JPH112671A

JPH112671A - Ｓｑｕｉｄ磁束計

Info

Publication number: JPH112671A
Application number: JP9153636A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takada; 洋一高田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: JP3789024B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】直流磁場信号に基づく直流電圧成分を正確に測
定する。【解決手段】測定ポイントから発せられる微弱磁場を検
出コイル１ａ及びこの検出コイル１ａにより検出された
磁場に基づく磁束に応じて電気信号を出力するＳＱＵＩ
Ｄ素子１ｂを有する磁場測定手段１と、該素子１ｂから
出力された電気信号を磁束として該素子１ｂにフィード
バックすることにより電気信号を出力信号とするＳＱＵ
ＩＤ駆動手段とを備えたＳＱＵＩＤ磁束計。該素子１ｂ
から出力された電気信号をディジタルデータに変換する
第１の変換手段３と、この変換手段３により変換された
ディジタルデータからディジタルデータを抽出する抽出
手段４と、抽出された直流電圧成分に対応するディジタ
ルデータを保持し電気信号に変換する第２の変換手段５
と、この変換手段５により変換された電気信号に基づい
て微弱磁場に比例した直流電圧成分をキャンセルする手
段６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジョセフソン接合
を有する超伝導リング（超伝導量子干渉素子、ＳＱＵＩ
Ｄ素子）を用いて生体磁気等の微弱磁界を検出するＳＱ
ＵＩＤ磁束計（超伝導量子干渉計）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＱＵＩＤ磁束計は、１つあるいは２つ
のジョセフソン接合が形成された超伝導リングにバイア
ス電流を流して超電導状態を崩すことにより、外部から
印加される磁界を電圧として計測する計測デバイスであ
り、生体磁気等の極微弱な磁界を高感度で検出可能なデ
バイスとして近年注目を集めている。

【０００３】ＳＱＵＩＤ磁束計の中でも２つのジョセフ
ソン接合を有するＳＱＵＩＤ素子（ｄｃＳＱＵＩＤ）を
用いた磁束計は１つのジョセフソン接合を有するＳＱＵ
ＩＤ素子（ｒｆＳＱＵＩＤ）を用いた磁束計と比べて高
感度・低雑音であるため、最近では開発の主流となって
いる。

【０００４】ｄｃＳＱＵＩＤ素子を用いたＳＱＵＩＤ磁
束計（以下、単にＳＱＵＩＤ磁束計という）は、外部磁
束Φの変化に対する電圧Ｖの変化｛Ｖ−Φ特性；１磁束
量子（Φ₀）を１周期として周期的に変化する｝を利用
してＳＱＵＩＤ駆動回路により磁束Φを電圧値として検
出しているが、このＳＱＵＩＤ駆動回路には、大別して
（１）ＳＱＵＩＤに対して変調磁束を加えることにより
得られた電圧を同期検波し、この検波の結果得られた信
号を磁束としてフィードバックする同期検波方式の駆動
回路｛ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路｝や（２）電圧
変化を増幅し磁束として直接フィードバックする駆動回
路｛ＤＯＩＴ（Direct Offset Integra-tion Technique
）方式の駆動回路｝が考案されている。これらのＳＱ
ＵＩＤ駆動回路は、何れもＳＱＵＩＤ磁束計の動作点が
Ｖ−Φ特性上の一点にロックされるように外部磁場（測
定磁場）変化を打ち消すフィードバック磁束をＳＱＵＩ
Ｄ素子に与え、このフィードバック磁束に比例した電圧
を読取り出力とすることにより、測定磁場に比例した電
圧を得ることができるようになっている。

【０００５】図９は、上述したＳＱＵＩＤ駆動回路の内
ＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回路を用いたＳＱＵＩＤ
磁束計の回路構成を示すものである（なお、図８におい
ては、単１チャンネルのＳＱＵＩＤ磁束計の回路構成を
示している）。図８によれば、検出コイル８０により検
出された測定磁場に基づく磁束は、予め電流源８１によ
りバイアス電流が流れて２つのジョセフソン接合部分に
電圧が発生しているＳＱＵＩＤ素子８２に入力コイル８
３を介して伝達される。そして、ＳＱＵＩＤ素子８２か
ら入力磁束に基づく電圧が出力され、この出力電圧は、
ＳＱＵＩＤ駆動回路８４の増幅器や積分器等を有する駆
動回路８５に送られて増幅処理され、電圧信号Ｖout と
して出力される。

【０００６】このとき、ＳＱＵＩＤ駆動回路８４におけ
るフィードバック回路８６により、駆動回路８５から出
力された電圧信号Ｖout は電圧／電流変換回路である抵
抗８７（インピーダンス：Ｚf0）を介して電流に変換さ
れ、フィードバック電流としてフィードバックコイル８
８に供給される。この結果、フィードバック磁束Φfが
ＳＱＵＩＤ素子８２に与えられ、測定磁場の変化が打ち
消される。

【０００７】一方、駆動回路８５から出力されたフィー
ドバック磁束Φf に比例する電圧信号Ｖout は前処理部
８９のフィルタ回路［ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９０
及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）９１｛又はバンドパス
フィルタ（ＢＥＦ）｝］及び増幅器（Ａｍｐ）９２によ
りゲイン調整及び帯域制限が施され、雑音除去処理及び
増幅処理された電圧Ｖ'outとして出力される。なお、フ
ィルタ回路のカットオフ周波数及び増幅器９２の増幅率
（Ｇａｉｎ；ゲイン）は、Ｇａｉｎ＆Ｆｉｌｔｅｒ制御
回路９３により所望の値に設定される。

【０００８】前処理部８９から出力された電圧信号Ｖ'o
utは、図示しないＡ／Ｄ変換器等を介してディジタルデ
ータに変換された後コンピュータ等のデータ処理装置に
送られて様々なデータ処理が行なわれるようになってい
る。

【０００９】ところで、ＳＱＵＩＤ駆動回路から出力さ
れた電圧信号Ｖout には、低周波磁束（直流磁束）成分
に起因した直流電圧信号が含まれている。この直流磁束
成分は、主にＶ−Φ特性上において上述したＳＱＵＩＤ
磁束計の動作点を決定する際に生じるオフセット磁束
（直流オフセット磁束）から成っており、このオフセッ
ト磁束は、磁束計の周囲の環境や増幅器９２等の電子回
路群等に基づく一定の磁場（静磁場、オフセット磁場）
に基づいて検出コイルにより検出される磁束成分から構
成されている。

【００１０】図１０（ａ）は、ＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩ
Ｄ駆動回路を用いたＳＱＵＩＤ磁束計におけるＶ−Φ特
性（正弦波に近似している）を示すとともに、そのＶ−
Φ特性上で決定された動作点及びその動作点に対するオ
フセット磁束を示す図である。また、図１０（ｂ）は、
ＦＬＬ回路を用いたＳＱＵＩＤ磁束計におけるＶ−Φ特
性を示すとともに、そのＶ−Φ特性上で決定された動作
点及びその動作点に対するオフセット磁束を示す図であ
る。

【００１１】ＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回路を用い
たＳＱＵＩＤ磁束計においては、図１０（ａ）に示すよ
うに、Ｖ−Φ特性における傾きの急峻なライン（正の屈
曲点と隣接する負の屈曲点とを結ぶライン）の略中間点
にＳＱＵＩＤ駆動回路の０電圧ラインが交差するように
調整して当該中間点を動作点に設定し、また、ＦＬＬ回
路を用いたＳＱＵＩＤ磁束計においては、図１０（ｂ）
に示すように、Ｖ−Φ特性における傾きの急峻なライン
の略中間点にＳＱＵＩＤ駆動回路の０電圧ラインが交差
するように調整し、そのＶ−Φ特性の負の屈曲部分にお
ける極小点を動作点に設定している。

【００１２】このようにして、ＳＱＵＩＤ磁束計の動作
点（磁束がロックされる点；磁束ロック点）が設定され
た状態においてＳＱＵＩＤ磁束計動作が実行されると、
ＳＱＵＩＤ駆動回路のフィードバック電流のＧＮＤと出
力電圧Ｖout のＧＮＤが共通であるため、外部磁束Φの
ゼロ点ラインと動作点（磁束ロック点）の基準ラインは
一致する。すなわち、ＳＱＵＩＤ磁束計動作の際におい
ては、図１０における動作点の基準ラインを表すライン
Ｌs と外部磁束Φのゼロ点ラインを表す電圧基準軸Ｓa
が重なり合うことになる。この結果、ラインＬs と電圧
基準軸Ｓa との間の一定の（直流的な）磁束差Φoff が
オフセット磁束として出力されることになる。

【００１３】このオフセット磁束が微弱磁場計測を実行
する際にどの程度悪影響を及ぼすのかを以下に考察す
る。

【００１４】今、ＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回路に
より磁束計動作させた際のＳＱＵＩＤ磁束計の磁場−磁
束変換効率を５００ｐＴ／Φ₀、磁束−電圧変換率を１
Φ₀／Ｖと設定した場合、当該ＳＱＵＩＤ磁束計の磁場
−電圧変換効率は５００ｐＴ／Ｖに設定される。この磁
場−電圧変換効率の値（５００ｐＴ／Ｖ）は、磁束計を
構築したときの感度の良い磁束計の典型的な値である。

【００１５】このように各変換効率が設定されたＳＱＵ
ＩＤ磁束計において、１ｐＴp-p （ピークピーク値）の
測定磁場を検出する場合、オフセット磁束が無ければ、
ＳＱＵＩＤ駆動回路の出力段では、当該１ｐＴp-p の測
定磁場に基づく磁束に対応する２ｍＶp-p の電圧が出力
される筈である。しかしながら、ＳＱＵＩＤ磁束計をＤ
ＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回路により磁束計動作させ
た場合には、図１０（ａ）に示したように、最大で１／
２Φ₀のオフセット磁束が測定磁場に基づく磁束に重畳
するため、ＳＱＵＩＤ駆動回路の出力段からは５００ｍ
Ｖの電圧が出力される。すなわち、測定磁場に基づく磁
束に対応する出力電圧２ｍＶに対して、最大で２５０倍
のオフセット磁束に基づく直流電圧成分（直流磁束オフ
セット成分）が重畳することになる。

