(57)【特許請求の範囲】
【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、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る環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサと、前記二つの磁気センサを含む領域に磁場を発生するように磁気シールドルームの内部に固定設置された３次元コイルと、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサからの出力を前記３次元コイルの各コイルの磁場発生方向にそれぞれ分解する出力分解手段と、出力分解手段により得られる各分解出力を基に前記３次元コイルの各コイルのそれぞれに負帰還する出力値を算出する演算手段とを備え、この演算手段の出力値に応じた大きさの磁場を、磁気シールドルームの内の３次元コイルの各コイルそれぞれ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、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遮蔽するために用いられる磁気遮蔽装置に係り、特に環境磁気雑音の抑制機能を高めるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体に刺激を与えると、細胞膜を挟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。このような生体活動電流は、脳、心臓、骨格筋、網膜などにみられ、それぞれ、脳波，心電図、網膜電位図などとして記録される。また、生電流が流れることによって生じる磁界の記録は、脳磁図、心磁図、筋磁図、網膜磁図として記録される。
【０００３】
生体内の磁界を計測する装置として、近年、ＳＱＵＩＤ（Superconducting   Quantum Interfernce  Device ：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、生体内の微小な磁気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精度に悪影響を及ぼす。すなわち、生体から発生する磁気は、１０-11 Ｔ〜１０-14 Ｔ程度と非常に微弱であり、測定する際に地磁気（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ために、普通、パーマロイ等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には、高価な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、他に、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することが出来ないことや、超伝導体を冷却する必要があり、コスト・維持管理の面で不利である。
【０００５】
それで、従来、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技術を用いた磁気遮蔽装置の一例を図６に示す。
図６の磁気遮蔽装置には、磁気シールドルーム５１の外側に磁気発生用のコイル５５が設置されている。また、磁気シールドルーム５１の内部に環境磁気雑音を測定するための磁気センサ（フラックスゲート型磁束計またはホール素子）５４が設置されている。この磁気センサ５４からの出力がＡ／Ｄ変換器５７を経て演算装置５８に取り込まれる。演算装置５８では、Ａ／Ｄ変換器５７の出力を基にコイル５５に負帰還する出力値が算出される。この演算装置５８の出力がＤ／Ａ変換器５９にてＤ／Ａ変換された後、磁気シールドルーム５１の外部に設置されたコイル５５に印加される。これにより、コイル５５が環境磁気雑音を補償（キャンセル）する磁場を発生する。
【０００６】
しかし、図６の磁気遮蔽装置の場合、環境磁気雑音を補償する磁場を発生するコイル５５が磁気シールドルーム５１の外側に設置されているので、高透磁率材料を通して磁気シールドルーム５１の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。
【０００７】
