JP4771153B2 - 磁気シールドルーム - Google Patents
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Description
本発明は、磁気シールドルームに関し、詳しくは微弱な脳磁場を計測する脳磁計測システムに使用される生体磁場計測用磁気シールドルーム内の磁気雑音特性の改善に関するものである。
従来技術における、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉デバイス）を使った生体磁気計測システムでは極めて微弱な信号を計測するため、環境磁気雑音を磁気シールドルームで低減させている。
ＳＱＵＩＤは、地磁気の１億分の１以下の磁場を検出することができる高感度の磁気センサであり、超伝導の量子化現象を利用しており、従来の磁気センサに対し３桁以上の感度を有し、使用する材料により液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）又は液体窒素温度（７７．３Ｋ）で動作可能となっている。
この環境磁気雑音を低減させる手法として、磁気シールドルームはスペースを設けた２層以上のパーマロイの壁で形成する構造が一般的である。
磁気環境の悪い都市部などではパーマロイの層を増やすことで脳磁計測に必要な環境レベルを実現している。
図２は壁を２層構造にした磁気シールドルームの斜視図、図３はその立面断面図を模式的に示したものである。この図２及び図３において、磁気シールドルームは、磁気シールド空間１１を画定する内箱型枠１２と、内箱型枠１２の各面を覆う高透磁率材料のパーマロイ１３とを有する内箱１４と、内箱１４を囲み、各面が内箱１４の各面と所定距離だけ隔たった外箱型枠１５と、外箱型枠１５の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材であるパーマロイ１６とを有する外箱１７とから構成されている。
内箱１４は、外箱１７の床から基台１８で支えられ、横方向や天井面を支える支柱等は存在しない構造となっている。
又、ルーム内に出入りする出入口部１９（図２参照）が設けられると共に、内部にＳＱＵＩＤ２０及び測定テーブル２１が設置されている。
磁気環境の悪い都市部などではパーマロイの層を増やすことで脳磁計測に必要な環境レベルを実現している。
図２は壁を２層構造にした磁気シールドルームの斜視図、図３はその立面断面図を模式的に示したものである。この図２及び図３において、磁気シールドルームは、磁気シールド空間１１を画定する内箱型枠１２と、内箱型枠１２の各面を覆う高透磁率材料のパーマロイ１３とを有する内箱１４と、内箱１４を囲み、各面が内箱１４の各面と所定距離だけ隔たった外箱型枠１５と、外箱型枠１５の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材であるパーマロイ１６とを有する外箱１７とから構成されている。
内箱１４は、外箱１７の床から基台１８で支えられ、横方向や天井面を支える支柱等は存在しない構造となっている。
又、ルーム内に出入りする出入口部１９（図２参照）が設けられると共に、内部にＳＱＵＩＤ２０及び測定テーブル２１が設置されている。
しかし、従来技術で説明した磁気シールドルームを構成する２層の内箱の壁面及び外箱の壁面に磁気シールド材料であるパーマロイを使用すると、パーマロイは透磁率が有限であることと、ＢＨ特性にはヒステリシスがあることから、磁気シールドルーム内にはＤＣ的な磁場侵入とともに、内箱の壁面には帯磁成分があるため、一般的には数１０ｎＴの残留磁場が磁気シールドルーム内に存在する。
そして、外部から地盤を通じて振動が伝わり、磁気シールドルームの内箱の壁面及び外箱の壁面が振動すると内部では磁場分布の時間的変動が発生し、脳磁計測では環境磁界の変動として影響を受ける。
そして、外部から地盤を通じて振動が伝わり、磁気シールドルームの内箱の壁面及び外箱の壁面が振動すると内部では磁場分布の時間的変動が発生し、脳磁計測では環境磁界の変動として影響を受ける。
振動は、磁気シールドルームの内箱の壁面及び外箱の壁面の共振周波数で影響を与えるため、磁気シールドルームの剛性を高めることで共振周波数を上げたり、振動周波数が低周波であることからアクティブ制振を行う例がある。
剛性を上げるには型枠を構成する梁を太くしたり、面方向の振動を抑える構造にするため、磁気シールドルームの重量増やコストアップにつながるという問題がある。
又、アクティブ制振は複雑なシステムが必要であり、これもコストアップになるという問題がある。
剛性を上げるには型枠を構成する梁を太くしたり、面方向の振動を抑える構造にするため、磁気シールドルームの重量増やコストアップにつながるという問題がある。
