JP5983919B2

JP5983919B2 - 分離型磁気シールド装置

Info

Publication number: JP5983919B2
Application number: JP2012145984A
Authority: JP
Inventors: 笹田　一郎; 一郎笹田; マーゴウブアブデルモーメン; 竹田　敏和; 敏和竹田; 島田　政紀; 政紀島田
Original assignee: Kyushu University NUC; Nippon Steel and Sumikin Materials Co Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014008155A

Description

本発明は、分離型磁気シールド装置に関するものであり、例えば、計測分野における、心臓磁界計測、動物生体磁気計測、更には、磁気ビーズを標識として用いるナノバイオ領域での計測などに利用することができる簡易型の分離型磁気シールド装置に関するものである。

例えば、心臓などの人の身体から発せられる磁界は、重要なリアルタイム生体情報で、しかも多くの情報を含んでいる。例えば心臓磁界を心磁計、例えばＳＱＵＩＤ磁束計６４チャンネルで検出すれば、心臓の電気生理学的機能を２次元マップすることが可能である。また、その刺激伝導系を伝って流れる電流ベクトルの時間的空間的情報など、心電図の波形分析による方法に比べ圧倒的に的確で多様な診断情報の獲得が可能である。

そこで、健常者はもちろん、寝たきりの患者からも、その身体から発せられる、例えば、心臓磁界のような生体磁気の計測に無理なく使用できる、部屋形ではない、分離可動式の高性能な磁気シールド装置の開発が希求されている。

本発明者らは、特許文献１にて、分離型磁気シールド装置を提案した。この分離型磁気シールド装置１Ａは、本願添付の図１２、図１３に示すように、第１磁気シールド側壁本体２Ａ及び第２磁気シールド側壁本体２Ｂを備えている。第１磁気シールド側壁本体２Ａの湾曲磁気シールド外側壁３には、円筒状空間Ｓの長手軸線を通る水平面Ｈｐに対して上下対称位置に、長手軸線方向に沿って延在する第１及び第２導体１０ａ、１０ｂを設け、この第１及び第２導体１０ａ、１０ｂに電流を流す。また、第２磁気シールド側壁本体２Ｂの湾曲磁気シールド外側壁３には、円筒状空間Ｓの長手軸線を通る水平面Ｈｐに対して上下対称位置に、長手軸線方向に沿って延在する第１及び第２導体１０ｃ、１０ｄを設け、この第１及び第２導体１０ｃ、１０ｄに電流を流す。これにより、第１磁気シールド側壁本体２Ａから第２磁気シールド側壁本体２Ｂへと水平方向に形成される磁束Ｈを、第１及び第２導体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの回りに発生する磁界により、上下方向へと偏向し、円筒状空間Ｓへの磁束の流れ込みを阻止する。

特開２００８−１６６６１８号公報

上記特許文献１に記載する構成の分離型磁気シールド装置１Ａは、磁気シールド空間Ｓへの高いアクセス性を有し、且つ、全方向の磁界成分に対して効果的に遮蔽することができ、磁気シールドが極めて有効に達成される。

一方、近年、例えば、乳がん検診などのような磁気ビーズを標識として用いるナノバイオ領域での計測の実用化が検討されているが、この場合、簡易に利用することができるより簡易型の分離型磁気シールド装置が望まれている。

そこで、本発明の目的は、磁気シールド空間への高いアクセス性を有し、単一方向の磁界成分に対して磁気シールドが極めて有効に達成されるより簡易型の分離型磁気シールド装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る分離型磁気シールド装置にて達成される。要約すれば、本発明によれば、回転対称軸を有する第１磁気シールド本体と、回転対称軸を有する第２磁気シールド本体を有し、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、対向配置されて内部にシールド空間を形成する分離型磁気シールド装置であって、
前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体は、それぞれ、回転対称軸に対して垂直な平板状の端壁部材と、一端が前記端壁部材の外周部に接続され、他端が開口部とされる前記端壁部材の外周に沿って鍔状に形成された外周壁部材とを有し、
前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体は、それぞれ、回転対称軸を一致させて、且つ、前記開口部が対向するようにして互いに所定距離離間して設置され、前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体の内部に前記シールド空間が形成され、
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材には、その周面に沿って巻き回した導体からなる補償コイルを設置して、電流を流し、
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の回転対称軸方向の磁束を、前記補償コイルに発生する磁界により偏向し、前記シールド空間への磁束の流れ込みを阻止することを特徴とする分離型磁気シールド装置が提供される。

