(57)【要約】【課題】検出コイルに入る妨害磁場を低減する磁場計測装置を提供する。【解決手段】検査対象Ｓからの磁場を検出する検出コイル１を具備するＳＱＵＩＤ磁束計とこれを駆動するＳＱＵＩＤ駆動回路３と、妨害磁場を検出するための磁束計１５と、これを駆動する磁束計駆動回路１４と、磁束計駆動回路１４の出力を変調する変調回路１１と、変調回路１１の出力を電流量に変換する電流変換装置１０と、変換された電流量を調整する電流量調整手段９と、検出コイル１の外側に配置され、電流量調整手段９により調整された電流を流すコイル８と、ＳＱＵＩＤ駆動回路３の出力を検波する検波回路４と、検波回路４の出力電圧の低周波数成分を抽出するＬＰＦ１３と、ＳＱＵＩＤ駆動回路３の出力からＬＰＦ１３の出力を引き算する引き算回路５を有する。【選択図】  図１
2005016960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第１の磁束計と、前記第１の磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第２の磁束計と、前記第２の磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第１の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁場計測装置おいて、前記第１の磁束計が、ＳＱＵＩＤ磁束計よりなり、かつ、前記第１の磁束計を冷却する低温容器を有することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁場計測装置おいて、前記第２の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を設け、前記アンプフィルター回路からの出力信号を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項５】
請求項３に記載の磁場計測装置おいて、前記第１の磁束計と前記検査対象を取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を設け、前記アンプフィルター回路からの出力信号を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項７】
検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第１の磁束計と、前記第１の磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第２の磁束計と、前記第２の磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第２の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第１の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁場計測装置おいて、前記第１の磁束計が、ＳＱＵＩＤ磁束計よりなり、かつ、前記第１の磁束計を冷却する低温容器を有することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の磁場計測装置おいて、前記第２の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の磁場計測装置おいて、前記第１の磁束計と前記検査対象を取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１３】
請求項７又は８に記載の磁場計測装置おいて、前記電流量調整手段により調整された電流を流すフィードバックコイルを有し、かつ、前記フィードバックコイルは、前記第２の磁束計の外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁場計測装置おいて、前記第２の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの外側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１６】
請求項７又は８に記載の磁場計測装置おいて、前記第２の磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの内側に配置されていることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の磁場計測装置おいて、前記引き算回路の出力から所望とする周波数帯域の出力信号を取得するためのアンプフィルター回路を有し、前記アンプフィルター回路からの出力を基に信号処理を行うよう構成したことを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１８】
検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１９】
