JPH0713656B2 - 多チャンネルスクイッド磁束計 - Google Patents
多チャンネルスクイッド磁束計Info
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- JPH0713656B2 JPH0713656B2 JP63226121A JP22612188A JPH0713656B2 JP H0713656 B2 JPH0713656 B2 JP H0713656B2 JP 63226121 A JP63226121 A JP 63226121A JP 22612188 A JP22612188 A JP 22612188A JP H0713656 B2 JPH0713656 B2 JP H0713656B2
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- Japan
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は多チャンネルスクイッド磁束計に関し，更に詳
しくは数十〜数百本のチャンネルを有する生体観測磁束
計に関する。
しくは数十〜数百本のチャンネルを有する生体観測磁束
計に関する。
〈従来の技術〉 スクイッド磁束計は，ジョセフソン接合を有する超伝導
リングとピックアップコイル，インプットコイルを含ん
で構成されており，超伝導リングに加わる外部磁界に対
し磁束量子φ0を周期とした電圧信号を出力するもの
で，高感度で磁束測定を行うことが出来る。
リングとピックアップコイル，インプットコイルを含ん
で構成されており，超伝導リングに加わる外部磁界に対
し磁束量子φ0を周期とした電圧信号を出力するもの
で，高感度で磁束測定を行うことが出来る。
第６図はこの様なスクイッド磁束計（DC型）を示す一般
的な要部構成図である。図において,1はジョセフソン接
合部JCを有する超伝導リング,2はこの超伝導リング１に
結合するインダクタンスLiのインプットコイル。21,22
は超伝導材料で出来たインプットコイル２の端子,3はイ
ンダクタンスLpのピックアップコイルで，インプットコ
イル２とともに超伝導閉ループを構成するように端子2
1,22を介して直列に接続されている。７は超伝導リング
１からの出力電圧を増幅する増幅器,9は超伝導リングに
電流を供給する電流源である。ここで，超伝導リング1,
インプットコイル2,端子21,22,ピックアップコイル３は
いずれも液体ヘリウム温度（4.2K）が満たされたクライ
オスタット中で超伝導状態に維持され，一般的には超伝
導リング１とインプットコイル２は磁気シールドされて
いる。
的な要部構成図である。図において,1はジョセフソン接
合部JCを有する超伝導リング,2はこの超伝導リング１に
結合するインダクタンスLiのインプットコイル。21,22
は超伝導材料で出来たインプットコイル２の端子,3はイ
ンダクタンスLpのピックアップコイルで，インプットコ
イル２とともに超伝導閉ループを構成するように端子2
1,22を介して直列に接続されている。７は超伝導リング
１からの出力電圧を増幅する増幅器,9は超伝導リングに
電流を供給する電流源である。ここで，超伝導リング1,
インプットコイル2,端子21,22,ピックアップコイル３は
いずれも液体ヘリウム温度（4.2K）が満たされたクライ
オスタット中で超伝導状態に維持され，一般的には超伝
導リング１とインプットコイル２は磁気シールドされて
いる。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで，上記従来のスクイッド磁束計のピックアップ
コイルはセラミックや石英等からなるボビンの外周に溝
を形成し，コイルを巻き回して形成されているので小形
化するのが難しい。例えば人体頭部の脳磁界を測定する
場合磁束計のチャンネル数は多いほど得られる情報量が
豊かになるが従来の磁束計では検出部の形状が大きくな
り５〜７チャンネル程度が限界であった。
コイルはセラミックや石英等からなるボビンの外周に溝
を形成し，コイルを巻き回して形成されているので小形
化するのが難しい。例えば人体頭部の脳磁界を測定する
場合磁束計のチャンネル数は多いほど得られる情報量が
豊かになるが従来の磁束計では検出部の形状が大きくな
り５〜７チャンネル程度が限界であった。
第７図は従来のスクイッド磁束計を用いて測定すべき人
体の頭部にピックアップコイル３を配置した状態を示す
ものである。図において（ａ）は頭部の信号磁場が噴水
状に発生しており，ピックアップコイル３は効率的に信
号をピックアップすることが出来る。しかし（ｂ）図の
様な信号源に対してはピックアップコイル３のループが
頭の表面に対して平行に配置されているので感度が弱い
という問題があった。
体の頭部にピックアップコイル３を配置した状態を示す
ものである。図において（ａ）は頭部の信号磁場が噴水
状に発生しており，ピックアップコイル３は効率的に信