本発明の一実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、回転対称軸に対して垂直な水平面に対して対称形状とされる。

本発明の他の実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、磁性体材料を成形して作製される。

本発明の他の実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、支持体に磁性薄帯を積層して設けることにより形成される。この時、前記支持体は、繊維強化プラスチックにて作製される。

本発明の他の実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材は、回転対称軸に垂直な横断面形状が円形とされる。

本発明の他の実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材の回転対称軸に沿った方向の幅は、前記外周壁部材の半径の（１／３）〜（１／２）とされる。

本発明の他の実施態様によれば、前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体にて形成される前記シールド空間内に磁界センサを設置して前記シールド空間内の回転対称軸方向の磁界を検出し、前記補償コイルの電流を調整する。

本発明の他の実施態様によれば、前記磁界センサは、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体の開口部が所定距離離間して対称配置されて形成される空隙部の所定位置に設置される。

本発明の分離型磁気シールド装置は、磁気シールド空間への高いアクセス性を有し、単一方向の磁界成分に対して磁気シールドが極めて有効に達成され、しかも、構造が簡易であり、製造コストをより低減し得る。特に、本発明の分離型磁気シールド装置は、回転対称軸から半径方向の一定距離にある全周領域での磁界をミニマム、即ち、０（ゼロ）或いは０（ゼロ）近傍の所定の大きさとすることができる。従って、本発明の分離型磁気シールド装置は、回転対称軸から一定半径の周のいずれかの位置で磁界を測定し、そこでの磁界をミニマムの大きさにすることにより、その半径の周のどこでもそのミニマムの磁場を得ることができ、そのため、回転軸方向の磁界のレベルを測定しながら、計測対象物の磁界を測定することが可能となる。従って、本発明の分離型磁気シールド装置は、より簡易型の装置として、例えば、計測分野における、心臓磁界計測、動物生体磁気計測、更には、磁気ビーズを標識として用いるナノバイオ領域での計測などに有効に利用することができる。

図１（ａ）は、本発明に係る分離型磁気シールド装置の一実施例の全体構成図であり、図１（ｂ）は、分離型磁気シールド装置の概略構成図である。図２（ａ）は、本発明に係る分離型磁気シールド装置の他の実施例の全体構成図であり、図２（ｂ）は、分離型磁気シールド装置の概略構成図である。図１に示す分離型磁気シールド装置の構成に従った場合の磁束線図である。本発明の構成を採用しない場合の磁束線図である。図２に示す分離型磁気シールド装置の構成に従った場合の磁束線図である。本発明の分離型磁気シールド装置の中央部付近の磁束密度分布を示すグラフである。本発明の分離型磁気シールド装置及びその外方部の磁束密度分布を示すグラフである。磁気シールド本体の他の実施例の断面図である。磁気シールド本体の一具体例の作製方法を説明する図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、磁気シールド本体の磁性体の作製方法を説明する平面図であり、図１０（ｅ）は、磁性体の積層構成の一例を説明する断面斜視図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、磁気シールド本体の磁性体の作製方法の一例を説明する図である。従来の分離型磁気シールド装置を説明するための概略構成図である。図１２の構成に従った場合の磁束線図である。

以下、本発明に係る分離型磁気シールド装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
（分離型磁気シールド装置の全体構成）
図１（ａ）は、本発明に係る分離型磁気シールド装置１の一実施例を示す全体構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す分離型磁気シールド装置１の概略断面図である。