検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第２の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする磁場計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導デバイスであるＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉素子）磁束計を用いた磁場計測技術に係り、特に、磁場計測装置における妨害磁場の低減技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＱＵＩＤを用いた磁場計測装置による計測では、４０〜５０ｄＢ（デシベル）以上の磁場の減衰率を持つ磁気シールドルームの内部で、微弱な脳磁場や心臓磁場などの計測が行われる。生体磁場を検出する検出コイルの形状は、１ターンの検出コイルと反対方向に巻かれたコイルとの差分を検出する１次微分型検出コイルを使用されることが多い。１次微分型検出コイルは、遠方の磁場発生源からの妨害磁場をキャンセルし、心臓や脳などの近傍から発生する磁場については、大きなキャンセルを伴わずに信号を検出できるという特徴があり、簡易に妨害磁場の影響を小さくできる。通常、１次微分型検出コイルは一様磁場に対して約４０〜５０ｄＢの減衰を持つ。
【０００３】
このように、磁気シールドルームと１次微分型検出コイルを組み合わせることにより、妨害磁場を約８０〜１００ｄＢ以上キャンセルできるものの、電車や車といった大きな磁場を発生させる物体が磁気シールドルームから５０ｍ〜１００ｍ位の近くを通過するとき、生体から発生する磁場より何１０倍も大きい妨害磁場が観測される。このような大きな強度を持つ妨害磁場をキャンセルするため、様々な方法が試みられている。
【０００４】
例えば、図９に示すように、磁気シールドルーム１６の外側に配置したフラックスゲートの磁束計センサー部１５から検出される磁場の信号を使って、磁気シールドルームの外部に巻き付けられたソレノイドコイル８にフィードバック電流を流しフラックスゲートの出力が零になるように調整する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ソレノイドコイル８を磁気シールドルーム１６の外部の側面に沿うように配置している。
【０００５】
ソレノイドコイル８には、磁束計センサー部１５から得た磁場信号を電圧に変換する磁束計駆動回路１４とＰＩＤ制御回路２１と電流変換装置１０とが接続されている。磁束計センサー部１５によって検出された妨害磁場を磁束計駆動回路１４によって電圧に変換し、電流変換装置１０によって変換される電流をＰＩＤ制御回路２１によって調整し、ソレノイドコイル８に流している。ＰＩＤ制御回路２１による電流量の調整は、磁束計駆動回路１４の出力を最小にするようにするか、磁束計駆動回路１４の妨害磁場の出力を最小にするようになされる。
【０００６】
磁気シールドルーム１６内は空間的にシールド率の歪みが存在するため、磁気シールドルーム１６の外部で検出された妨害磁場は、磁気シールドルーム１６の外側に配置したソレノイドコイル８によって発生したキャンセル磁場を使用することが、最も精度良く妨害磁場をキャンセルできると考えられている。
【０００７】
その他、ＳＱＵＩＤセンサを用いたリファレンスコイルの信号を用いてソフト的にキャンセルする手法（例えば、非特許文献２参照）が提案されているが、リファレンスコイルの詳細には触れられていない。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｈ  Ｊ  Ｍ  ｔｅｒ  Ｂｒａｋｅ  ｅｔ  ａｌ．：  “Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ              ａ  μ−ｍｅｔａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｒｏｏｍ  ｂｙ  ｍｅａｎｓ  ｏｆ  ａｃｔｉｖｅ              ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ”，  Ｍｅａｓ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  （１９９１）  Ｖｏｌ．２，  ｐ．５９６−６０１
【非特許文献２】
Ｊ  Ｖｒｂａ  ｅｔ  ａｌ．：  “Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  ａｎｄ  ｗｅｌｌ                ｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ”，  Ｃｌｉｎ．  Ｐｈｙｓ．  Ｐｈｙｓｉｏｌ．  Ｍｅａｓ．  （１９９１）              Ｖｏｌ  ．１２，  Ｓｕｐｐｌ．Ｂ，  ｐ．８１−８６
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のソレノイドコイルを用いた従来の手法では、磁気シールドルームの外側に配置されたキャンセルコイルによって、均一な磁場を磁気シールドルーム内に発生させるため、複数個の１次微分型検出コイルを有するマルチチャネルシステムでは、各チャネルの１次微分型検出コイル毎のキャンセル率のばらつきを補正することが困難である。
【００１０】
