(57)【要約】【課題】  外力に強く軽量であり、かつ、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を効果的にシールドする磁気シールド装置を提供することである。特に、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を最低限５０ｄＢ減衰させることができる軽量な磁気シールド装置を提供する。【解決手段】  軽量金属材で骨格を形成し、Ｃｏ基アモルファス合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて多層構造とした積層材を配置し磁気シールド空間を画定し、前記Ｃｏ基アモルファス合金薄板の積層間隔を１０μｍ〜１６０μｍとし、かつ、前記積層材の間隙を１０ｍｍ〜２００ｍｍとした磁気シールド装置。【選択図】        図４
2006100696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量金属材を骨組部材とし、Ｃｏ基非晶質合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて多層構造とした磁性積層部材によって磁気シールド空間を画定した磁気シールド装置において、前記磁性積層部材を１０ｍｍ〜２００ｍｍの間隙を介して２層以上配置し、前記磁性積層部材におけるＣｏ基非晶質合金薄板間の間隔を１０μｍ〜１６０μｍとしたことを特徴とする磁気シールド装置。
【請求項２】
前記磁性積層部材におけるＣｏ基非晶質合金薄板の積層数が１５層以上である多層構造としたことを特徴とする請求項１記載の磁気シールド装置。
【請求項３】
前記磁性積層部材間の間隙には、断熱材を充当したことを特徴とする請求項1或いは請求項２記載の磁気シールド装置。
【請求項４】
前記断熱材が、発泡スチロールであることを特徴とする請求項３記載の磁気シールド装置。
【請求項５】
前記磁性積層部材の各々においてＣｏ基非晶質合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて、前記Ｃｏ基非晶質合金薄板の積層数が３０層〜３００層である多層構造としたことを特徴とする請求項1、請求項２或いは請求項３記載の磁気シールド装置。
【請求項６】
前記Ｃｏ基非晶質合金薄板の合金成分が、組成式：（Ｃｏ1-x-y-zＦｅxＭｎyＮｉz）100-a-b-cＭaＳｉbＢc［ただし、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｙ、希土類元素のうちから選ばれた少なくとも１種以上の元素］で表され、かつ、xが０〜０．１、aが０〜６、(b+c)が１８〜３０、yが０〜０．２、bが８〜１８、zが０〜０．１３、cが７〜１８を満足することを特徴とする請求項1記載の磁気シールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＱＵＩＤ等を使用して生体から発生する微弱磁場を計測する生体磁場計測装置、各種の理化学機器、或いは電子ビームを使用する半導体加工装置に使用する磁気シールド装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
ＳＱＵＩＤ等により心臓や脳から発生する微弱磁場を計測する生体磁場計測装置では、検出磁場強度は１０のマイナス１０乗テスラ（Ｔ）程度の弱いものであるために、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気でさえも障害となる。このために、地磁気を最低限でも５０ｄＢ減衰させる磁気シールド装置が必要とされている。
【０００３】
従来の磁気シールド装置の基本構造としては、アルミニウムや軽量鉄骨等で構成する箱型の構造フレームに、壁材や床材としてＦｅ−Ｎｉ合金である高透磁率のパーマロイの板やケイ素鋼板を隙間なくボルト等で固定して磁気シールド空間を画定している（例えば、特許文献１参照）。また、パーマロイの板に代えて結晶粒界の大きさが１００ｎｍ以下の超微細結晶組織を持つ軟磁性アモルファス合金の薄膜とポリマーシートとを接着した磁気シールドシートを用いることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８３２８８号公報（第２頁、図1）
