磁场测量装置

1.本发明涉及一种磁场测量装置。


背景技术：

2.弱磁场(诸如活体的磁性)的测量通常使用磁屏蔽室(msr)中的超导量子干涉设备(squid)来实现。在下文中，超导量子干涉设备也将被称为squid。squid对磁场具有非线性响应，并且非线性响应通过使用磁通锁定环(fll)电路进行线性化来测量磁场。作为fll电路，已知仅包括模拟电路的模拟fll系统和将模拟信号转换成数字信号并在信号处理之后将数字信号转换回模拟信号的数字fll系统。
3.由squid测得的磁场信号弱并且容易受到噪声的影响。因此，公开了一种将用于控制squid的操作的控制电路划分成两部分的方法。两部分中的一个安装在磁屏蔽室内，另一个安装在磁屏蔽室外(参见ptl 1)。
4.例如，在直接连接包括squid的冷却系统和包括前置放大器的耳机的情况下，可以最小化squid和前置放大器之间的距离，从而使得能够提高相对于从squid输出的要由前置放大器放大的信号的噪声稳健性。但是，长电缆被用来将前置放大器与位于磁屏蔽室外的控制电路连接起来。特别地，在磁屏蔽室中使用的电缆比前置放大器远离冷却系统的情况下的对应电缆更长。
5.连接前置放大器和控制电路的电缆不仅包括用于传输由前置放大器放大的信号的信号电缆，而且还包括用于向前置放大器供电的电源电缆。因此，如果在磁屏蔽室内使用较长的电缆，那么在磁屏蔽室内生成较大的辐射磁场噪声，从而squid会检测到较大的辐射磁场噪声。因此，即使对于被前置放大器放大之前的信号的噪声稳健性提高，前置放大器也会将squid检测到的辐射磁场噪声与生物磁场信号一起放大。


技术实现要素：

6.[技术问题]
[0007]
本发明的一方面是鉴于上述问题而提出的并且旨在提供一种能够降低在磁屏蔽室内生成的辐射磁场噪声的磁场测量装置。
[0008]
[问题的解决方案]
[0009]
为了解决上述问题，根据本发明的一方面的磁场测量装置包括squid；磁通锁定回路电路，包括第一电路和第二电路，第一电路包括连接到squid的输出端的放大器，第二电路连接到第一电路。第一电路沿着将磁屏蔽室的内部与磁屏蔽室的外部隔开的屏蔽材料的内表面或外表面，磁屏蔽室包括squid。第二电路在磁屏蔽室的外部。
[0010]
因此，可以提供能够降低在磁屏蔽室内生成的辐射磁场噪声的磁场测量装置。
[0011]
当结合附图阅读以下详细描述时，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
[0012]
图1是图示根据本发明的第一实施例的磁场测量装置的示例的框图。
[0013]
图2a是图示图1的磁场测量装置(脑磁图仪(magnetoencephalograph))的安装的示例的布局图。
[0014]
图2b是磁屏蔽室的壁材料变化的局部放大横截面视图。
[0015]
图3是图示图1的磁场测量装置(磁波仪(magnetospinograph))的安装的另一个示例的布局图。
[0016]
图4是图示根据本发明的第二实施例的磁场测量装置的示例的框图。
[0017]
图5是图示图4的磁场测量装置(脑磁图仪)的安装的示例的布局图。
[0018]
图6是图示图4的磁场测量装置(磁波仪)的安装的另一个示例的布局图。
[0019]
图7是图示图1的磁场测量装置的布线路线的示例的解释图。
[0020]
图8是图示图1和5的磁场测量装置的布线路线的示例的解释图。
[0021]
图9描绘了用于图示关于图7中所示的布线路线wr1和wr2的磁场噪声的测量结果的频谱。
[0022]
图10描绘了用于图示关于图7中所示的布线路线wr3和wr4的磁场噪声的测量结果的频谱。
[0023]
图11描绘了用于图示关于图8中所示的布线路线wr5和wr6的磁场噪声的测量结果的频谱。
[0024]
图12描绘了用于图示关于图8中所示的布线路线wr7的磁场噪声的测量结果的频谱。
[0025]
图13描绘了用于说明根据本发明的第三实施例的磁场测量装置的示例的频谱图。
[0026]
图14是图示另一个磁场测量装置的安装示例(比较示例)的布局图。
[0027]
图15是图示磁场测量装置的另一个安装示例(比较示例)的布局图。