そこで、出願人は特願平１０−１３５３６３号により、図７に示す磁気遮蔽装置を提案している。すなわち、図７の磁気遮蔽装置は、環境磁気雑音計測用のＳＱＵＩＤ６０を計測用ＳＱＵＩＤ５３と同一のデュワ５２の内に入れて、環境磁気雑音計測用のＳＱＵＩＤ６０を計測用ＳＱＵＩＤ５３の近傍となる位置に設けるとともに、ＳＱＩＤ駆動回路５６からの出力量に応じて環境磁気雑音を補償（キャンセル）する磁場を発生するコイル６１を磁気シールドルーム５１の内側に設け、コイル６１の磁場を高透磁率材料を経させることなく磁気シールドルーム内に発生させる構成となっており、コイル６１に強い磁場を発生させる必要がなくなるとともに、磁場の漏れも回避することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７の磁気遮蔽装置でも環境磁気雑音の抑制機能は十分ではないという問題がある。すなわち、図７の磁気遮蔽装置の場合、環境磁気雑音を十分にキャンセルしようとすれば、環境磁気雑音計測用のＳＱＵＩＤ６０の磁場検出方向と、コイル６１の磁場発生方向とを厳密に一致させておく必要がある。しかし、現実には、ＳＱＵＩＤ６０とコイル６１の機械的な取り付け位置の誤差により、両者の方向を完全に一致させるのは困難である。また、ＳＱＵＩＤ６０が収納されているデュワ５２が変位すると、ＳＱＵＩＤ６０とコイル６１との位置関係が必然的に変わってくる。そのため、図７の磁気遮蔽装置は環境磁気雑音を十分に抑制することができない。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、アクティブシールド用のコイルの方向不一致があっても、環境磁気雑音を十分に抑制することのできる磁気遮蔽装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明に係る磁気遮蔽装置は、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、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る環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサと、前記二つの磁気センサを含む領域に磁場を発生するように磁気シールドルームの内部に固定設置された３次元コイルと、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサからの出力を前記３次元コイルの各コイルの磁場発生方向にそれぞれ分解する出力分解手段と、出力分解手段により得られる各分解出力を基に前記３次元コイルの各コイルのそれぞれに負帰還する出力値を算出する演算手段とを備え、この演算手段の出力値に応じた大きさの磁場を、磁気シールドルームの内の３次元コイルの各コイルそれぞれが発生するように構成されている。
【００１１】
〔作用〕
この発明の作用は次のとおりである。
この発明の磁気遮蔽装置では、磁気シールドルームの内部における計測用磁気センサの近傍の位置に設置された環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサの出力（すなわち環境磁気雑音の測定結果）は、出力分解手段により、計測用磁気センサと環境磁気雑音計測用の磁気センサを含む領域に磁場を発生するよう磁気シールドルームの内部に固定設置された３次元コイルの各コイルの磁場発生方向にそれぞれ分解される。続いて、演算手段により、出力分解手段により得られる各分解出力を基に前記３次元コイルの各コイルのそれぞれに負帰還する出力値が算出されるとともに、磁気シールドルームの内の３次元コイルの各コイルそれぞれが、演算手段の出力値に応じた大きさの磁場を環境磁気雑音の補償用磁場として発生するのに伴って、磁気シールドルームの内部の環境磁気雑音が打ち消される。
【００１２】
この発明の装置が抑制対象とする環境磁気雑音は通常３次元の磁場である。一方、磁気シールドルームの内部に固定設置された３次元コイルは、各コイルの発生磁場の合成により任意の磁場を磁気シールドルームの内部に形成させることができる。したがって、もし環境磁気雑音に関し、３次元コイルの各コイルの磁場発生方向の３成分がそれぞれ分かれば、３成分の各磁場（３つの分解磁場）と同一の大きさで反対方向の磁場を３次元コイルの各コイルにより発生すれば、環境磁気雑音と同一の大きさで反対方向の磁場が磁気シールドルーム内に合成形成されて環境磁気雑音が完全にキャンセル出来ることになる。
【００１３】
