JPH0437071A - 冷却装置を備える微弱磁界検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁束計を冷却するための装置に関する。

従来の技術 人間の脳、腕、眼球および心臓などの生体から発生され
る微弱な磁界の強さを検出するために、ピックアップコ
イルと超電導量子干渉素子とが組合わされて構成される
磁束計が用いられ、この磁束計は、極低温の液化ガス、
たとえば液体ヘリウム中に浸漬される。

成る先行技術では、液体ヘリウムが蒸発したガスを再凝
縮するための再凝縮器と、その再凝縮器との間で熱媒体
を循環する冷凍機本体とが、前記液化ガスが貯留されて
いる容器の気相部に設けられる。

このような先行技術では、冷凍機本体にモータが備えら
れ、そのモータは強磁性材料を含むので、磁束計によっ
て、生体などから発生される微弱な磁界の強さを高精度
に検出することができないという大きな問題を有してい
る。

発明が解決すべき課題 本発明の目的は、微弱な磁界の強さを高精度で測定する
ことができるようにした磁束計の冷却装置を提供するこ
とである。

課題を解決するなめの手段 本発明は、液化ガスを部分的ζ、１′貯留−６るｂ“に
：・）を備え、 磁胃を検出するピックアップ＝ｒ　イルと超電導皺ｒＸ
１渉素了とを電磁結合！で構成ａｈ、ろ磁束Ｊ１を、前
記液化ガス中に浸漬ｊ、さらに、 前記容器の気相部て、ピックアップコイルの検出領域か
らずれソ５・位；ηＧ、′配置、Ｘれる再凝縮器４λ−
１再凝縮器に接続され、容器の夕［、（：延ひ、！′！
１．奴体を輸送する輸送管と、 容器の夕１部に設ｉ−＋られ、輸送管（Ｚ゛接続れ、熱
媒体を冷却する冷凍機本体とを含むことを特徴とする磁
束譜の冷力１装置である。

作　　用 本発明に従λば、容器内ζ；”１部分的に貯留され７″
、・液化ガス内に、ピックアップコイルと超電導ｔｆ干
渉素子とをｆＩｉｋる磁束計を浸漬１７、容器内の気相
部に再凝縮器を設け、容器の外部には冷凍機本体を設置
］、冷凍機本体からの冷却され六・熱媒体む再凝縮器に
輸送管によ・′、）で導、′″−１この再１■ｇは、じ
ツクア゛ツブーｊイノ１の検出領域から４″１ノ、゛位
置に配置’ａ　ｉ’する１、［、たが゛、〉で強磁性材
）・）を禽む冷凍機本体は、輸送管１．、＝よ・′〉′
Ｃ磁束３１から絣ノ１、ノに容器の外部の位置に設りる
。：どがζ゛きるの”（゛、づ′］の強磁性Ｈ科４．’
、　Ｊ：る磁φ、田への悪影響メ・ド；」ぐ、＝２か４
：゛きる。冷凍機本体がシ１゛磁性＄ｊ料から成るとき
く、二１５い−ｒ　ｔ、ｉ　、、その冷凍機・）私１体
り・容器ドから１ｌｌｆ１．　ｊｌた位１に設ける４゛
とがζ゛きるのζ５、磁束計への悪影響を防ぐ、−とか
゛（゛、′きる。

また肖’　ａ　ｌ１ｌＲ’Ａは、非磁性材料、）、：と
ノばγルミ；−ウムなどの＋（料から成り、磁束計への
悪影響をＯ１及的（、：防ぐことツバで゛きるようにし
、［、かもこの再凝縮器を、ピックアップコイルの検出
領域がずれた・位置に配置ｌ７、これ＆ごよ・つで再凝
縮器による磁束計への悪影響ｆ−層なくすことな′ｉ１
］能ｉ、ｍ　ｌ、ているゆ 実施例 第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図である。人
間などの被検体１の１一方には、磁束ｔ１２が配置さｉ
］る。この磁束計２は、ピックアップ７．Ｉイル３と超
電導菫了−ｆ渉素了・１とが電磁結合１１．で構成され
る。容器５およびその容器５を塞ぐ大板］ｌは、Ｊ１磁
性断熱材料、たとえばスデ：、！、ス鋼および繊維強化
プラスチックなどから成り、この容器５に液化カスであ
る液体ヘリウム（）が部分的に貯留される。磁束；ｅ＋
　２　ｆｔ、この液体ヘリウム０に浸漬される。容器５
の気相部′７には、再凝縮器８が設けられる。この再凝
縮器８は、液体ノ＼リウム６が蒸発した＼リウムガスを
冷却し、で再凝縮器−る。

再凝縮器８は輸送管９を−ｆ　ｔ、で、冷凍機本体１０
に接続される。輸送管９は、容器５の尺板」１を挿通し
、容器５の外に延びる。冷凍機本体】０は、強磁性材料
製壁１２に、］”って磁気シ〜／Ｌ　Ｈされて形成され
た部屋に設けられている。ｔなわち、輸送管りを長く［
、て、冷凍機本体１０による超電導ｉ７−］渉素了４へ
の悪影響を防ぐ、に３にしたので、この冷凍機本体１０
を、荊記壁１２によ゛つて磁気シールドされている部屋
内に設ける９ユとが可能となる。なおこの壁］２は、省
略されζもよい。