又、アクティブ制振は複雑なシステムが必要であり、これもコストアップになるという問題がある。
図４は２層磁気シールドルームの内箱１４の壁面及び外箱１７の壁面が、地盤振動によって変形する様子を模式的に示したものであり、磁気センサは仮想的な磁気センサ２２を配置している。
図４に示すように、地盤振動によってルーム全体が上下方向に振動すると内箱１４の壁面及び外箱１７の壁面のうち、天井の壁面が太鼓状の振動をするため、天井の壁面と磁気センサ２２との間隔が変化して、磁気ノイズとなって磁気センサ２２で検出される。
生体磁気ではＤＣ磁場を計測するのではなく精神活動に伴って発生する低周波の交流磁場を計測するが、内箱１４の壁面及び外箱１７の壁面などの固有振動で、数Ｈｚ〜数１０Ｈｚの低周波振動は磁気ノイズになる。
図には示さないが、横振動の場合についても、同様に振動ノイズになる。
図４に示すように、地盤振動によってルーム全体が上下方向に振動すると内箱１４の壁面及び外箱１７の壁面のうち、天井の壁面が太鼓状の振動をするため、天井の壁面と磁気センサ２２との間隔が変化して、磁気ノイズとなって磁気センサ２２で検出される。
生体磁気ではＤＣ磁場を計測するのではなく精神活動に伴って発生する低周波の交流磁場を計測するが、内箱１４の壁面及び外箱１７の壁面などの固有振動で、数Ｈｚ〜数１０Ｈｚの低周波振動は磁気ノイズになる。
図には示さないが、横振動の場合についても、同様に振動ノイズになる。
従って、高感度の脳磁計測を実現するために、磁気シールドルームの内箱の壁面及び外箱の壁面の剛性を向上させなければならないという課題を有する。
上記課題を解決するために、本願発明の磁気シールドルームは、次に示す構成にしたことである。
（１）磁気シールドルームは、磁気シールド空間を画定する内箱型枠と、前記内箱型枠の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材とを有する内箱と、前記内箱を囲み、各面が前記内箱の各面と所定距離だけ隔たった外箱型枠と、前記外箱型枠の各面を覆う高透磁率の磁気シールド材とを有する外箱とから構成されている磁気シールドルームにおいて、前記内箱の外側壁面と前記外箱の内側壁面とで形成されている隙間において、前記内箱型枠及び外箱型枠のそれぞれに固定された複数の邪魔板が対向して配設されていると共に該邪魔板が配設されている前記内箱の外側壁面と前記外箱の内側壁面とで形成されている隙間に樹脂発泡剤を充填したことである。
（２）前記邪魔板が前記内箱の外側壁面及び前記外箱の内側壁面に対して垂直且つ所定間隔を持って整列状態に配設されていることを特徴とする（１）に記載の磁気シールドルーム。
（２）前記邪魔板が前記内箱の外側壁面及び前記外箱の内側壁面に対して垂直且つ所定間隔を持って整列状態に配設されていることを特徴とする（１）に記載の磁気シールドルーム。
本提案によれば、磁気シールドルームを形成する内箱の壁面と外箱の壁面との間の隙間に樹脂発泡剤を充填することで内箱の壁面と外箱の壁面との間の振動は拘束される。
又、内箱の壁面と外箱の壁面との間に邪魔板を配設したことにより邪魔板がせん断方向（横方向）の振動を抑制するため、磁気シールドルームの変形、特に横振動に対して剛性が増す。
樹脂発泡剤は比重が小さいが、ヤング率は小さくせん断方向に対して応力は小さいが、邪魔板を多数配設することで、ばね性を抑えることができる。
この結果として、磁気シールドルーム全体の剛性が高くなり、横方向に対する振動に対しても抑制されることになる。
又、内箱の壁面と外箱の壁面との間に邪魔板を配設したことにより邪魔板がせん断方向（横方向）の振動を抑制するため、磁気シールドルームの変形、特に横振動に対して剛性が増す。
樹脂発泡剤は比重が小さいが、ヤング率は小さくせん断方向に対して応力は小さいが、邪魔板を多数配設することで、ばね性を抑えることができる。
この結果として、磁気シールドルーム全体の剛性が高くなり、横方向に対する振動に対しても抑制されることになる。
次に、本願発明に係る磁気シールドルームの実施形態について、図面を参照して説明する。
本願発明の磁気シールドルームは、図２に示す従来技術で説明した磁気シールドルームと同様の構造をしており、それは、図１に示すように、磁気シールド空間１１を画定する内箱型枠１２と、内箱型枠１２の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材、実施例においてはパーマロイ１３とを有する内箱１４と、内箱１４を囲み、各面が内箱１４の各面と所定距離だけ隔たった外箱型枠１５と、外箱型枠１５の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材、実施例においてはパーマロイ１６とを有する外箱１７とから構成されている。