【００１６】したがって、例えば、測定したい出力電圧
２ｍＶp-p をＡ／Ｄ変換可能な電圧まで増幅してゲイン
を稼ごうした場合、例えば、２Ｖまで増幅させるには、
２５００倍の増幅器（アンプ）を通してからＡ／Ｄ変換
することになるが、このとき、５００ｍＶの直流オフセ
ット成分は、１２５０Ｖまで増幅されることになり、こ
こまで大きな電圧に増幅し、且つ小電圧を計測するアン
プの実現は不可能である。

【００１７】以上述べたように、直流磁束オフセット成
分により、ＳＱＵＩＤ駆動回路の出力後段の前処理部の
増幅処理やフィルタリング処理に限界を与え、正確な測
定磁場に基づく磁束に対応する出力電圧が得られなかっ
た。

【００１８】そこで、従来のＳＱＵＩＤ駆動回路を用い
たＳＱＵＩＤ磁束計においては、図９に示すように、Ｓ
ＱＵＩＤ駆動回路８４の出力後段においてＨＰＦ９０
（カットオフ周波数０．１Ｈｚ）を挿入配置しておき、
このＨＰＦ９０によりＳＱＵＩＤ駆動回路８４から出力
された電圧信号に含まれる直流電圧成分全体を低減させ
ることにより、測定磁場に基づく信号電圧成分に対する
直流磁束オフセット成分の影響を抑制し、増幅処理やフ
ィルタリング処理を実行できるようにしていた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】近年のＳＱＵＩＤ磁束
計を用いた生体磁場等の極微弱磁場計測においては、非
常に低周波な磁場信号（直流的な磁場信号；以下、直流
磁場信号という）を数１０分程度の非常にゆっくりした
時間に亘って計測し、得られた計測データに基づいて解
析処理を行なうことにより磁場源を推定して神経ブロッ
クや梗塞等を評価することが行なわれている。

【００２０】しかしながら、このような直流磁場信号を
計測する際において、従来のＳＱＵＩＤ磁束計では、Ｓ
ＱＵＩＤ駆動回路から出力された電圧信号に含まれる直
流電圧成分全体をＨＰＦにより低減させているため、オ
フセット磁束に基づく直流磁束オフセット成分に加え
て、実際に計測したい直流磁場信号に基づく直流電圧成
分をも低減させることになり、直流磁場信号に基づく直
流電圧成分を正確に測定することは困難だった。

【００２１】そこで、ＨＰＦのカットオフ周波数をさら
に小さくして直流磁場信号に基づく直流電圧成分のカッ
トオフ量を抑制することが考えられているが、このよう
な方法でも、実際に直流磁場信号に基づく直流電圧成分
自体を計測しているわけではないため、ＳＱＵＩＤ駆動
回路からの出力電圧信号が直流磁場信号に基づく直流電
圧成分に一致することはなく、直流磁場信号及びその変
化を正確に計測することは困難であった。また、カット
オフ周波数をさらに小さくしたＨＰＦを用いた場合、当
該ＨＰＦが安定状態に入るまでにカットオフ周波数の逆
数以上の時間が必要であることから計測時間をさらに増
大させる結果となっていた。さらにまた、ＨＰＦのカッ
トオフ周波数を小さくした場合、そのＨＰＦのコンデン
サ容量がさらに大きくなってしまうため精度を維持する
ことが難しく、直流磁場信号に基づく直流電圧成分を正
確に測定することは困難であった。

【００２２】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、ＳＱＵＩＤ駆動回路からの出力電
圧信号からオフセット磁束に基づく直流磁束オフセット
成分のみを除去することにより、直流磁場信号に基づく
直流電圧成分を正確に測定することを可能にしたＳＱＵ
ＩＤ磁束計を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明のＳＱＵＩＤ磁束計は、請求項１に記載
したように、測定対象の測定ポイントから発せられる微
弱磁場を検出可能な検出コイル及びこの検出コイルによ
り検出された磁場に基づく磁束に応じて電気信号を出力
するＳＱＵＩＤ素子（超伝導量子干渉素子）を有する磁
場測定手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子から出力された電気
信号を磁束として当該ＳＱＵＩＤ素子にフィードバック
することにより前記電気信号を前記微弱磁場に比例した
出力信号とするＳＱＵＩＤ駆動手段とを備えたＳＱＵＩ
Ｄ磁束計において、前記ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力さ
れた直流オフセット磁束に基づく直流電圧成分を含む電
気信号をディジタルデータに変換する第１の変換手段
と、この第１の変換手段により変換されたディジタルデ
ータから前記直流電圧成分に対応するディジタルデータ
を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された
直流電圧成分に対応するディジタルデータを保持し前記
直流電圧成分に対応する電気信号に変換する第２の変換
手段と、この第２の変換手段により変換された直流電圧
成分に対応する電気信号に基づいて前記微弱磁場に比例
した出力信号に含まれる直流オフセット磁束に基づく直
流電圧成分をキャンセルするキャンセル手段とを備えて
いる。

【００２４】請求項２に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記キャンセル手段は、前記第２の変換手段によ
り変換された直流電圧成分に対応する電気信号を前記直
流オフセット磁束キャンセル用の磁束として前記ＳＱＵ
ＩＤ素子にフィードバックするフィードバック手段であ
る。

【００２５】請求項３に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記直流電圧成分を含む電気信号は、前記検出コ
イルを前記測定ポイントから離間させて配置した状態に
おいて前記ＳＱＵＩＤ駆動手段を駆動させることにより
当該ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力された電気信号であ
り、前記微弱磁場に比例した出力信号は、前記磁場測定
手段の検出コイルを前記測定ポイントに近接して配置し
た状態において前記ＳＱＵＩＤ駆動手段を駆動させるこ
とにより当該ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力された電気信
号であるとともに、前記第２の変換手段は、前記直流電
圧成分に対応するディジタルデータをラッチするラッチ
回路と、前記微弱磁場に比例した出力信号を得るための
前記ＳＱＵＩＤ駆動手段の駆動に応じて前記ラッチ回路
によりラッチされた直流電圧成分に対応するディジタル
データを読み出して前記直流電圧成分に対応する電気信
号に変換する変換回路とを備えている。

【００２６】請求項４に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記ＳＱＵＩＤ駆動手段は、前記ＳＱＵＩＤ素子
から出力された電圧を増幅する増幅器及び積分器を有す
る駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ素子に近接して配置され
たフィードバックコイル及び前記駆動回路の積分器から
出力された電圧信号を電流に変換する第１の電圧／電流
変換回路を有し、この第１の電圧電流変換回路により変
換された電流をフィードバック電流として前記フィード
バックコイルに供給する第１のフィードバック回路とを
備えており、前記フィードバック手段は、前記変換回路
により変換された直流電圧成分に対応する電気信号を電
流に変換する第２の電圧／電流変換回路と、この第２の
電圧電流変換回路により変換された電流をフィードバッ
ク電流として前記フィードバックコイルに供給する第２
のフィードバック回路とを備えている。

【００２７】請求項５に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記抽出手段は、抽出した直流電圧成分に対応す
るディジタルデータを複数のビットデータに分割して出
力するようになっており、前記ラッチ回路は前記複数の
ビットデータをそれぞれラッチする複数のラッチ回路で
あり、前記変換回路は、前記複数のラッチ部によりそれ
ぞれラッチされたビットデータを読み出してそれぞれ電
気信号に変換する複数の変換回路であるとともに、前記
フィードバック手段の第２の電圧／電流回路は、前記複
数の変換回路によりそれぞれ変換された電気信号をそれ
ぞれ電流に変換する複数の電圧／電流変換回路であり、
前記第２のフィードバック回路は、前記複数の電圧／電
流変換回路により変換された電流をそれぞれフィードバ
ック電流として前記フィードバックコイルに供給するよ
うにしている。

【００２８】請求項６に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記第２のフィードバック回路は前記第１のフィ
ードバック回路の第１の電圧電流変換回路により変換さ
れたフィードバック電流及び前記複数の電圧／電流変換
回路により変換された各フィードバック電流を加算する
加算手段を有し、当該加算回路から出力された加算フィ
ードバック電流を前記フィードバックコイルに供給する
ようにしている。

【００２９】請求項７に記載したＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、前記変換回路はＤ／Ａ変換器であり、前記第１の
電圧／電流変換回路及び第２の電圧／電流変換回路は抵
抗である。

【００３０】請求項８に記載したＳＱＵＩＤ磁束計によ
れば、前記第１の電圧／電流変換回路及び前記第１のフ
ィードバック回路を介して前記フィードバックコイルに
供給されるフィードバック電流のフィードバックゲイン
量と前記第２の電圧／電流変換回路及び前記第２のフィ
ードバック回路を介して前記フィードバックコイルに供
給されるフィードバック電流のフィードバックゲイン量
とを異なるように構成している。

【００３１】請求項９に記載したＳＱＵＩＤ磁束計によ
れば、前記キャンセル手段は、前記第２の変換手段によ
り変換された直流電圧成分に対応する電気信号をフィー
ドバックして前記ＳＱＵＩＤ駆動手段からの出力信号と
加算する加算手段である。

【００３２】請求項１０に記載したＳＱＵＩＤ磁束計に
おいて、前記第２の変換手段は、前記直流電圧成分に対
応するディジタルデータをラッチする機能と、前記微弱
磁場に比例した出力信号を得るための前記ＳＱＵＩＤ駆
動手段の駆動に応じて前記ラッチされた直流電圧成分に
対応するディジタルデータを読み出して前記直流電圧成
分に対応する電気信号に変換する変換機能とを有するＤ
／Ａ変換器である。

【００３３】本発明のＳＱＵＩＤ磁束計によれば、図１
に示すように、磁場測定手段１の検出コイル１ａ及びＳ
ＱＵＩＤ素子１ｂを介して検出されＳＱＵＩＤ駆動手段
２を介して出力された直流オフセット磁束に基づく直流
電圧成分を含む電気信号は、第１の変換手段３によりデ
ィジタルデータに変換され、抽出手段４によりディジタ
ルデータから直流電圧成分に対応するディジタルデータ
が抽出される。