再凝縮器８および輸送管く９は非磁性材料、たとえばス
ナンレス、＃１なと“の材料から成る。冷凍機本体１０
は、たとノばＧ　ＩＶＩ　（（：１ｆｆｏｒｃｌ−Ｍｃ
Ｎａｈｏｎ　）冷凍機゛（゛あり、バルブｆ。−タ１３
とデイスプトーサ１４とを含み、デイスゲし−＝η〕４
は、ヒータを備える第１段および第２段ヒートスｙ−イ
〕ヨンおよγ１．Ｉｌリセネ１．・〜りなどを備え、た
どλば２　（’）　Ｋに冷却された液体ヘリウムなどの
熱媒体を、ＪＴ（Ｊｏｕｌｅ　Ｔｈｏｍｓｏｎ　＞１Ｆ
　１．５によって膨張し、こねによつζ得らｈる極低温
の液体ヘリウムを、輸送管９に五′、）゛ζ再凝縮器８
に導き、再凝縮器８からのヘリウムガフ、　＋ｉ　、輸
送管９を紅て冷凍機本体１０（、、Ｔ戻されて循環され
る。すなわちＧ　Ｍ冷凍機本体１０においで２０に程度
に冷却されたヘリウムガスは、ＪＴ弁〕５を通過後、シ
ュ、・ル１〜ムシン効果によ−）ζ゛、液体ヘリウムと
なる。再凝縮器８においで輸送管９かへの熱媒体である
液体ヘリウムは、容器５内の気相部′７のヘリウムガス
と熱交換し、て、その気相部“ｉ内のヘリウムガスを冷
・却する。

その後、再凝縮器２３内の液体ヘリウムは、気化１．５
てヘリウムガスとなって、輸送管９を辿って、再び冷凍
機本体１０において冷却される。

磁束計２の検出領域は参照符１７で示されるとおりであ
り、この検出領域１７からずれた位置に再凝縮器８が配
置される。これによって再凝縮器８が磁束計２に悪影響
を及ぼすことを防ぐ。

輸送管９を比較的長くし、たとえば容器５から１．５ｍ
以上離れた位置に冷凍機本体１０を配置することによっ
て、その冷凍機本体１０に備えられているバルブモータ
１３およびディスプレーサ１４などに含まれている強磁
性材料による悪影響を、充分に小さくすることができる
。この磁界は、ビオサバールの法則に従って減衰し、し
たがって上述のように、輸送管９を比較的長くすること
によって、冷凍機本体１０の磁界による磁束計２への悪
影響を上述のように充分に小さくすることができる。ま
た冷凍機本体ｌＯが非磁性材料から成るときにおいても
また、輸送管９を比較的長くすることによって、その冷
凍機本体１０が磁束計に与える悪影響を充分に小さくす
ることができる。

輸送管９を比較的長くすることによって、冷凍機本体１
０からの振動による悪影響を防ぐことができる。

輸送管９が天板１１を挿通する部分には、防振装置１８
が設けられる。この防振装置１８は、輸送管９の振動を
天板１１、したがって容器５および磁束計２に伝達する
ことを防ぐ。

第２図は、磁束計２の電気回路図である。ピックアップ
コイル３は上下に複数個設けられる。このピックアップ
コイル３は、コイル２０によって超電導量子干渉素子４
に磁気結合される。超電導量子干渉素子４は、超電導リ
ングに１つまたは２つのジョセフソン結合を組合わせた
構成を有する。

この超電導量子干渉素子４は共振回路２１のコイル２２
に電磁結合されて、その出力がライン２３から導出され
る。共振回路２１には、高周波電源２４が接続される。

ピックアップコイル３のうちの最も下のコイル３ａ以外
の残余のコイルおよび超電導量子干渉素子４などは、超
電導材料から成るケース２５内に収納されて磁気シール
ドされる。

ピックアップコイル３ａの検出領域１７によって検出さ
れる磁束は、コイル２０によって電磁結合された超電導
量子干渉素子４に、逆起電力を発生させ、このことが共
振回路２１のコイル２２によって検出されて、検出磁界
の強さに対応する電気信号がライン２３に導出される。

本件発明者の実験結果を述べる。第３図（１）は比較例
の実験結果を示している。容器５内に冷凍機本体１０を
配置して被検体１として人間の心磁気を観察したところ
、雑音レベルがきわめて多く、心磁気を正確に検出する
ことが困難であった。

これに対して、本発明に従い、輸送管９を比較的長くし
て、容器５と冷凍機本体１０との距離を１．６ｍ以上と
し、第１図の実施例において、第３図（２）で示される
心磁気を観測することができた。これによって本発明に
よれば、雑音レベルがきわめて少なく、高精度の心磁気
の測定をすることができることが確認された。

磁束計２は、超電導量子干渉素子４を有する構成だけで
なく、その他の構成を有する磁束計であってもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、強磁性材料を含む冷凍機
本体を、輸送管を介して磁束計から離れた位置に設けて
おくことができるようになり、また再凝縮器をピックア
ップコイルの検出領域からずれた位置に配置することに
よって、微弱な磁界の強さを、高精度で検出することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２図は磁
束計２の電気回路図、第３図は本件発明者の実験結果を
示す心磁図である。 １・・・被検体、２・・・磁束計、３・・・ピックアッ
プコイル、４・超電導量子干渉素子、５・・・容器、６
・・・液体ヘリウム、７・・・気相部、８・・・再凝縮
器、９・・輸送管、１０・・・冷凍機本体 代理人　　弁理士　画数　圭一部 第 図 詩　間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　液化ガスを部分的に貯留する容器を備え、 磁界を検出するピックアップコイルと超電導量子干渉素
   子とを電磁結合して構成される磁束計を、前記液化ガス
   中に浸漬し、さらに、 前記容器の気相部で、ピックアップコイルの検出領域か
   らずれた位置に配置される再凝縮器と、再凝縮器に接続
   され、容器の外に延び、熱媒体を輸送する輸送管と、 容器の外部に設けられ、輸送管に接続され、熱媒体を冷
   却する冷凍機本体とを含むことを特徴とする磁束計の冷
   却装置。