本発明の分離型磁気シールド装置１は、回転対称軸Ｏｚを有する椀形状（深さが浅くされた容器形状）の磁気シェルとされる第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）を有している。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例にて、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、それぞれ、回転対称軸Ｏｚに対して垂直な平板状の端壁部材３と、一端が端壁部材３の外周部に接続され、他端が開口部５とされる端壁部材３の外周に沿って鍔状に形成された外周壁部材４とを有して構成される。従って、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの端壁部材３の反対側端である他端は開口部５とされる。なお、平板状端壁部材３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、中央部に小径の貫通穴６を形成することも可能である。この穴６は、例えば、装置内部に設置される計測計の装着口或いは目視窓などとして使用可能である。

第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、通常、回転対称軸Ｏｚに垂直な横断面が円形の円筒形状とされるが、回転対称軸を有する、例えば、四角形以上の多角形状体とすることも可能である。本実施例にて、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、同じ形状寸法構成とされるが、所望により異なる形状寸法とすることもできる。

第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、それぞれ、回転対称軸Ｏｚを一致させて、且つ、開口部５が対向するようにして、本実施例では、図面上、上下方向に、互いに所定距離（Ｓｇ)だけ離間して対称に配置され、支持手段（図示せず）にてその状態に支持される。つまり、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、回転対称軸Ｏｚに垂直で、且つ、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの回転対称軸Ｏｚ方向における対称基準面である水平面Ｈｐに対して、開口部５が対面するようにして上下対称位置に設置される。従って、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの内部には、上下方向に延びる回転対称軸Ｏｚの周りに円筒形状のシールド空間Ｓが形成される。なお、空間Ｓは、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂが円筒形状以外の形状とされる場合は厳密には円筒状ではないが、説明の簡略上、円筒状として説明する。

本発明の分離型磁気シールド装置１は、上述のように、対向配置された第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの外周壁部材４、４の間には、間隙Ｓｇが形成される。間隙Ｓｇの大きさは、分離型磁気シールド装置１の用途、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの寸法、形状に応じて種々に変更可能である。

間隙Ｓｇは、大きくすればその分、分離型磁気シールド装置１の内部空間Ｓを広くすることができ好便であるが、間隙Ｓｇから外乱磁束が進入する可能性が大となる。そのために、外周壁部材４の幅（Ｈ）を増大すること、補償コイル１０ａ、１０ｂに流す通電量ｉａ、ｉｂを大とすることが考えられるが、実際的でない場合が生じる。本発明者らの研究実験の結果によると、通常、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の半径（Ｒ）の１／３〜１／２程度が好ましい。

本発明によると、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上記構成の分離型磁気シールド装置１において、例えば銅線のような導体（即ち、補償コイル）１０（１０ａ、１０ｂ）が第１及び第２磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの外周壁部材４、４の外周面（必要に応じて内周面）に沿って巻き回して配置され、それぞれ、電源５０（５０Ａ、５０Ｂ）により所定の電流（補償電流）ｉａ、ｉｂが供給される。

補償コイル１０ａ、１０ｂは、対応する外周壁部材４、４の外周面に密着して設置することもできるが、外周面より僅かに離間して、例えば５ｍｍ程度離間して設置しても良い。また、補償コイル１０ａ、１０ｂは、外周壁部材４、４の幅（Ｈ）（即ち、回転対称軸Ｏｚに沿った方向の幅）方向にて、通常、半分（（１／２）×Ｈ）程度の位置に配置されるのが好ましい。もし、補償コイル１０ａ、１０ｂの設置位置を、外周壁部材４、４の開口端縁開口部５に近づけた場合には、補償電流は小さくなり好ましいが、他方では補償コイル１０ａ、１０ｂにより発生した磁束が、第１及び第２磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの間隙Ｓｇからシールド空間Ｓ内へと入り込みシールド有効半径が減少するので好ましくない。

