をSQUID10にフィードバックすることにより、φ-V特性のロック点付近(線形領域)に維持される。これにより、磁場計測システム100は、生体磁場信号を精度よく求めることができる。なお、φ―V特性のロック点(ロックの開始点)は、例えば、波形が最も急峻となる領域(立ち上がりまたは立ち下がりの一方)において、所定の出力電圧値となる位置に設定される。 The operating region of the SQUID 10 in the measurement mode for measuring the biomagnetic field is near the lock point of the φ-V characteristic by feeding back the magnetic field generated from the feedback coil 28 by the current corresponding to the output voltage of the digital integrator 23 to the SQUID 10. Maintained in (linear region). As a result, the magnetic field measurement system 100 can accurately obtain the biomagnetic field signal. The lock point (lock start point) of the φ—V characteristic is set at a position where a predetermined output voltage value is obtained, for example, in a region where the waveform is the steepest (either rising or falling).

図6は、図1のFQCカウンタ25の動作により発生するアーチファクトの磁場波形への影響の一例を示す説明図である。例えば、図6では、着目チャネルCHのSQUID10にアーチファクトが印加されたときに、着目チャネルCHのSQUID10に隣接する隣接チャネルCHのSQUID10で計測される磁場の変化の例を示す。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the influence of the artifact generated by the operation of the FQC counter 25 of FIG. 1 on the magnetic field waveform. For example, FIG. 6 shows an example of a change in the magnetic field measured by the SQUID 10 of the adjacent channel CH adjacent to the SQUID 10 of the channel CH of interest when an artifact is applied to the SQUID 10 of the channel CH of interest.

なお、隣接チャネルCHa、CHb、CHcの磁場波形は、外部磁場(環境ノイズ)等のアーチファクトを含んでいない。また、図6では、説明を分かりやすくするために、3つの隣接チャネルCHa、CHb、CHcを示す。例えば、隣接チャネルCHa、CHb、CHcは、図2のチャネルCH5、CH6、CH10であり、着目チャネルCHは、図2のチャネルCH2である。なお、隣接チャネルCHは、着目チャネルCHのSQUID10の隣に位置するSQUID10に限定されず、着目チャネルCHのSQUID10の周囲の所定の範囲に位置するSQUID10でもよい。 The magnetic field waveforms of the adjacent channels CHa, CHb, and CHc do not include artifacts such as an external magnetic field (environmental noise). Further, in FIG. 6, three adjacent channels CHa, CHb, and CHc are shown for the sake of clarity. For example, the adjacent channels CHa, CHb, and CHc are the channels CH5, CH6, and CH10 in FIG. 2, and the channel CH of interest is the channel CH2 in FIG. The adjacent channel CH is not limited to the SQUID 10 located next to the SQUID 10 of the channel CH of interest, and may be the SQUID 10 located in a predetermined range around the SQUID 10 of the channel CH of interest.

外部磁場等のアーチファクトの発生により、着目チャネルCHのSQUID10を貫く磁束が磁束量子φ0を超えて変化する場合、着目チャネルのFQCカウンタ25がカウントアップまたはカウントダウンし、カウント値CNTが変化する。カウント値CNTの変化によりデジタル積分器23がリセットされ、DA変換器26を介して帰還コイル28に流れる電流が変化し、帰還コイル28から発生する磁場が変化する。 When the magnetic flux penetrating the SQUID 10 of the channel of interest changes beyond the magnetic flux quantum φ0 due to the generation of an artifact such as an external magnetic field, the FQC counter 25 of the channel of interest counts up or down, and the count value CNT changes. The digital integrator 23 is reset by the change of the count value CNT, the current flowing through the feedback coil 28 via the DA converter 26 changes, and the magnetic field generated from the feedback coil 28 changes.

磁場の変化により、隣接チャネルCHのSQUID10にステップ状のアーチファクト(以下、FQCアーチファクト)が印加される。この結果、着目チャネルCHのカウント値CNTの変化に同期して、隣接チャネルCHのデジタルFLL回路20により計測される計測磁場がステップ状に変化する。計測磁場が、カウント値CNTの変化の影響を受ける場合、磁場計測装置200による磁場の検出精度が低下してしまう。 Due to the change in the magnetic field, a stepped artifact (hereinafter referred to as FQC artifact) is applied to the SQUID 10 of the adjacent channel CH. As a result, the measured magnetic field measured by the digital FLL circuit 20 of the adjacent channel CH changes stepwise in synchronization with the change of the count value CNT of the channel CH of interest. When the measured magnetic field is affected by the change of the count value CNT, the detection accuracy of the magnetic field by the magnetic field measuring device 200 is lowered.

環境ノイズ等は、全てのSQUID10に印加されるため、着目チャネルCHのカウント値CNTの変化により発生する隣接チャネルCHでの計測磁場の変化は、各チャネルCHで発生する。なお、隣接チャネルCHで受けるFQCアーチファクトの影響による計測磁場のシフト量は、隣接チャネルCH毎に異なるが、カウント値CNTの更新毎の計測磁場のシフト量は、チャネルCH(SQUID10)毎に同じである。 Since environmental noise and the like are applied to all SQUID10s, the change in the measured magnetic field in the adjacent channel CH generated by the change in the count value CNT of the channel CH of interest occurs in each channel CH. The shift amount of the measured magnetic field due to the influence of the FQC artifact received by the adjacent channel CH differs for each adjacent channel CH, but the shift amount of the measured magnetic field for each update of the count value CNT is the same for each channel CH (SQUID10). be.