具体实施方式
[0028]
现在，将参考附图描述实施例。在每个图中，相同的元件由相同的附图标记表示并且可以省略重复的描述。
[0029]
(第一实施例)
[0030]
图1是图示根据本发明的第一实施例的磁场测量装置的示例的框图。例如，图1中所示的磁场测量装置100a使用数字fll方式并且可以应用于脑磁图仪(meg)、磁波仪(msg)或心磁图仪(magnetocardiograph，mcg)。图1中所示的磁场测量装置100a也可以应用于肌动图仪(magnetomyograph)。
[0031]
磁场测量装置100a包括squid 10、数字fll电路20和反馈线圈36。squid 10是检测从活体生成的磁场(磁通)的高灵敏度磁传感器，该磁场穿过具有约瑟夫森(josephson)结的超导环。例如，在squid 10中，约瑟夫森结在超导环的两个位置处提供。
[0032]
squid 10生成随着通过超导环的磁通的改变而周期性变化的电压。因此，通过在超导环上施加偏置电流的情况下测量超导环两端的电压，可以检测通过超导环的磁通。在下文中，由squid 10生成的周期性电压改变的特性也被称为φ-v特性。
[0033]
数字fll电路20包括放大器31、模数转换器32、数字积分器33、数模转换器34和电
压-电流转换器35。在数字fll电路20中，放大器31和电压-电流转换器35包括在第一电路21中；模数转换器32、数字积分器33和数模转换器34包括在第二电路22中。squid 10附近的反馈线圈36物理上与数字fll电路20分开，但可以包括在数字fll电路20的功能块中。
[0034]
在第一电路21和第二电路22之间安装多根电气电缆flc，诸如电源电缆37和控制信号线(放大器输出线38和电压线39)。安装多根电气电缆sqc以将squid 10和反馈线圈36与第一电路21连接。在下文中，电气电缆sqc和flc也简称为电缆sqc和flc。
[0035]
在本实施例中，不包括数字电路的第一电路21与squid 10和反馈线圈36一起位于磁屏蔽室msr中。包括数字电路的第二电路22位于磁屏蔽室msr之外。因此，有可能防止例如由与时钟信号同步操作的数字电路的操作生成的辐射磁场噪声在磁屏蔽室msr中传输。这防止squid 10检测到由数字电路生成的辐射磁场噪声。
[0036]
另外，因为第一电路21仅包括最小的电路，因此可以最小化由磁屏蔽室msr容纳的第一电路21的体积，并且可以有效地使用磁屏蔽室msr。
[0037]
在本文中，术语“磁屏蔽室”是指通过将磁性材料或具有高导电性的材料单独或层叠地用作屏蔽材料(壁材料)而形成的空间以降低环境磁场噪声对内部的影响。
[0038]
从活体发射的磁场非常微弱，范围从10-10
到10-14
t(特斯拉)。因此，为了使用squid 10准确地检测磁场，期望降低城市噪声(环境磁场噪声)。因此，要求磁屏蔽室将环境磁场噪声降低大约60db。在下文中，将描述磁屏蔽室的示例，但不限于该示例。
[0039]
磁屏蔽室msr通过用屏蔽磁性的屏蔽构件(由交替的长短虚线指示)覆盖其中安装squid 10的内部空间sin而形成。屏蔽构件对应于将磁屏蔽室msr的内部与磁屏蔽室msr的外部隔开的屏蔽材料(壁材料)。因此，作为其中安装有squid 10的磁屏蔽室msr内部的内部空间sin从作为磁屏蔽室msr外部的外部空间sout被磁屏蔽。通过将squid 10放置在磁屏蔽室msr中，有可能减少环境磁场(诸如地磁场)的影响。
[0040]
放大器31放大由squid 10从通过squid 10的磁通生成的输出电压，以经由放大器输出线38将放大的输出电压输出到模数转换器32。模数转换器32通过以预定的采样频率对模拟信号进行采样将由放大器31输出的模拟信号转换成数字信号(电压值)，以将数字信号输出到数字积分器33。
[0041]
数字积分器33将squid 10的电压从关于φ-v特性的每个周期的起点的工作点的改变(精确地说，从放大器31输出的放大的电压)进行积分，并将积分的电压值输出到数模转换器34。
[0042]