したがって、この発明の装置の場合、出力分解手段により、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサの出力を３次元コイルの各コイルの磁場発生方向の３成分に分解した後、演算手段により、３つの各分解磁場と同一の大きさで反対方向の磁場を３次元コイルの各コイルが発生するように負帰還する出力値を算出するので、環境磁気雑音と同一の大きさで反対方向の磁場が磁気シールドルーム内に合成形成される。すなわち、環境磁場測定用の磁気センサのコイルと補償用磁場発生用のコイルとの間に存在するコイルの方向不一致は、環境磁気雑音が３次元コイルの各コイルの磁場発生方向の３成分に分解される過程で自ずと補正されるかたちで解消されることになるのである。
【００１４】
また、この発明の装置の場合、補償用磁場発生用のコイルは磁気シールドルームの内側に設置されているので、磁気シールドルーム用の高透磁率材料の影響を受けずに済み、強い磁場を発生させる必要がなくなるのに加え、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサは、計測用磁気センサの近傍に設置されるので、磁気遮蔽領域を小さくすることも可能となる。
【００１５】
【実施例】
続いて、この発明の磁気遮蔽装置の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は実施例に係る磁気遮蔽装置全体の概略構成を示したブロック図、図２は実施例の磁気遮蔽装置における磁気センサまわりの構成を示す模式図である。
図１の実施例装置は、パーマロイ等の高透磁率材料を用いた磁気シールドルーム１と、図２に示すように、デュワ２の中に納められて磁気シールドルーム１の内部に設置されている計測用マルチャンネルＳＱＩＤ（計測用磁気センサ）３および参照用３次元ＳＱＩＤ（環境磁気雑音計測用の磁気センサ）４と、両ＳＱＩＤ３，４を含む領域に磁場を発生する３次元コイル５とを備え、計測用のＳＱＩＤ３の近傍の３次元ＳＱＩＤ４による環境磁気雑音の計測出力はＳＱＩＤ駆動回路６ａ〜６ｃからＡ／Ｄ変換器７ａ〜７ｃを経て分解・演算装置８へ送られるとともに、分解・演算装置８から算出出力がＤ／Ａ変換器９ｘ〜９ｚを経て３次元コイル５に送出され、３次元コイル５による発生磁場により環境磁気雑音が補償（キャンセル）されるよう構成されている。以下、実施例装置の各部の構成を具体的に説明する。
【００１６】
３次元ＳＱＩＤ４は、環境磁気雑音に関し、ａｂｃ直交座標系のａ軸，ｂ軸，ｃ軸の各方向について磁場を検出する３個のＳＱＩＤ素子（図示省略）を有する。各ＳＱＩＤ素子は各ａ軸，ｂ軸，ｃ軸の各方向の磁場をそれぞれ計測するように配置されている。３次元ＳＱＩＤ４による出力はＳＱＩＤ駆動回路６ａ〜６ｃで検出磁場に応じた電圧に変換された後、Ａ／Ｄ変換器７ａ〜７ｃでディジタル化されてから分解・演算装置８へ計測出力（電圧）ｖ（ｔ）として取り込まれる。
なお、ＳＱＩＤ３，４は、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、ＳＱＩＤ３，４は一次微分型のピックアップコイルでもよいし、高次の微分型のピックアップコイルであってもよい。
【００１７】
３次元コイル５は、分解・演算装置８から（電圧）算出出力ｕ（ｔ）を受けて磁場を発生する。３次元コイル５は、ｘｙｚ直交座標系のｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の各方向の磁場を独立して発生する３つのヘルムホルツコイル５ｘ，５ｙ，５ｚを有する。各ヘルムホルツコイル５ｘ〜５ｚは、図３に示すように、半径５ｒの円形のループ２個が半径５ｒと同じ距離５ｄだけ隔てて設けられるとともに、矢印で示すようにループに同じ向きに電流が流れ、ループ間に均等な磁場が生じる構成である。なお、ヘルムホルツコイルの発生磁場の大きさは（０．７１５×電流値÷ループ半径）として求められる。
【００１８】
従って、分解・演算装置８は、ＳＱＩＤ４が測定した環境磁気雑音を計測出力ｖ（ｔ）として受け取り、環境磁気雑音をキャンセルするための算出出力ｕ（ｔ）を送出することになる。そして、実施例における分解・演算装置８は、環境磁気雑音の計測出力ｖ（ｔ）を３次元コイル５の各コイル５ｘ，５ｙ，５ｚの磁場発生方向にそれぞれ分解する出力分解手段と、出力分解手段により得られる各分解出力を基に３次元コイル５の各コイル５ｘ，５ｙ，５ｚのそれぞれに負帰還する算出出力ｕ（ｔ）を得る演算手段とを具備している。計測出力ｖ（ｔ），算出出力ｕ（ｔ）は、次の式（１）および式（２）の行列式で示される。
【００１９】
【数１】
0004218128.tif 000002
【００２０】
以下、この発明の特徴的構成である分解・演算装置８の出力分解手段について説明する。
計測出力ｖに対する算出出力ｕの伝達行列Ｇ（ｓ）は、
Ｇ（ｓ）＝ｖ（ｓ）／ｕ（ｓ）＝Ｋ-1ＮＡ（Ｌｓ＋Ｒ）-1  …（３）
で示される。ｓはラプラス演算子である。