号をピックアップすることが出来る。しかし（ｂ）図の
様な信号源に対してはピックアップコイル３のループが
頭の表面に対して平行に配置されているので感度が弱い
という問題があった。
また，検出部を例えば100本設けることが出来たと仮定
しても増幅器までの配線や超伝導リングに与える電源の
配線が多くなり，これらは室温を経てクライオスタット
内に導入されるので，クライオスタット内の液体ヘリウ
ムの蒸発量を押えることが難しいという問題があった。
しても増幅器までの配線や超伝導リングに与える電源の
配線が多くなり，これらは室温を経てクライオスタット
内に導入されるので，クライオスタット内の液体ヘリウ
ムの蒸発量を押えることが難しいという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みて成されたもので，信号処理
を行う増幅器の他にそれぞれの信号の重み付を行う重み
づけ回路および信号のスキャンニングを行うマルチプレ
クサをクライオスタット内に配置することにより，クラ
イオスタットと外部との配線数を極力少なくしてより多
数の検出部を設けることを可能とし，合わせて検出部の
形状，製作方法を工夫することにより方向の異なる磁場
に対するコイルの感度を高めたスクイッド磁束計を実現
することを目的とするものである。
を行う増幅器の他にそれぞれの信号の重み付を行う重み
づけ回路および信号のスキャンニングを行うマルチプレ
クサをクライオスタット内に配置することにより，クラ
イオスタットと外部との配線数を極力少なくしてより多
数の検出部を設けることを可能とし，合わせて検出部の
形状，製作方法を工夫することにより方向の異なる磁場
に対するコイルの感度を高めたスクイッド磁束計を実現
することを目的とするものである。
〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明の構成は，ピックアッ
プコイル，インプットコイル，および超伝導リング等を
含んで構成される複数の磁気検出部と，これら検出部か
らの信号を増幅する複数の増幅器と，これら増幅器から
の信号の重み付けを行う複数の重み付け回路と，これら
重み付け回路からの信号を入力する第１のマルチプレク
サと，この第１のマルチプレクサからの信号をA/D変換
器を介して入力する計算機と，この計算機からの信号を
第２のマルチプレクサを介して前記重み付け回路に入力
し，重み付け回路の定数を変化させるとともにこの計算
機からの出力を表示する表示手段を備え，前記検出部，
増幅器，重み付け回路および第1,第２のマルチプレクサ
を液体ヘリウム温度に維持されたクライオスタット内に
収納したことを特徴とするものである。
プコイル，インプットコイル，および超伝導リング等を
含んで構成される複数の磁気検出部と，これら検出部か
らの信号を増幅する複数の増幅器と，これら増幅器から
の信号の重み付けを行う複数の重み付け回路と，これら
重み付け回路からの信号を入力する第１のマルチプレク
サと，この第１のマルチプレクサからの信号をA/D変換
器を介して入力する計算機と，この計算機からの信号を
第２のマルチプレクサを介して前記重み付け回路に入力
し，重み付け回路の定数を変化させるとともにこの計算
機からの出力を表示する表示手段を備え，前記検出部，
増幅器，重み付け回路および第1,第２のマルチプレクサ
を液体ヘリウム温度に維持されたクライオスタット内に
収納したことを特徴とするものである。
〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例を示す多チャンネルスクイッ
ド磁束計のブロック構成図である。
ド磁束計のブロック構成図である。
図において311〜31nは検出部，321〜32nはピックアップ
コイル，331〜33nはスクイッド素子，341〜34nは検出部
からの信号を増幅する増幅器（この増幅器はフラックス
・ロックループ回路…磁束帰還回路を含むものとす
る），351〜35nは重み付け回路である。36aは第１のマ
ルチプレクサであり，それぞれ重み付け回路からの出力
が入力され，このマルチプレクサ36aからの信号はAD変
換器37を介して計算機38へ入力される。36bは第２のマ
ルチプレクサで，計算機38の出力を重み付け回路に入力
する。39は計算機の出力に応じてその計算結果を表示す
る表示手段,67はクライオスタットである。
コイル，331〜33nはスクイッド素子，341〜34nは検出部
からの信号を増幅する増幅器（この増幅器はフラックス
・ロックループ回路…磁束帰還回路を含むものとす
る），351〜35nは重み付け回路である。36aは第１のマ
ルチプレクサであり，それぞれ重み付け回路からの出力
が入力され，このマルチプレクサ36aからの信号はAD変
換器37を介して計算機38へ入力される。36bは第２のマ
ルチプレクサで，計算機38の出力を重み付け回路に入力
する。39は計算機の出力に応じてその計算結果を表示す
る表示手段,67はクライオスタットである。