数字积分器33将积分后的电压值输出到数据处理器70(诸如计算机)。数据处理器70基于来自数字积分器33的电压值计算生物磁场信号的值，该生物磁场信号是由要测量的活体(脑、心脏、神经等)发射的磁通。
[0043]
数模转换器34将数字积分器33的积分电压值(数字信号)转换成电压，并经由电压线39将转换后的电压输出到电压-电流转换器35。电压-电流转换器35将从数模转换器34接收到的电压转换成电流，并将转换后的电流输出到反馈线圈36。
[0044]
反馈线圈36由于从电压-电流转换器35接收的电流而生成磁通，并将生成的磁通作为反馈磁通反馈给squid 10。因此，由squid 10生成的电压可以维持在关于φ-v特性的工作点(线性区)附近，从而可以准确地获得生物磁场信号。
[0045]
图1中所示的配置与磁场测量装置100a的一个通道对应。一个通道包括对应的一
个squid 10和连接到squid 10的对应数字fll电路20。在下文中，将磁场测量装置100a描述为具有128个通道。在这点上，磁场测量装置100a可以具有200个或更多通道。
[0046]
在下面的描述中，假设例如为从squid 10和反馈线圈36到第一电路21的每个通道安装八根电缆sqc，并且在第一电路21和第二电路22之间为每个通道安装八根电缆flc。即，具有128个通道的磁场测量装置100a具有1024根电缆sqc和1024根电缆flc。除了图1中所示的电缆之外，电缆sqc和flc还包括用于控制的电缆。而且，电缆flc中的电源电缆可以由预定数量的通道共享。
[0047]
图2a是图示图1的磁场测量装置100a的安装的示例的布局图。例如，图2a中所示的磁场测量装置100a是具有供被检体躺卧的床12和具有供躺在床上的被检体的头部大致位于磁屏蔽室msr的中心的凹部的杜瓦13(低温容器)的脑磁图仪。杜瓦13是使用液氦来提供低温环境的容器，并且在杜瓦13的内部，在凹部的下方部署有多组squid 10和反馈线圈36用于脑磁图。
[0048]
关于磁屏蔽室msr，将内部空间sin与外部空间sout隔开的屏蔽材料90(壁材料)例如通过层叠由坡莫合金等作为高导磁率材料的板材和由诸如铜或铝之类的导电体制成的板材而形成。如图1中所示，磁屏蔽室msr一般具有长方体形状并且四个侧壁、天花板和地板由屏蔽材料90形成。磁屏蔽室msr有门，使得各种设备可以运输，并且人可以进入磁屏蔽室。但是，在图2a和下面的图中也省略了门的指示。
[0049]
例如，第一电路21安装在架子80上，架子80安装在杜瓦13斜上方的磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的内壁(内表面)的上部。即，第一电路21位于磁屏蔽室msr内壁的上部并高于杜瓦13的顶表面。
[0050]
通过在架子上安装第一电路21，可以有效地利用磁屏蔽室msr的内部空间sin。此外，通过将第一电路21放置在比杜瓦13的顶表面更高的位置，电缆sqc可以由于重力而被引入杜瓦13的电缆插入口，从而减少了施加到电缆插入口的电缆sqc的负载的影响。
[0051]
安装多根电缆sqc以将第一电路21与部署在杜瓦13内部的squid 10和反馈线圈36(未示出)连接。例如，电缆sqc通过在杜瓦13顶部形成的电缆插入口插入杜瓦13中。
[0052]
此外，第一电路21和安装在磁屏蔽室msr的外部空间sout中的第二电路22通过电缆flc彼此连接，电缆flc穿过在磁屏蔽室msr的壁中提供的通孔。第一电路21可以放置在与磁屏蔽室msr的内壁接触或靠近其的地板表面上。但是，为了防止电缆flc暴露于内部空间sin并且防止从电缆flc生成的辐射磁场噪声辐射到内部空间sin，期望第一电路21与内壁接触(参见图2a)。
[0053]
在这点上，屏蔽材料90可以被保护材料91保护，如图2b中所描绘的。保护材料可以是石膏板、木板、聚氨酯泡沫材料等。在这种情况下，代替第一电路21与屏蔽材料90(的内壁)直接接触，第一电路可以经由保护材料91与屏蔽材料90(的内壁)接触。第一电路21和屏蔽材料90之间的关系的这种变化也可以应用于本文描述的所有其它示例。
[0054]