【００３４】この抽出された直流電圧成分に対応するデ
ィジタルデータは、第２の変換手段５の例えばラッチ回
路５ａによりラッチされており、このラッチ回路５ａに
よりラッチされた直流電圧成分に対応するディジタルデ
ータが変換回路５ｂにより直流電圧成分に対応する電気
信号に変換される。

【００３５】そして、変換回路５ｂにより変換された直
流電圧成分に対応する電気信号に基づいて、キャンセル
手段６である例えばフィードバック手段６ａにより、当
該直流電圧成分に対応する電気信号が直流オフセット磁
束キャンセル用の磁束（フィードバック磁束）としてＳ
ＱＵＩＤ素子１ｂにフィードバックされる。

【００３６】したがって、例えば外部環境等から生じた
磁場に基づいてＳＱＵＩＤ素子１ｂに与えられる直流オ
フセット磁束は、フィードバック手段６ａからフィード
バックされたフィードバック磁束によりキャンセルされ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＳＱＵＩＤ磁束計
の実施の形態を図面に従って以下に説明する。

【００３８】（第１の実施の形態）本発明のＳＱＵＩＤ
磁束計に係わる第１の実施の形態として、例えば生体を
測定対象としたマルチチャンネル（ｎチャンネル）型の
ＳＱＵＩＤ磁束計を図２及び図３に従って以下に説明す
る。

【００３９】図２及び図３に示すように、ＳＱＵＩＤ磁
束計１１の各測定部（センサアレイ；第１チャンネルＣ
Ｈ1 〜第ｎチャンネルＣＨn ）における第１チャンネル
ＣＨ1 は、２つのジョセフソン接合を有するＳＱＵＩＤ
素子１２と、生体から発せられた微弱磁場（測定磁場）
を検出するための検出コイル１３と、この検出コイル１
３により検出された測定磁場に基づく磁束Φs1をＳＱＵ
ＩＤ素子１２に伝達する入力コイル１４と、ＳＱＵＩＤ
素子１２にバイアス電流を流す電流源１５と、ＳＱＵＩ
Ｄ素子１２から出力された電圧を増幅する増幅器（プリ
アンプ）１６ａや積分器１６ｂを有する駆動回路１６及
びこの駆動回路１６の積分器１６ｂから出力された電圧
信号Ｖout1（積分器１６ｂにより、増幅器１６ａにより
増幅されて入力した電圧信号の極性を反転している）を
電圧／電流変換回路である例えば抵抗１７ａ（インピー
ダンスＺf0）を介して電流に変換しフィードバック電流
Ｉf1としてフィードバックライン１７ｂを介してフィー
ドバックコイル１７ｃに流す第１のフィードバック回路
１７を有したＳＱＵＩＤ駆動回路１８とを備えており、
フィードバックコイル１７ｃに流れるフィードバック電
流Ｉf1により測定磁場変化を打ち消すフィードバック磁
束Φf1をＳＱＵＩＤ素子１２に与えるように構成されて
いる。なお、図２及び図３においては、第１チャンネル
ＣＨ1 のみの構成を示すが、他のチャンネルＣＨ2 〜Ｃ
Ｈn についても同等の構成である。

【００４０】すなわち、第２のチャンネルＣＨ2 〜第ｎ
のチャンネルＣＨn の各フィードバック回路１７ｂにお
いても、それぞれフィードバック電流Ｉf( 2〜n)をフィ
ードバックライン１７ｂを介して各フィードバックコイ
ル１７ｃに流すことにより、測定磁場Φs( 2〜n)の変化
を打ち消すフィードバック磁束Φf( 2〜n)を各ＳＱＵＩ
Ｄ素子１２に与えるようになっている。

【００４１】各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn におけるＳＱ
ＵＩＤ素子１２、検出コイル１３、入力コイル１４、及
びフィードバックコイル１７ｃは、それぞれ液体ヘリウ
ムで満たされたデュワー２０内に収容されており、この
デュワー２０を移動させて図示しない寝台に載置された
生体（被検体）の測定ポイントに装着することにより、
被検体の測定ポイントから発せられる生体磁気を測定す
るようになっている。

【００４２】ＳＱＵＩＤ駆動回路１８の動作点は、次の
ように設定されている。すなわち、積分器１６ｂのスイ
ッチ（ＳＷ１）をＯＮにして通常のアンプとして動作さ
せた状態においてフィードバックループのスイッチ（Ｓ
Ｗ２）をＯＦＦにしてオープンループにする。この状態
において、周期的磁界を印加してオシロスコープ等の測
定機器によりＶ−Φ特性（略正弦波形）を表示しなが
ら、Ｖ−Φ特性における傾きの急峻なラインと零電圧ラ
インが交差するように調整することにより、その中間点
を動作点に設定している。なお、ＳＱＵＩＤ駆動回路１
８の動作時においては、ＳＷ２をＯＮにしてフィードバ
ックループにし、ＳＷ１をＯＦＦにして積分器１６ｂを
動作させるようになっている。

【００４３】一方、各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn の各駆
動回路１６から出力されたフィードバック磁束Φf( 1〜
n)に比例した電圧信号Ｖout( 1〜n)は、図示しない前処
理部のフィルタ回路や増幅器に送られ、当該電圧信号Ｖ
out( 1〜n)に含まれるシステム雑音や単色雑音等の雑音
除去処理や増幅処理が施された後で図示しないＡ／Ｄ変
換器に送られる。そして、このＡ／Ｄ変換器を介してデ
ィジタルデータに変換された後コンピュータ等のデータ
処理装置に送られて様々なデータ処理が行なわれるよう
になっている（前掲図９参照）。

【００４４】そして、本構成のＳＱＵＩＤ磁束計１１
は、被検体の生体磁気を計測する前（例えば寝台に載置
された被検体の測定ポイントに対してデュワー２０を装
着する前）にＳＱＵＩＤ駆動回路１８を駆動（初期駆
動）させることにより、検出コイル１３で検出される上
述したオフセット磁場に基づく直流オフセット磁束をキ
ャンセルするための磁束をＳＱＵＩＤ素子１２にフィー
ドバックするように構成されている。

【００４５】すなわち、ＳＱＵＩＤ磁束計１１の各チャ
ンネルＣＨ1 〜ＣＨn は、当該ＳＱＵＩＤ磁束計１１初
期駆動時に検出コイル１３で検出されたオフセット磁場
に基づく直流オフセット磁束に応じて各チャンネルＣＨ
1 〜ＣＨn の駆動回路１６の積分器１６ｂからそれぞれ
出力された電圧信号Ｖo( 1〜n)に対して上述した前処理
部と略同等の雑音除去処理及び増幅処理を施すプリプロ
セッサ回路２５を有している。

【００４６】一方、ＳＱＵＩＤ磁束計１１は、各チャン
ネルＣＨ1 〜ＣＨn に対して共通に設けられ、その各チ
ャンネルＣＨ1 〜ＣＨn のプリプロセッサ回路２５から
それぞれ出力された電圧信号Ｖ'o( 1 〜n)に基づいてデ
ィジタル信号処理を行なうディジタル信号処理回路２６
を備えている。

【００４７】ディジタル信号処理回路２６は、各プリプ
ロセッサ回路２５から出力された電圧信号電圧信号Ｖ'o
( 1 〜n)をそれぞれ例えば８ビットのディジタルデータ
Ｄo(1 〜n)に変換するＡ／Ｄ変換器２７と、このＡ／Ｄ
変換器２７により変換されたディジタルデータＤo(1 〜
n)から、直流オフセット磁束Φo( 1〜n)により生じた直
流電圧成分（直流磁束オフセット電圧成分）に基づくデ
ータＤd(1 〜n)のみをそれぞれ抽出（サンプリング）す
る演算処理部｛ＣＰＵ（Central ProcessingUnit ）を
有するマイクロプロセッサやディジタル信号処理専用Ｄ
ＳＰ（DigitalSignal Processor）等；以下、ＣＰＵ／
ＤＳＰという｝２８と、このＣＰＵ／ＤＳＰ２８により
抽出された直流電圧成分に基づくディジタルデータＤd
(1 〜n)に応じて、各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn のプリ
プロセッサ回路２５の雑音除去処理におけるカットオフ
周波数及び増幅処理における増幅率（Ｇａｉｎ；ゲイ
ン）をそれぞれ調整するとともに、抽出された直流電圧
成分に基づくディジタルデータＤd(1 〜n)を各チャンネ
ルＣＨ1 〜ＣＨn へそれぞれ出力するディジタル制御回
路（Ｄｉｇｉｔａｌ制御回路）２９とを備えている。

【００４８】一方、ＳＱＵＩＤ磁束計１１の各チャンネ
ルＣＨ1 〜ＣＨn は、ディジタル制御回路２９から出力
された直流電圧成分に基づくディジタルデータＤd(1 〜
n)を保持（ラッチ）した後で出力するラッチ回路（ラッ
チ）３０と、このラッチ回路３０から出力された直流電
圧成分に基づくディジタルデータＤd(1 〜n)をアナログ
値（直流電圧信号）に変換して出力する例えば８ビット
精度のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）３１と、このＤＡＣ３１
から出力された直流電圧信号を電圧／電流変換回路であ
る例えば抵抗３２ａ（インピーダンスＺf1）により電流
（直流）に変換し、この変換された電流をフィードバッ
ク電流Ｉfo(1〜n)としてフィードバックライン３２ｂ及
びフィードバックライン１７ｂを介してフィードバック
コイル１７ｃに供給する第２のフィードバック回路３２
とをそれぞれ備えている。