例えば、着目チャネルCHのカウント値CNTのカウントアップによる計測磁場の変化量は、隣接チャネルCHaで-1500fT、隣接チャネルCHbで-400fT、隣接チャネルCHcで+900fTである。また、着目チャネルCHのカウント値CNTのカウントアップとカウントダウンとによる計測磁場のシフト量の絶対値は同じである。 For example, the amount of change in the measured magnetic field due to the count-up of the count value CNT of the channel CH of interest is -1500 fT for the adjacent channel CHa, −400 fT for the adjacent channel CHb, and +900 fT for the adjacent channel CHc. Further, the absolute value of the shift amount of the measured magnetic field due to the count-up and count-down of the count value CNT of the channel CH of interest is the same.

図7は、図4のデータ補正部24によりFQCアーチファクトが除去された磁場波形の一例を示す説明図である。なお、図7は、図6と同様に、隣接チャネルCHa、CHb、CHcの磁場波形は、外部磁場(環境ノイズ)等のアーチファクトを含んでいない。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a magnetic field waveform in which FQC artifacts have been removed by the data correction unit 24 of FIG. Note that, as in FIG. 6, the magnetic field waveforms of the adjacent channels CHa, CHb, and CHc do not include artifacts such as an external magnetic field (environmental noise).

例えば、隣接チャネルCHaのデータ補正部24は、着目チャネルCHのカウント値CNTがカウントアップした場合、デジタル積分器23から出力される磁場データから1500fTに相当する磁場データを差し引く。また、隣接チャネルCHaのデータ補正部24は、着目チャネルCHのカウント値CNTがカウントダウンした場合、デジタル積分器23から出力される磁場データに1500fTに相当する磁場データを加える。ここで、隣接チャネルCHaの係数保持部241(図4)には、1500fTに対応するデジタル積分器23の磁場データの変化量が、着目チャネルCHの係数WFとして保持される。 For example, the data correction unit 24 of the adjacent channel CHa subtracts the magnetic field data corresponding to 1500 fT from the magnetic field data output from the digital integrator 23 when the count value CNT of the channel CH of interest counts up. Further, the data correction unit 24 of the adjacent channel CHa adds magnetic field data corresponding to 1500 fT to the magnetic field data output from the digital integrator 23 when the count value CNT of the channel CH of interest counts down. Here, the coefficient holding unit 241 (FIG. 4) of the adjacent channel CH holds the amount of change in the magnetic field data of the digital integrator 23 corresponding to 1500 fT as the coefficient WF of the channel CH of interest.

他の隣接チャネルCHb、CHcのデータ補正部24も、同様の補正を実行する。これにより、着目チャネルCHのカウント値CNTの変化により発生する隣接チャネルCHa、CHb、CHcでのFQCアーチファクトの影響を除去することができる。この結果、磁場計測装置200において、外部磁場等のアーチファクトが発生する場合の生体磁場の計測精度を向上することができる。 The data correction unit 24 of the other adjacent channels CHb and CHc also performs the same correction. Thereby, the influence of the FQC artifact on the adjacent channels CHa, CHb, and CHc generated by the change of the count value CNT of the channel CH of interest can be removed. As a result, in the magnetic field measuring device 200, it is possible to improve the measurement accuracy of the biomagnetic field when an artifact such as an external magnetic field is generated.

以上、第1の実施形態では、着目チャネルのFQCカウンタ25によるカウント値CNTの更新時に発生するFQCアーチファクトが隣接チャネルCHに影響することを軽減することができる。すなわち、SQUID10を貫く磁束量子φ0が増減する際に発生するノイズを除去することができる。したがって、外部磁場(環境ノイズ)等のアーチファクトが発生に伴ってFQCアーチファクトが発生する場合の生体磁場の計測精度を向上することができる。 As described above, in the first embodiment, it is possible to reduce the influence of the FQC artifact generated when the count value CNT is updated by the FQC counter 25 of the channel of interest on the adjacent channel CH. That is, it is possible to remove noise generated when the magnetic flux quantum φ0 penetrating the SQUID 10 increases or decreases. Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the biomagnetic field when the FQC artifact is generated due to the generation of an artifact such as an external magnetic field (environmental noise).

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。図1および図3と同様の要素については、詳細な説明は省略する。図8に示す磁場計測システム100Aは、磁場計測装置200Aおよびデータ処理装置300Aを有する。磁場計測装置200Aは、複数のSQUID10と、複数のSQUID10にそれぞれされる複数のデジタルFLL回路20Aを有する。
(Second embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a magnetic field measurement system according to a second embodiment of the present invention. Detailed description of the same elements as those in FIGS. 1 and 3 will be omitted. The magnetic field measurement system 100A shown in FIG. 8 includes a magnetic field measurement device 200A and a data processing device 300A. The magnetic field measuring device 200A has a plurality of SQUID 10s and a plurality of digital FLL circuits 20A each of the plurality of SQUAD 10s.

デジタルFLL回路20Aは、データ補正部24を持たないことを除き、図1のデジタルFLL回路20と同様の構成および機能を有する。各FQCカウンタ25は、カウント値CNTを他のデジタルFLL回路20Aに出力せず、データ処理装置300Aに出力する。 The digital FLL circuit 20A has the same configuration and function as the digital FLL circuit 20 of FIG. 1 except that it does not have the data correction unit 24. Each FQC counter 25 does not output the count value CNT to the other digital FLL circuit 20A, but outputs it to the data processing device 300A.

