JPH11330768A - 磁気遮蔽装置 - Google Patents

磁気遮蔽装置

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JPH11330768A
JPH11330768A JP10135363A JP13536398A JPH11330768A JP H11330768 A JPH11330768 A JP H11330768A JP 10135363 A JP10135363 A JP 10135363A JP 13536398 A JP13536398 A JP 13536398A JP H11330768 A JPH11330768 A JP H11330768A
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JP
Japan
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magnetic
coil
output
room
magnetic field
Prior art date
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Pending
Application number
JP10135363A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Tomita
司 冨田
Shigeki Kajiwara
茂樹 梶原
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】応答性に優れた高い磁気雑音遮蔽率を実現す
る。 【解決手段】磁気シールドルーム1の内部で計測用磁気
センサ3の近傍となる位置に磁気センサ(参照用SQU
ID)4を設置するとともに、その磁気センサ4からの
出力を基にコイル5に負帰還する出力値を算出する演算
装置8を設け、この演算装置8の出力に応じた大きさの
磁場を、磁気シールドルーム1の内部に設置したコイル
5が発生する構造とすることで、環境磁気雑音を補償す
る磁場が磁気シールドルーム1を構成する高透磁率材料
の影響を受けないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば生体内の微
小な磁気をマルチチャンネルSQUID等により計測す
る際に、その計測周辺の環境磁気雑音を抑制するのに用
いられる磁気遮蔽装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生体に刺激を与えると、細胞膜をはさん
で形成されている分極が一時的に壊れて活動電流が流れ
る。このような活動電流は、脳、心臓、骨格筋、網膜な
どにみられ、それぞれ脳波、心電図、筋電図、網膜電位
図などと呼ばれている。また、電流が流れることにとも
なって生じる磁場の記録は、それぞれ脳磁図、心磁図、
筋磁図、網膜磁図などと呼ばれている。
【0003】生体内の磁気を計測する装置として、近
年、SQUID(Superconducting Quantum Interferen
ce Devaice:超伝導量子干渉型素子)を用いたセンサが
開発されており、生体内の微小な磁場の計測が容易にな
ってきている。しかし、マルチチャンネルSQUID等
を用いて生体内の磁気を計測する場合、環境磁気雑音が
測定の精度に悪影響を及ぼす。すなわち、生体から発生
する磁界は、非常に微弱であり、心磁界において10
-11 T程度、脳磁界では10-14 T程度の大きさしかな
いため、検出する際に地磁気(4.0×10-5T)や都
市磁気雑音(10-7T)などの環境磁気雑音に埋もれて
しまう。
【0004】このような環境磁気雑音を抑制する手段と
して、一般にはパーマロイなどの高透磁率材料を用いた
磁気シールドルームが利用されているが、磁気シールド
ルームにおいて高い遮蔽率を実現するためには、高価な
パーマロイ等の高透磁率材料を大きな部屋の周囲に厚
く、また多層に巻く必要があるため、磁気シールドルー
ム全体が非常に高価なものとなる。また、環境磁気雑音
を抑制する手段として、高透磁率材料を用いた磁気シー
ルドルームの他にも、超伝導体を用いた磁気シールドも
存在するが、超伝導体による磁気シールドでは、大きな
計測空間を確保できないことや、超伝導体を冷却する必
要があるためコスト・維持管理の面で不利であるという
ような問題がある。
【0005】そのような問題を解消するため、従来で
は、アクティブシールド技術により磁気シールドルーム
の性能を補って、磁気遮蔽率を高めるという方法が採ら
れている。そのアクティブシールドを用いた磁気遮蔽装
置の一例を図2に示す。
【0006】図2に示す磁気遮蔽装置には、磁気シール
ドルーム11の外部に磁場発生用のコイル15が設置さ
れている。また、磁気シールドルーム11の内部に環境
磁気雑音を測定するための磁気センサ14が設置されて
おり、その磁気センサ14からの出力がA/D変換器1
7を経て演算装置18に取り込まれる。
【0007】演算装置18では、A/D変換器17の出
力を基にコイル15に負帰還する出力値が算出され、こ
の演算装置18の出力がD/A変換器19にてD/A変
換された後、磁気シールドルーム11の外部に設置され
たコイル15に印加される。これにより、環境磁気雑音
を補償する大きさの磁場が発生し、その発生磁場の作用
により、磁気シールドルーム11室内のデュワ12の内