上記構成において，ピックアップコイル32で検出された
信号はスクイッド素子33を経て増幅器34に送られて増幅
される。この信号は重みづけ回路に入力され，この重み
付け回路の出力はマルチプレクサ34aおよびA/D変換器37
を介して計算機38に送られる。計算機38はマルチプレク
サ36aの出力に基づいて，所定の演算を行いその計算結
果を表示手段39に出力する。また，この計算機はその結
果をマルチプレクサ34bを介して重み付け回路に35に出
力し必要に応じて定数の変更を行う。
信号はスクイッド素子33を経て増幅器34に送られて増幅
される。この信号は重みづけ回路に入力され，この重み
付け回路の出力はマルチプレクサ34aおよびA/D変換器37
を介して計算機38に送られる。計算機38はマルチプレク
サ36aの出力に基づいて，所定の演算を行いその計算結
果を表示手段39に出力する。また，この計算機はその結
果をマルチプレクサ34bを介して重み付け回路に35に出
力し必要に応じて定数の変更を行う。
第２図は各チャンネルが検出している信号波形（a,b,
c）とチャンネル切替のタイミング（ｄ）を示すもので,
T1（100〜500μsec程度）を１周期としてT2（50μsec程
度）で各チャンネルを切替えている。
c）とチャンネル切替のタイミング（ｄ）を示すもので,
T1（100〜500μsec程度）を１周期としてT2（50μsec程
度）で各チャンネルを切替えている。
上記においてチャンネル数が50チャンネルの場合第１図
に示すA/D変換器37は12bit/1μsec程度のものを使用す
る。
に示すA/D変換器37は12bit/1μsec程度のものを使用す
る。
なお，本発明では検出部，増幅器，重み付け回路および
マルチプレクサは液体ヘリウム温度に維持されたクライ
オスタット内に配置されているので，クライオスタット
との外部配線はマルチプレクサとの接続のみである。従
って外部との配線数が極めて少なくなり多数の検出部を
設けてもクライオスタット内の温度上昇を防止すること
が可能である。
マルチプレクサは液体ヘリウム温度に維持されたクライ
オスタット内に配置されているので，クライオスタット
との外部配線はマルチプレクサとの接続のみである。従
って外部との配線数が極めて少なくなり多数の検出部を
設けてもクライオスタット内の温度上昇を防止すること
が可能である。
第３図は本発明に用いるピックアップコイル32の形状を
示す斜視図である。40は例えばセラミックからなる四角
柱であり，この四角柱の２側面（B,C面）と底辺にはピ
ックアップコイル311〜313が形成され，他の側面（Ｄ）
に形成された接続端子41にリード線42を介して接続され
ている。これらピックアップコイル，接続端子，リード
線はフォトリソグラフィを用いて形成したマスキングの
上から超伝導材をスパッタして形成する。従って寸法精
度が高くバラツキのないものを得ることが出来る。
示す斜視図である。40は例えばセラミックからなる四角
柱であり，この四角柱の２側面（B,C面）と底辺にはピ
ックアップコイル311〜313が形成され，他の側面（Ｄ）
に形成された接続端子41にリード線42を介して接続され
ている。これらピックアップコイル，接続端子，リード
線はフォトリソグラフィを用いて形成したマスキングの
上から超伝導材をスパッタして形成する。従って寸法精
度が高くバラツキのないものを得ることが出来る。
上記構成によれば，インプットコイルのリング面を互い
に90°傾けた状態で配置することが出来る。なお，四角
柱の長さは30mm,一辺の長さは10×10mm程度とする。ま
た，図ではピックアップコイルの形状を０次として示し
たが一次，二次の形状であってもよい。
に90°傾けた状態で配置することが出来る。なお，四角
柱の長さは30mm,一辺の長さは10×10mm程度とする。ま
た，図ではピックアップコイルの形状を０次として示し
たが一次，二次の形状であってもよい。
第４図は第３図に示す四角柱40を固定板50に複数個（図
では５個）固定した状態を示す斜視図で四角柱の側面Ｄ
部に形成した接続端子が固定板に形成したリード線52に
接している。この例では固定板50にはインプットコイ
ル，超伝導リングからなるスクイド素子33および増幅器
34,重み付け回路35がピックアップコイルの数に対応し
て取りつけられている。なお，リード線52は図では配線
数を省略して示している。53は検出部と増幅器の信号の
干渉や外部からの磁気信号によるノイズをカットする為
の超伝導磁気シールドであり，例えばスクイッド素子3
3,増幅器35,重み付け回路35の上に絶縁材を形成後Nb等
の超伝導材をスパッタ等により形成したり，超伝導材を
コーティングした薄板材で覆うことにより形成する。な
お，増幅器51,重み付け回路35は固定板50に直接作り込
んでもよい。
では５個）固定した状態を示す斜視図で四角柱の側面Ｄ
部に形成した接続端子が固定板に形成したリード線52に