データ処理装置300Aは、データ処理部31、複数のデータ補正部24A、磁場データ記憶部32および係数記憶部33を有する。データ処理部31は、例えば、磁場計測装置200Aの各デジタルFLL回路20Aから受信する磁場データMDTを磁場データ記憶部32に格納する。データ処理部31は、磁場データ記憶部32に格納した磁場データMDTをデータ補正部24Aに転送し、データ補正部24Aで補正された磁場データを使用して画像データを生成する。そして、データ処理部31は、生成した画像データにより示される画像を図示しない表示装置に表示する。 The data processing device 300A includes a data processing unit 31, a plurality of data correction units 24A, a magnetic field data storage unit 32, and a coefficient storage unit 33. The data processing unit 31 stores, for example, the magnetic field data MDT received from each digital FLL circuit 20A of the magnetic field measuring device 200A in the magnetic field data storage unit 32. The data processing unit 31 transfers the magnetic field data MDT stored in the magnetic field data storage unit 32 to the data correction unit 24A, and generates image data using the magnetic field data corrected by the data correction unit 24A. Then, the data processing unit 31 displays the image indicated by the generated image data on a display device (not shown).

データ補正部24Aは、図3のデータ補正部24の代わりに設けられる。このため、データ処理装置300Aは、磁場計測装置200Aに搭載される複数のデジタルFLL回路20Aにそれぞれ対応する複数のデータ補正部24Aを有する。データ補正部24Aの構成は、係数保持部241を持たないことを除き、図4と同様である。データ補正部24Aに入力される磁場データは、磁場データ記憶部32から転送され、データ補正部24Aに入力される係数WFは、係数記憶部33から転送される。すなわち、係数記憶部33は、図4の係数保持部241の代わりに設けられる。 The data correction unit 24A is provided in place of the data correction unit 24 of FIG. Therefore, the data processing device 300A has a plurality of data correction units 24A corresponding to the plurality of digital FLL circuits 20A mounted on the magnetic field measuring device 200A. The configuration of the data correction unit 24A is the same as that of FIG. 4, except that the data correction unit 24A does not have the coefficient holding unit 241. The magnetic field data input to the data correction unit 24A is transferred from the magnetic field data storage unit 32, and the coefficient WF input to the data correction unit 24A is transferred from the coefficient storage unit 33. That is, the coefficient storage unit 33 is provided in place of the coefficient holding unit 241 in FIG.

各データ補正部24Aに転送される係数WFの数と計数値は、チャネルCH毎に異なる。各データ補正部24Aに搭載される乗算器242の数および加算器243の数は、データ補正部24Aが受信するカウント値CNTの数に等しく、チャネルCHによって異なる。係数記憶部33には、磁場データの補正に使用する係数WFがチャネルCH毎に記憶される。係数記憶部33に記憶される係数WFは、図6で説明したFQCアーチファクトの評価により決定される。 The number and count values of the coefficient WF transferred to each data correction unit 24A are different for each channel CH. The number of multipliers 242 and the number of adders 243 mounted on each data correction unit 24A are equal to the number of count value CNTs received by the data correction unit 24A, and differ depending on the channel CH. The coefficient storage unit 33 stores the coefficient WF used for correcting the magnetic field data for each channel CH. The coefficient WF stored in the coefficient storage unit 33 is determined by the evaluation of the FQC artifact described with reference to FIG.

例えば、データ処理部31およびデータ補正部24Aは、データ処理装置300Aが実行する制御プログラムにより実現される。磁場データ記憶部32および係数記憶部33は、データ処理装置300Aに搭載されるメモリに割り当てられる。なお、磁場データ記憶部32は、揮発性メモリに割り当てられてもよく、係数記憶部33には、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに割り当てられてもよい。また、磁場データ記憶部32および係数記憶部33が割り当てられるメモリには、制御プログラムが格納されてもよい。 For example, the data processing unit 31 and the data correction unit 24A are realized by a control program executed by the data processing device 300A. The magnetic field data storage unit 32 and the coefficient storage unit 33 are allocated to the memory mounted on the data processing device 300A. The magnetic field data storage unit 32 may be assigned to the volatile memory, and the coefficient storage unit 33 may be assigned to the electrically rewritable non-volatile memory. Further, the control program may be stored in the memory to which the magnetic field data storage unit 32 and the coefficient storage unit 33 are assigned.

着目チャネルCHのデジタルFLL回路20Aに対応するデータ補正部24Aは、デジタル積分器23が生成した磁場データMDTを、他の所定数のチャネルCHのFQCカウンタ25がカウントしたカウント値CNTの変化に応じて補正する。データ補正部24Aを制御プログラムにより実現することで、例えば、隣接チャネルCHの数を、図2の最大6個(破線)から最大18個(一点鎖線)に変更することができる。また、隣接チャネルCHの数に応じて図4の乗算器242および加算器243を増減することができる。 The data correction unit 24A corresponding to the digital FLL circuit 20A of the channel CH of interest responds to the change in the count value CNT counted by the FQC counter 25 of another predetermined number of channels CH in the magnetic field data MDT generated by the digital integrator 23. To correct. By realizing the data correction unit 24A by a control program, for example, the number of adjacent channel CHs can be changed from a maximum of 6 (broken line) in FIG. 2 to a maximum of 18 (dashed line). Further, the multiplier 242 and the adder 243 in FIG. 4 can be increased or decreased according to the number of adjacent channel CHs.

なお、乗算器242および加算器243の機能は、制御プログラムが乗算命令および加算命令を実行することで実現される。この結果、例えば、アーチファクト(環境ノイズ)の大きさに応じて、隣接チャネルCHの数を容易に変更することができ、磁場データを適切に補正することができる。 The functions of the multiplier 242 and the adder 243 are realized by the control program executing the multiplication instruction and the addition instruction. As a result, for example, the number of adjacent channel CHs can be easily changed according to the magnitude of the artifact (environmental noise), and the magnetic field data can be appropriately corrected.

