JP4543327B2

JP4543327B2 - Ｓｑｕｉｄセンサ装置

Info

Publication number: JP4543327B2
Application number: JP2005198278A
Authority: JP
Inventors: 茂福森
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: JP2007017248A

Description

本発明は、ＳＱＵＩＤセンサ装置に関するものである。
更に詳述すれば、ＳＱＵＩＤセンサを冷媒の液面レベルに関わらず、センサ感度を最適な状態に保持するＳＱＵＩＤセンサ装置に関するものである。

ＳＱＵＩＤセンサ装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００３−２７５１８９号公報図５は、従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。

図５は、外来磁場変動の影響を遮蔽、低減させる磁気シールドルーム１内にガントリー３で保持されたデュワ２に内蔵された超伝導センサ(ＳＱＵＩＤ)を用いて、ベッド４に横たわった被験者９の生体磁気を計測するＳＱＵＩＤセンサ装置である。
ＳＱＵＩＤセンサは駆動回路５によって動作され、フィルタ部６により信号処理され、解析部７により、生体磁気データを取り込み、解析を行う。

脳波、心電等の外部参照信号は回路８により取り込まれ、解析部７で生体磁気と同時に解析に用いられる。
ＳＱＵＩＤセンサを超伝導状態に保つための冷媒はデュワ２内に満たされ、その液面は液面計１０により随時計測され、あるレベル以下になると、警報および計測を出来なくする。

しかしながら、このようなＳＱＵＩＤセンサ装置においては、ＳＱＵＩＤセンサ装置において重要な役割を果たすＳＱＵＩＤセンサは冷媒により超伝導状態に保たれているが、冷媒の液面レベルの低下により、ＳＱＵＩＤセンサが冷媒に浸されていた時と冷媒液面上にある時とで、温度分布が異なるためにＳＱＵＩＤセンサの臨界電流に変化を生じるという問題点がある。

図５従来例では、液面低下によりＳＱＵＩＤセンサの動作が不安定になる恐れがあるレベルに達した場合、警告を発し、また計測を行えなくするものである。
しかし、ＳＱＵＩＤセンサが安定して動作する範囲の冷媒レベルにおいて、センサが常に最適な状態で動作することを保証はしていない。

つまり、図５従来例においては、最適ではないものの、冷媒の消費による液面レベルの変化してもＳＱＵＩＤセンサが安定して動作するよう、マージンをみたバイアス電流値を設定している。
また、図５従来例では、冷媒液面が０％付近まで下がると、ＳＱＵＩＤセンサの動作が不安定になり、計測が困難になる。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、デュワ内の冷媒の液面レベルによらず、常にＳＱＵＩＤセンサが最適な状態で動作できるようにするＳＱＵＩＤセンサ装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１のＳＱＵＩＤセンサ装置においては、
前記冷媒の液面レベルの初期値を計測する液面計と、この液面計の信号を受ける解析制御装置と、この解析制御装置からの信号に基づき前記ＳＱＵＩＤセンサにバイアス電流を供給する駆動回路とを具備するＳＱＵＩＤセンサ装置において、前記液面レベルの所定レベル範囲ごとに最適に設定されたバイアス電流値がメモリーされたメモリー回路と、前記液面レベルの初期値に基づき冷媒の消費トレンドより現時刻での液面レベルを推定する推定回路と、この推定回路の液面レベル推定信号に基づき前記メモリー回路の該当する最適なバイアス電流値を選択して前記駆動回路よりＳＱＵＩＤセンサに供給するように指示する解析制御装置とを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
液面計の値を直接読み込むのでなく、冷媒消費トレンドより推定した液面レベルからでも最適動作を可能にすることにより、液面計の計測インターバルを長くでき、液面計の作動による冷媒消費量を抑えることができるＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。

従来のデュワ内の液面を直接計測するタイプ以外の装置や、外部出力を持たない液面計にも対応可能なＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。
外部入力を持たない、または入力に余裕がない解析制御装置にも対応可能なＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。

生体から発生する磁場には代表的なものとして心臓・脳等からの生体磁場があり、これらの計測により例えば心磁図（ＭＣＧ）、脳磁図（ＭＥＧ）として表示することで生体診断に非常に有益な情報を得ることができる。

以下本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で、脳磁計に使用された例について説明する。
図２は図１の要部構成説明図である。
図において、図５と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図５との相違部分のみ説明する。

脳から発生する磁場を計測するものとしてデュワ２内に超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）１１と呼ばれる超高感度な磁場センサが複数個組み込まれている。
デュワ２内にはＳＱＵＩＤセンサ１１を極低温に冷却し、超伝導状態にするための冷媒が満たされている。

液面計１２はデュワ２内に挿入された液面センサにより冷媒の液面（残量）を計測し、解析制御装置１３に出力する。
駆動回路１４は非変調（ＤＯＩＴ）方式のＳＱＵＩＤセンサの駆動回路および信号処理回路であり、ＳＱＵＩＤセンサで計測した磁場を負帰還して磁束−電圧変換効率の高い箇所を選びその動作点で動作させる方法をとるもので、信号処理回路においてＳＱＵＩＤセンサ１１からの微小信号を増幅し、所望の出力を得る。

また、フィルタなどを介して、必要な信号だけを得ることもできる。
また、駆動回路１４は、解析制御装置１３からの信号に基づき、ＳＱＵＩＤセンサ１１にバイアス電流を供給する。

メモリー回路１５は、図２に示す如く、液面レベルの所定レベル範囲ごとに最適に設定されたバイアス電流値がメモリーされている。
この場合は、バイアス電流値はある範囲ごとの液面レベルに応じて最適に調整されたものである。