关于连接第一电路21和第二电路22的电缆flc，从第一电路21到屏蔽材料90的内表面的电缆flc的长度小于连接squid 10和反馈线圈36与第一电路21的电缆sqc的长度。即，从第一电路21到屏蔽材料90的内表面的电缆flc的长度小于从杜瓦13到第一电路21的电缆sqc的长度。
[0055]
对于电缆sqc和flc，例如，使用136芯线组装型电缆。在下文中，将其中组装136根
电缆sqc(或flc)的电缆也称为电缆sqc(或flc)。关于1024电缆sqc和1024电缆flc，在内部空间sin和外部空间sout中使用的芯线组装型电缆sqc和芯线组装型电缆flc的数量各为八根。
[0056]
与单独的电缆sqc和flc相比，芯线组装型电缆sqc和flc更粗且具有更大的抗弯刚度。因此，例如，期望将第一电路21定位成使电缆sqc的弯曲最小化并且防止电缆sqc的负载集中在杜瓦13的电缆插入开口处。在这点上，第一电路21期望地位于杜瓦13的斜上方。
[0057]
例如，第一电路21以容纳在图2a中示为具有长方体形状的壳体中的至少一个印刷电路板的形式提供。在这种情况下，壳体期望地由能够屏蔽由安装在印刷电路板上的电源线生成的辐射磁场噪声的材料形成。第一电路21可以包括在图2a中示为具有长方体形状的壳体和由壳体容纳的至少一个印刷电路板。在下文中，当提及第一电路21时，还包括其中容纳第一电路21的壳体。
[0058]
在以下的描述中，第一电路21与内壁等接触或接近的状态是指第一电路21的与内壁等相对的部分是与内壁等接触或接近的状态。例如，当第一电路21包括长方体壳体时，第一电路21与内壁等接触或接近的状态是指壳体的面对内壁等的侧面、顶表面或底表面与内壁等接触或接近的状态。
[0059]
第二电路22以容纳在壳体(诸如在图2a中示为具有长方体形状的机架)中的至少一个印刷电路板的形式提供。在下文中，当提及第二电路22时，还包括容纳第二电路22的壳体。
[0060]
在本实施例中，因为第一电路21沿着磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的内壁安装，所以有可能防止在磁屏蔽室msr安装包括电源电缆37(参见图1)的电缆flc。因而，可以防止部署在杜瓦13中的squid 10检测到从电源电缆37生成的辐射磁场噪声，从而提高squid 10对生物磁场信号的测量的准确性。
[0061]
第一电路21可以直接安装到杜瓦13上方的磁屏蔽室msr的内壁，或者第一电路21可以经由安装面板等安装到内壁。如图2中虚线方框a所指示的，第一电路21可以放置在与磁屏蔽室msr的内壁接触或靠近的地板表面上。在这点上，如上所述，期望第一电路21安装成与内壁接触。通过将第一电路21放置在地板表面上，电缆sqc的负载可以部分地被地板承受，以减少施加到杜瓦13的电缆插入口的电缆sqc的负载的影响。
[0062]
图3是图示图1的磁场测量装置100a的安装的另一个示例的布局图。对于与图2a中所示的元件相同的元件，使用相同的标号，并且将省略详细描述。
[0063]
例如，图3中所示的磁场测量装置100a是磁波仪。大致在磁屏蔽室msr的中心，安装有分体式床12，受试者处于仰卧位，squid 10的外壳15位于与躺在床12上的受试者的下背部对应的位置。图1中所示的squid 10和反馈线圈36部署在外壳15内。
[0064]
与图2a相似，第一电路21定位在安装到在杜瓦14上方的磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的内壁的架子80上。即，第一电路21位于磁屏蔽室msr的内壁的上部，高于杜瓦14的顶表面。因此，可以以与图2a的示例相同的方式有效地使用磁屏蔽室msr的内部空间sin。此外，电缆sqc可以由于重力而被引入杜瓦14的电缆插入口，从而减少施加到电缆插入口的电缆sqc的负载。
[0065]
第一电路21可以直接安装到杜瓦14上方的磁屏蔽室msr的内壁，或者可以经由安装面板等安装到内壁。类似于图2a，如虚线方框a所示，第一电路21可以放置在与磁屏蔽室
msr的内壁接触或靠近的地板表面上。
[0066]