また、上述のソフト的なキャンセル法においては、リファレンスコイルの構成については何ら開示されていない上に、示されているキャンセルデータは磁気シールドルームを使用しないものに限られており、磁気シールドルームによる歪みの問題について何も議論されていない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、検出コイルに入ってくる妨害磁場を精度よく低減する磁場計測技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の磁場計測装置は、磁気シールドルーム内部で生体から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する複数の第１の磁束計と、妨害磁場を検出する第２の磁束計と、第２の磁束計の出力を所定の周波数で変調する変調回路と、変調回路の出力を電流に変換し磁場として第１の磁束計の検出コイルに伝達するための伝達コイルと、変調回路の出力に対応する電流を伝達コイルに流し、第１の磁束計の出力を上記の所定の周波数で検波する検波回路と、検波回路の出力が入力される低周波周数通過フイルタと、第１の磁束計の出力から周波数通過フイルタの出力を差し引く手段とを有する。第１の磁束計が、例えば、ＳＱＵＩＤ磁束計であれば、これを収納するクライオスタット（低温容器）や、クライオスタットを保持するガントリーを具備する。
【００１３】
本発明の構成によれば、磁気シールドルームを使用しない場合や、磁気シールドルームの磁場遮蔽が不十分な場合にも、妨害磁場を精度良く低減できる。さらに、本発明によれば、生体信号の周波数帯域より高い周波数に変調回路のキャリアー周波数を設定することによって、妨害磁場のみを検波回路によって精度良く検出が可能であり、高精度な妨害磁場キャンセルが可能である。
【００１４】
以下、本発明の代表的な構成例を述べる。
【００１５】
（１）本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第１の磁束計と、前記第１の磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第２の磁束計と、前記第２の磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第１の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
（２）本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記変調回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【００１７】
（３）本発明の磁場計測装置は、前記（１）または（２）の構成において、前記第１の磁束計または前記ＳＱＵＩＤ磁束計と前記検査対象とを取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
（４）本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備する第１の磁束計と、前記第１の磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための第２の磁束計と、前記第２の磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第２の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記第１の磁束計の検出コイルの外側に配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【００１９】
（５）本発明の磁場計測装置は、検査対象から発生する磁場を検出する検出コイルを具備するＳＱＵＩＤ磁束計と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却する低温容器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計を駆動する第１の駆動回路と、妨害磁場を検出するための磁束計と、前記磁束計を駆動する第２の駆動回路と、前記第２の駆動回路の出力を変調する変調回路と、前記第２の駆動回路の出力と前記変調回路の出力とを加算する加算回路と、前記加算回路の出力を電流量に変換する電流変換装置と、変換された前記電流量を調整する電流量調整手段と、前記低温容器の外側にあって前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルを囲むように配置され、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルと、前記第１の駆動回路の出力を前記変調回路と同じ周波数によって検波する検波回路と、前記検波回路の出力電圧の低周波数成分を抽出するための低周波数通過フィルター回路と、前記第１の駆動回路の出力から前記低周波数通過フィルター回路の出力を引き算する引き算回路とを有することを特徴とする。
【００２０】
（６）本発明の磁場計測装置は、前記（４）または（５）の構成において、前記第１の磁束計または前記ＳＱＵＩＤ磁束計と前記検査対象とを取り囲み磁気遮蔽を行なう磁気遮蔽装置を有し、前記電流量調整手段により調整された電流を流す前記コイルが、前記磁気遮蔽装置の外側に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