接している。この例では固定板50にはインプットコイ
ル，超伝導リングからなるスクイド素子33および増幅器
34,重み付け回路35がピックアップコイルの数に対応し
て取りつけられている。なお，リード線52は図では配線
数を省略して示している。53は検出部と増幅器の信号の
干渉や外部からの磁気信号によるノイズをカットする為
の超伝導磁気シールドであり，例えばスクイッド素子3
3,増幅器35,重み付け回路35の上に絶縁材を形成後Nb等
の超伝導材をスパッタ等により形成したり，超伝導材を
コーティングした薄板材で覆うことにより形成する。な
お，増幅器51,重み付け回路35は固定板50に直接作り込
んでもよい。
第５図は第６図に示す固定板を底部が頭部の形状に形成
された凹部を有するクライオスタット内に配置し，その
凹部（固定板側からみると凸部）の表面に沿って複数個
配置した状態を示す斜視図である。図において60は金属
ボックスの内外面の少なくとも一方にニオブ等の超伝導
薄膜が形成された磁気シールド室で，第１図に示す第1,
第２のマルチプレクサ36a,36bが収納されている。この
磁気シールド室はクライオスタットの内側を覆うように
形成されており，配線に必要な貫通孔が必要箇所に形成
されている。61はマルチプレクサ36a,36bとの信号の授
受を行うためのケーブルを収納する為のパイプ,62はク
ライオスタットの外部に配置されマルチプレクサからの
信号を計算機等に伝送する為の中継器である。63はパイ
プの途中に形成されたフランジで，このフランジに支持
具64により磁気シールド室60が支持されている。
された凹部を有するクライオスタット内に配置し，その
凹部（固定板側からみると凸部）の表面に沿って複数個
配置した状態を示す斜視図である。図において60は金属
ボックスの内外面の少なくとも一方にニオブ等の超伝導
薄膜が形成された磁気シールド室で，第１図に示す第1,
第２のマルチプレクサ36a,36bが収納されている。この
磁気シールド室はクライオスタットの内側を覆うように
形成されており，配線に必要な貫通孔が必要箇所に形成
されている。61はマルチプレクサ36a,36bとの信号の授
受を行うためのケーブルを収納する為のパイプ,62はク
ライオスタットの外部に配置されマルチプレクサからの
信号を計算機等に伝送する為の中継器である。63はパイ
プの途中に形成されたフランジで，このフランジに支持
具64により磁気シールド室60が支持されている。
上記構成によれば多数の検出部からの信号をクライオス
タット外からの配線を増加させることなく行うことが出
来る。また増幅器および重み付け回路を超伝導材で覆
い，マルチプレクサを磁気シールド室に収納するととも
に頭部上方を覆ったので外部磁界によるノイズを除去す
ることが出来る。
タット外からの配線を増加させることなく行うことが出
来る。また増幅器および重み付け回路を超伝導材で覆
い，マルチプレクサを磁気シールド室に収納するととも
に頭部上方を覆ったので外部磁界によるノイズを除去す
ることが出来る。
また，スクイッド磁束計にはRf型とDC型があるが本発明
はいずれの場合にも適用可能である。
はいずれの場合にも適用可能である。
さらに超伝導薄膜としては近年高温超伝導材として研究
されているセラミック系の物質を用いても良い。
されているセラミック系の物質を用いても良い。
〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば，検出部，増幅器，重み付け回路およびマルチプレ
クサを液体ヘリウム温度に維持されたクライオスタット
内に配置したので，クライオスタットと外部の配線はマ
ルチプレクサのみで行われる。従って配線数が極めて少
なくなり多数の検出部を設けてもクライオスタット内の
温度上昇を防止することが可能である。
れば，検出部，増幅器，重み付け回路およびマルチプレ
クサを液体ヘリウム温度に維持されたクライオスタット
内に配置したので，クライオスタットと外部の配線はマ
ルチプレクサのみで行われる。従って配線数が極めて少
なくなり多数の検出部を設けてもクライオスタット内の
温度上昇を防止することが可能である。
第１図は本発明の多チャンネルスクイッド磁束計の一実
施例を示すブロック構成図，第２図は各チャンネルの出
力波形とチャンネル切替のタイミングを示す図，第３図
はこの発明の検出部に使用するピックアップコイルの一
例を示す図，第４図は検出部の取りつけ状態を示す斜視
図。第５図は本発明の構成部品の取付け状態を示す斜視
図，第６図はスクイッド磁束計の一般的な構成図，第７
図は信号の作る磁場とピックアップコイルの位置の関係
を示す説明図である。 311,312,31n……磁気検出部，341,342,34n……増幅器，
351,352,35n……重み付け回路,36a,36b……マルチプレ
クサ,37……A/D変換器,38……計算機,39……表示手段,6
7……クライオスタット。
施例を示すブロック構成図，第２図は各チャンネルの出