第１及び第２磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの補償電流ｉａ、ｉｂは、同じとされるが、必要に応じて、それぞれ異なる値の最適値に調整することができる。また、必要に応じて、電流の向きを変えることも可能である。補償電流１ａ、１ｂは、分離型磁気シールド装置１内に設置された磁界センサ３００によってシールド空間Ｓ内の磁界を検出し、その大きさがミニマム、即ち、０（ゼロ）、或いは、０（ゼロ）近傍の所定の大きさになるように制御される。本実施例では、磁界センサ３００としては、フラックスゲート直交磁界センサなどとすることができ、回転対称軸Ｏｚ方向の磁束を検出する。通常、磁界センサ３００は、対向配置された第１及び第２磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの水平位置基準面（（１／２）×Ｓｇ）である水平面Ｈｐ上のいずれかの位置に配置される。なお、磁界センサ３００は、磁気シールド本体２の半径Ｒ×（１／３）（本実施例では、ｒ＝１０ｃｍ）よりも回転対称軸Ｏｚ側に設置するのが好ましい。詳しくは後述するが、本発明では、磁束線図を示す図６、図７から分かるように、シールド比１０００以上が達成されており、この領域が計測対象物の配置位置とされるからである。

なお、本実施例では、補償コイル１０ａ、１０ｂは、図１（ａ）にて、矢印方向へと電流ｉａ、ｉｂが流される。また、補償コイル１０ａ、１０ｂは、それぞれ、所定ターン数（巻数）とすることができるが、通常、１〜１００ターンにて構成され、各コイルには、ターン数×電流値＝２０〜３０アンペア・ターン程度の電流を流し、地磁気を含め時間変動磁界をシールドすることができる。

上記説明では、補償電流ｉａ、ｉｂは、分離型磁気シールド装置１内に設置された磁界センサ３００によって内部の磁界を検出し、その大きさが０（ゼロ）、或いは、０（ゼロ）近傍の所定の大きさとなるように制御されるものとして説明したが、別法としては、磁界センサ３００を磁気シールド装置１の外側に設置し、この外部設置の磁気センサ３００にて外部磁界を検出し、予め定めた係数によって電流を流し、外部磁界をキャンセルすることも可能である。この場合、予め定める係数は、事前にセンサ位置を決定し、例えば回転対称軸Ｏｚ上、水平面Ｈｐから１ｍ離隔した位置などとし、回転対称軸Ｏｚに平行に、大きさの分かった磁界（試験磁界）を加え、補償電流を徐々に大きくして行き、最も補償効果の大なる大きさを求め、係数を得ることができる。

本発明の分離型磁気シールド装置１は、上記構成とすることにより、回転対称軸Ｏｚ、即ち、本実施例では図面上、上下方向に延在する軸線Ｏｚ方向に沿って形成される磁束（Ｈ）を、補償コイル１０ａ、１０ｂの回りに発生する磁界により、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）に沿って偏向し、円筒状空間Ｓへの磁束の流れ込みを阻止することができる。

（具体例１）
ここで、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）について、その具体的寸法形状をその一例について説明する。

第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）は、磁性体材料を成形して作製することができる。磁性体材料としては、例えば、パーマロイ（例えばＰＣ級パーマロイ）が好適に使用される。第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）は、本例では半径Ｒの円形状横断面を有した椀形状とされるが、厚さ（Ｔ）が０．５〜５ｍｍ程度の板状のパーマロイを板金加工等によって作製し得る。例えば、本発明の分割型磁気シールド装置１を、上述したように、磁気ビーズを標識として用いるナノバイオ領域での計測などに利用することができる分離型磁気シールド装置として使用する場合には、通常、直径Ｄ（＝２Ｒ）は４００ｍｍ〜１０００ｍｍとされる。また、外周壁部材４の幅（Ｈ）は、５０ｍｍ〜２００ｍｍとされる。外周壁部材４の幅Ｈは、大きくすればその分広い範囲をシールドすることが可能となるが、補償コイル１０ａ、１０ｂに流す通電量ｉａ、ｉｂは大となる。本発明者らの研究実験の結果によると、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の半径（Ｒ）の１／３〜１／２程度が好ましい。幅（Ｈ）が半径（Ｒ）の１／３未満では、磁気シールド効果が低下し、また、半径（Ｒ）の１／２以上となると、シールド空間Ｓは増大するものの、半径（Ｒ）の１／２未満の場合に比べて、補償電流ｉａ、ｉｂが、１．５倍以上と大きく増大し、コストパフォーマンスの点で効率的でない。