（７）本発明の磁場計測装置は、前記（４）または（５）の構成において、前記電流量調整手段により調整された電流を流すフィードバックコイルを有し、かつ、前記フィードバックコイルは、前記第２の磁束計または前記磁束計の外側に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
（８）本発明の磁場計測装置は、前記（４）または（５）の構成において、前記第２の磁束計または前記磁束計の検出部が、前記電流量調整手段により調整された電流を流すコイルの内側に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１〜図６は、それぞれ、本発明の第１の実施例〜第６の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。図７は、本発明の各実施例で使用する１次微分型検出コイルのアレー形状の例を示す図である。図８は、本発明の各実施例における磁場計測装置の各部の配置を示す図である。複数の実施例に共通する説明を、以下に行なう。
【００２５】
まず、第１の実施例（図１）から第６の実施例（図６）に共通する磁場計測装置の構成ついて説明する。
【００２６】
図１〜図６に示すように、超電導材料で作成された検出コイル１が、クライオスタット（低温容器）２の内部に配置されている。クライオスタット２の内部には冷媒（液体ヘリウム、液体窒素など）が貯蔵されており、検出コイル１と検出コイル１の近傍に配置されているＳＱＵＩＤとを超電導状態に保つ構造となっている。
【００２７】
例えば、図７に示すように、検出コイル１は、ＳＱＵＩＤ２２と一体に構成されており、１次微分型のグラジオメーター１７−１〜１７−６４が８×８のアレー（格子）状に配置されている。この配置方法は、アレー状に限ることなく、例えば、同心円状に配置することも可能であるし、３次元的な自由な配置としても構わない。また、磁気シールドルームを用いないような磁気環境の悪い状況では、２次微分型のグラジオメーターを使用することも可能である。
【００２８】
図８に示すように、クライオスタット２は、クライオスタット支持台１９に取り付けて固定され、検査対象Ｓは、検査対象支持台１８上に配置される。ＳＱＵＩＤ磁束計を磁束計動作させるため、ＳＱＵＩＤ駆動回路３、検波回路４、引き算回路５、低域通過フィルター回路（ＬＰＦ）１３、アンプフィルター回路６は、クライオスタット２の外部に配置されている。
【００２９】
次に、第１の実施例（図１）から第６の実施例（図６）に共通する第２の磁束計の出力の処理について説明する。
【００３０】
第２の磁束計としての磁束計センサー部１５は、磁束計駆動回路１４によって磁束計として動作する。この磁束計は、例えば、フラックスゲート型の磁束計や、磁気抵抗（ＭＲ）素子などのデバイスで構成されている。磁束計センサー部１５で検出された磁場は、磁束計駆動回路１４によって電圧に変換され、変調回路１１によって、高周波信号の搬送波によって変調が行われる。変調を行うことによって変調回路１１の出力信号には低周波の信号成分はなくなり、全て高周波信号である搬送波周波数の側波帯の周波数帯域に変換されている。ここで、搬送波周波数は、検査対象Ｓから発生する磁場信号が含む周波数帯より高い周波数に設定する。
【００３１】
次に、第１の実施例（図１）から第６の実施例（図６）に共通する検出コイルの出力信号の信号処理について説明する。
【００３２】
通常、ＳＱＵＩＤ駆動回路３は、フィードバック回路を有するＦＬＬ（Ｆｌｕｘ  ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）回路を使用する。ＳＱＵＩＤ駆動回路３の出力は２系統のパスに分かれる。第１のパスは、検波回路４を通り、低域通過フィルター（ＬＰＦ）回路１３を経由するルートである。第２のパスは、ＳＱＵＩＤ駆動回路３の出力を直接使用するルートである。
【００３３】
第１及び第２のパスの出力は、引き算回路５に入力される。第１のパスの出力電圧を最適な電圧に調整した後に、第２のパスの出力電圧から最適に調整された電圧を、引き算回路５で引き算する。アンプフィルター回路６によって所望の周波数帯域の出力信号を、引き算回路５の出力から取得できる。アンプフィルター回路６の出力は、アナログデジタル変換機を具備するコンピューター７によって、デジタルデータとして保存が行われ、コンピューター７によって信号表示や信号解析などの処理が行われる。
【００３４】
次に、第１の実施例（図１）、第２の実施例（図２）に共通する変調回路１１の出力信号の処理と、検出コイルの出力信号の信号処理について説明する。
【００３５】
変調回路１１の出力信号は、電流変換装置１０によって電流量に変換され、可変抵抗（電流量調整手段）９によってソレノイドコイル８に流す電流量が調整される。電流量の設定値は、ＳＱＵＩＤ磁束計が安定に動作でき、なおかつ検波回路４の出力が十分雑音の少ない信号となるように設定することが望ましい。ソレノイドコイル８は検出コイル１に一様な磁場を加えるようにする。理想的にはソレノイドコイル８で発生する磁場方向と検出コイル１が検出する磁場方向とが一致していることが望ましい。