たとえば、図２に示す如く、１００〜７０％ではバイアス電流値Ａを用い、６９〜５５％ではバイアス電流値Ｂを用いてＳＱＵＩＤセンサを動作させる。
バイアス電流データは液面レベルに応じて更に細かく分けても、大雑把に分けても良い。たとえば１０％刻み、３０％刻みでの設定にしても良い。

データ収録装置１６は、駆動回路１４からの入力信号をＡ／Ｄ変換後、脳磁場をモニタ上にリアルタイムで表示し、表示させるＳＵＱＩＤセンサ信号や信号の単位の選択、またデータ計測時には脳磁場データを収録、格納する。

解析制御装置１３は駆動回路１４およびデータ収録装置１６等の操作を行い脳磁場を計測、解析するもので、計測終了後にデータ収録装置１６りデータが転送され、全チャネル分のデータを１つのファイルとして結合、保存する。
こうして得られたデータに基づいて磁場源の解析、マッピング表示等を行う。

以上の構成において、液面計１２により計測されたデュワ内の冷媒レベルを解析制御装置１３に送信する。
液面レベルを受信した解析制御装置１３は、メモリ回路１５から、該当する液面レベルに適したＳＱＵＩＤセンサのバイアス電流データを検索し、センサ駆動回路１４に送信する。

オフセット電圧の自動調整を行う。
オフセット電圧はバイアス電流値に関わらず、毎回起動時に調整が必要であるものである。
センサ駆動回路１４に送信されたバイアス電流値および調整されたオフセット電圧でＳＱＵＩＤセンサを駆動し、生体磁気計測を行う。

この結果、
デュワ２内の冷媒の液面レベルに関わらず、常にＳＱＵＩＤセンサを最適な状態で動作させることができるＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。

従来技術では、冷媒レベルが０％付近まで下がると、ＳＱＵＩＤセンサの動作が不安定になり、計測が実質不可能になるが、たとえ冷媒レベルが０％であってもデュワ２内の温度がＳＱＵＩＤセンサの常伝導遷移温度以下に保たれていれば、ＳＱＵＩＤセンサを安定して動作させることができるＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。
冷媒の消費に伴う補給頻度を少なく出来、冷媒の補給スケジュールを延ばすことが可能になり、冷媒の補給に伴うコストの削減ができるＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。

図３は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例において、推定回路２１は、冷媒の消費トレンドより現時刻での液面レベルを推定する。
解析制御装置２２は、この推定回路２１の液面レベル推定信号に基づき、メモリー回路１５の該当するバイアス電流値を、駆動回路１４よりＳＱＵＩＤセンサ１１に供給するように指示する。

以上の構成において、解析制御装置２２よりの指令（トリガ）により、解析制御装置２２が現在の液面レベルを取得し、トリガをスタートとしたタイマー２２１と、既知の冷媒消費トレンドにより、数日後（数時間後）の液面レベルを推定回路２１により推定し、推定された液面レベルに応じたバイアス電流値をメモリー回路１５により設定し、駆動回路１４よりＳＱＵＩＤセンサ１１に供給する。

この結果、冷媒消費トレンドより推定した液面レベルからでも最適動作を可能にすることにより、従来のデュワ内の液面を直接計測するタイプ以外の装置や、外部出力を持たない液面計にも対応可能なＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。
冷媒消費トレンドより推定した液面レベルからでも最適動作を可能にすることにより、外部入力を持たない、または入力に余裕がない解析制御装置にも対応可能なＳＱＵＩＤセンサ装置が得られる。

図４は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、外部出力を有しない液面計３１の場合の例について示す。
任意のタイミングで液面計３１の指示値を読み、解析制御装置３２にそのときの指示値を入力、タイマのスタートボタンにより、解析制御装置３２でスタート時の液面レベル、経過時間、既知の冷媒消費トレンドにより、数日後（数時間後）の液面レベルを推定回路２１により推定し、推定された液面レベルに応じたバイアス電流値をメモリー回路１５により設定し、駆動回路１４よりＳＱＵＩＤセンサ１１に供給する。

なお、本発明はＳＱＵＩＤセンサ装置のみならず、ＳＱＵＩＤセンサを用いた非破壊検査機器、ＳＱＵＩＤ顕微鏡、抗原抗体反応検出装置といった機器にも有用である。
要するに、ＳＱＵＩＤセンサを用いた装置に適用することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。図１の要部構成説明図である。本発明の他の実施例の要部構成説明図である。本発明の他の実施例の要部構成説明図である。従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。

符号の説明

１磁気シールドルーム
２デュワ
３ガントリー
４ベッド
５駆動回路
６フィルタ部
７解析部
８回路
９被験者
１０液面計
１１ＳＱＵＩＤセンサ
１２液面計
１３解析制御装置
１４駆動回路
１５メモリー回路
１６データ収録装置
２１推定回路
２２ＳＱＵＩＤセンサ
２２１タイマー
３１液面計
３２解析制御装置

Claims

冷媒に浸されたＳＱＵＩＤセンサと、前記冷媒の液面レベルの初期値を計測する液面計と、この液面計の信号を受ける解析制御装置と、この解析制御装置からの信号に基づき前記ＳＱＵＩＤセンサにバイアス電流を供給する駆動回路とを具備するＳＱＵＩＤセンサ装置において、
前記液面レベルの所定レベル範囲ごとに最適に設定されたバイアス電流値がメモリーされたメモリー回路と、
前記液面レベルの初期値に基づき冷媒の消費トレンドより現時刻での液面レベルを推定する推定回路と、
この推定回路の液面レベル推定信号に基づき前記メモリー回路の該当する最適なバイアス電流値を選択して前記駆動回路よりＳＱＵＩＤセンサに供給するように指示する解析制御装置と
を具備したことを特徴とするＳＱＵＩＤセンサ装置。