力波形とチャンネル切替のタイミングを示す図，第３図
はこの発明の検出部に使用するピックアップコイルの一
例を示す図，第４図は検出部の取りつけ状態を示す斜視
図。第５図は本発明の構成部品の取付け状態を示す斜視
図，第６図はスクイッド磁束計の一般的な構成図，第７
図は信号の作る磁場とピックアップコイルの位置の関係
を示す説明図である。 311,312,31n……磁気検出部，341,342,34n……増幅器，
351,352,35n……重み付け回路,36a,36b……マルチプレ
クサ,37……A/D変換器,38……計算機,39……表示手段,6
7……クライオスタット。
Claims (3)
- 【請求項１】ピックアップコイル，インプットコイル，
および超伝導リング等を含んで構成される複数の磁気検
出部と，これら検出部からの信号を増幅する複数の増幅
器と，これら増幅器からの信号の重み付けを行う複数の
重み付け回路と，これら重み付け回路からの信号を入力
する第１のマルチプレクサと，この第１のマルチプレク
サからの信号をA/D変換器を介して入力する計算機と，
この計算機からの信号を第２のマルチプレクサを介して
前記重み付け回路に入力し，重み付け回路の定数を変化
させるとともにこの計算機からの出力を表示する表示手
段を備え，前記検出部，増幅器，重み付け回路および第
1,第２のマルチプレクサを液体ヘリウム温度に維持され
たクライオスタット内に収納したことを特徴とする多チ
ャンネルスクイッド磁束計。 - 【請求項２】磁気検出部はピックアップコイル環状面が
四角柱の側面および底面の少なくとも３箇所に互いに90
°の位置に薄膜により形成され，前記四角柱が複数個配
置されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
多チャンネルスクイッド磁束計。 - 【請求項３】前記増幅器，重み付け手段および第1,第２
のマルチプレクサを超伝導材で覆い磁気シールドを施し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多チャ
ンネルスクイッド磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226121A JPH0713656B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 多チャンネルスクイッド磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226121A JPH0713656B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 多チャンネルスクイッド磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274882A JPH0274882A (ja) | 1990-03-14 |
| JPH0713656B2 true JPH0713656B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=16840170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226121A Expired - Fee Related JPH0713656B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 多チャンネルスクイッド磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713656B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2653916B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1997-09-17 | 富士通株式会社 | マルチチャンネルｓｑｕｉｄ磁束計 |
| US5920455A (en) | 1997-05-01 | 1999-07-06 | Wilson Greatbatch Ltd. | One step ultrasonically coated substrate for use in a capacitor |
| JP2010046344A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 生体磁場計測装置 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226121A patent/JPH0713656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0274882A (ja) | 1990-03-14 |
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