【００３６】
ソレノイドコイル８によって発生した磁場が検出コイル１に入力され、ＳＱＵＩＤ駆動回路３によって電圧に変換され、検波回路４によって変調回路１１に用いた搬送波周波数と同一の周波数で検波を行う。検波回路４の出力には搬送波周波数近くの高周波信号も多く含まれているため、低域通過フィルター回路（ＬＰＦ）１３によって低い周波数の成分のみの信号とする。低域通過フィルター回路（ＬＰＦ）１３の出力後の引き算回路５以降の処理については先の説明と同じである。
【００３７】
次に、第３の実施例（図３）から第６の実施例（図６）に共通する加算回路１２について説明する。
【００３８】
磁束計センサー部１５で検出された磁場の信号と、変調回路１１において高周波信号の搬送波の変調が行われた変調信号とを加算回路１２によって加算して混合信号とする。この混合信号は、第１の実施例、第２の実施例に示した構成と同様に電流変換装置１０によって電流に変換され、電流量が可変抵抗（電流量調整手段）９によって調整されソレノイドコイル８に電流として流される。ソレノイドコイル８に流れた電流が作る磁場によって検出コイル１に入る妨害磁場を最小の量となるように電流量を可変抵抗９で調整する。
【００３９】
次に、第５の実施例（図５）、第６の実施例（図６）に共通する、磁束計センサー部１５が検出する磁場自身にもフィードバックをかける構成について説明する。
【００４０】
第５の実施例、第６の実施例の構成では、磁束計センサー部１５が検出する磁場自身にもフィードバックをかけて、磁束計センサー部１５が検出する磁場を最小になるようにする。第５の実施例、第６の実施例の構成により、磁束計センサー１５が電圧飽和状態にならずに安定に動作でき、常にＳＱＵＩＤ磁束計を安定に動作させることができる。
【００４１】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。図１は、磁気シールドルームを使用しない最も簡易なシステム構成を示している。図１の構成の場合、妨害磁気雑音が大きいため、検出コイルには２次微分型（または１次微分型）のグラジオメーターを使用することが望ましい。ソレノイドコイル８が一様な磁場を発生することにより、グラジオメーター型の検出コイル１の作成誤差に由来するキャンセル率の違いによって検出される妨害雑音を、個々の検出コイル１毎に個々のキャンセル率に対応する妨害雑音の検出が行える。それぞれ検出コイル毎にそれぞれ固有の妨害雑音を検出できることにより、高精度な妨害磁場の低減が実現できる。
【００４２】
（第２の実施例）
図２は、本発明の第２の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第２の実施例は、第１の実施例に磁気シールドルーム１６を付加している。図２に示す構成では、磁気シールドルーム１６内にクライオスタット２と検査対象Ｓと配置し、ソレノイドコイル８を磁気シールドルーム１６の外部の側面に沿うように配置している。図２の構成の場合、妨害磁気雑音が比較的小さいため、検出コイル１には１次微分型やマグネットメーターなどの低い次数の検出コイルを使用することが可能である。もちろん、妨害磁気雑音の環境の悪い場所では、検出コイルに２次微分型の検出コイルを使用しても良い。
【００４３】
磁気シールドルーム１６内は空間的にシールド率の歪みが存在する。そのため磁気シールドルーム１６の外部から混入する妨害磁場も歪を受ける。従来技術でも、図９に示すようにソレノイドコイルを磁気シールドルームの外部におくことが一般的である。図２の実施例では、図９に示す従来技術の構成に変調回路１１と検波回路４を付加した構成である。以上の構成により、図９に示す従来技術では、妨害磁場を十分低減できなかった成分を高精度に低減できる特徴がある。
【００４４】
さらに、磁気シールドルーム１６の空間歪み特性を持つ妨害磁場低減磁場が、ソレノイドコイル８によって発生できるため、磁気シールドルーム固有の歪波形の成分の低減も可能である。図２の構成では、従来技術のソレノイドコイル８によるフィードバック磁場による２０ｄＢ程度の妨害磁場雑音に加えて、変調および検波回路による妨害磁場キャンセルによってさらに１０〜２０ｄＢの妨害磁場雑音の低減が期待できる。
【００４５】
（第３の実施例）
図３は、本発明の第３の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第３の実施例の構成では、第１の実施例に加算回路１２を付加している。図３に示すように、磁束計センサー部１５が検出する磁場自身の信号もソレノイドコイル８に電流として流す構成である。ソレノイドコイル８で発生する磁場は、磁束計センサー部１５が検出する磁場方向と逆向きの磁場方向になるように磁場を発生させ、ＳＱＵＩＤ駆動回路３の妨害磁気雑音の出力を最小になるように可変抵抗９を調整する。
【００４６】
以上の構成により、磁束計センサー部１５で検出される大きな妨害磁気信号を低減すると同時に、それぞれ検出コイル毎にそれぞれ固有の妨害磁気雑音を検出できることにより、高精度に妨害磁気雑音を低減できる特徴がある。
【００４７】
（第４の実施例）