【００４９】なお、第２のフィードバック回路３２の抵
抗３２ａのインピーダンスＺf1｛あるいは、フィードバ
ックループのゲイン｛フィードバックコイル１７ｃとＳ
ＱＵＩＤ素子１２の相互インダクタンスをＭf とする
と、フィードバックループのゲインβ1 ＝Ｍf ／Ｚf
1）｝は、第１のフィードバック回路１７の抵抗１７ａ
のインピーダンスＺf0（あるいは、第１のフィードバッ
ク回路１７のフィードバックループのゲインβ0 ＝Ｍf
／Ｚf0）及びプリプロセッサ回路２５の増幅率等に応じ
て設定されており、例えば抵抗３２ａのインピーダンス
Ｚf1及びフィードバックループゲインβ1 は、抵抗１７
ａのインピーダンスＺf0及びフィードバックループゲイ
ンβ0 とそれぞれ同一値を有するように設定してもよ
く、また、それぞれ異なる値を有するように設定しても
よい。

【００５０】好適な例として、プリプロセッサ回路２５
の増幅率を１０倍とし、第１のフィードバック回路１７
の抵抗１７ａのインピーダンスＺf0を１０ｋオームと設
定した場合、抵抗３２ａのインピーダンスＺf1は１００
ｋオームに設定している。

【００５１】次に本実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計１１の
全体動作について説明する。なお、ＳＱＵＩＤ磁束計１
１における各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn の動作は略同等
であるため、以下では第１チャンネルＣＨ1 及びディジ
タル信号処理回路２６の動作を中心に説明する。

【００５２】測定対象である被検体を寝台に載置した状
態において被検体の脳等の測定ポイントに対してデュワ
ー２０を装着して測定ポイントから発せられる生体磁気
を実際に測定する前に、まず、ＳＱＵＩＤ磁束計１１の
周囲の環境や駆動回路ＳＱＵＩＤ駆動回路１８の各構成
要素等に基づく一定のオフセット磁場に基づく磁束成分
（直流オフセット磁束成分）を測定する。

【００５３】すなわち、デュワー２０を被検体の測定ポ
イントに装着する前にＳＱＵＩＤ駆動回路１８を初期駆
動させることにより、第１チャンネルＣＨ1 の検出コイ
ル１３では上述した直流オフセット磁束成分Φo1を含む
磁束が検出される。

【００５４】検出コイル１３により検出された直流オフ
セット磁束成分Φo1を含む磁束は、電流源１５によりバ
イアス電流が流れて２つのジョセフソン接合部分に電圧
が発生しているＳＱＵＩＤ素子１２に入力コイル１４を
介して伝達されてＳＱＵＩＤ素子１２から入力磁束に基
づく電圧が出力される。ＳＱＵＩＤ素子１２から出力さ
れた電圧は、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８における駆動回路
１６の増幅器１６ａ及び積分器１６ｂにより増幅処理さ
れ、電圧信号Ｖo1としてプリプロセッサ回路２５に出力
される。

【００５５】プリプロセッサ回路２５へ出力された電圧
信号Ｖo1は、当該プリプロセッサ回路２５によりシステ
ム雑音や単色雑音等の雑音除去処理や増幅処理が施され
た後でディジタル信号処理回路２６のＡ／Ｄ変換器２７
に送られてディジタルデータＤo1に変換される。

【００５６】そして、Ａ／Ｄ変換器２７により変換され
たディジタルデータＤo1はＣＰＵ／ＤＳＰ２８に送られ
てディジタル信号処理が施され、直流オフセット磁束Φ
o1から生じた直流電圧成分に基づくディジタルデータＤ
d1のみが抽出される。

【００５７】抽出された直流電圧成分に基づくディジタ
ルデータＤd1は、ディジタル制御回路２９を介してラッ
チ回路３０に送られ、このラッチ回路３０によりラッチ
された後でＤＡＣ３１に送られる。ＤＡＣ３１では、送
られた直流電圧成分に基づくディジタルデータＤd1をア
ナログ値、すなわち、直流オフセット磁束Φo1から生じ
た直流電圧信号に変換する。ＤＡＣ３１により変換され
た直流電圧信号は第２のフィードバック回路３２の抵抗
３２ａに送られて直流電流に変換され、この変換された
直流電流は、フィードバック電流Ｉfo1 としてフィード
バックライン１７ｂを介して第１のフィードバック回路
１７のフィードバックコイル１７ｃに供給される。

【００５８】この結果、直流オフセット磁束成分Φo1を
打ち消すフィードバック磁束Φfo1がＳＱＵＩＤ素子１
２に与えられ、当該直流オフセット磁束成分Φo1がキャ
ンセルされる。

【００５９】このように、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８を初
期駆動させて直流オフセット磁束成分Φo1のキャンセリ
ング処理を行なうことにより、ラッチ回路３０に直流オ
フセット磁束成分Φo1を打ち消すフィードバック磁束Φ
fo1 を生成するためのディジタルデータＤd1をラッチす
ることができる。

【００６０】続いて、ラッチ回路３０に直流オフセット
磁束成分Φo1キャンセル用のディジタルデータＤd1がラ
ッチされた状態において、被検体の測定ポイントに対し
てデュワー２０を装着し、再度ＳＱＵＩＤ素子１２及び
ＳＱＵＩＤ駆動回路１８を駆動させて測定ポイントから
発せられる生体磁気（測定磁場）の計測を行なう。

【００６１】すなわち、測定ポイントから発せられた生
体磁気（測定磁場）は、検出コイル１３により磁束とし
てそれぞれ検出され、この測定磁場に基づく磁束は、予
め電流源１５によりバイアス電流が流れて常伝導状態と
なったＳＱＵＩＤ素子１２に入力コイル１４を介して伝
達される。

【００６２】そして、ＳＱＵＩＤ素子１２から入力磁束
に基づく電圧が出力され、この出力電圧は、ＳＱＵＩＤ
駆動回路１８における増幅回路１６の増幅器１６ａ及び
積分器１６ｂにより増幅処理された後、第１のフィード
バック回路１７の抵抗１７ａを介して電流に変換されて
第１のフィードバック回路１７のフィードバック電流Ｉ
f1としてフィードバックライン１７ｂを介してフィード
バックコイル１７ｃにそれぞれ供給される。

【００６３】一方、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８の再駆動に
応じて、ラッチ回路３０によりラッチされたディジタル
データＤd1はＤＡＣ３１に出力され、このＤＡＣ３１を
介して直流オフセット磁束Φo1から生じた直流電圧信号
に変換される。そして、この直流電圧信号は、第２のフ
ィードバック回路３２の抵抗３２ａにより直流電流に変
換され、フィードバック電流Ｉfo1 としてフィードバッ
クライン３２ｂ及びフィードバックライン１７ｂを介し
て第１のフィードバック回路１７のフィードバックコイ
ル１７ｃに供給される。

【００６４】すなわち、第１のフィードバック回路１７
のフィードバックコイル１７ｃには、測定磁場に基づく
磁束Φs1をキャンセルするためのフィードバック電流Ｉ
f1と直流オフセット磁束成分Φo1をキャンセルするため
のフィードバック電流Ｉfo1とが重畳して供給されるこ
とになる。

【００６５】この結果、フィードバック電流Ｉf1、フィ
ードバック電流Ｉfo1 及びフィードバックコイル１７ｃ
によりフィードバック磁束Φf1及びフィードバック磁束
Φfo1 がＳＱＵＩＤ素子１２に与えられ、測定磁場に基
づく磁束Φs1及び直流オフセット磁束Φo1がそれぞれキ
ャンセルされる。

【００６６】他のチャンネルＣＨ2 〜ＣＨn において
も、上述したＳＱＵＩＤ駆動回路１８の初期駆動により
各ラッチ回路３０にディジタルデータＤd( 2〜n)がそれ
ぞれラッチされており、このラッチされたディジタルデ
ータＤd( 2〜n)が生体磁気計測時におけるＳＱＵＩＤ駆
動回路１８の再駆動に応じて読み出され、ＤＡＣ３１、
第２のフィードバック回路３２の抵抗３２ａを介してフ
ィードバック電流Ｉfo(2〜n)として、フィードバック電
流Ｉf( 2〜n)とともに第１のフィードバック回路１７の
フィードバックコイル１７ｃにそれぞれ供給されること
により、フィードバック磁束Φf( 2〜n)及びフィードバ
ック磁束Φfo(2〜n)が各チャンネルＣＨ2〜ＣＨn のＳ
ＱＵＩＤ素子１２に与えられ、測定磁場に基づく磁束Φ
s( 2〜n)及び直流オフセット磁束Φo( 2〜n)がそれぞれ
キャンセルされる。

【００６７】したがって、全てのチャンネルＣＨ1 〜Ｃ
Ｈn のＳＱＵＩＤ駆動回路１８における駆動回路１６の
積分器１６ｂからそれぞれ出力される電圧信号Ｖout( 1
〜n)には、直流オフセット磁束に基づく直流磁束オフセ
ット電圧成分が含まれないため、上記直流オフセット磁
束の存在に係わらず被検体の測定ポイントから発せられ
る非常に低周波な直流磁場信号に基づく直流電圧信号を
正確に測定することができる。

【００６８】また、本構成のＳＱＵＩＤ磁束計１１によ
れば、各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn共通のディジタル信
号処理回路２６を用いてＳＱＵＩＤ素子１２に与えるフ
ィードバック磁束Φfo(1〜n)を調整することにより、Ｓ
ＱＵＩＤ素子１２に与える全体のフィードバック磁束の
大きさを調整することができるため、例えば各チャンネ
ルＣＨ1 〜ＣＨn 毎にトリマを設置してそれぞれのフィ
ードバック磁束に係わる電圧値を調整する場合と比べ
て、当該ＳＱＵＩＤ磁束計１１のシステムを自動化でき
るとともに、その構成の小型化も可能である。