但し，前式（３）においては、次式（４）で示されるＫはＳＱＩＤ駆動回路とＡ／Ｄ変換器による磁場電圧変換係数行列、次式（５）で示されるＮは３次元コイル５のｘｙｚ軸と３次元ＳＱＩＤ４のａｂｃ軸の方向余弦行列、次式（６）で示されるＡは各コイルによる係数行列、次式（７）で示されるＬは各コイルのインダクタンス行列，次式（８）で示されるＲは各コイルのレジスタンス行列である。
【００２１】
【数２】
0004218128.tif 000003
【００２２】
【数３】
0004218128.tif 000004
【００２３】
【数４】
0004218128.tif 000005
【００２４】
【数５】
0004218128.tif 000006
【００２５】
式（３）の場合、分解・演算装置８の制御対象は３変数系（３インプットｕx,ｕy,ｕz 、３アウトプットｖx,ｖy,ｖz ）であり、ひとつのインプットが３つのアットプットに影響を及ぼす相互干渉がある。これは、式（３）中の他の行列は全て対角化されているけれど、方向余弦行列Ｎだけは非対角要素を含み、式（３）が対角化されていないからである。この方向余弦行列Ｎが非対角要素を含むのは、３次元コイル５のｘｙｚ軸と３次元ＳＱＩＤ４のａｂｃ軸との方向（コイルの方向）が一致していないことに原因している。そこで、出力分解手段は、（３）式を対角化する補正行列Ｃ1 を求めて伝達行列Ｇ（ｓ）と掛け合わせることで、伝達行列Ｇ（ｓ）を対角化して、ひとつのインプットが１つのアットプットだけに影響を及ぼす、つまり計測出力ｖ（ｔ）が３次元コイルの各コイルの磁場発生方向、つまりｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の各方向にそれぞれ分解されるようにするのである。これにより、ｘｙｚ軸とａｂｃ軸との方向不一致（コイルの方向不一致）が解消される。
【００２６】
（３）式を対角化する補正行列Ｃ1 は、アクティブシールド制御を実行するに先立って次のようにして求められる。各ヘルムホルツコイル５ｘ，５ｙ，５ｚに周波数ω0 の正弦波電圧Ｕ0 を単独で（順に）印加し，この時の磁場をサンプリング周波数Ｔで計測した後、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により計測磁場（電圧）の周波数ω0 における振幅Ｖ0 を求める。Ｕ0 ，Ｖ0 は次の（９）式（１０）式で示される行列である。
【００２７】
【数６】
0004218128.tif 000007
【００２８】
そして、（３）式にＺ変換を適用し，Ｚ＝cos(ωＴ）＋ｊsin(ωＴ）に留意〔但しｊ＝√（−１）〕すると、Ｕ0 とＶ0 の間には次式（１１）の関係が成り立つ。なお、式（１１）では√は行列の各要素に作用するものとした。
ＫＶ0 ＝ＮＡ〔√（ＬＬT ＋ＲＲT ）〕-1  Ｕ0 ……（１１）
観測可能なファクターの値を求めて、補正行列Ｃ1 を次式（１２）とする。
Ｃ1 ＝Ｕ0 Ｖ0 -1……（１２）
（３）式，（５）式、（１１）式より次式（１３）が得られる。
Ｃ1 Ｇ（ｓ）＝〔√（ＬＬT ＋ＲＲT ）〕Ａ-1Ｎ-1ＫＫ-1ＮＡ（Ｌｓ＋Ｒ）-1
＝〔√（ＬＬT ＋ＲＲT ）〕（Ｌｓ＋Ｒ）-1  ……（１３）
式（１３）に示されるように、補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）によりＧ（ｓ）が対角化されることが分かる。
【００２９】
補正行列Ｃ1 が求まると、演算手段による算出出力ｖ（ｔ）の求出を行いながらアクティブシールドが実行されることになる。アクティブシールドでは、環境磁気雑音に相当する外乱ｗやノイズｎに対し３次元ＳＱＩＤ４の計測値が０を保つことになるのであるが、３次元ＳＱＩＤ４の計測値は計測出力ｖ（ｔ）に比例するので、計測出力ｖ（ｔ）が０を保つことと考えることができる。ただ、普通、３次元ＳＱＩＤ４はオフセットを含むため、ここでは、予め計測出力ｖ（ｔ）＝０となるオフセット相当分の値ｖ0 を計測し、これを目標値とする。
【００３０】
実施例装置のアクティブシールドの場合、図４および次の式（１４）に示すように、ＰＩＤ制御則として速度型アルゴリズムが用いられている。すなわち、上記により求めた補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）を前段として、３次元コイル５の各コイル５ｘ，５ｙ，５ｚの発生する磁場方向であるｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３つの各方向成分に分離された計測出力の各分解出力ごとに目標値ｖ0 と計測出力Ｖ（ｔ）の偏差ｅ（ｔ）を個別に制御する制御系が用いられるのである。