关于连接第一电路21和第二电路22的电缆flc，从第一电路21到屏蔽材料90的内表面的电缆flc的长度小于连接squid 10和反馈线圈36与第一电路21的电缆sqc的长度。即，从第一电路21到屏蔽材料90的内表面的电缆flc的长度小于从杜瓦14到第一电路21的电缆sqc的长度。
[0067]
(第二实施例)
[0068]
图4是图示根据本发明的第二实施例的磁场测量装置的示例的框图。对于与图1相似的元件，使用相同的标号，并且将省略详细描述。除了第一电路21安装在磁屏蔽室msr外部之外，图4中所示的磁场测量装置100b与图1中所示的磁场测量装置100a相似。
[0069]
即，在磁场测量装置100b中，电缆sqc穿过在磁屏蔽室msr的壁中形成的通孔。例如，磁场测量装置100b使用数字fll系统并且可以应用于脑磁图仪、磁波仪、心磁图仪、肌动图仪等。
[0070]
图5是图示图4的磁场测量装置100b的安装的示例的布局图。对于与图2a中所示的元件相同的元件，使用相同的标号，并且将省略详细描述。图5中所示的磁场测量装置100b是与图2a中所示的磁场测量装置相同的脑磁图仪，并且在磁屏蔽室msr的大致中心部署有床12和杜瓦13。
[0071]
在图5中，第一电路21例如安装在磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的杜瓦13的斜上方的外壁(外表面)上。即，第一电路21安装成与外部空间sout中的屏蔽材料90的外壁接触。通过在磁屏蔽室msr的外部安装第一电路21，可以有效地使用磁屏蔽室msr的内部空间sin。类似于图2a，电缆sqc可以由于重力而被引入杜瓦13的电缆插入口，从而减少施加到电缆插入口的电缆sqc的负载的影响。
[0072]
在这点上，屏蔽材料90可以被保护材料91保护，如图2b中所示。保护材料可以是石膏板、木板、聚氨酯泡沫材料等。在这种情况下，第一电路21不是直接与屏蔽材料90(的外壁)接触，而是第一电路可以经由保护材料91与屏蔽材料90(的外壁)接触。第一电路21和屏蔽材料90之间的关系的这种变化也可以应用于本文描述的所有其它示例。
[0073]
来自杜瓦13的电缆sqc通过在杜瓦13斜上方形成的通孔连接到第一电路21。连接第一电路21和第二电路22的电缆flc安装在磁屏蔽室msr外部的外部空间sout中。
[0074]
关于将squid 10和反馈线圈36与第一电路21连接的电缆sqc，从第一电路21带到屏蔽材料90的外表面的电缆sqc的长度小于从squid 10和反馈线圈36带到屏蔽材料90的内表面的电缆sqc的长度。即，从第一电路21到屏蔽材料90的外表面的电缆sqc的长度小于从杜瓦13到屏蔽材料90的内表面的电缆sqc的长度。
[0075]
类似于图2a，第一电路21可以安装在安装到磁屏蔽室msr的外壁的架子80上。在这种情况下，可以有效地使用磁屏蔽室msr周围的外部空间sout。类似于图2a，如虚线方框a所示，第一电路21可以放置在与外壁接触或靠近的地板表面上。
[0076]
即使在第一电路21和第二电路22这样安装在磁屏蔽室msr外部的情况下，第一电路21和第二电路22也被容纳在分开的壳体中。因此，在外部空间sout中，可以增加安装第一电路21和第二电路22的自由度。
[0077]
例如，第一电路21可以被放置成与屏蔽材料90的外壁接触或靠近，而与安装第二电路22的位置无关。当第一电路21被放置成接触或靠近外壁时，电缆sqc的长度可以被最小
化。当第一电路21与外壁接触时，电缆sqc不暴露于外部空间sout。这防止从squid 10输出并通过电缆sqc传输的微小信号受到通过磁屏蔽室msr外部的外部空间sout传输的辐射噪声的影响。
[0078]
图6是图示图4的磁场测量装置100b的安装的另一个示例的布局图。对于与图3相似的元件，将使用相同的标号，并且将省略详细描述。例如，图6中所示的磁场测量装置100b是与图3中所示的磁场测量装置相似的磁波仪，并且在与患者的下背部对应的位置处的squid 10的分体式床12和外壳15大约位于磁屏蔽室msr的中心。
[0079]