本具体例１では、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）は、厚さ（Ｔ）が５ｍｍのＰＣ級パーマロイ（比透磁率１００００）を使用して、直径（Ｄ）が６０ｃｍ、幅（Ｈ）が１０ｃｍの椀形状とされた。

対向配置された第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの外周壁部材４の間に形成される間隙Ｓｇは、上述したように、第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の半径（Ｒ）の１／３〜１／２程度が好ましいが、本具体例１では、間隙Ｓｇ＝１００ｍｍとした。

（磁気シールド効果）
図３は、上記具体例１に示す構成とされた第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）及び補償コイル１０ａ、１０ｂを備えた分離型磁気シールド装置１を使用した場合の本発明による磁気シールド効果を示す磁束線図である。つまり、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂは、厚さ（Ｔ）が５ｍｍ、比透磁率１００００のＰＣ級パーマロイで作製し、外径（Ｄ）が６０ｃｍ、外周壁部材４の幅（Ｈ）は１０ｃｍとされた。また、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの間隙Ｓｇは１０ｃｍとした。補償コイル１０ａ、１０ｂは、第１及び第２の磁気シールド本体２Ａ、２Ｂの外周壁部材４の幅（Ｈ）方向中央部（Ｈ／２）の位置に、且つ、外周壁部材４の外周面から外方へと５ｍｍ離隔した位置に設置した。

上構成の分離型磁気シールド装置１において、回転対称軸（垂直方向Ｚ軸）方向の１ガウス（Ｇ）（１０^-4Ｔ）の一様な磁界に対して、補償コイル１０ａ、１０ｂは、総ターン数１００、１ターン当たり補償電流ｉａ、ｉｂを０．２３７Ａとして、即ち、１Ｇ磁界に対して２３．７６アンペア・ターンにて最適化することができた。

本発明の分離型磁気シールド装置１による磁気シールド効果を示す図３の磁束線図をみると、磁束線は、遮蔽空間Ｓ内には侵入していないことが分かる。シールド空間Ｓの中央部分での遮蔽率は、１／１０００以下、つまり、シールド比では１０００を超えている。参考までに、図４に、補償電流ｉａ、ｉｂを０（ゼロ）とした時の磁束線図を示す。図３と図４を比較すると、本発明の分離型磁気シールド装置１による磁気シールド効果が顕著であることが分かる。

図５には、本発明の他の実施例である、図２（ａ）、（ｂ）に示す第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の平板状端壁部材３の中央部に穴６を形成したときの磁気シールド効果を示す磁束線図である。穴６の大きさは直径を６ｃｍとした。それ以外は、具体例１に示す構成の分離型磁気シールド装置１である。本発明に従って、補償コイル１０ａ、１０ｂによる補償を実施することにより、良好なシールド空間Ｓを達成し得ることが分かる。

更に、本発明によるシールド効果を確認するために図３及び図５の縦軸Ｚ＝０、即ち、水平面Ｈｐ位置での、Ｚ軸（回転対称軸）から水平面Ｈｐ上外側へＺ方向磁束密度成分を計算した結果を図６、図７に示す。即ち、図６は、磁気シールド中央水平面Ｈｐにおける磁束密度分布を示しており、縦軸（回転対称軸Ｏｚ）は磁束密度Ｚ方向成分、横軸は回転対称軸（Ｏｚ）からの半径方向距離（ｒ）を示す。図６は、図７における半径方向距離（ｒ）が０．２ｍ（２０ｃｍ）までの範囲の拡大図である。図７より、補償コイル１０ａ、１０ｂ付近の、即ち、半径ｒ＝０．３ｍ（３０ｃｍ）付近である外周壁部材４近傍位置では一旦磁束密度が増加するが、外周壁部材４の更に半径方向外方のｒ＝０．７ｍ（７０ｃｍ）付近では、印加した磁界の強度１（Ｇ）（１０^-4Ｔ）であることが分かる。