【００６９】なお、本実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計１１
の各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn は、ラッチ回路３０及び
ＤＡＣ３１を別個に備えていたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、図４に示すように、商品化されて
いるラッチ機能内蔵のＤＡＣ４０を備えていてもよい。
すなわち、第１チャンネルＣＨ1 のＤＡＣ４０は、ＳＱ
ＵＩＤ駆動回路１８の初期駆動時においては、ディジタ
ル制御回路２９から出力された直流電圧成分に基づくデ
ィジタルデータＤd1を保持（ラッチ）し、このラッチさ
れたディジタルデータＤd1をアナログ値（直流電圧信
号）に変換して出力するように構成されており、実際の
計測時においては、ＤＡＣ４０は、ＳＱＵＩＤ駆動回路
１８の再駆動に応じてラッチしたディジタルデータＤd1
を直流オフセット磁束Φo1から生じた直流電圧信号に変
換して第２のフィードバック回路３２の抵抗３２ａに出
力するように構成されている。また、他のチャンネルＣ
Ｈ2〜ＣＨn のラッチ機能内蔵のＤＡＣ４０について
も、第１チャンネルＣＨ1 のＤＡＣ４０と略同様の動作
を行なうようになっている。なお、その他の構成及び作
用は、第１実施形態（図２及び図３）と同等であるた
め、その説明は省略する。

【００７０】すなわち、本変形例の構成によれば、各チ
ャンネルＣＨ1 〜ＣＨn においてラッチ回路を省略しな
がら上述した直流オフセット磁束キャンセル用の磁束を
フィードバックすることができるため、第１実施形態で
述べた効果に加えて、ＳＱＵＩＤ磁束計の構成要素を減
らして磁束計内の有効スペースを増大させることができ
る。

【００７１】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図５に従って以下に説明する。

【００７２】図５によれば、本実施形態のＳＱＵＩＤ磁
束計４５のディジタル信号処理回路４６は、各プリプロ
セッサ回路２５から出力された電圧信号Ｖ'o(1〜n)を例
えば１６ビットのディジタルデータＤo( 1〜n)に変換す
るＡ／Ｄ変換器２７ａと、このＡ／Ｄ変換器２７ａによ
り変換されたディジタルデータＤo( 1〜n)から、直流オ
フセット磁束Φo( 1〜n)により生じた直流電圧成分に基
づくデータＤd( 1〜n)のみを抽出するＣＰＵ／ＤＳＰ２
８ａと、このＣＰＵ／ＤＳＰ２８ａにより抽出された直
流電圧成分に基づくディジタルデータＤd( 1〜n)に応じ
て、プリプロセッサ回路２５の雑音除去処理におけるカ
ットオフ周波数及び増幅処理における増幅率（ゲイン）
をそれぞれ調整するとともに、抽出された直流電圧成分
に基づく１６ビットのディジタルデータＤd( 1〜n)を、
下位８ビットのディジタルデータＤL( 1〜n)と上位８ビ
ットのディジタルデータＤM( 1〜n)とに分割し、当該デ
ィジタルデータＤL( 1〜n)及びディジタルデータＤM( 1
〜n)を対応する各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn へそれぞれ
出力するディジタル制御回路（Ｄｉｇｉｔａｌ制御回
路）４７とを備えている。

【００７３】そして、ＳＱＵＩＤ磁束計４５の第１チャ
ンネルＣＨ1 は、ディジタル制御回路４７から出力され
た下位８ビットのディジタルデータＤdL1 を保持（ラッ
チ）した後で出力する第１のラッチ回路（ラッチ１）４
８と、ディジタル制御回路４７から出力された上位８ビ
ットのディジタルデータＤM1を保持（ラッチ）した後で
出力する第２のラッチ回路（ラッチ２）４９と、第１の
ラッチ回路４８から出力された８ビットのディジタルデ
ータＤL1を下位８ビットのディジタル値に対応するアナ
ログ値（直流電圧信号）に変換して出力する８ビットの
精度を有する第１のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ１）５０と、
第２のラッチ回路４９から出力された８ビットのディジ
タルデータＤM1を上位８ビットのディジタル値に対応す
るアナログ値（直流電圧信号）に変換して出力する８ビ
ットの精度を有する第２のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ２）５
１と、第１のＤＡＣ５０から出力された直流電圧信号及
び第２のＤＡＣ５１から出力された直流電圧信号を電圧
／電流変換回路である例えば抵抗５２ａ（インピーダン
スＺf2）及び抵抗５２ｂによりそれぞれ電流（直流）に
変換し、この変換された電流（フィードバック電流Ｉfo
a1及びフィードバック電流Ｉfob1）をフィードバックラ
イン５２ｃ及びフィードバックライン１７ｂを介してフ
ィードバックコイル１７ｃに供給する第２のフィードバ
ック回路５２とを備えている。

【００７４】第２のフィードバック回路３２の抵抗５２
ａのインピーダンスＺf2及びフィードバックループのゲ
インβ2 （＝Ｍf ／Ｚf2）並びに抵抗５２ｂのインピー
ダンスＺf3及びフィードバックループのゲインβ3 （＝
Ｍf ／Ｚf3）は、第１のフィードバック回路１７の抵抗
１７ａのインピーダンスＺf0、フィードバックループの
ゲインβ0 及びプリプロセッサ回路２５の増幅率等に応
じて設定されており、例えば抵抗５２ａのインピーダン
スＺf2，フィードバックループゲインβ2 及び抵抗５２
ｂのインピーダンスＺf3，フィードバックループゲイン
β3 は、抵抗１７ａのインピーダンスＺf0及びフィード
バックループゲインβ0 とそれぞれ同一値を有するよう
に設定してもよく、また、それぞれ異なる値を有するよ
うに設定してもよい。好適な例として、プリプロセッサ
回路２５の増幅率を１０倍とし、第１のフィードバック
回路１７の抵抗１７ａのインピーダンスＺf0を１０ｋオ
ームと設定した場合、抵抗５２ａのインピーダンスＺf2
及び抵抗５２ｂのインピーダンスＺf3は共に１００ｋオ
ームに設定している。

【００７５】ＳＱＵＩＤ磁束計４５におけるその他のチ
ャンネルＣＨ2 〜ＣＨn についても、上述した第１チャ
ンネルＣＨ1 と同等の構成になっている。なお、その他
の構成要素については、第１実施形態（図１）で説明し
た構成要素と同等であるため、その説明は省略する。

【００７６】次に本実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計４５の
全体動作について説明する。なお、本実施形態において
も第１チャンネルＣＨ1 及びディジタル信号処理回路４
６の動作を例にとって説明する。

【００７７】本構成のＳＱＵＩＤ磁束計によれば、ＳＱ
ＵＩＤ駆動回路１８の初期駆動時において、第１実施形
態と同様の動作により、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８から出
力された電圧信号Ｖo1は、プリプロセッサ回路２５を介
して雑音除去処理や増幅処理が施された後でディジタル
信号処理回路４６のＡ／Ｄ変換器２７ａに送られて１６
ビットのディジタルデータＤo1に変換される。そして、
Ａ／Ｄ変換器２７ａにより変換されたディジタルデータ
Ｄo1はＣＰＵ／ＤＳＰ２８に送られてディジタル信号処
理が施され、直流オフセット磁束Φo1から生じた直流電
圧成分に基づく１６ビットのディジタルデータＤd1のみ
が抽出される。この抽出された直流電圧成分に基づくデ
ィジタルデータＤd1はディジタル制御回路２９に送られ
る。

【００７８】このとき、１６ビットのディジタルデータ
Ｄd1は、ディジタル制御回路２９の演算制御処理により
下位８ビットのディジタルデータＤL1と上位８ビットの
ディジタルデータＤM1とに分割される。そして、この分
割された下位８ビットのディジタルデータＤL1及び上位
８ビットのディジタルデータＤM1はそれぞれ第１のラッ
チ回路４８及び第２のラッチ回路４９に送られてラッチ
される。そして、第１のラッチ回路４８によりラッチさ
れた下位８ビットのディジタルデータＤL1は第１のＤＡ
Ｃ５０に送られ、第２のラッチ回路４９によりラッチさ
れた上位８ビットのディジタルデータＤM1は第２のＤＡ
Ｃ５１に送られる。

【００７９】第１のＤＡＣ５０では、送られた下位８ビ
ットのディジタルデータＤL1が第１の直流電圧信号｛オ
フセット磁束Φo1から生じたディジタルデータＤd1の下
位８ビット（８桁）に対応する直流電圧信号｝に変換さ
れ、第２のＤＡＣ５１では、送られた上位８ビットのデ
ィジタルデータＤM1が第２の直流電圧信号｛オフセット
磁束Φo1から生じたディジタルデータＤd1の上位８ビッ
ト（８桁）に対応する直流電圧信号｝に変換される。

【００８０】第１のＤＡＣ５０及び第２のＤＡＣにより
変換された第１及び第２の直流電圧信号は、それぞれ第
２のフィードバック回路５２の抵抗５２ａ及び抵抗５２
ｂに送られて直流電流に変換され、これらの変換された
直流電流は、それぞれフィードバック電流Ｉfoa1及びフ
ィードバック電流Ｉfob1としてフィードバックライン５
２ｃ及びフィードバックライン１７ｂを介して第１のフ
ィードバック回路１７のフィードバックコイル１７ｃに
供給される。

【００８１】すなわち、フィードバック電流Ｉfoa1及び
フィードバック電流Ｉfob1が合成して第１実施形態と同
様のフィードバック電流Ｉfo1 としてフィードバックコ
イル１７ｃに流れることにより、直流オフセット磁束成
分Φo1を打ち消すフィードバック磁束Φfo1 がＳＱＵＩ
Ｄ素子１２に与えられ、当該直流オフセット磁束成分Φ
o1がキャンセルされる。なお、他のチャンネルＣＨ2 〜
ＣＨn 及びディジタル信号処理回路４６の動作も第１チ
ャンネルＣＨ1 及びディジタル信号処理回路４６の動作
と同等であり、この結果、フィードバック電流Ｉfoa( 2
〜n)及びフィードバック電流Ｉfob( 2〜n)が合成して第
１実施形態と同様のフィードバック電流Ｉfo(2〜n)とし
てフィードバックコイル１７ｃに流れることにより、直
流オフセット磁束成分Φo( 2〜n)を打ち消すフィードバ
ック磁束Φfo(2〜n)がＳＱＵＩＤ素子１２に与えられ、
当該直流オフセット磁束成分Φo( 2〜n)がキャンセルさ
れる。