以上、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に、FQCアーチファクトが隣接チャネルCHに影響することを軽減することができる。さらに、第2の実施形態では、データ処理装置300Aにデータ補正部24Aを設けることで、データ補正部24Aを制御プログラムにより実現することができる。これにより、アーチファクト(環境ノイズ)の大きさに応じて、隣接チャネルCHの数を容易に変更することができ、磁場データを適切に補正することができる。 As described above, in the second embodiment as in the first embodiment, it is possible to reduce the influence of the FQC artifact on the adjacent channel CH. Further, in the second embodiment, the data correction unit 24A can be realized by the control program by providing the data correction unit 24A in the data processing device 300A. Thereby, the number of adjacent channel CHs can be easily changed according to the magnitude of the artifact (environmental noise), and the magnetic field data can be appropriately corrected.

また、データ補正部24Aを各デジタルFLL回路20Aに設けなくてよいため、磁場計測装置200Aのハードウェアコストを削減することができる。例えば、磁場計測装置200Aが、図2に示したように、44チャネルのSQUID10を有する場合、図3の磁場計測装置200に比べて、44個のデータ補正部24を削減することができる。 Further, since the data correction unit 24A does not have to be provided in each digital FLL circuit 20A, the hardware cost of the magnetic field measuring device 200A can be reduced. For example, when the magnetic field measuring device 200A has the SQUID 10 of 44 channels as shown in FIG. 2, 44 data correction units 24 can be reduced as compared with the magnetic field measuring device 200 of FIG.

(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る磁場計測システムの一例を示すブロック図である。図1、図3および図8と同様の要素については、詳細な説明は省略する。図9に示す磁場計測システム100Bは、磁場計測装置200Bおよびデータ処理装置300Bを有する。磁場計測装置200Bは、複数のSQUID10と、複数のSQUID10にそれぞれされる複数のデジタルFLL回路20Bを有する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a magnetic field measurement system according to a third embodiment of the present invention. Detailed description of the same elements as those in FIGS. 1, 3 and 8 will be omitted. The magnetic field measurement system 100B shown in FIG. 9 includes a magnetic field measurement device 200B and a data processing device 300B. The magnetic field measuring device 200B has a plurality of SQUID 10s and a plurality of digital FLL circuits 20B each of the plurality of SQUAD 10s.

デジタルFLL回路20Bは、信号切替器29が追加されることを除き、図8のデジタルFLL回路20Aと同様の構成および機能を有する。信号切替器29は、生体磁場を計測する計測モードにおいて、デジタル積分器23から出力される磁場データ(デジタル値)をDA変換器26に出力する。 The digital FLL circuit 20B has the same configuration and function as the digital FLL circuit 20A of FIG. 8 except that the signal switch 29 is added. The signal switch 29 outputs the magnetic field data (digital value) output from the digital integrator 23 to the DA converter 26 in the measurement mode for measuring the biomagnetic field.

信号切替器29は、係数記憶部33に記憶させる係数WFを決定する係数決定モードにおいて、データ処理装置300Bの校正処理部34が生成する校正データCAL(デジタル値)をDA変換器26に出力する。校正データCALは、帰還コイル28から外部磁場(環境ノイズ)を疑似的に発生するためにDA変換器26に供給される。すなわち、信号切替器29は、磁場データまたは校正データCALを選択してDA変換器26に出力する。 The signal switch 29 outputs the calibration data CAL (digital value) generated by the calibration processing unit 34 of the data processing device 300B to the DA converter 26 in the coefficient determination mode for determining the coefficient WF to be stored in the coefficient storage unit 33. .. The calibration data CAL is supplied to the DA converter 26 from the feedback coil 28 in order to generate an external magnetic field (environmental noise) in a pseudo manner. That is, the signal switch 29 selects the magnetic field data or the calibration data CAL and outputs it to the DA converter 26.

データ処理装置300Bは、校正処理部34が追加されることを除き、図8のデータ処理装置300Aと同様の構成および機能を有する。校正処理部34は、データ処理部31およびデータ補正部24Aとともに、データ処理装置300Bが実行する制御プログラムにより実現される。校正処理部34は、係数決定モードにおいて、信号切替器29の入力をデータ処理装置300Bに接続する。 The data processing device 300B has the same configuration and function as the data processing device 300A of FIG. 8 except that the calibration processing unit 34 is added. The calibration processing unit 34 is realized by a control program executed by the data processing device 300B together with the data processing unit 31 and the data correction unit 24A. The calibration processing unit 34 connects the input of the signal switch 29 to the data processing device 300B in the coefficient determination mode.

また、校正処理部34は、校正データCALを着目チャネルCHのDA変換器26に供給し、着目チャネルCHのみでアーチファクトを疑似的に発生させ、着目チャネルCHのカウント値CNTを図6に示したように増減させる。校正処理部34は、データ処理部31を制御し、隣接チャネルCHのSQUID10に印加されるFQCアーチファクトにより発生する磁場データを計測させる。 Further, the calibration processing unit 34 supplies the calibration data CAL to the DA converter 26 of the channel CH of interest, generates an artifact in a pseudo manner only in the channel CH of interest, and the count value CNT of the channel CH of interest is shown in FIG. Increase or decrease as follows. The calibration processing unit 34 controls the data processing unit 31 to measure the magnetic field data generated by the FQC artifact applied to the SQUID 10 of the adjacent channel CH.