図６、図７を参照すると、シールド空間Ｓ内では、磁束密度が効果的に小さくなっており、本発明によれば、磁気シールド効果が顕著であることが分かる。

上述にて理解されるように、第１磁気シールド本体２Ａと第２磁気シールド本体２Ｂを、左右及び上下対称形状とした場合には、分離型磁気シールド装置１のシールド空間Ｓの略中央部に、回転対称軸Ｏｚに沿った方向（本実施例では上下方向）の磁界成分に対して、磁束線の密度の最も薄い場所が形成される。また、この場合には、磁気勾配が実質的にゼロとなる空間を提供することができる。

図１２に示す特許文献１に記載する分離型磁気シールド装置は、全方向の磁界をシールドし、シールドされている空間の中で、或る１点（若しくは、或る１点の範囲）の箇所の磁界を少なくするものであるが、本発明の分離型磁気シールド装置は、回転対称軸から或る一定距離（半径方向の一定距離）の全周領域での磁界をミニマム、即ち、０（ゼロ）或いは０（ゼロ）近傍の所定の大きさとするものである。これにより、本発明の分離型磁気シールド装置は、回転対称軸から一定半径の周のいずれかの位置で磁界を測定し、そこでの磁界をミニマムの大きさにすれば、その半径の周のどこでもそのミニマムの磁場を得られる。このように、本発明の分離型磁気シールド装置は、回転軸方向の磁界のレベルを測定しながら、計測対象物の磁界を測定できる点に特長を有している。

尚、本発明の分離型磁気シールド装置１は、第１磁気シールド本体２Ａと第２磁気シールド本体２Ｂのいずれか、或いは、両磁気シールド本体２Ａ、２Ｂとも可動とすることも可能である。離間態様としては、例えば、可動の磁気シールド本体２Ａは、図１（ｂ）に一点鎖線にて示すように、他方の磁気シールド本体２Ｂに対して垂直方向に移動する構成とされているが、水平方向に平行に移動する構成とすることもできる。

また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気シールド本体２の平板状端部材３に穴６を形成した構成では、装置上方から磁束計が分離型磁気シールド装置１の内部空間Ｓへと装入して取り付けることが可能となる。また、この穴６を装置内部の観察用の目視窓として利用することもできる。

従って、本発明の高性能な分離型磁気シールド装置１は、シールド空間Ｓへの高いアクセス性を提供し、広い分野での応用が見込める。

つまり、上述したように、本発明の分離型磁気シールド装置は、より簡易型の装置として、例えば、計測分野における、心臓磁界計測、動物生体磁気計測、更には、磁気ビーズを標識として用いるナノバイオ領域での計測などに有効に利用することができる。

実施例２
次に、本発明の分離型磁気シールド装置１の磁気シェルを構成する磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の他の実施例について説明する。

上述のように、第１磁気シールド本体２Ａと第２磁気シールド本体２Ｂは、同じ構成とされるので、以下の説明では、第１及び第２磁気シールド本体２Ａ、２Ｂを、特に、区別することを必要としない場合には、磁気シールド本体２と総称して説明する。

図８を参照すると、磁気シールド本体２は、所定の形状に作製された支持体２１と、この支持体２１にて保持される磁性体２４とにて構成される。

本実施例にて、支持体２１は、磁性体２４を挟持する態様で設けられた内層支持体２２と表層支持体２３とにて構成される。内層支持体２２及び表層支持体２３は、それぞれ、一端が平板状の端壁部材２２ａ、２３ａと、この端壁部材２２ａ、２３ａの外周に沿って鍔状に形成された外周壁部材２２ｂ、２３ｂとにて形成されており、従って、端壁部材２２ａ、２３ａの反対側端である他端は開口部５とされる。

