KR19980083826A - Magnetic field measurement device using high temperature superconducting shield - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온 초전도체의 자기 차폐 효과를 이용하여 심자계 센서 주변의 자기 노이즈(Magnetic Noise)를 차폐함으로써 심자도(Magnetic CardioGraphy)를 정확하게 측정하는 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치는 심자계 센서 및 비자기 유리섬유 듀어 사이에 원통형의 고온 초전도 차폐재를 배치함으로써, 심자계 센서에 그 주변의 자기 노이즈원으로부터 발생되는 자장 노이즈가 영향을 미치지 못하도록 차폐시켜 주어 정확한 심자도를 측정할 수 있다.The present invention relates to a magnetic field measurement apparatus using a high temperature superconducting shield that accurately measures a magnetic cardiograph by shielding magnetic noise around a magnetic field sensor using a magnetic shielding effect of a high temperature superconductor. In the magnetic field measuring apparatus using the high temperature superconducting shield according to the present invention, by placing a cylindrical high temperature superconducting shield between the magnetic field sensor and the non-magnetic glass fiber dewar, the magnetic field noise generated from the magnetic noise source around the core magnetic field sensor is It can be shielded from the influence so that accurate core measurement can be measured.
Description
본 발명은 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치에 관한 것으로, 상세하게는 고온 초전도체의 자기 차폐 효과를 이용하여 심자계 센서 주변의 자기 노이즈(Magnetic Noise)를 차폐함으로써 심자도(Magnetic CardioGraphy)를 정확하게 측정하는 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring a magnetic field using a high temperature superconducting shield, and more particularly, by shielding magnetic noise around a magnetic field sensor by using a magnetic shielding effect of a high temperature superconductor. It relates to a core magnetic field measuring device using a high temperature superconducting shield to be measured.
일반적으로 심자도 측정 장치는 양자간섭소자(Superconducting QUantum Interfernce Device: SQUID)를 사용하여 심전류에 의해 발생되는 미세 자장을 측정하는 장치이다.In general, the core measurement device is a device for measuring the fine magnetic field generated by the deep current by using a superconducting QUantum Interfernce Device (SQUID).
도 1은 종래의 심자계 측정 장치의 개략적 구조도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 심자계 측정 장치는 초전도양자간섭소자(Superconducting QUantum Interference Device; SQUID)로 구성된 심자계 센서(Magnetic CardioGraphy Sensor; MCG Sensor)(10)와 이를 지지하는 탐침(probe; 20) 및 이들을 둘러싸는 비자계 유리섬유 듀어(Nonmagnetic Fiberglass Dewar; 30)를 구비한다.1 is a schematic structural diagram of a conventional magnetic field measurement apparatus. As shown in the drawing, a conventional cardiac magnetic field measuring device includes a magnetic cardiographic sensor (MCG sensor) 10 formed of a superconducting QUantum Interference Device (SQUID) and a probe supporting the same. And Nonmagnetic Fiberglass Dewar (30) surrounding them.
이와 같이 구성된 심자도 측정 장치의 가장 큰 문제점으로 부각된 것은 심장에서 발생되는 심자장 신호의 크기가 일반 생활 환경에서의 지구 자장의 약 1/1,000,000 정도인 100 pT 정도의 크기 밖에 되지 않기 때문에 μ-메탈과 같은 자기 차단재로 수겹이 둘러 싸인 곳에서도 주변 자기 노이즈 때문에 그 측정에 큰 어려움이 따른다는 것이다. 특히, μ-메탈은 그 재료 자체가 매우 고가이고 가공이 용이하지 않아, 원활한 심자계 측정을 위하여 다층의 μ-메탈로 자기 차폐룸을 만들기 위해서는 상당한 재정적 부담이 따르게 된다.The main problem of the core measuring device configured as described above is highlighted by the fact that the magnitude of the cardiac signal generated by the heart is only about 100 pT, which is about 1 / 1,000,000 of the earth's magnetic field in a general living environment. Even where the layers are surrounded by magnetic barriers such as metal, the surrounding magnetic noise poses a significant challenge to the measurement. In particular, the μ-metal itself is very expensive and not easy to process, and there is a significant financial burden to make a magnetic shielding room with multiple μ-metals for smooth magnetic field measurement.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 고온 초전도 차폐재를 이용하여 주변의 자기 노이즈를 차폐함으로써 심자계 신호를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 고온 초전도 차페재를 이용한 심자계 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and provides a magnetic field measurement apparatus using a high temperature superconducting shielding material that can accurately measure the magnetic field signal by shielding the surrounding magnetic noise using a high temperature superconducting shielding material. The purpose is.