そして、校正処理部34は、隣接チャネルCH毎に、着目チャネルCHのカウント値CNTの変化により変化する磁場データの変化量を求め、係数WFを求める。校正処理部34は、求めた係数WFを係数記憶部33に格納する。この実施形態では、校正処理部34は、着目チャネルCHのDA変換器26に校正データCALを出力する。 Then, the calibration processing unit 34 obtains the amount of change in the magnetic field data that changes due to the change in the count value CNT of the channel CH of interest for each adjacent channel CH, and obtains the coefficient WF. The calibration processing unit 34 stores the obtained coefficient WF in the coefficient storage unit 33. In this embodiment, the calibration processing unit 34 outputs the calibration data CAL to the DA converter 26 of the channel CH of interest.

これより、着目チャネルCHのみでアーチファクトを疑似的に発生させることができ、図6で説明したように、カウント値CNTの変化による隣接チャネルCHの磁場データの変化量を検出することができる。この結果、着目チャネルCH毎に、隣接チャネルCHの磁場データを補正するための最適な係数WFを求めることができ、磁場の計測精度を向上することができる。 From this, an artifact can be generated in a pseudo manner only in the channel CH of interest, and as described with reference to FIG. 6, the amount of change in the magnetic field data of the adjacent channel CH due to the change in the count value CNT can be detected. As a result, the optimum coefficient WF for correcting the magnetic field data of the adjacent channel CH can be obtained for each channel CH of interest, and the measurement accuracy of the magnetic field can be improved.

なお、校正処理部34は、係数記憶部33に格納した係数WFを使用してデータ補正部24Aを動作させ、補正後の磁場データが期待値(例えば、図7)であるか否かを確認してもよい。また、データ処理装置300Bにデータ補正部24Aを設ける代わりに、図3に示したように、各デジタルFLL回路20Bにデータ補正部24を設けてもよい。すなわち、図3のデジタルFLL回路20に信号切替器29を追加し、図3のデータ処理装置300に校正処理部34を追加してもよい。この場合、校正処理部34は、係数決定モードにおいて求めたチャネルCH毎の係数WFを、各チャネルCHのデータ補正部24に設けられる係数保持部241(図4)に格納する。 The calibration processing unit 34 operates the data correction unit 24A using the coefficient WF stored in the coefficient storage unit 33, and confirms whether or not the corrected magnetic field data is an expected value (for example, FIG. 7). You may. Further, instead of providing the data correction unit 24A in the data processing device 300B, as shown in FIG. 3, the data correction unit 24 may be provided in each digital FLL circuit 20B. That is, the signal switch 29 may be added to the digital FLL circuit 20 of FIG. 3, and the calibration processing unit 34 may be added to the data processing device 300 of FIG. In this case, the calibration processing unit 34 stores the coefficient WF for each channel CH obtained in the coefficient determination mode in the coefficient holding unit 241 (FIG. 4) provided in the data correction unit 24 of each channel CH.

さらに、校正処理部34により係数WFを決定する処理は、磁場計測システム100Bのパワーオン時に実行されてもよく、所定の頻度で実行されてもよく、SQUID10の故障等による交換時に実行されてもよい。 Further, the process of determining the coefficient WF by the calibration processing unit 34 may be executed when the magnetic field measurement system 100B is powered on, may be executed at a predetermined frequency, or may be executed when the SQUID 10 is replaced due to a failure or the like. good.

以上、第3の実施形態においても第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第3の実施形態では、校正処理部34が着目チャネルCHのみに出力する校正データCALにより、着目チャネルCHのみでFQCアーチファクトを疑似的に発生させることができる。すなわち、外部磁場(環境ノイズ)をSQUID10に印加することなく、外部磁場を印加したときに着目チャネルCHで発生するFQCアーチファクトの影響を評価することができる。 As described above, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained in the third embodiment. Further, in the third embodiment, the calibration data CAL output by the calibration processing unit 34 only to the channel CH of interest can generate a pseudo FQC artifact only in the channel CH of interest. That is, it is possible to evaluate the influence of the FQC artifact generated in the channel CH of interest when the external magnetic field is applied without applying the external magnetic field (environmental noise) to the SQUID 10.

そして、着目チャネルCHのみのカウント値CNTの変化による隣接チャネルCHの磁場データの変化量を検出することができる。この結果、着目チャネルCH毎に、隣接チャネルCHの磁場データからFQCアーチファクトの影響を取り除くための最適な係数WFを求めることができ、磁場の計測精度を向上することができる。 Then, it is possible to detect the amount of change in the magnetic field data of the adjacent channel CH due to the change in the count value CNT of only the channel CH of interest. As a result, the optimum coefficient WF for removing the influence of the FQC artifact can be obtained from the magnetic field data of the adjacent channel CH for each channel CH of interest, and the measurement accuracy of the magnetic field can be improved.

さらに、データ補正部24Aを制御プログラムにより実現することで、隣接チャネルCHの数の増減と、乗算器242および加算器243の増減を容易に行うことができる。また、データ処理装置300Bに校正処理部34を設けることで、校正処理部34により係数WFを決定する処理を任意のタイミングで実行することができる。 Further, by realizing the data correction unit 24A by a control program, it is possible to easily increase or decrease the number of adjacent channel CHs and increase or decrease the multiplier 242 and the adder 243. Further, by providing the calibration processing unit 34 in the data processing apparatus 300B, the processing for determining the coefficient WF by the calibration processing unit 34 can be executed at an arbitrary timing.

図10は、図1、図8および図9のデータ処理装置300、300A、300Bのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。データ処理装置300、300A、300Bは、PC(Personal Computer)またはサーバ等のコンピュータである。データ処理装置300、300A、300Bのハードウェア構成は、互いの同様であるため、以下では、データ処理装置300Bについて説明する。 FIG. 10 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the data processing devices 300, 300A, and 300B of FIGS. 1, 8 and 9. The data processing devices 300, 300A, and 300B are computers such as a PC (Personal Computer) or a server. Since the hardware configurations of the data processing devices 300, 300A, and 300B are similar to each other, the data processing device 300B will be described below.