本実施例では、支持体２１を構成する内層支持体２２及び表層支持体２３は、紙、樹脂、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、非磁性金属、その他種々の材料が使用可能であるが、本実施例では、ＦＲＰにて作製した。ＦＲＰの強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリエチレンなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、フェノール樹脂が使用される。

また、磁性体２４は、アモルファス磁性薄帯、例えば、Ｃｏ系アモルファス磁性薄帯、例えば、メットグラス２７０５Ｍが好適に使用される。他に、微結晶磁性薄帯も使用することができるが、本実施例では、メットグラス２７０５Ｍを使用した。この場合、磁性体２４は、ＦＲＰ製内層支持体２２の端壁部材２２ａ及び外周壁部材２２ｂの外表面に接着剤にて貼着されるものとする。磁性体、即ち、磁性薄帯２４を層状に積層して構成するのが好ましい。磁性薄帯２４は、好ましくは、幅２５〜２００ｍｍの、厚さ１５μｍ以上、５００μｍ以下とされる磁性薄帯を、複数層積層した積層構造とされる。例えば２０μｍ厚の磁性薄帯を１０層〜３０層、或いは、作製される磁気シールド本体２のサイズによっては、更にそれ以上の層数を積層し、更にまた、これら積層体を二重、三重に重ね合わせて構成することができる。

また、ＦＲＰ製内層支持体２２の外表面に貼着された磁性体２４の外表面上には、表層支持体２３が設けられる。勿論、所望に応じて、支持体２１は、内層支持体２２及び表層支持体外層２３のいずれかを省略して作製することも可能である。

次に、本実施例における第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）について、その製造方法を説明し、具体的寸法形状の一例について説明する。

（具体例２）
図９〜図１１を参照すると、本具体例２にて、ＦＲＰ支持体２１を成型するための型２００は、直径６０５ｍｍ、高さ２５０ｍｍの円筒金属パイプ２０１に上蓋２０２を溶接で固着して作製した。

この型２００に、ガラス繊維クロスプリプレグ（繊維目付２７０ｇ／ｍ²）、炭素繊維プリプレグ（繊維目付４００ｇ／ｍ²）及びガラス繊維クロスプリプレグ（繊維目付４２９ｇ／ｍ²）を積層して、硬化し、ＦＲＰ内層支持体２２を形成した。

次いで、上記成形硬化されたＦＲＰ内層支持体２２の上に、幅５０．８ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍのアモルファス磁性薄帯（メットグラス２７０５Ｍ）を、本実施例では、２０層積層して磁性体層２４を形成した。

更に説明すれば、磁気シールド本体２の平板状端壁部材３を形成するために、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、内層支持体２２の平板状端壁部材２２ａ上には、磁性薄帯２４ａを磁気的空隙が生じないようにして積層して作製される。このとき、第１層目は０°方向に配向し、第２層目は４５°方向に配向し、第３層目は９０°方向に配向し、第４層目は１３５°方向に配向する、といったように配向角度を互いに変えながら積層するのが好ましい。磁性薄帯２４ａは、図１０（ｅ）に示すように、互いにその縁部に沿って重なり合うように積層することもできる。

また、磁気シールド本体２の外周面壁部材４を形成するために、内層支持体２２の外周面壁部材２２ｂ上には、磁性薄帯２４ｂを互いにその円周方向縁部に沿って図１１（ａ）、（ｃ）に示すように、磁気的空隙が生じないようにして巻き付け、積層して作製される。このとき、磁性薄帯２４ｂは、互いにその縁部に沿って重なり合うように積層することもできる。

なお、平板状端壁部材２２ａを形成する磁性体層２４ａと、外周面壁部材２２ｂを形成する磁性体層２４ｂは、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、連結磁性体２４ｃを配置し、曲がり込みラップすることによって、磁気的空隙が生じないようにする。このとき、磁性薄帯２４ｃは、互いにその縁部に沿って重なり合うように積層することもできる。