【特許文献２】特開２０００−０７７８９０号公報（第３頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される磁気シールド装置では、磁気シールド材料として高透磁率のパーマロイ板を用い、磁気シールドする空間を囲む構造をとっている。この場合、パーマロイ板は約１ｍｍ程度の厚さが必要とされ、磁気シールド装置の組み立て構造に合せて、切断、折り曲げ加工する部品加工が必要とされる。しかし、パーマロイ板は、部品加工の際に加わる外力のために機械的強度は影響がないものの磁気特性が極端に劣化すると言う欠点がある。また、据付後、地震等による外力が磁気シールド装置に加わった場合にもパーマロイ板の磁気特性は大幅に低下する。また、パーマロイ板を用いた磁気シールド装置は、各層で使用するパーマロイの板厚が約１ｍｍ以上必要であり、２ｍ×２ｍ×２ｍ程度の大きさの磁気シールド装置でも２トン以上の重量に達してしまう。更に、磁気シールド率を高めるためには、パーマロイ板の１層構造では十分でなく多層構造が必要であり、この場合には、磁気シールド装置は数トンもの重量となってしまい、磁気シールド装置の移動等が規制される問題がある。一方、特許文献２に開示される磁気シールド装置では、磁気シールド材料としてパーマロイ板に代えて結晶粒界の大きさが１００ｎｍ以下の超微細結晶組織を持つ軟磁性アモルファス合金の薄膜とポリマーシートとを接着した磁気シールドシートを用いることが提案されている。この場合には、パーマロイ板と異なり多少の外力が加わっても磁気特性が劣化することは無いものの超微細結晶組織を持つ合金部分は機械的強度が弱く外力により容易に破断してしまう。地震等があった場合には、外見上は影響がないように見えても内部の超微細結晶組織を持つ合金部分は機械的破壊が生ずる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決し、外力に強く軽量であり、かつ、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を効果的にシールドする磁気シールド装置を提供することである。特に、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を最低限５０ｄＢ減衰させることができる軽量な磁気シールド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の磁気シールド装置は、アルミニウムなどの軽量金属材を骨組部材とし、Ｃｏ基アモルファス合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて多層構造とした磁性積層部材によって磁気シールド空間を画定した磁気シールド装置において、前記磁性積層部材を１０ｍｍ〜２００ｍｍの間隙を介して２層以上配置し、前記磁性積層部材におけるＣｏ基非晶質合金薄板間の間隔を１０μｍ〜１６０μｍとする。
【０００８】
好ましくは、磁性積層部材におけるＣｏ基非晶質合金薄板の積層数が１５層以上である多層構造とする。
【０００９】
好ましくは、前記磁性積層部材間の間隙には、断熱材を充当する。前記断熱材としては、発泡スチロールなどの発泡スチロールを使用することができる。
【００１０】
前記磁性積層部材の各々においてＣｏ基非晶質合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて、前記Ｃｏ基非晶質合金薄板の積層数が３０層〜３００層である多層構造とすることが好ましい。
【００１１】
好ましくは、前記Ｃｏ基非晶質合金薄板の合金成分が、組成式：（Ｃｏ1-x-y-zＦｅxＭｎyＮｉz）100-a-b-cＭaＳｉbＢc［ただし、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｙ、希土類元素のうちから選ばれた少なくとも１種以上の元素］で表され、かつ、xが０〜０．１、aが０〜６、(b+c)が１８〜３０、yが０〜０．２、bが８〜１８、zが０〜０．１３、cが７〜１８を満足するものとすることができる。
本発明の磁気シールド装置では、磁気シールド材料として結晶粒界が存在しない非晶質合金と樹脂フィルムを接着剤を介して積層した磁性積層板を用いるので、超微細結晶組織を持つ合金を使用する場合とは相違して、多少の外力が加わっても非晶質合金部分の機械的強度が強いので破断するようなことは殆どない。地震等があった場合にも、内部の非晶質合金部分に機械的破壊が生ずることは殆どない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の磁気シールド装置により、機械的強度に優れ、軽量であり、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を最低限５０ｄＢ減衰させることができる磁気シールド装置を作ることができる。地震等の外力が加わった場合でも磁気特性の劣化は殆ど発生することが無い。本発明に従って、あらかじめパネル部材を作り上げておき、これを組み合わせることにより磁気シールド装置を製作することは、製作工程を簡単化でき、組み立て時間も早くできることとなる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の重要な特徴は、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気をシールドするための磁性材料としてＣｏ基非晶質合金薄板を用いることである。