データ処理装置300Bは、CPU301、RAM302、ROM303、補助記憶装置304、入出力インタフェース305、および表示装置306を有し、これらがバス307で相互に接続されている。 The data processing device 300B has a CPU 301, a RAM 302, a ROM 303, an auxiliary storage device 304, an input / output interface 305, and a display device 306, which are connected to each other by a bus 307.

CPU301は、データ処理装置300Bの全体の動作を制御する。例えば、CPU301は、ROM303または補助記憶装置304に格納された制御プログラムを実行して、図9のデータ処理部31、データ補正部24Aおよび校正処理部34の動作を実現する。また、CPU301は、制御プログラムを実行して、補正された磁場データの波形、補正前の磁場データの波形、またはカウント値CNTの変化の表示装置306への表示等を行う。 The CPU 301 controls the overall operation of the data processing device 300B. For example, the CPU 301 executes a control program stored in the ROM 303 or the auxiliary storage device 304 to realize the operations of the data processing unit 31, the data correction unit 24A, and the calibration processing unit 34 in FIG. Further, the CPU 301 executes a control program to display the corrected magnetic field data waveform, the uncorrected magnetic field data waveform, or the change of the count value CNT on the display device 306.

RAM302は、制御プログラムを記憶し、磁場データを記憶する磁場データ記憶部32が割り当てられ、CPU301のワークエリアとしても使用される。ROM303は、各種プログラムやプログラムで使用するパラメータ等を記憶する。制御プログラムは、ROM303からRAM302に転送されてもよい。ROM303は、電気的に書き換え可能なフラッシュメモリ等の不揮発性メモリでもよく、この場合、ROM303には、係数記憶部33が割り当てられてもよい。 The RAM 302 is assigned a magnetic field data storage unit 32 that stores a control program and stores magnetic field data, and is also used as a work area of the CPU 301. The ROM 303 stores various programs, parameters used in the programs, and the like. The control program may be transferred from the ROM 303 to the RAM 302. The ROM 303 may be a non-volatile memory such as an electrically rewritable flash memory, and in this case, the coefficient storage unit 33 may be assigned to the ROM 303.

補助記憶装置304は、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置である。補助記憶装置304には、例えば、データ処理装置300Bの動作を制御するOS(Operating System)、制御プログラム、データ処理装置300Bの動作に必要な各種のデータ、ファイル等が格納される。補助記憶装置304に格納された各種プログラムは、RAM302に展開され、CPU301により実行される。 The auxiliary storage device 304 is a storage device such as an SSD (Solid State Drive) or an HDD (Hard Disk Drive). The auxiliary storage device 304 stores, for example, an OS (Operating System) that controls the operation of the data processing device 300B, a control program, various data, files, and the like necessary for the operation of the data processing device 300B. Various programs stored in the auxiliary storage device 304 are expanded in the RAM 302 and executed by the CPU 301.

入出力インタフェース305は、タッチパネル、キーボード、操作ボタン等のユーザインタフェースと、他の電子機器と通信するための通信インタフェース等を含む。また、入出力インタフェース305は、制御プログラムが格納された記録媒体を接続するインタフェースを含んでもよい。記録媒体は、CD(Compact Disc:登録商標)、DVD(Digital Versatile Disc:登録商標)またはUSB(Universal Serial Bus)メモリ等である。 The input / output interface 305 includes a user interface such as a touch panel, a keyboard, and operation buttons, and a communication interface for communicating with other electronic devices. Further, the input / output interface 305 may include an interface for connecting a recording medium in which the control program is stored. The recording medium is a CD (Compact Disc: registered trademark), a DVD (Digital Versatile Disc: registered trademark), a USB (Universal Serial Bus) memory, or the like.

通信インタフェースには、例えば、生体磁場を計測する被検者に電気刺激を印加する刺激印加装置が接続されてもよい。この場合、データ処理装置300Bは、磁場計測装置200Bと刺激印加装置とを相互に同期させて制御する。表示装置306には、磁場計測装置200Bが計測した磁場データの波形等が表示される。また、表示装置306には、図6および図7に示した波形が表示されてもよい。 For example, a stimulus application device that applies an electrical stimulus to a subject who measures a biomagnetic field may be connected to the communication interface. In this case, the data processing device 300B controls the magnetic field measuring device 200B and the stimulus applying device in synchronization with each other. The display device 306 displays a waveform or the like of the magnetic field data measured by the magnetic field measuring device 200B. Further, the display device 306 may display the waveforms shown in FIGS. 6 and 7.

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Although the present invention has been described above based on each embodiment, the present invention is not limited to the requirements shown in the above embodiments. With respect to these points, the gist of the present invention can be changed to the extent that the gist of the present invention is not impaired, and can be appropriately determined according to the application form thereof.