内箱１４は、外箱１７の床から基台１８で支えられ、横方向や天井面を支える支柱等は存在しない構造となっている。
内箱型枠１２は、通常アルミニュムなどの導電板で形成され、この型枠にパーマロイなどの高透磁率材料の薄板を張り合わせてシールド壁を作成する。
外箱型枠１５は、通常アルミニュムなどの導電板で形成され、この型枠にパーマロイなどの高透磁率材料の薄板を張り合わせてシールド壁を作成する。
内箱１４は、外箱１７の床から基台１８で支えられ、横方向や天井面を支える支柱等は存在しない構造となっている。
内箱型枠１２は、通常アルミニュムなどの導電板で形成され、この型枠にパーマロイなどの高透磁率材料の薄板を張り合わせてシールド壁を作成する。
外箱型枠１５は、通常アルミニュムなどの導電板で形成され、この型枠にパーマロイなどの高透磁率材料の薄板を張り合わせてシールド壁を作成する。
そして、内箱１４の外側壁面２３と外箱１７の内側壁面２４とで形成されている隙間２５に樹脂発泡剤２６が充填されている。
又、内箱１４の外側壁面２３と外箱１７の内側壁面２４とで形成されている隙間２５において、内箱型枠１２及び外箱型枠１５に固定された複数の邪魔板２７が対向して配設されている。邪魔板２７が内箱１４の外側壁面２３及び外箱１７の内側壁面２４に対して垂直に且つ所定間隔を持って整列状態に配設されている。
又、内箱１４の外側壁面２３と外箱１７の内側壁面２４とで形成されている隙間２５において、内箱型枠１２及び外箱型枠１５に固定された複数の邪魔板２７が対向して配設されている。邪魔板２７が内箱１４の外側壁面２３及び外箱１７の内側壁面２４に対して垂直に且つ所定間隔を持って整列状態に配設されている。
ここで、樹脂発泡剤２６を充填しないと、外箱１７の内側壁面２４及び内箱１４の外側壁面２３の対向する壁面は互いに固定端を節として振動するが、樹脂発泡剤２６を充填することで対向する壁面の間の振動は拘束される。
又、邪魔板２７を設けることで、邪魔板２７がせん断方向（横方向）の振動を抑制するため磁気シールドルームの変形、特に横振動に対する剛性が増すことになる。
又、邪魔板２７を設けることで、邪魔板２７がせん断方向（横方向）の振動を抑制するため磁気シールドルームの変形、特に横振動に対する剛性が増すことになる。
樹脂発泡剤２６は、比重が小さいが、ヤング率は小さくせん断方向に対する応力は小さいが、邪魔板２７を多数配置することで、ばね性を抑えることができる。この結果として、磁気シールドルーム全体の剛性が高くなり、横方向に対する振動も抑制できるのである。
尚、邪魔板２７は壁に対して垂直に設けたが、垂直に限定されることなく、例えば波板などを対向する壁面の隙間に挟み込んでも同様の効果を得ることができる。
磁気シールドルームを形成する内箱の壁面と外箱の壁面との間の隙間に樹脂発泡剤を充填することで内箱の壁面と外箱の壁面との間の振動を拘束すると共に、内箱の壁面と外箱の壁面との間に邪魔板を配設したことにより邪魔板がせん断方向（横方向）の振動を抑制するため、磁気シールドルームの変形、特に横振動に対して剛性を増した磁気シールドルームを提供する。
１１ 磁気シールド空間
１２ 内箱型枠
１３ パーマロイ
１４ 内箱
１５ 外箱型枠
１６ パーマロイ
１７ 外箱
１８ 基台
１９ 出入口部
２０ ＳＱＵＩＤ
２１ 測定テーブル
２２ 磁気センサ
２３ 外側壁面
２４ 内側壁面
２５ 隙間
２６ 樹脂発泡剤
２７ 邪魔板。
１２ 内箱型枠
１３ パーマロイ
１４ 内箱
１５ 外箱型枠
１６ パーマロイ
１７ 外箱
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２１ 測定テーブル
２２ 磁気センサ
２３ 外側壁面
２４ 内側壁面
２５ 隙間
２６ 樹脂発泡剤
２７ 邪魔板。
Claims (2)
- 磁気シールド空間を画定する内箱型枠と、前記内箱型枠の各面を覆う高透磁率材料の磁気シールド材とを有する内箱と、
前記内箱を囲み、各面が前記内箱の各面と所定距離だけ隔たった外箱型枠と、前記外箱型枠の各面を覆う高透磁率の磁気シールド材とを有する外箱とから構成されている磁気シールドルームにおいて、
前記内箱の外側壁面と前記外箱の内側壁面とで形成されている隙間において、前記内箱型枠及び外箱型枠のそれぞれに固定された複数の邪魔板が対向して配設されていると共に該邪魔板が配設されている前記内箱の外側壁面と前記外箱の内側壁面とで形成されている隙間に樹脂発泡剤を充填したことを特徴とする磁気シールドルーム。 - 前記邪魔板が前記内箱の外側壁面及び前記外箱の内側壁面に対して垂直且つ所定間隔を持って整列状態に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気シールドルーム。
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