磁気をシールドするための磁性材料としては、ケイ素鋼板、パーマロイ、Ｆｅ基非晶質合金、Ｃｏ基非晶質合金、結晶粒界の大きさが１００ｎｍ以下の超微細結晶組織を持つ軟磁性Ｆｅ基合金、結晶粒界の大きさが１００ｎｍ以下の超微細結晶組織を持つ軟磁性Ｃｏ基合金などがあるが、ケイ素鋼板やＦｅ基非晶質合金は、１ｋＨｚ以下の低周波磁気或いは静磁気をシールドするには、透磁率が小さ過ぎるためにかなり肉厚の厚い板とする必要があり、このために重量が大きくなりすぎて実用的ではない。
【００１４】
結晶粒界の大きさが１００ｎｍ以下の超微細結晶組織を持つ軟磁性合金の透磁率は、ケイ素鋼板やＦｅ基非晶質合金に比べるとかなり大きく、１ｋＨｚ以下の低周波磁気或いは静磁気をシールドする磁気特性の面では好ましい材料であるが、非晶質合金薄帯を結晶化するための結晶化温度に近い温度での熱処理を経るため、超微細結晶組織を持つ合金部分の機械的強度が比較的に弱く外力によって容易に破断してしまう。地震等があった場合には、外見上は影響がないように見えても超微細結晶組織を持つ合金部分には材料の破断等が生ずる。
【００１５】
パーマロイは、加工の際に加わる外力のために磁気特性が極端に劣化し、また、地震等による外力が磁気シールド装置に加わった場合には、大幅に磁気特性が低下するという問題がある。磁気特性の劣化したパーマロイ板の特性を回復するには再度熱処理をするなどの手段を取る必要がある。また、パーマロイ板を用いた磁気シールド装置は、使用するパーマロイの板厚が約１ｍｍ以上必要であり２ｍ×２ｍ×２ｍ程度の大きさの磁気シールド装置でも２トン以上の重量に達してしまうという問題がある。本発明は、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気をシールドするための磁性材料として、特にＣｏ基非晶質合金薄板が優れるとの知見に基づくものである。
【００１６】
磁気シールド率を高めるためには、Ｃｏ基非晶質合金薄板１層構造では十分でなく多層構造が必要であるが、この場合に、Ｃｏ基非晶質合金薄板を接着剤を介して単に重ねるだけではＣｏ基非晶質合金薄板間の間隔が不定であり望ましい値にすることは困難である。この間隔が小さいと多層構造にしても重量が大きくなるだけであって磁気シールド効果は大幅には向上しない。Ｃｏ基非晶質合金薄板の間隔を期待する値とするために、一定の厚みの樹脂フィルムを介在して接着剤で接合する手段を採用する。樹脂フィルムを利用して、Ｃｏ基非晶質合金薄板の間隔を１０μｍ〜１６０μｍの間のほぼ一定の間隔とすることにより、重量の大幅な増加無くＣｏ基非晶質合金薄板の磁気シールド特性を最大限に生かすことができ、磁気シールド効果の大幅向上を図ることができる。Ｃｏ基非晶質合金薄板を隙間をもたせて積層することにより、軽量でありながら非晶質合金薄板の磁気シールド特性を最大限に生かすことができる。
【００１７】
各々の磁性積層部材においてＣｏ基非晶質合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねてＣｏ基非晶質合金薄板を１５層以上の多層構造とすることが好ましい。パーマロイの磁気シールド板と比較して、Ｃｏ基非晶質合金薄板と樹脂フィルムを順次積み重ねて形成した本発明の磁性積層部材は、より軽量でありながらパーマロイ以上の磁気シールド効果を発揮することができる。磁気シールド空間を画定する磁性積層部材を多重にする場合にも同様の事情があり、磁性積層部材間の間隔を一定の間隔、１０ｍｍ〜２００ｍｍとする必要がある。アルミニウム等の軽量金属材を骨組部材とすることにより、磁気シールド装置全体の軽量化も図る。
【００１８】
磁性積層部材間の間隙には、例えば、発泡スチロールを充当して、磁気シールド装置の機械的強度を高めると共に、磁気シールド装置内部空間の空調効率を高めることができる。Ｃｏ基非晶質合金薄板の積層数は、３０層以上とすることにより、容易に、３０マイクロテスラ（μＴ）程度の地磁気を最低限５０ｄＢ減衰させることができる。さらに高いシールドの効率（性能）が要求される脳磁計測装置等に必要な磁気シールド装置では、さらに積層数を増やして３００層よりも多くすることや、２重以上の多重シールドとすることで、必要なシールドの効率（性能）を得ることが可能であり、このような方法は、本技術を応用することで可能となる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて更に説明する。