10 SQUID
20、20A、20B デジタルFLL回路
21 増幅器
22 AD変換器
23 デジタル積分器
24、24A データ補正部
25 FQCカウンタ
26 DA変換器
27 電圧電流変換器
28 帰還コイル
29 信号切替器
31 データ処理部
32 磁場データ記憶部
33 係数記憶部
34 校正処理部
100、100A、100B 磁場計測システム
200、200A、200B 磁場計測装置
241 係数保持部
242 乗算器
243 加算器
300、300A、300B データ処理装置
304 補助記憶装置
305 入出力インタフェース
306 表示装置
307 バス
CAL 校正データ
CH チャネル
CNT カウント値
MDT 磁場データ
WF 係数
φ0 磁束量子
10 SQUID
20, 20A, 20B Digital FLL circuit 21 Amplifier 22 AD converter 23 Digital adder 24, 24A Data correction unit 25 FQC counter 26 DA converter 27 Voltage current converter 28 Feedback coil 29 Signal switch 31 Data processing unit 32 Magnetic field data Storage unit 33 Coefficient storage unit 34 Calibration processing unit 100, 100A, 100B Magnetic field measurement system 200, 200A, 200B Magnetic field measurement device 241 Coefficient holding unit 242 Multiplier 243 Adder 300, 300A, 300B Data processing device 304 Auxiliary storage device 305 Output interface 306 Display device 307 Bus CAL Calibration data CH channel CNT Count value MDT Magnetic field data WF coefficient φ0 Magnetic flux quantum

国際公開第2018/199067号International Publication No. 2018/199067

Claims (11)