【００８２】したがって、実際の計測時においても、第
１のラッチ回路４８によりラッチされたディジタルデー
タＤL( 1〜n)及び第２のラッチ回路４９によりラッチさ
れたディジタルデータＤM( 1〜n)に基づいて上述した処
理により生成されたフィードバック電流Ｉfoa( 1〜n)及
びフィードバック電流Ｉfob( 1〜n)が合成したフィード
バック電流Ｉfo(1〜n)として、測定磁場に基づく磁束Φ
s( 1〜n)をキャンセルするためのフィードバック電流Ｉ
f( 1〜n)と重畳してフィードバックコイル１７ｃに流れ
ることにより、フィードバック電流Ｉf( 1〜n)、フィー
ドバック電流Ｉfo(1〜n)及びフィードバックコイル１７
ｃによりフィードバック磁束Φf( 1〜n)及びフィードバ
ック磁束Φfo(1〜n)がＳＱＵＩＤ素子１２にそれぞれ与
えられ、測定磁場に基づく磁束Φs( 1〜n)及び直流オフ
セット磁束Φo( 1〜n)がそれぞれキャンセルされる。

【００８３】以上述べたように、本構成によれば、ディ
ジタル制御回路４７により１６ビット精度のディジタル
データＤd( 1〜n)を下位８ビットのディジタルデータＤ
L( 1〜n)と上位８ビットのディジタルデータＤM( 1〜n)
とに分割し、この分割したディジタルデータＤL( 1〜n)
及びＤM( 1〜n)を８ビット精度の２つのＤＡＣ（第１の
ＤＡＣ５０及び第２のＤＡＣ５１）によりＤ／Ａ変換す
ることにより、仮想的に１６ビット精度を有するディジ
タルデータＤd'( 1 〜n)に基づいて得られたフィードバ
ック磁束Φfo(1〜n)をフィードバックコイル１７ｃにフ
ィードバックしている。

【００８４】すなわち、８ビット精度のＤＡＣを２個用
いることにより、ＣＰＵ／ＤＳＰ２８ａは１６ビット精
度という高い精度でディジタル信号処理を実行すること
ができ、直流オフセット磁束Φo1から生じた直流電圧成
分に基づくディジタルデータＤd(1 〜n)を高い精度で抽
出することができる。

【００８５】したがって、第１実施形態で述べた効果に
加えて、より高い精度で直流オフセット磁束に基づく直
流磁束オフセット電圧成分を検出してキャンセルするこ
とができる。また、８ビット精度のＤＡＣは安価で且つ
簡易な構成を有しているため、このような８ビット精度
のＤＡＣを用いることにより、ＳＱＵＩＤ磁束計全体の
コストやスペースを増大させることなく１６ビット精度
の信号処理を実現することができる。

【００８６】なお、本実施形態では、８ビット精度のＤ
ＡＣを２個用いて１６ビット精度のデータ処理を実現し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の
ＤＡＣを用いてもよい。例えば、８ビット精度のＤＡＣ
を４個用いることにより、３２ビット精度のデータ処理
を実現することも可能である。

【００８７】また、第１及び第２実施形態では、各チャ
ンネルＣＨ1 〜ＣＨn （以下、代表して第１チャンネル
ＣＨ1 について説明する）の第１のフィードバック回路
から測定磁場に基づく磁束Φs1キャンセル用のフィード
バック電流Ｉf1をフィードバックコイル１７ｃに供給
し、第２のフィードバック回路から直流オフセット磁束
成分Φo1キャンセル用のフィードバック電流Ｉfo1 をフ
ィードバックコイル１７ｃに供給することにより、ＳＱ
ＵＩＤ素子１２に対してフィードバック磁束Φf1及びフ
ィードバック磁束Φfo1 を与えているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、測定磁場に基づく
磁束Φs1キャンセル用のフィードバック電流Ｉf1と直流
オフセット磁束成分Φo1キャンセル用のフィードバック
電流Ｉfo1とを加算回路（ａｄｄｅｒ）により加算し、
この加算されたフィードバック電流ＩfA1 をフィードバ
ックコイル１７ｃに供給することにより、ＳＱＵＩＤ素
子１２に対して、測定磁場に基づく磁束Φs1と直流オフ
セット磁束成分Φo1との合成磁束成分をキャンセルする
フィードバック磁束ΦfA1 ｛＝フィードバック磁束Φf1
＋フィードバック磁束Φfo1 ｝を与えるようにしてもよ
い。

【００８８】例えば、図６は、第２実施形態のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計４５の各チャンネルＣＨ1〜チャンネルＣＨn
にａｄｄｅｒ５５をそれぞれ配設した構成を示す図であ
る。

【００８９】図６によれば、ＳＱＵＩＤ磁束計４５Ａの
第１チャンネルＣＨ1 における第１のフィードバック回
路１７の抵抗１７ａから出力されたフィードバック電流
Ｉf1、第２のフィードバック回路５２の抵抗５２ａから
出力されたフィードバック電流Ｉfoa1及び抵抗５２ｂか
ら出力されたフィードバック電流Ｉfob1は、それぞれａ
ｄｄｅｒ５５に入力されるようになっている。

【００９０】そして、ａｄｄｅｒ５５は、入力されたフ
ィードバック電流Ｉf1、フィードバック電流Ｉfoa1及び
フィードバック電流Ｉfob1を加算して合成し、合成フィ
ードバック電流ＩfA1 としてフィードバックライン５６
を介してフィードバックコイル１７ｃに供給するように
構成されている。なお、その他のチャンネルＣＨ2 〜チ
ャンネルＣＨn のａｄｄｅｒ５５も、第１チャンネルＣ
Ｈ1 のａｄｄｅｒ５５と同等の構成及び動作を行なうよ
うになっており、また、ＳＱＵＩＤ磁束計４５Ａのその
他の構成及び動作は、第２実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計
４５の構成及び動作と同等であるため、その説明を省略
する。

【００９１】すなわち、本構成のＳＱＵＩＤ磁束計４５
Ａによれば、第１チャンネルＣＨ1のａｄｄｅｒ５５か
ら出力されたフィードバック電流ＩfA1 は、測定磁場に
基づく磁束Φs1キャンセル用のフィードバック電流Ｉf1
と直流オフセット磁束成分Φo1キャンセル用のフィード
バック電流Ｉfo1 （＝Ｉfoa1＋Ｉfob1）との合成電流で
あるため、この合成電流ＩfA1 がフィードバックコイル
１７ｃに供給されＳＱＵＩＤ素子１２に対してフィード
バック磁束ΦfA1 ｛＝フィードバック磁束Φf1＋フィー
ドバック磁束Φfo1 ｝が与えられることにより、測定磁
場に基づく磁束Φs1と直流オフセット磁束成分Φo1との
合成磁束成分をキャンセルすることができる。なお、第
２チャンネルＣＨ2 〜第ｎチャンネルＣＨn の各ａｄｄ
ｅｒ５５からそれぞれ出力されたフィードバック電流Ｉ
fA(2〜n)も、対応する各チャンネルＣＨ2 〜ＣＨn のフ
ィードバックコイル１７ｃにそれぞれ供給され各ＳＱＵ
ＩＤ素子１２に対してフィードバック磁束ΦfA(2〜n)
｛＝フィードバック磁束Φf(2〜n)＋フィードバック磁
束Φfo(2〜n)｝がそれぞれ与えられ、測定磁場に基づく
磁束Φs( 2〜n)と直流オフセット磁束成分Φo( 2〜n)と
の合成磁束成分をキャンセルすることができる。

【００９２】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図７に従って以下に説明する。

【００９３】図７によれば、本実施形態のＳＱＵＩＤ磁
束計６０の第１チャンネルＣＨ1 は、第１実施形態の変
形例（図４）の構成における第２のフィードバック回路
３２の代わりに、駆動回路１６とプリプロセッサ回路２
５Ａとの間に配設され、駆動回路１６の積分器１６ｂか
ら出力された電圧信号とＤＡＣ４０から出力された直流
電圧信号とを加算してプリプロセッサ回路２５Ａに出力
する加算器（ａｄｄｅｒ）６１を有している。なお、そ
の他のチャンネルＣＨ2 〜ＣＨn も、第２のフィードバ
ック回路３２の代わりに、駆動回路１６とプリプロセッ
サ回路２５Ａとの間に配設されたａｄｄｅｒ６１をそれ
ぞれ有している。なお、ＳＱＵＩＤ磁束計６０のその他
の構成は、第１実施形態の変形例のＳＱＵＩＤ磁束計１
１Ａの構成と同等であるため、その説明を省略する。

【００９４】次に本実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計６０の
全体動作について説明する。なお、ＳＱＵＩＤ磁束計６
０における各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn の動作は略同等
であるため、以下では第１チャンネルＣＨ1 及びディジ
タル信号処理回路２６の動作を中心に説明する。

【００９５】第１実施形態と同様にＳＱＵＩＤ駆動回路
１８を初期駆動させることにより検出コイル１３で検出
された直流オフセット磁束成分Φo1を含む磁束に基づい
てＳＱＵＩＤ素子１２を介して出力された電圧は駆動回
路１６の増幅器１６ａ及び積分器１６ｂにより増幅処理
されて電圧信号Ｖo1としてａｄｄｅｒ６１及びプリプロ
セッサ回路２５を介してディジタル信号処理回路２６に
送られる。そして、このディジタル信号処理回路２６に
より直流オフセット磁束Φo1から生じた直流電圧成分に
基づくディジタルデータＤd1のみが抽出され、ＤＡＣ４
０に送られる。ＤＡＣ４０に送られた直流電圧成分に基
づくディジタルデータＤd1は、当該ＤＡＣ４０にラッチ
される。そして、このラッチされたディジタルデータＤ
d1は、ＤＡＣ４０により直流オフセット磁束Φo1のみか
ら生じた直流電圧信号に変換され、フィードバック電圧
信号としてａｄｄｅｒ６１に出力される。

【００９６】このとき、ａｄｄｅｒ６１では、駆動回路
１６から送られた直流オフセット磁束成分Φo1を含む磁
束に基づく電圧信号とＤＡＣ４０から送られたフィード
バック電圧信号とが加算処理される。