図４は、本発明の第４の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第４の実施例は、第３の実施例に磁気シールドルーム１６を付加している。図４に示すように、ソレノイドコイル８と検出コイル１との間に磁気シールドルーム１６が配置されている。図４の構成の場合、妨害磁気雑音が比較的小さいため、検出コイルには１次微分型やマグネットメーターなどの低い次数の検出コイルを使用することが可能である。もちろん、妨害磁気雑音の環境の悪い場所では、検出コイルに２次微分型の検出コイルを使用しても良い。
【００４８】
第４の実施例においても第３の実施例と同様に、ソレノイドコイル８で発生する磁場は、磁束計センサー部１５が検出する磁場方向と逆向きの磁場方向になるように磁場を発生させ、ＳＱＵＩＤ駆動回路３の妨害磁気雑音の出力を最小になるように可変抵抗９を調整する。
【００４９】
以上の構成により、磁束計センサー部１５で検出される大きな妨害磁気信号の低減と同時に、図９に示す従来技術では、妨害磁場を十分低減できなかった成分を高精度に低減できる特徴がある。さらに、磁気シールドルーム１６の空間歪み特性を持つ妨害磁場低減磁場が、ソレノイドコイル８によって発生できるため、磁気シールドルーム固有の歪波形の成分の低減も可能である。
【００５０】
（第５の実施例）
図５は、本発明の第５の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第５の実施例では、第３の実施例にフィードバックコイル２０を付加している。図５に示すように、磁束計センサー部１５が検出する磁場自身にもフィードバックがなされるように、磁束計センサー部１５にフィードバックコイル２０を取り付ける構成としている。
【００５１】
フィードバックコイル２０が発生する磁場とソレノイドコイル８が発生する磁場とが等しくなるように、コイル直径やコイルの巻き数を調節し、フィードバックコイル２０を構成する。フィードバックコイル２０は、磁束計センサー部１５に入力される磁場をキャンセルするように電流を流すように、可変抵抗９によって電流量が調整される。
【００５２】
（第６の実施例）
図６は、本発明の第６の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図である。第６の実施例では、第３の実施例においてソレノイドコイル８の内側に磁束計センサー部１５を配置する。図６に示すように、磁束計センサー部１５が検出する磁場自身にもフィードバックがなされるように、ソレノイドコイル８の内側に磁束計センサー部１５を配置する構成としている。ソレノイドコイル８への電流量の調整は、磁束計駆動回路１４の出力が最小になるように可変抵抗９を調整する。
【００５３】
第１の実施例（図１）から第６の実施例（図６）を説明する全ての図面でソレノイドコイル８を１軸のコイルとして説明したが、これは３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向それぞれの磁場方法に向くソレノイドコイル８を使用することも可能である。また、変調回路１１と検波回路４では３軸それぞれに異なる搬送周波数を使用し、３軸それぞれに対応する独立な回路構成とすることにより、より高精度な妨害磁場の低減が行えることは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気シールドルームを使用せず、検出コイルのキャンセル率の違いによる妨害磁場を精度良く低減でき、また、簡易な磁気シールドルームの使用下でも、検査対象から発生する磁場を高精度に計測できる磁場計測装置を実現するものであり、心臓磁場、脳磁場等の生体磁場計測、地磁気計測、非破壊検査等の微弱磁場計測の分野にもたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の第２の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図３】本発明の第３の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図４】本発明の第４の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図５】本発明の第５の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図６】本発明の第６の実施例の磁場計測装置の構成例を示す図。
【図７】本発明の各実施例で使用する１次微分型検出コイルのアレー形状の例を示す図。
【図８】本発明の各実施例における磁場計測装置の各部の配置を示す図。
【図９】従来技術を説明する図。
【符号の説明】
１…検出コイル、２…クライオスタット、３…駆動回路、４…検波回路、５…引き算回路、６…アンプフィルター回路、７…コンピューター、８…ソレノイドコイル、９…可変抵抗、１０…電流変換装置、１１…変調回路、１２…加算回路、１３…低域通過フィルター回路、１４…磁束計駆動回路、１５…磁束計センサー部、１６…磁気シールドルーム、１７−１〜１７−６４…１次微分型検出コイルのアレー形状、１８…検査対象支持台、１９…クライオスタット支持台、２０…フィードバックコイル、２１…ＰＩＤ制御回路、２２…ＳＱＵＩＤ、Ｓ…検査対象。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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