部に設置された計測用SQUID13の出力から磁気雑
音が軽減される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アクティブ
シールドを用いた磁気遮蔽装置では、磁気遮蔽の演算に
用いる磁気センサとして、従来、マルチチャンネルSQ
UIDとは別の、室温で動作可能なフラックスゲート磁
束計やホール素子などが用いられており、その磁気セン
サを、磁気シールドルーム室内のほぼ全体の磁気雑音を
測定できる位置に設置している。そのため、計測用のマ
ルチチャンネルSQUIDと、磁気遮蔽の演算に用いる
磁気センサの全体を含む広い領域で磁気遮蔽を行うこと
が必要となり、このため環境磁気雑音を補償する大きさ
の磁場を発生するコイルは磁気シールドルーム外部に設
置されている。
【0009】しかしながら、磁場発生用のコイルが磁気
シールドルームの外部にあると、パーマロイなどの高透
磁率材料を通して磁気シールドルーム内部へ磁場を印加
しなければならず、強い磁場の発生が必要になる。ま
た、高透磁率材料の特性から、外部から印加した磁場は
高透磁率材料であるパーマロイに収束され、その漏れ分
が磁気シールドルーム内部に漏れ出す。そのため外部か
ら印加した磁場と内部での磁場変化の関係が複雑なもの
となる結果、高い遮蔽率を実現することが困難になる。
【0010】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、応答性に優れた高い磁気雑音遮蔽率を実現する
ことのできる磁気遮蔽装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気遮蔽装置は、内部に計測用磁気センサ
が設置される磁気シールドルームと、その磁気シールド
ルームの内部で計測用磁気センサの近傍となる位置に設
置された環境磁気雑音測定用の磁気センサと、磁気シー
ルドルームの内部に設置され、上記2つの磁気センサを
含む領域に磁場を発生するためのコイルと、環境磁気雑
音測定用の磁気センサからの出力を基にコイルに負帰還
する出力値を算出する演算手段を備え、この演算手段の
出力に応じた大きさの磁場を、磁気シールドルーム内の
コイルが発生するように構成されていることによって特
徴づけられる。
【0012】以上の構成の本発明の磁気遮蔽装置によれ
ば、磁気シールドルームの内部に設置された磁気センサ
からの出力(環境磁気雑音測定値)を基に、コイルに負
帰還する出力値(コイルへの印加電流)が算出され、そ
の出力値に応じた大きさの磁場すなわち環境磁気雑音を
補償する大きさの磁場が、磁気シールドルーム内部に設
置したコイルから発生し、その発生磁場の作用により、
計測用磁気センサの出力から環境磁気雑音が軽減され
る。
【0013】ここで、本発明の磁気遮蔽装置において
は、環境磁気雑音を測定するための磁気センサを計測用
磁気センサの近傍に設置することで、計測用磁気センサ
と磁気遮蔽に用いる磁気センサを含む磁気遮蔽領域を小
さくして、磁場発生用のコイルを磁気シールドルーム内
に設置しているので、そのコイルから発生する磁場つま
り環境磁気雑音を補償する磁場が、磁気シールドルーム
を構成するパーマロイ等の高透磁率材料の影響を受ける
ことがなくなる。
【0014】なお、本発明の磁気遮蔽装置に用いる環境
磁気計測用の磁気センサは、計測用磁気センサと同じマ
ルチチャンネルSQUID等が好ましいが、フラックス
ゲート磁束計あるいはホール素子など、室温で動作可能
な磁気センサを用いることもできる。
【0015】また、本発明の磁気遮蔽装置において、磁
気シールドルームの内部に設置するコイルとしては、ヘ
ルムホルツコイル状のコイル、ソレノイド状のコイルあ
るいは通常のループ型コイルなどが挙げられる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。
【0017】図1は本発明の実施の形態の全体構成を模
式的に示すブロック図である。まず、磁気シールドルー
ム1は、パーマロイ等の高透磁率材料で構成されてい
る。この磁気シールドルーム1の内部にはデュワ2が設
置されており、そのデュワ2の内部に、生体内の微小な
磁気を計測するための計測用SQUID3が設置されて
いる。
【0018】さて、本実施の形態においては、磁気シー
ルドルーム1内のデュワ2の内部に参照用SQUID4
を設置するとともに、その磁気シールドルーム1の内部
に、計測用SQUID3と参照用SQUID4を含む領
域に磁場を発生するためのコイル(例えばヘルムホルツ
コイル)5を設置したところに特徴がある。
【0019】参照用SQUID4は、環境磁気雑音を測
定するためのセンサで、その出力はSQUID駆動回路
(例えばFLL:Flux Locked Loop)6において環境磁
気雑音の大きさに対応した電圧信号に変換される。その
SQUID駆動回路6の出力はA/D変換器7を経て演
算装置8に取り込まれる。
【0020】演算装置8は、A/D変換器7からの入力
を基にコイル5に負帰還する出力値(コイル5への印加
電流)を算出する。その演算アルゴリズムには、A/D
変換器7からの入力値を目標値(零または所定の値)に
するための制御、例えば古典的PID制御、適応信号処
理、フィードバック制御あるいはフィードフォワード制
御などが用いられる。
【0021】そして、演算装置8からの出力は、D/A
変換器9にてD/A変換された後、磁気シールドルーム
1の内部に設置されたコイル5に印加され、磁気シール