図１は、本発明の磁気シールド装置に使用する磁性積層部材１の部分斜視図であり、図２は図１に示した磁性積層部材１の層構造を示す部分縦断面図である。図１、図２に示すように、本発明の磁気シールド装置用磁性積層部材１は、２０μｍの厚さのＣｏ基非晶質合金薄板１１と２０μｍの厚さの樹脂フィルム１３とを接着剤１２を介して順次積み重ねてＣｏ基非晶質合金薄板について５０層の多層構造としたものである。Ｃｏ基非晶質合金薄板間の間隔を１０μｍ〜１６０μｍとすることが、磁気シールド効果を高める。この間隔が狭すぎても、逆に大き過ぎても磁気シールドの効率が低下する。磁性積層部材１の上下両面には樹脂フィルム１３が配置されるようにすれば美観も良く、耐食性も高めることができる。
【００２０】
これら磁性積層部材１をアルミニウム製の軽量金属骨組部材１５に固定し、磁気シールド装置用パネル部材とすれば磁気シールド装置の組立工程を簡便化できる。このようなパネルとしたものの一例につき、その部分断面図を図３に示す。図３に示す磁気シールド装置用パネル部材２の上下に配置する２枚の磁性積層部材１で形成する間隙１６６には、発泡スチロール板１６を充当することにより、重量を殆ど増加することなく磁気シールドパネル２の機械的強度を高めると共に断熱効果を高めることができる。上下に配置した磁性積層部材１間の間隙を１０ｍｍ〜２００ｍｍの間隙とすることにより、上下２枚の磁性積層部材１が相まって磁気シールドの効率を高める。磁気シールドパネル２を磁気シールド装置に組み上げた際に、隣り合う磁気シールドパネル２の磁性積層部材１の端部どうしが密着し磁気的に結合していることが重要である。密着させることにより端部での磁気抵抗を小さくし磁性積層部材１を通る磁束が端部で漏れることを防ぐ。また、磁気的結合を実現するには必ずしも端部どうしを密着させる必要はなく、ギャップがあっても一方の磁性積層部材１から発した磁束が対向する他方の磁性積層部材１に吸収される限りは磁気的に結合しているものとすることができる。若干のギャップがあり磁性積層部材１を通る磁束がそのギャップから磁気シールド空間６５側に漏れることがあっても許容値以内であれば実用上問題はないからである。
【００２１】
図４には、これらパネルにより磁気シールド空間６５を画定する磁気シールド装置３の一例の部分断面図を示した。アルミニウム製の骨組部材５４により内周壁を形成すると共に、磁気シールドパネル２を固定するために利用する。本発明の磁気シールド装置３は、上記のような構成でも良いし、通常の家屋のように、アルミニウムの軽量金属材の骨組部材で装置骨格を形成した後、この装置骨格に磁性積層部材１を張り合わせることにより磁気シールド空間を形成しても良い。隣り合う磁気シールドパネル２の磁性積層部材１の端部どうしを磁気的に結合することにより磁気回路を形成する。外部から侵入した磁束はこの磁気回路を通り再び外部へ抜けるため磁気シールド空間６５側に漏れることはない。図４では磁性積層部材１による磁気回路を間隙を介して２重に形成した例を示したが外部の磁場環境や必要とする磁気シールド率に応じて３重以上にすることもできる。磁性積層部材１は、１０ｍｍ〜２００ｍｍの間隙をおいて多重に配置することにより、磁気シールドの効率を一段と高めることができる。
【００２２】
このようにして形成した磁気シールド装置内の磁気シールド空間に心磁計や脳磁計を設置して心臓や脳から発生する磁場をＳＱＵＩＤを使用して測定し、心臓や脳に流れる電流の分布を画像として捉える等の手段により、生体の健康状態を把握することができる。磁気シールド装置の一側面には、人の出入り或いは医療機材搬入のために使用する扉（図示せず）を設けることが好ましい。幅広のＣｏ基非晶質合金薄板とするために、Ｃｏ基非晶質合金薄板を幅方向に多数配置することにより、一枚の幅広のＣｏ基非晶質合金薄板と同一の効果をえることができる。Ｃｏ基非晶質合金薄板を幅方向に一部重ね合わせて配置することにより、繋ぎ合わせ部分の磁気抵抗を低く抑えることができる。
【００２３】
軽金属の骨組部材としては、アルミニウム材が適切であるが、マグネシウム材など他の軽金属材を用いることもできる。骨組部材を中空構造化することにより強度は落とさずに軽量化をすることができる。軽金属の骨組部材は、磁気シールド装置の全体強度を高めるために使用するが、また、パネル部材において２枚の磁性積層部材間の間隙（間隔）を当該骨組部材により規定することもできる。 
【００２４】
骨組部材で磁気シールド装置の骨格を形成した後、磁性積層部材を内壁、外壁を形成するように貼り合わせて磁気シールド空間を画定することもできる。また、骨組部材をパネル部材の骨組として予め作成しておいてパネルの両面に磁性積層部材を貼り合わせて磁気シールド装置用の磁気パネルを作ることもできる。磁気シールド装置の内面や外面を保護し、清潔感を持たせるため化粧板を仕上げ材として配置することが好ましい。 
【００２５】