【００９７】すなわち、直流オフセット磁束成分Φo1を
含む磁束に基づく電圧信号Ｖo1と、直流オフセット磁束
Φo1のみから生じたフィードバック電圧信号Ｖf1とが加
算されるため、当該ａｄｄｅｒ６１から出力される電圧
信号は、直流オフセット磁束成分Φo1に基づく直流磁束
オフセット電圧Ｖof1 がキャンセルされた信号となって
いる。

【００９８】このように、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８を初
期駆動させて直流オフセット磁束成分Φo1に基づく直流
磁束オフセット電圧成分Ｖof1 のキャンセリング処理を
行なうことにより、当該直流磁束オフセット電圧成分Ｖ
of1 を打ち消すフィードバック電圧信号Ｖf1を生成する
ためのディジタルデータＤd1をＤＡＣ４０にラッチする
ことができる。

【００９９】続いて、ＤＡＣ４０に直流磁束オフセット
電圧成分Ｖof1 キャンセル用のディジタルデータＤd1が
ラッチされた状態において、第１実施形態と同様に被検
体の測定ポイントからの生体磁気測定を実行する。

【０１００】すなわち、検出コイル１３により検出され
た測定磁場に基づく磁束はＳＱＵＩＤ素子１２を介して
電圧として出力され、この出力電圧は、ＳＱＵＩＤ駆動
回路１８の増幅器１６ａ及び積分器１６ｂにより増幅処
理された後で第１のフィードバック回路１７の抵抗１７
ａを介して電流に変換されて第１のフィードバック回路
１７のフィードバック電流Ｉf1としてフィードバックラ
イン１７ｂを介してフィードバックコイル１７ｃにそれ
ぞれ供給される。この結果、フィードバックコイル１７
ｃに流れるフィードバック電流Ｉf1により測定磁場変化
を打ち消すフィードバック磁束Φf1がＳＱＵＩＤ素子１
２に与えられる。

【０１０１】一方、ＳＱＵＩＤ駆動回路１８の再駆動に
応じて、ＤＡＣ４０によりラッチされたディジタルデー
タＤd1は、直流オフセット磁束Φo1のみから生じた直流
電圧信号に変換され、フィードバック電圧信号Ｖf1とし
てａｄｄｅｒ６１に送られる。

【０１０２】このとき、ａｄｄｅｒ６１には、直流磁束
オフセット電圧成分Ｖof1 を含むフィードバック磁束Φ
f1に比例した電圧信号（測定磁束Φs1に基づく電圧信
号）Ｖout1a も送られているため、当該ａｄｄｅｒ６１
により送られた電圧信号Ｖout1a と直流オフセット磁束
Φo1のみから生じたフィードバック電圧信号Ｖf1とが加
算処理される。

【０１０３】この結果、ａｄｄｅｒ６１から出力される
電圧信号Ｖout1は、直流磁束オフセット電圧成分Ｖof1
を含むフィードバック磁束Φf1に比例した電圧信号（測
定磁束Φs に基づく電圧信号）Ｖout1a から直流オフセ
ット磁束Φo1のみから生じたフィードバック電圧信号Ｖ
f1がキャンセルされた信号となっている。

【０１０４】他のチャンネルＣＨ2 〜ＣＨn において
も、上述したＳＱＵＩＤ駆動回路１８の初期駆動により
各ＤＡＣ４０にディジタルデータＤd( 2〜n)がラッチさ
れており、このラッチされたディジタルデータＤd( 2〜
n)がＳＱＵＩＤ駆動回路１８の再駆動に応じて直流オフ
セット磁束Φo( 2〜n)のみから生じたフィードバック電
圧信号Ｖf( 2〜n)として、測定磁束Φs に基づく電圧信
号Ｖout( 1〜n)a とともにａｄｄｅｒ６１にそれぞれ送
られるため、各ａｄｄｅｒ６１から出力される電圧信号
Ｖout( 2〜n)は、直流磁束オフセット電圧成分Ｖof(2〜
n)を含むフィードバック磁束Φf( 2〜n)に比例した電圧
信号（測定磁束Φs( 2〜n)に基づく電圧信号）Ｖout( 2
〜n)a から直流オフセット磁束Φo( 2〜n)のみから生じ
たフィードバック電圧信号Ｖf( 2〜n)がキャンセルされ
た信号となっている。

【０１０５】したがって、各チャンネルＣＨ1 〜ＣＨn
のａｄｄｅｒ６１からそれぞれ出力される電圧信号Ｖou
t( 1〜n)には、直流オフセット磁束に基づく直流磁束オ
フセット電圧成分が含まれないため、上記直流オフセッ
ト磁束の存在に係わらず被検体の測定ポイントから発せ
られる非常に低周波な直流磁場信号に基づく直流電圧信
号を正確に測定することができる。

【０１０６】なお、本実施形態ではラッチ機能内蔵のＤ
ＡＣ４０を用いたが、図２に示したラッチ回路３０及び
ＤＡＣ３１を併用する構成でもよい。

【０１０７】また、本実施形態において、ＤＡＣ４０の
出力段（ＤＡＣ４０とａｄｄｅｒ６１との間）にＤＡＣ
４０から出力されるフィードバック電圧信号のゲインを
調整するためのバッファアンプやゲイン調整回路を設け
ることも可能である。

【０１０８】ところで、上述した各実施形態におけるデ
ィジタル信号処理回路のＣＰＵ／ＤＳＰ２８、２８ａ
は、ディジタルデータＤo(1 〜n)から直流オフセット磁
束Φo(1〜n)により生じた直流電圧成分（直流磁束オフ
セット電圧成分）に基づくデータＤd( 1〜n)のみをそれ
ぞれ抽出しているが、当該ＣＰＵ／ＤＳＰ２８、２８ａ
に対して図示しない入力器等からオペレータ等を介して
ディジタル信号処理の参考値データ（閾値データ等）を
有する外部参照信号データを入力し、ＣＰＵ／ＤＳＰ２
８、２８ａが入力された外部参照信号データに応じて上
記データＤd(1 〜n)の抽出処理を行なうように構成して
もよい。このように構成すれば、ＣＰＵ／ＤＳＰ２８、
２８ａのディジタル信号処理がより迅速に行なわれるこ
とになり、全体の生体磁気計測時間が短縮する。

【０１０９】また、上述した第１実施形態の変形例及び
第３実施形態のＳＱＵＩＤ磁束計においては、ディジタ
ル信号処理回路及びラッチ機能内蔵のＤＡＣを用いた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した
ディジタル信号処理回路の機能及びラッチ機能を共に内
蔵したＤＡＣを用いることも可能である。また、ディジ
タル信号処理回路を、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ／ＤＳＰ、
及びディジタル制御回路で構成しているが、Ａ／Ｄ変換
器とディジタル制御回路の機能を有するＣＰＵ／ＤＳＰ
とで構成することも可能である。

【０１１０】さらに、上述した各実施形態のＳＱＵＩＤ
磁束計においては、駆動回路１６の積分器１６ｂから出
力された電圧信号に対して雑音除去処理及び増幅処理を
行なうプリプロセッサ回路を用いたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、駆動回路１６の積分器１６ｂ
から出力された電圧信号から直流電圧成分のみをピック
アップするためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いて
もよい。

【０１１１】さらにまた、上述した各実施形態のＳＱＵ
ＩＤ磁束計においては、プリプロセッサ回路の前段（積
分器１６ｂ、あるいはａｄｄｅｒ６１）の信号を図示し
ない前処理部やＡ／Ｄ変換器を介してデータ処理装置に
送るように構成したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、プリプロセッサ回路の出力を直接Ａ／Ｄ変換
器を介してデータ処理装置に送るように構成してもよ
い。このように構成すれば、前処理部が不要になるた
め、ＳＱＵＩＤ磁束計の回路構成が小型化する。

【０１１２】そして、第１〜第２実施形態のＳＱＵＩＤ
磁束計においては、第２のフィードバック回路から送ら
れる直流オフセット磁束キャンセル用のフィードバック
電流と測定磁場に基づく磁束キャンセル用のフィードバ
ック電流とを共通のフィードバックコイル１７ｃに供給
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定
磁場に基づく磁束キャンセル用のフィードバック電流を
供給するフィードバックコイル１７ｃとは別個に、直流
オフセット磁束キャンセル用のフィードバック電流を供
給するフィードバックコイルを設置してもよい。

【０１１３】一方、上述した各実施形態のＳＱＵＩＤ磁
束計においては、ＳＱＵＩＤ駆動回路としてＤＯＩＴ方
式のＳＱＵＩＤ駆動回路を用いたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ＦＬＬ回路を用いることも可能
である。

【０１１４】図８はＳＱＵＩＤ駆動回路として、ＦＬＬ
回路を用いた場合のＳＱＵＩＤ素子１２駆動部分の構成
を示す図である。図８によれば、ＦＬＬ回路７０は、発
振器７１と、この発振器７１から出力された励振信号
（矩形波電圧信号）をフィードバックライン７２を介し
て電流に変換してフィードバックコイル７３に流してＳ
ＱＵＩＤ素子１２に変調磁束Φm を印加した状態におい
て測定磁場による磁束Φs に基づいてＳＱＵＩＤ素子１
２から出力された電圧を増幅する増幅器７４と、この増
幅器７４から出力された電圧信号に対して発振器７１か
ら出力された変調磁束Φm に比例する励振信号（矩形波
電圧信号）を掛け合わせ、この掛け合わせた信号からロ
ーパスフィルタにより測定磁場Φs の周波数のみを含む
電圧信号Ｖout を取り出す同期検波回路７５とを備え、
この同期検波回路７５により取り出した電圧信号Ｖout
を逆極性の電流に変換してフィードバックライン７２を
介してフィードバックコイル７３に流すことにより、Ｓ
ＱＵＩＤ素子１２に対して測定磁束Φs を打ち消すフィ
ードバック磁束Φf を与えるようになっている。