図４は実施例装置のアクティブシールド制御系の構成を示すブロック線図であって、点線内が分解・演算装置で構成される部分であり、点線外が３次元コイル、Ｄ／Ａ変換器、ＳＱＩＤ駆動回路、Ａ／Ｄ変換器で構成される部分である。
【００３１】
ｕ（ｋ）＝Ｕ0 Ｖ0 -1｛Ｋp 〔ｖ（ｋ−１）−ｖ（ｋ）〕＋ＫI 〔ｖ0 −ｖ（ｋ）〕＋ＫD 〔２ｖ（ｋ−１）−ｖ（ｋ）−ｖ（ｋ−２）〕｝＋ｕ（ｋ−１）    ……（１４）
なお、速度型アルゴリズムにおいては、時間離散系の場合、時刻ｋにおける算出出力をｕ（ｋ）、時刻（ｋ−１）における算出出力をｕ（ｋ−１）、時刻ｋにおける計測出力をｖ（ｋ）、時刻（ｋ−１）における計測出力をｖ（ｋ−１）、時刻（ｋ−２）における計測出力をｖ（ｋ−２）とする。また、図４の中のＺは時刻（ｋ＋１），Ｚ-1は時刻（Ｋ−１），Ｚ-2は時刻（Ｋ−２）であるとする。したがって、必要な過去のデータも分解・演算装置８の中に記憶されていて、適時に読み出されて用いられることになる。式中のＫp ，ＫI ，ＫD は次の式（１５），式（１６），式（１７）で示される行列である。
【００３２】
【数７】
0004218128.tif 000008
【００３３】
また、ＰＩＤゲイン値である上記のＫp ，ＫI ，ＫD のチューニング（調整）が制御対象の特性に応じて予め行われ、適当な値を予め決定して設定しておく。制御対象の特性が厳密に把握し難い場合は、ＰＩＤゲイン値を制御対象のステップ応答の１サンプル変化の最大値をＧ0 、ステップ応答の最大勾配線が横軸（サンプリング時間）を切る長さＬd をサンプリング周期Ｔで無次元化したものをＬd0（＝Ｌd ／Ｔ）とするとＫp ，ＫI ，ＫD は次の算出式の通りとなる。
Ｋp ＝１．２÷〔Ｇ0 （Ｌd0＋１）〕−０．５ＫI 
ＫI ＝０．６÷〔Ｇ0 （Ｌd0＋０．５）〕2 
ＫD ＝０．４÷  Ｇ0
実際の制御系に適用する場合、この算出式で算出したＫp ，ＫI ，ＫD を目安に精密な調整が行われるのが普通である。
【００３４】
続いて、以上に述べた構成を有する磁気遮蔽装置により磁気遮蔽を行う時の装置動作を、図面を参照しながら説明する。図５は、実施例装置によるアクティブフィルド制御の状況を示すフローチャートである。
〔ステップＳ１〕磁気シールドルーム１の内に両ＳＱＩＤ３，４を納めたデュワ２をセットする。
【００３５】
〔ステップＳ２〕各ヘルムホルツコイル５ｘ，５ｙ，５ｚに単独で周波数ω0 の正弦波電圧Ｕ0 を印加し、分解・演算部８で補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）を求出する。
【００３６】
〔ステップＳ３〕分解・演算部８がアクティブシールド制御を開始する。
【００３７】
〔ステップＳ４〕３次元ＳＱＩＤ４の測定結果である計測出力ｖ（ｔ）が得られて分解・演算部８へ送り込まれる。
【００３８】
〔ステップＳ５〕分解・演算部８により計測出力ｖ（ｔ）が３個のヘルムコイル５ｘ，５ｙ，５ｚの発生磁場方向であるｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３つの各方向成分に分離される。
【００３９】
〔ステップＳ６〕分解・演算部８により各分解出力に基づき各分解出力が目標値に一致するような３つの算出出力ｕx,ｕy,ｕz がそれぞれ求められる。
【００４０】
〔ステップＳ７〕３つの算出出力ｕx,ｕy,ｕz がＤ／Ａ変換器９ｘ〜９ｚ経由で各ヘルムホルツコイル５ｘ，５ｙ，５ｚにそれぞれ与えられる。
【００４１】
〔ステップＳ８〕各ヘルムホルツコイル５ｘ，５ｙ，５ｚが算出出力ｕx,ｕy,ｕz に応じた磁場を発生して環境磁気雑音を打ち消す。
【００４２】
〔ステップＳ９〕アクティブシールド制御が継続される場合、ステップＳ４に戻り、以下のステップが繰り返される。継続しない場合はアクティブシールド制御は終了することになる。
したがって、補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）の求出は、デュワ２をセットした時のみ行われるだけである。
【００４３】
上記のアクティブシールド制御では、補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）により環境磁気雑音測定用の３次元ＳＱＩＤ４の計測出力ｖを３次元コイル５の各コイルの分離磁場発生方向であるｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３つの各方向の成分に分解した後、３つの各分解磁場と同一の大きさで反対方向の磁場を３次元コイル５の各コイルが発生するように負帰還する算出出力を各分解磁場毎に算出して各コイルに与えるので、３つの算出出力を受けた３次元コイル５の各コイルにより環境磁気雑音と同一の大きさで反対方向の磁場が磁気シールドルーム内に合成形成される。その結果、磁気シールドルーム１の中の環境磁気雑音は十分にキャンセルされることになる。