도 1은 종래의 심자계 측정 장치의 개략적 구조도이고,1 is a schematic structural diagram of a conventional magnetic field measurement device,
그리고 도 2는 본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치의 개략적 구조도이다.2 is a schematic structural diagram of a core magnetic field measuring device using a high temperature superconducting shield according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
10. 심자계 센서 20. 탐침10. Magnetic field sensor 20. Probe
30. 비자기 유리섬유 듀어30. Non-magnetic Fiberglass Dewar
100. 심자계 센서 200. 탐침100. Magnetic field sensor 200. Probe
300. 비자기 유리섬유 듀어 400. 고온 초전도 차페재300. Non-magnetic glass fiber Dewar 400. High temperature superconducting shielding material
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치는, 심전류에 의한 자계 신호를 측정하는 심자계 센서; 상기 심자계 센서를 지지하는 탐침; 및 상기 심자계 센서를 에워싸는 비자계 유리 섬유 듀어;를 구비하여 된 심자계 측정 장치에 있어서, 상기 비자계 유리섬유 듀어 및 상기 심자계 센서 사이에 외부 자계를 차폐하기 위한 고온 초전도 차폐재;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus for measuring a magnetic field using a high temperature superconducting shielding material according to the present invention comprises: a magnetic field sensor for measuring a magnetic field signal by a core current; A probe supporting the core magnetic sensor; And a non-magnetic glass fiber dewar surrounding the core magnetic sensor, comprising: a high temperature superconducting shielding material for shielding an external magnetic field between the non-magnetic glass fiber dewar and the core magnetic sensor; It is characterized by.
본 발명에 있어서, 상기 고온 초전도 차폐재는 Yi, Tl, Bi, Hg 및 Nd계열 중 적어도 어느 한 계열의 물질로 이루어지고, 원통형으로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the high temperature superconducting shielding material is made of at least any one series of materials of Yi, Tl, Bi, Hg and Nd series, preferably formed in a cylindrical shape.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 공온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치를 설명한다.With reference to the drawings will be described a magnetic field measurement apparatus using the air-temperature superconducting shield according to the present invention.
본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치는 고온 초전도체의 자기 차폐 효과를 이용하여 심자도(Magnetic CardioGraphy)를 측정하는 심자계 센서 주변을 위 아래가 개방된 원통형의 고온 초전도체로 감싸주어 주변 자기 노이즈(Magnetic Noise)를 최소화시킨 점에 특징이 있다. 즉, 본 발명은 초전도체의 마이스너 효과(Meissner Effect)에서 기인한 자기 차폐 특성을 이용하여 심자계 센서인 양자 간섭 소자를 주변 자장 노이즈의 영향권으로부터 격리한다.The magnetic field measurement apparatus using the high temperature superconducting shield according to the present invention is wrapped around the core magnetic field sensor measuring magnetic cardioGraphy by using the magnetic shielding effect of the high temperature superconductor with a cylindrical high temperature superconductor open up and down. It is characterized by minimizing magnetic noise. That is, the present invention isolates the quantum interference element, which is a core magnetic sensor, from the influence of ambient magnetic field noise by using the magnetic shielding characteristic caused by the Meissner effect of the superconductor.
본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자도 측정 장치는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 심자계 센서(100)를 비자기 유리섬유 듀어(Nonmagnetic Fiberglass Dewar; 300)의 아래 바닥면 자기 윈도우(Magnetic Window)부분에 밀착 시킨채로 심자계 센서(100)와 비자기 유리섬유 듀어(300) 사이에 위와 아래가 개방된 원통형 고온 초전도 차폐재(400)를 삽입한 것이다. 물론 이 때에 유의할 점은 심자도 신호 자체가 차폐되어서는 곤란하기 때문에, 심자도 신호는 원통형 고온 초전도 차폐재(400)의 기하학적 크기 및 심자계 센서(100)와의 상대적인 설치 위치의 조정으로 극복한다. 이와 같이 배치된 고온 초전도 차폐재(400)는 후방 및 측면의 자기 잡음을 효과적으로 차폐시킨다. 물론, 이 때에 원통형 고온 초전도 차폐재(400)의 위치 뿐 만 아니라 그 크기가 또한 문제가 된다. 고온 초전도 차폐재(400)는 그 길이가 길 수록 차폐 효과가 좋아지지만 그 원통의 지름과 같거나 조금 크면 된다. 또한, 고온 초전도 차폐재(400)의 지름은 자기 신호원인 심장에서 센서 까지의 거리에 따라 그 요구사항이 변하게 된다. 일반적으로 주변의 자장 노이즈는 그 근원지가 심장에 비해 상대적으로 먼 곳에 위치하게 되므로 공간적으로는 균일하고 시간에 따라 변화하는 형태의 노이즈 신호 양상을 보이는 반면, 심자장의 근원인 심장은 상대적으로 그 크기가 작고 또한 센서에서부터 불과 10 cm 정도 이내에 위치하게 되므로 자기쌍극자(Magnetic Dipole)신호의 형태로 시간에 따른 변화와 함께 센서 주변의 공간 위치에 따라 신호 강도가 변화하는 양상을 보인다.The core measurement apparatus using the high temperature superconducting shield according to the present invention is specifically shown in Figure 2, the magnetic field sensor 100, the bottom surface magnetic window of the nonmagnetic glass fiber Dewar (Nonmagnetic Fiberglass Dewar; 300) Magnetic window) is inserted into the cylindrical high-temperature superconducting shield 400 is opened up and down between the magnetic field sensor 100 and the non-magnetic glass fiber dewar 300 while being in close contact with the magnetic window. Of course, it should be noted that since the core signal itself is difficult to be shielded, the core signal is overcome by adjusting the geometric size of the cylindrical high temperature superconducting shield 400 and the relative installation position with the magnetic field sensor 100. The high temperature superconducting shield 400 disposed as described above effectively shields the magnetic noise of the rear and side surfaces. Of course, at this time, not only the position of the cylindrical high temperature superconducting shield 400 but also its size is a problem. The longer the length of the high temperature superconducting shielding material 400 is, the better the shielding effect is. In addition, the diameter of the high temperature superconducting shielding material 400 changes its requirements depending on the distance from the heart, which is a magnetic signal source, to the sensor. In general, the surrounding magnetic field noise is located far away from the heart, and thus shows a uniform and temporally varying form of noise signal, whereas the heart, which is the source of the magnetic field, is relatively large in size. Since it is small and located within only 10 cm from the sensor, the intensity of the signal varies with the spatial position around the sensor along with the change in time in the form of a magnetic dipole signal.