【０１１５】第１〜第３実施形態においてＳＱＵＩＤ駆
動回路として上述したＦＬＬ回路を用いても、本発明の
主要部には何等変更を加えることがないため、第１〜第
３実施形態で述べた動作と同等の動作を行ない、同等の
効果を得ることができる。

【０１１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のＳＱＵＩＤ
磁束計によれば、ＳＱＵＩＤ素子からＳＱＵＩＤ駆動手
段を介して出力された信号から抽出された直流オフセッ
ト磁束に基づく直流電圧成分に対応するディジタルデー
タを直流電圧成分に対応する電気信号に変換し、変換し
た電気信号を直流オフセット磁束キャンセル用の磁束
（フィードバック磁束）としてＳＱＵＩＤ素子にフィー
ドバック（あるいは、変換した電気信号をフィードバッ
ク信号としてＳＱＵＩＤ駆動手段の出力へフィードバッ
ク）することにより、外部環境等から生じた磁場に基づ
いてＳＱＵＩＤ素子に与えられた直流オフセット磁束
は、上記フィードバック磁束（あるいはフィードバック
信号）によりキャンセルされる。

【０１１７】したがって、ＳＱＵＩＤ素子からＳＱＵＩ
Ｄ駆動手段を介して出力された測定ポイントの微弱磁場
に比例した出力信号には、直流オフセット磁束に基づく
直流電圧成分を含む電気信号が含まれないため、当該直
流オフセット磁束に基づく直流電圧成分に関係なく測定
ポイントから発せられる例えば非常に低周波な直流磁場
信号に基づく直流電圧信号を正確に測定することができ
る。この結果、ＳＱＵＩＤ磁束計を上述した非常に低周
波な直流磁場信号を計測することにも適用することがで
き、当該ＳＱＵＩＤ磁束計の計測適用範囲及びその計測
精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＳＱＵＩＤ磁束計に係わるクレーム対
応図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わるＳＱＵＩＤ
磁束計の概略構成を示すブロック図。

【図３】図２におけるＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回
路によるＳＱＵＩＤ素子駆動部分の構成を示す図。

【図４】第１の実施の形態の変形例に係わるＳＱＵＩＤ
磁束計の概略構成を示すブロック図。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係わるＳＱＵＩＤ
磁束計の概略構成を示すブロック図。

【図６】第２の実施の形態の変形例に係わるＳＱＵＩＤ
磁束計の概略構成を示すブロック図。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係わるＳＱＵＩＤ
磁束計の概略構成を示すブロック図。

【図８】ＦＬＬ回路によるＳＱＵＩＤ素子駆動部分の構
成を示す図。

【図９】従来のＳＱＵＩＤ磁束計の概略構成を示すブロ
ック図。

【図１０】（ａ）は、ＤＯＩＴ方式のＳＱＵＩＤ駆動回
路を用いたＳＱＵＩＤ磁束計におけるＶ−Φ特性、その
Ｖ−Φ特性上で決定された動作点及びその動作点に対す
るオフセット磁束を示す図であり、（ｂ）は、ＦＬＬ回
路を用いたＳＱＵＩＤ磁束計におけるＶ−Φ特性、その
Ｖ−Φ特性上で決定された動作点及びその動作点に対す
るオフセット磁束を示す図。

【符号の説明】

１１、１１Ａ、４５、４５ＡＳＱＵＩＤ磁束計１２ＳＱＵＩＤ素子１３検出コイル１４入力コイル１５電流源１６駆動回路１７第１のフィードバック回路１７ａ抵抗１７ｂ、３２ｂ、５６フィードバックライン１７ｃフィードバックコイル１８ＳＱＵＩＤ駆動回路２５、２５Ａプリプロセッサ回路２６、４６ディジタル信号処理回路２７、２７ａＡ／Ｄ変換器２８、２８ａＣＰＵ／ＤＳＰ２９、４７ディジタル制御回路３０ラッチ回路３１、４０ＤＡＣ３２第２のフィードバック回路３２ａ、５２ａ、５２ｂ抵抗４８第１のラッチ回路４９第２のラッチ回路５０第１のＤＡＣ５１第２のＤＡＣ５５、６１ａｄｄｅｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の測定ポイントから発せられる
微弱磁場を検出可能な検出コイル及びこの検出コイルに
より検出された磁場に基づく磁束に応じて電気信号を出
力するＳＱＵＩＤ素子（超伝導量子干渉素子）を有する
磁場測定手段と、前記ＳＱＵＩＤ素子から出力された電
気信号を磁束として当該ＳＱＵＩＤ素子にフィードバッ
クすることにより前記電気信号を前記微弱磁場に比例し
た出力信号とするＳＱＵＩＤ駆動手段とを備えたＳＱＵ
ＩＤ磁束計において、前記ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力された直流オフセット
磁束に基づく直流電圧成分を含む電気信号をディジタル
データに変換する第１の変換手段と、この第１の変換手
段により変換されたディジタルデータから前記直流電圧
成分に対応するディジタルデータを抽出する抽出手段
と、この抽出手段により抽出された直流電圧成分に対応
するディジタルデータを保持し前記直流電圧成分に対応
する電気信号に変換する第２の変換手段と、この第２の
変換手段により変換された直流電圧成分に対応する電気
信号に基づいて前記微弱磁場に比例した出力信号に含ま
れる直流オフセット磁束に基づく直流電圧成分をキャン
セルするキャンセル手段とを備えたことを特徴とするＳ
ＱＵＩＤ磁束計。
【請求項２】前記キャンセル手段は、前記第２の変換
手段により変換された直流電圧成分に対応する電気信号
を前記直流オフセット磁束キャンセル用の磁束として前
記ＳＱＵＩＤ素子にフィードバックするフィードバック
手段である請求項１記載のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項３】前記直流電圧成分を含む電気信号は、前
記検出コイルを前記測定ポイントから離間させて配置し
た状態において前記ＳＱＵＩＤ駆動手段を駆動させるこ
とにより当該ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力された電気信
号であり、前記微弱磁場に比例した出力信号は、前記磁
場測定手段の検出コイルを前記測定ポイントに近接して
配置した状態において前記ＳＱＵＩＤ駆動手段を駆動さ
せることにより当該ＳＱＵＩＤ駆動手段から出力された
電気信号であるとともに、前記第２の変換手段は、前記
直流電圧成分に対応するディジタルデータをラッチする
ラッチ回路と、前記微弱磁場に比例した出力信号を得る
ための前記ＳＱＵＩＤ駆動手段の駆動に応じて前記ラッ
チ回路によりラッチされた直流電圧成分に対応するディ
ジタルデータを読み出して前記直流電圧成分に対応する
電気信号に変換する変換回路とを備えた請求項２記載の
ＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項４】前記ＳＱＵＩＤ駆動手段は、前記ＳＱＵ
ＩＤ素子から出力された電圧を増幅する増幅器及び積分
器を有する駆動回路と、前記ＳＱＵＩＤ素子に近接して
配置されたフィードバックコイル及び前記駆動回路の積
分器から出力された電圧信号を電流に変換する第１の電
圧／電流変換回路を有し、この第１の電圧電流変換回路
により変換された電流をフィードバック電流として前記
フィードバックコイルに供給する第１のフィードバック
回路とを備えており、前記フィードバック手段は、前記
変換回路により変換された直流電圧成分に対応する電気
信号を電流に変換する第２の電圧／電流変換回路と、こ
の第２の電圧電流変換回路により変換された電流をフィ
ードバック電流として前記フィードバックコイルに供給
する第２のフィードバック回路とを備えた請求項３記載
のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項５】前記抽出手段は、抽出した直流電圧成分
に対応するディジタルデータを複数のビットデータに分
割して出力するようになっており、前記ラッチ回路は前
記複数のビットデータをそれぞれラッチする複数のラッ
チ回路であり、前記変換回路は、前記複数のラッチ部に
よりそれぞれラッチされたビットデータを読み出してそ
れぞれ電気信号に変換する複数の変換回路であるととも
に、前記フィードバック手段の第２の電圧／電流回路は、前
記複数の変換回路によりそれぞれ変換された電気信号を
それぞれ電流に変換する複数の電圧／電流変換回路であ
り、前記第２のフィードバック回路は、前記複数の電圧
／電流変換回路により変換された電流をそれぞれフィー
ドバック電流として前記フィードバックコイルに供給す
るようにした請求項４記載のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項６】前記第２のフィードバック回路は前記第
１のフィードバック回路の第１の電圧電流変換回路によ
り変換されたフィードバック電流及び前記複数の電圧／
電流変換回路により変換された各フィードバック電流を
加算する加算手段を有し、当該加算回路から出力された
加算フィードバック電流を前記フィードバックコイルに
供給するようにした請求項５記載のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項７】前記変換回路はＤ／Ａ変換器であり、前
記第１の電圧／電流変換回路及び第２の電圧／電流変換
回路は抵抗である請求項４乃至６の内の何れか１項記載
のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項８】前記第１の電圧／電流変換回路及び前記
第１のフィードバック回路を介して前記フィードバック
コイルに供給されるフィードバック電流のフィードバッ
クゲイン量と前記第２の電圧／電流変換回路及び前記第
２のフィードバック回路を介して前記フィードバックコ
イルに供給されるフィードバック電流のフィードバック
ゲイン量とを異なるように構成した請求項４乃至６の内
の何れか１項記載のＳＱＵＩＤ磁束計。
【請求項９】前記キャンセル手段は、前記第２の変換
手段により変換された直流電圧成分に対応する電気信号
をフィードバックして前記ＳＱＵＩＤ駆動手段からの出
力信号と加算する加算手段である請求項１記載のＳＱＵ
ＩＤ磁束計。
【請求項１０】前記第２の変換手段は、前記直流電圧
成分に対応するディジタルデータをラッチする機能と、
前記微弱磁場に比例した出力信号を得るための前記ＳＱ
ＵＩＤ駆動手段の駆動に応じて前記ラッチされた直流電
圧成分に対応するディジタルデータを読み出して前記直
流電圧成分に対応する電気信号に変換する変換機能とを
有するＤ／Ａ変換器である請求項１又は９記載のＳＱＵ
ＩＤ磁束計。