ドルーム1内に磁場が発生する。このとき、コイル5が
発生する磁場は、磁気シールドルーム1を構成するパー
マロイ等の高透磁率材料を経ることなく、参照用SQU
ID4に到達する。従って、演算装置8で算出されたコ
イル5に負帰還する出力値に応じた大きさの磁場が、そ
のまま参照用SQUID4を含む領域に作用し、これに
より環境磁気雑音を打ち消すことが可能となる結果、磁
気シールドルーム1室内のデュワ2の内部に設置された
計測用SQUID3の出力から磁気雑音が低減される。
【0022】なお、以上の実施の形態では、参照用SQ
UID及び計測用SQUIDとしてマグネトメータ状の
ピックアップコイルを用いた例を示しているが、その参
照用・計測用のSQUIDは、一次微分型のピックアッ
プコイルでもよいし、あるいは高次の微分型のピックア
ップコイルであってもよい。
【0023】また、磁気シールドルーム1に設置するコ
イルとして、図1にはヘルムホルツコイル状のものを用
いた例を示しているが、これに代えて、ソレノイド状の
コイルを用いてもよいし、あるいは通常のループ型コイ
ルを用いてもよい。
【0024】さらに、図1には、説明を簡単にするため
に、参照用SQUID4、SQUID駆動回路6、A/
D変換器7、演算装置8、D/A変換器9及びコイル5
を1組しか図示していないが、実際には、様々なタイ
プ、大きさ、向きをもった参照用SQUID4とコイル
5の組み合わせを数組用いることにより、1次元のみな
らず2次元・3次元の様々な方向・距離からの環境磁気
雑音を遮蔽することが可能である。
【0025】ここで、以上の実施の形態では、参照用S
QUID4の出力をA/D変換して演算装置8に取り込
み、演算装置8の出力をD/A変換してコイル5に印加
しているが、本発明はこれに限られることなく、参照用
SQUID4の出力をアナログ演算回路系のみで処理し
て、コイル5に負帰還する出力値を算出するように構成
してもよい。
【0026】また、以上の実施の形態では、環境磁気雑
音を測定するセンサとしてSQUIDを用い、そのSQ
UIDをデュワの内部に設置した例を示したが、本発明
はこれに限られることなく、磁気雑音測定用の磁気セン
サとして、室温で動作可能なフラックスゲート磁束計あ
るいはホール素子などを用いてもよい。ただし、それら
の磁気センサを用いる場合、磁気シールドルーム内への
コイルの設置を可能とするため、磁気センサを、デュワ
の外部で計測用磁気センサに可能な限り近い位置に設置
し、遮蔽を行う磁場領域をできるだけ狭くしておく。
【0027】本発明の磁気遮蔽装置は、生体内の微小な
磁気の計測のほか、物体(固体等)が発生する微小な磁
気、あるいは地磁気等の微小な磁気を計測する際にも利
用することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気遮蔽
装置によれば、磁気シールドルームの内部で計測用磁気
センサの近傍に環境磁気雑音測定用の磁気センサを設置
して、この磁気センサからの出力を基にコイルに負帰還
する出力値を算出し、その出力値に応じた大きさの磁場
を発生するコイルを、磁気シールドルームの内部に設置
しているので、コイルから発生する磁場つまり環境磁気
雑音を補償する磁場が、磁気シールドルームを構成する
パーマロイ等の高透磁率材料の影響を受けることがなく
なる。その結果、応答性に優れた高い環境磁気雑音の遮
蔽率を実現することができる。また、コイルから発生す
る磁場を、高透磁率材料を経ることなく磁気センサに作
用させることができるので、図2に示す磁気遮蔽装置と
比較して、発生させる磁場が弱くて済むという効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の全体構成を模式的に示す
ブロック図である。
【図2】従来の磁気遮蔽装置の全体構成を模式的に示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 磁気シールドルーム 2 デュワ 3 計測用SQUID 4 参照用SQUID 5 コイル 6 SQUID駆動回路 7 A/D変換器 8 演算装置 9 D/A変換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に計測用磁気センサが設置される磁
    気シールドルームと、その磁気シールドルームの内部で
    上記計測用磁気センサの近傍となる位置に設置された環
    境磁気雑音測定用の磁気センサと、磁気シールドルーム
    の内部に設置され、上記2つの磁気センサを含む領域に
    磁場を発生するためのコイルと、上記環境磁気雑音測定
    用の磁気センサからの出力を基に上記コイルに負帰還す
    る出力値を算出する演算手段を備え、この演算手段の出
    力に応じた大きさの磁場を、上記磁気シールドルーム内
    のコイルが発生するように構成されていることを特徴と
    する磁気遮蔽装置。
JP10135363A 1998-05-18 1998-05-18 磁気遮蔽装置 Pending JPH11330768A (ja)

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JP10135363A JPH11330768A (ja) 1998-05-18 1998-05-18 磁気遮蔽装置

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