つまり、実施例の装置の場合、環境磁場測定用の磁気センサのコイルと補償用磁場発生用のコイルとの間に存在するアクティブシールド用のコイルの方向不一致は、補正行列Ｃ1 （＝Ｕ0 Ｖ0 -1）により、環境磁気雑音が３次元コイル５のｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３つの各方向の成分に分解分解される過程で自ずと補正されるかたちで解消されるのである。
【００４４】
この発明は上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形して実施することができる。
（１）実施例の場合、３次元コイル５がヘルムホルツコイルであったが、３次元コイルがソレノイド状のコイル、或いは通常のループ型コイルである構成の装置が、変形例として挙げられる。
【００４５】
（２）実施例の場合、環境磁気雑音測定用の磁気センサがＳＱＩＤであったが、環境磁気雑音測定用の磁気センサは、フラックスゲート型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であってもよい。
【００４６】
（３）実施例の場合、計測用磁気センサ（ＳＱＩＤ３）が生体内の微小磁気を測定対象とするものであったが、この発明の計測用磁気センサが測定対象とする微小な磁気は生体内の微小磁気に限られるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の磁気遮蔽装置によれば、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサの出力が３次元コイルの各コイルの磁場発生方向の３成分に分解された後、３つの各分解磁場と同一の大きさで反対方向の磁場が３次元コイルの各コイルにより生じるように負帰還する出力値が算出されて、環境磁気雑音と同一の大きさで反対方向の磁場が磁気シールドルーム内に合成形成される構成を備え、環境磁場測定用の磁気センサのコイルと補償用磁場発生用のコイルとの間に存在するコイル方向の不一致は、環境磁気雑音が３次元コイルの各コイルの磁場発生方向の３成分に分解される過程で解消されるので、コイルの方向不一致があっても環境磁気雑音を十分に抑制することができる。また、補償用磁場発生用のコイルが磁気シールドルームの内側に設置されているので、強い磁場を発生させる必要がなくなるとともに、環境磁気雑音測定用の３次元磁気センサが計測用磁気センサの近傍に設置されるので、磁気遮蔽領域を小さくすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の磁気遮蔽装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】実施例装置における磁気センサまわりの構成を示す模式図である。
【図３】実施例装置の３次元コイル用のヘルムホルツコイルを示す模式図である。
【図４】実施例装置のアクティブシールド制御系の構成を示すブロック線図である。
【図５】実施例装置によるアクティブシールド制御実行の状況を示すフローチャートである。
【図６】従来例の磁気遮蔽装置の概略構成を示したブロック図である。
【図７】他の従来例の磁気遮蔽装置の概略構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１              …磁気シールドルーム
３              …計測用マルチャンネルＳＱＩＤ
４              …参照用３次元ＳＱＩＤ
５              …３次元コイル
５ｘ，５ｙ，５ｚ…ヘルムホルツコイル
６ａ，６ｂ，６ｃ…ＳＱＩＤ駆動回路
８              …分解・演算装置
【図１】
0004218128.tif 000009
【図２】
0004218128.tif 000010
【図３】
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【図４】
0004218128.tif 000012
【図５】
0004218128.tif 000013
【図６】
0004218128.tif 000014
【図７】
0004218128.tif 000015