여기서, 열린 원통 형태의 고온 초전도 차폐재가 원통 벽면 방향에서의 노이즈를 차단하는 효과를 얻도록 해야하는 동시에, 실린더의 열린 위 또는 아래 방향으로부터 진입하는 신호가 원통 내부로 진입함에 따라 급격히 감소하도록 하되, 자기 쌍극자 신호는 상대적으로 이 감쇄에 덜 영향을 받도록 해야한다.Here, the open cylindrical high-temperature superconducting shielding material should have the effect of blocking the noise in the cylindrical wall direction, and while the signal entering from the open up or down direction of the cylinder enters into the cylinder, Dipole signals should be relatively less susceptible to this attenuation.
상기와 같이 함으로써, 원통형 고온 초전도 차폐재(400)에 의한 자장의 기본적 차폐 성향을 이용하여 가능한 한 심장 방향에서의 신호만을 받아들이고 그 이외의 방향으로부터의 자기 노이즈는 차폐 또는 감소시키게 된다. 이 때에 심자계 센서(100)가 고온 초전도양자간섭소자(SQUID)일 경우에는 액체 질소를 사용하고, 저온 초전도양자간섭소자(SQUID)일 경우에는 액체 헬륨 등을 사용하여 내부 온도를 낮춘다. 따라서 고온 초전도 차폐재는 액체 질소 혹은 액체 헬륨의 분위기에서 자연히 자기 차폐 역할을 하게된다.By doing so, the basic shielding tendency of the magnetic field by the cylindrical high temperature superconducting shielding material 400 is used to receive only the signal in the cardiac direction as much as possible and shield or reduce the magnetic noise from the other direction. In this case, when the core magnetic sensor 100 is a high temperature superconducting quantum interference device (SQUID), liquid nitrogen is used, and when the low temperature superconducting quantum interference device (SQUID) is used, the internal temperature is lowered by using liquid helium. Therefore, the high temperature superconducting shield naturally acts as a magnetic shield in the atmosphere of liquid nitrogen or liquid helium.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 초전도 차폐재를 이용한 심자계 측정 장치는 심자계 센서 및 비자기 유리섬유 듀어 사이에 원통형의 고온 초전도 차폐재를 배치함으로써, 심자계 센서에 그 주변의 자기 노이즈원으로부터 발생되는 자장 노이즈가 영향을 미치지 못하도록 차폐시켜 주어, 고가의 다층 μ-메탈 자기 차폐실을 제작하는 부담없이 정확한 심자도를 측정할 수 있는 장점이 있다.As described above, the core magnetic field measuring device using the high temperature superconducting shield according to the present invention is arranged by placing a cylindrical high temperature superconducting shield between the magnetic field sensor and the non-magnetic glass fiber dewar, thereby preventing the magnetic field sensor from the surrounding magnetic noise source. By shielding the generated magnetic field noise from being affected, it is possible to accurately measure the core size without the burden of manufacturing an expensive multilayer μ-metal magnetic shield room.
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|---|---|---|---|---|
| WO2011052856A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 한국표준과학연구원 | Magnetocardiogram measuring system for small animals, and a method for the same |
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1997
- 1997-05-19 KR KR1019970019300A patent/KR19980083826A/en not_active Application Discontinuation
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| WO2011052856A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 한국표준과학연구원 | Magnetocardiogram measuring system for small animals, and a method for the same |
| US8886282B2 (en) | 2009-10-30 | 2014-11-11 | Korea Research Institute Of Standards And Science | System and method for measuring magnetocardiogram of small animal |
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