Ｃｏ基非晶質合金薄板は、Ｃｏ基合金の溶解物を急速に回転する冷却ロールの表面に射出することにより、一般には、厚さ８μｍ〜８０μｍ、通常は、１６μｍ〜４０μｍの非晶質合金として得られるが、幅は、一般には２５ｍｍ〜３００ｍｍものとして得る。Ｃｏ基非晶質合金薄板の１ｋＨｚに於ける透磁率は約８００００以上のものを得る。合金組成としては、好ましくは、組成式：（Ｃｏ1-x-y-zＦｅxＭｎyＮｉz）100-a-b-cＭaＳｉbＢc［ただし、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｙ、希土類元素のうちから選ばれた少なくとも１種以上の元素］で表され、かつ、xが０〜０．１、aが０〜６、(b+c)が１８〜３０、yが０〜０．２、bが８〜１８、zが０〜０．１３、cが７〜１８を満足するものである。本発明で使用するＣｏ基非晶質合金薄板は、結晶粒界は無く、全くの非晶質の金属組織を有する。軟磁性非晶質薄膜は、樹脂フィルムを介して接着剤により、積層して使用する。樹脂フィルムの厚さは、１０μｍ〜１００μｍのものを適宜選択して使用する。
【００２６】
本発明の磁気シールド装置の壁には、貫通口又は通気口等を設け、外部からの空気を取り入れたり、電子機器用のケーブル類を通すことができる。貫通口としては、本発明に使用する磁気シールド積層板を丸めて形成した管を挿入することで形成できる。このようにすれば、磁気シールド率を劣化させずに、空気の取り入れができるし、ケーブル類を通すことができる。
【００２７】
従来技術で使用されてきたパーマロイの代わりに、Ｃｏ基非晶質合金薄膜を樹脂フィルムを介して接着剤で接合して積層した磁気シールド積層板は、積層構造にもよるが、一般には、厚さ８０μｍ〜３００μｍの高透磁率の積層板となる。この磁気シールド積層板は、パーマロイに比較してはるかに軽量であり、磁気シールド効率も高く、また、外力が加わっても磁気特性や機械的強度の劣化は無い。磁気シールド装置の移動や地震等に遭遇しても、大丈夫である。折り曲げ、切り取り加工も容易であり、壁紙を扱うように取り扱うこともできる。
【００２８】
従来技術では、壁構造体の主要な部材としてパーマロイ板を用いて、磁気シールド空間を画定していたが、本発明では、磁気シールド装置の骨組部材としてアルミニュウム等の軽金属材を使用し、磁気シールド空間の凡そを画定した後に、磁性シールド部材として上記の磁気シールド積層材を使用すれば、磁気シールド装置を簡便に作成することができる。
Ｃｏ基非晶質合金薄帯を多層化することにより、厚さ１ｍｍ程度のパーマロイと同等な磁気シールド率を実現ができる。ただ単に、複数枚のＣｏ基非晶質合金薄帯を重ね合わせるだけでは磁気シールドの効率は向上しない。Ｃｏ基非晶質合金薄帯の層間距離を１０μｍ〜１６０μｍとすることが大切である。重ねるＣｏ基非晶質合金薄帯の枚数は１０以上が好ましいが、更に好ましくは、積層数が３０層〜３００層である多層構造としたものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
従来技術のパーマロイを磁気シールド板とする磁気シールド装置は、重量が嵩み、組み立て、移動に困難があるが、本発明の磁気シールド装置は軽量であり、病院内の設置場所の変更に対応できる。また、外力に対して、磁気特性面でも機械的強度の面でも強く、その製作工法も簡便なものとすることができる。内部に設置する機器と外部を結ぶ貫通孔の設置、或いは扉の設置も、切断しやすい材料であるので、容易である。ボルト、接着剤等による装置の組み立ても簡単であるので、産業上の利用性は高い。本発明の磁気シールド装置は軽量なので、床強度もさほど必要は無いので、その構造や材質の選択をする任意性が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に使用する磁気シールド積層板の一部断面図。
【図２】図1に示す磁気シールド積層板の縦断面図。
【図３】本発明に使用する磁気シールドパネルの構造を示す一部断面図。
【図４】本発明の実施例の磁気シールド装置の概略構造を示す一部断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…磁気シールド積層板、２…磁気シールドパネル、３…磁気シールド装置、１１…Ｃｏ基非晶質合金薄帯、１２…接着剤、１３…樹脂フィルム、１５…アルミニウム骨組部材、１６…磁性積層部材間間隙、４２…骨組部材外表面、５３…アルミニウム骨組部材、５４…骨組部材内表面、６５…磁気シールド空間
【図１】
2006100696.tif 000003
【図２】
2006100696.tif 000004
【図３】
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【図４】
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