上述のようにして、内層支持体２２上に磁性体薄層２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）が積層し接着固定された後、磁性体薄層２４の外表面に、樹脂未含浸のポリエチレンクロスシート（繊維目付９．５ｇ／ｍ²）、炭素繊維クロスシート（繊維目付６３５ｇ／ｍ²）及びポリエチレンクロスシート（繊維目付５００ｇ／ｍ²）を積層し、樹脂を含浸して、硬化し、ＦＲＰ製表層支持体２３を形成した。

このようにして作製した第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）は、内層支持体２２の内径（Ｄ１）が６０５ｍｍ、支持体２１の平板状端壁部材２２ａ、２３ａの中心には、直径（ｄ１）が８０ｍｍの穴６が形成された。また、磁気シールド本体２の高さ（Ｈ１）は１２０ｍｍであった。磁性体２４の外径（Ｄ）は６００ｍｍ、磁性体２４の端壁部材２４ａに形成した孔径（ｄ）は１００ｍｍ、磁性体２４の外周壁部材２４ｂの幅（Ｈ）は１００ｍｍであった。つまり、磁性体２４の端面は、ＦＲＰにて被覆し、外部に露出しないようにした。

また、上記構成の第１及び第２の磁気シールド本体２（２Ａ、２Ｂ）の外周壁面に、その中央部に位置して補償コイル１０（１０ａ、１０ｂ）を設置した。

このようにして作製した分離型磁気シールド装置１を使用した場合の磁束線図は、上述した図５に示すと同様のものであり、本実施例の構成とされる本発明の分離型磁気シールド装置１のシールド効果が立証された。

１分離型磁気シールド装置
２（２Ａ、２Ｂ）磁気シールド本体
３端壁部材
４外周壁部材
５開口部
１０（１０ａ、１０ｂ）補償コイル
２１支持体
２２内層支持体
２３表層支持体
２４磁性体
３００磁界センサ

Claims

回転対称軸を有する第１磁気シールド本体と、回転対称軸を有する第２磁気シールド本体を有し、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、対向配置されて内部にシールド空間を形成する分離型磁気シールド装置であって、
前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体は、それぞれ、回転対称軸に対して垂直な平板状の端壁部材と、一端が前記端壁部材の外周部に接続され、他端が開口部とされる前記端壁部材の外周に沿って鍔状に形成された外周壁部材とを有し、
前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体は、それぞれ、回転対称軸を一致させて、且つ、前記開口部が対向するようにして互いに所定距離離間して設置され、前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体の内部に前記シールド空間が形成され、
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材には、その周面に沿って巻き回した導体からなる補償コイルを設置して、電流を流し、
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の回転対称軸方向の磁束を、前記補償コイルに発生する磁界により偏向し、前記シールド空間への磁束の流れ込みを阻止することを特徴とする分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、回転対称軸に対して垂直な水平面に対して対称形状とされることを特徴とする請求項１に記載の分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、磁性体材料を成形して作製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体は、支持体に磁性薄帯を積層して設けることにより形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の分離型磁気シールド装置。
前記支持体は、繊維強化プラスチックにて作製されることを特徴とする請求項４に記載の分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材は、回転対称軸に垂直な横断面形状が円形とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体及び前記第２磁気シールド本体の前記外周壁部材の回転対称軸に沿った方向の幅は、前記外周壁部材の半径の（１／３）〜（１／２）とされることを特徴とする請求項６に記載の分離型磁気シールド装置。
前記第１磁気シールド本体及び第２磁気シールド本体にて形成される前記シールド空間内に磁界センサを設置して前記シールド空間内の回転対称軸方向の磁界を検出し、前記補償コイルの電流を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の分離型磁気シールド装置。
前記磁界センサは、前記第１磁気シールド本体と前記第２磁気シールド本体の開口部が所定距離離間して対称配置されて形成される空隙部の所定位置に設置されることを特徴とする請求項８に記載の分離型磁気シールド装置。