複数の超伝導量子干渉素子が計測する磁場に応じて磁場データをそれぞれ生成する複数の信号処理部を有する磁場計測装置であって、
前記複数の信号処理部の各々は、
磁場の変化に応じて超伝導量子干渉素子から出力される、磁束量子を周期として変化する電圧値を積分して前記磁場データを生成する積分器と、
前記積分器が生成する磁場データの変化に基づいて磁束量子の変化数を計数する計数器と、
前記積分器が生成した磁場データを、所定数の他の信号処理部の計数器が計数した磁束量子の変化数に応じて補正する補正部と、
を有することを特徴とする磁場計測装置。
It is a magnetic field measuring device having a plurality of signal processing units that generate magnetic field data according to the magnetic field measured by a plurality of superconducting quantum interference elements.
Each of the plurality of signal processing units
An integrator that generates the magnetic field data by integrating the voltage value that changes with the magnetic flux quantum as a period, which is output from the superconducting quantum interference element according to the change of the magnetic field.
A counter that counts the number of changes in the magnetic flux quantum based on the changes in the magnetic field data generated by the integrator.
A correction unit that corrects the magnetic field data generated by the integrator according to the number of changes in the magnetic flux quantum counted by the counters of a predetermined number of other signal processing units.
A magnetic field measuring device characterized by having.
前記補正部は、前記磁場データに、前記他の信号処理部の計数器が計数する磁束量子の変化数にそれぞれ所定の係数を乗算して得られる補正値を加算することで前記磁場データを補正すること
を特徴とする請求項1に記載の磁場計測装置。
The correction unit corrects the magnetic field data by adding a correction value obtained by multiplying the change number of the magnetic flux quantum counted by the counter of the other signal processing unit by a predetermined coefficient to the magnetic field data. The magnetic field measuring device according to claim 1, wherein the magnetic field measuring device is to be used.
前記所定の係数は、前記他の信号処理部毎に異なること
を特徴とする請求項2に記載の磁場計測装置。
The magnetic field measuring device according to claim 2, wherein the predetermined coefficient differs for each of the other signal processing units.
前記他の信号処理部は、磁場データの補正対象の信号処理部に対応する超伝導量子干渉素子の周囲の所定の範囲に位置する所定数の超伝導量子干渉素子に対応すること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の磁場計測装置。
The other signal processing unit is characterized in that it corresponds to a predetermined number of superconducting quantum interference elements located in a predetermined range around the superconducting quantum interference element corresponding to the signal processing unit to be corrected for the magnetic field data. The magnetic field measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記複数の信号処理部の各々は、
超伝導量子干渉素子から出力される電圧をデジタル値に変換するAD変換器を有し、
前記積分器は、前記AD変換器が出力するデジタル値を積分するデジタル積分器であり、
前記計数器は、前記デジタル積分器が出力する磁場データの変化に応じて磁束量子の変化数を計数すること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の磁場計測装置。
Each of the plurality of signal processing units
It has an AD converter that converts the voltage output from the superconducting quantum interference element into a digital value.
The integrator is a digital integrator that integrates the digital values output by the AD converter.
The magnetic field measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the counter is for counting the number of changes in magnetic flux quantum according to changes in magnetic field data output by the digital integrator. ..
前記複数の信号処理部の各々は、
前記デジタル積分器が出力する磁場データを電圧に変換するDA変換器を有すること
を特徴とする請求項5に記載の磁場計測装置。
Each of the plurality of signal processing units
The magnetic field measuring device according to claim 5, further comprising a DA converter that converts magnetic field data output by the digital integrator into a voltage.
前記複数の信号処理部の各々において、前記計数器は、前記デジタル積分器が出力する積分値が所定の閾値を超えたときに、磁束量子を更新し、前記デジタル積分器をリセットすること
を特徴とする請求項5または請求項6に記載の磁場計測装置。
In each of the plurality of signal processing units, the counter is characterized in that when the integral value output by the digital integrator exceeds a predetermined threshold value, the magnetic flux quantum is updated and the digital integrator is reset. The magnetic field measuring device according to claim 5 or 6.
複数の超伝導量子干渉素子と、前記複数の超伝導量子干渉素子が計測する磁場に応じて磁場データをそれぞれ生成する複数の信号処理部と、前記複数の信号処理部がそれぞれ生成した磁場データを処理するデータ処理装置と、を有する磁場計測システムであって、
前記複数の信号処理部の各々は、
磁場の変化に応じて超伝導量子干渉素子から出力される、磁束量子を周期として変化する電圧値を積分して前記磁場データを生成する積分器と、
前記積分器が生成する磁場データの変化に基づいて磁束量子の変化数を計数する計数器と、を有し、
前記データ処理装置は、前記複数の信号処理部の各々の前記積分器が生成した磁場データを、所定数の他の信号処理部の計数器が計数する磁束量子の変化数に応じて補正する補正部を有すること
を特徴とする磁場計測システム。
A plurality of superconducting quantum interference elements, a plurality of signal processing units that generate magnetic field data according to the magnetic fields measured by the plurality of superconducting quantum interference elements, and magnetic field data generated by the plurality of signal processing units, respectively. A magnetic field measurement system having a data processing device for processing,
Each of the plurality of signal processing units
An integrator that generates the magnetic field data by integrating the voltage value that changes with the magnetic flux quantum as a period, which is output from the superconducting quantum interference element according to the change of the magnetic field.
It has a counter that counts the number of changes in the magnetic flux quantum based on the changes in the magnetic field data generated by the integrator.
The data processing device corrects the magnetic field data generated by the integrator of each of the plurality of signal processing units according to the number of changes in the magnetic flux quantum counted by the counters of a predetermined number of other signal processing units. A magnetic field measurement system characterized by having a part.
前記補正部は、前記複数の信号処理部の各々の前記磁場データに、前記他の信号処理部の計数器が計数する磁束量子の変化数にそれぞれ所定の係数を乗算して得られる補正値を加算することで前記磁場データを補正し、
前記複数の信号処理部の各々は、
前記積分器が生成する磁場データまたは校正データを選択する信号切替器と、
前記信号切替器が選択した磁場データまたは校正データに応じて磁場を発生する帰還コイルと、を有し、
前記データ処理装置は、前記複数の信号処理部のうちの着目信号処理部に対応する着目超伝導量子干渉素子にアーチファクトを印加するために、前記着目信号処理部の前記信号切替器に校正データを出力して前記帰還コイルに磁場を発生させ、前記着目超伝導量子干渉素子に隣接する隣接超伝導量子干渉素子が出力する電圧の変化に基づいて、前記隣接超伝導量子干渉素子毎に前記所定の係数を求める校正処理部を有すること
を特徴とする請求項8に記載の磁場計測システム。
The correction unit obtains a correction value obtained by multiplying the magnetic field data of each of the plurality of signal processing units by a predetermined coefficient with the number of changes in the magnetic flux quantum counted by the counters of the other signal processing units. By adding, the magnetic field data is corrected and
Each of the plurality of signal processing units
A signal switch that selects the magnetic field data or calibration data generated by the integrator, and
The signal switch has a feedback coil that generates a magnetic field according to the selected magnetic field data or calibration data.
The data processing device applies calibration data to the signal switch of the signal processing unit of interest in order to apply an artifact to the superconducting quantum interference element of interest corresponding to the signal processing unit of interest among the plurality of signal processing units. A magnetic field is generated in the feedback coil by outputting, and the predetermined value is specified for each of the adjacent superconducting quantum interference elements based on the change in the voltage output by the adjacent superconducting quantum interference element adjacent to the superconducting quantum interference element of interest. The magnetic field measurement system according to claim 8, further comprising a calibration processing unit for obtaining a coefficient.
磁場の変化に応じて超伝導量子干渉素子から出力される、磁束量子を周期として変化する電圧値を積分して磁場データを生成する積分器を含む複数の信号処理部を、複数の超伝導量子干渉素子のそれぞれに対応して有する磁場計測装置の制御方法であって、
前記複数の信号処理部毎に、前記積分器が生成する磁場データの変化に基づいて磁束量子の変化数を計数し、
着目する信号処理部の前記積分器が生成した磁場データを、所定数の他の信号処理部の計数器が計数した磁束量子の変化数に応じて補正すること
を特徴とする磁場計測装置の制御方法。
A plurality of superconducting quantum It is a control method of the magnetic field measuring device that corresponds to each of the interfering elements.
For each of the plurality of signal processing units, the number of changes in the magnetic flux quantum is counted based on the changes in the magnetic field data generated by the integrator.
Control of a magnetic field measuring device characterized in that the magnetic field data generated by the integrator of the signal processing unit of interest is corrected according to the number of changes in the magnetic flux quantum counted by the counters of a predetermined number of other signal processing units. Method.
複数の超伝導量子干渉素子と、磁場の変化に応じて超伝導量子干渉素子から出力される、磁束量子を周期として変化する電圧値を積分して磁場データを生成する積分器を含む複数の信号処理部を、複数の超伝導量子干渉素子のそれぞれに対応して有する磁場計測装置と、前記複数の信号処理部がそれぞれ生成した磁場データを処理するデータ処理装置と、を有する磁場計測システムの制御プログラムであって、
前記複数の信号処理部の各々から、前記積分器が生成する磁場データの変化に基づいて計測される磁束量子の変化数を受信し、
着目する信号処理部の前記積分器が生成した磁場データを、所定数の他の信号処理部の計数器が計数した磁束量子の変化数に応じて補正する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする磁場計測システムの制御プログラム。
Multiple signals including a plurality of superconducting quantum interference elements and an integrator that generates magnetic field data by integrating the voltage values that change with the magnetic flux quantum as a period, which are output from the superconducting quantum interference elements in response to changes in the magnetic field. Control of a magnetic field measurement system having a magnetic field measuring device having a processing unit corresponding to each of a plurality of superconducting quantum interference elements and a data processing device for processing magnetic field data generated by each of the plurality of signal processing units. It ’s a program,
The number of changes in the magnetic flux quantum measured based on the changes in the magnetic field data generated by the integrator is received from each of the plurality of signal processing units.
It is characterized by having a computer execute a process of correcting the magnetic field data generated by the integrator of the signal processing unit of interest according to the number of changes in the magnetic flux quantum counted by the counters of a predetermined number of other signal processing units. Control program for the magnetic field measurement system.
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