在图6中，第一电路21例如安装到杜瓦14的斜上方的磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的外壁。从杜瓦14安装的电缆sqc通过在杜瓦14斜上方的壁中提供的通孔连接到第一电路21。连接第一电路21和第二电路22的电缆flc安装在磁屏蔽室msr外部的外部空间sout中。
[0080]
这允许有效使用磁屏蔽室msr的内部空间sin，类似于图2和5的示例。此外，电缆sqc可以由于重力而被引入杜瓦14的电缆插入口，从而减少施加到电缆插入口的电缆sqc的负载的影响。
[0081]
关于将squid 10和反馈线圈36与第一电路21连接的电缆sqc，从第一电路21到屏蔽材料90的外表面的电缆sqc的长度小于从squid 10和反馈线圈36到屏蔽材料90的内表面的电缆sqc的长度。即，从第一电路21到屏蔽材料90的外表面的电缆sqc的长度小于从杜瓦14到屏蔽材料90的内表面的电缆sqc的长度。
[0082]
类似于图3的示例，如虚线方框a中所示，第一电路21可以放置在与外壁接触或靠近的地板表面上。此外，类似于图5的示例，当第一电路21和第二电路22安装在磁屏蔽室msr外部时，第一电路21和第二电路22被容纳在分开的壳体中。由此，在外部空间sout中，可以增加安装第一电路21和第二电路22的自由度。
[0083]
图7和8是图示图1的磁场测量装置100a中的布线路线的示例的解释图。发明人安装电缆sqc和flc以使用七条布线路线连接杜瓦13、第一电路21和第二电路22，以根据布线路线的差异研究噪声对squid 10的影响。
[0084]
在应用布线路线wr1的情况下，第一电路21放置在杜瓦13的顶表面上并且电缆sqc安装在第一电路21和杜瓦13的内部之间。电缆flc沿着杜瓦13的侧壁从第一电路21向下安装到地板，然后围绕床12安装。然后，电缆flc通过在磁屏蔽室msr的靠近地板的侧壁中提供的通孔连接到安装在外部空间sout中的第二电路22。在应用布线路线wr1的情况下，可以使电缆sqc的长度最小，但磁屏蔽室msr中电缆flc的长度大。
[0085]
在应用布线路线wr2、wr3和wr4的情况下，第一电路21被放置在与磁屏蔽室msr的内壁接触或靠近的地板表面上(图7图示了其中第一电路21与磁屏蔽室msr的内壁接触的示例)。在应用布线路线wr2、wr3和wr4的情况下，电缆sqc从第一电路21沿着磁屏蔽室msr的内壁向上安装，然后连接到杜瓦13内的squid。在应用布线路线wr2、wr3和wr4的情况下电缆sqc的长度大于应用布线路线wr1的情况。例如，在应用布线路线wr2、wr3和wr4的每种情况下，电缆sqc的长度为10米，但电缆sqc的长度并不特别限于该长度。
[0086]
在应用布线路线wr2的情况下，电缆flc从第一电路21在床12上方安装在面对杜瓦13的前表面的位置处，然后安装在床12的周围。然后，电缆flc通过在磁屏蔽室msr的靠近地板的侧壁中提供的通孔连接到安装在外部空间sout中的第二电路22。在应用布线路线wr2的情况下，电缆flc的长度与应用布线路线wr1的情况相同。
[0087]
在应用布线路线wr3的情况下，电缆flc从第一电路21沿着磁屏蔽室msr的内壁向上安装，然后沿着内壁向下安装到通孔，穿过通孔，并连接到安装在外部空间sout中的第二电路22。在应用布线路线wr3的情况下，电缆flc的长度与应用布线路线wr1和wr2的情况相同，但是安装得远离杜瓦13。
[0088]
在应用布线路线wr4的情况下，电缆flc从第一电路21安装在地板表面上直到通孔，穿过通孔，并连接到安装在外部空间sout中的第二电路22。在应用布线路线wr4的情况下，电缆flc的长度可以最小化。例如，在应用布线wr3的情况下的电缆flc的长度为8m，并且在应用布线wr4的情况下的电缆flc的长度为1m。例如，磁屏蔽室msr的尺寸为高2m x宽3.6m(在有通孔的壁表面处)x深2.3m。
[0089]
参考图8，在应用布线路线wr5和wr6的情况下，第一电路21放置在与磁屏蔽室msr的外壁接触或靠近的地板表面上。在应用布线路线wr5和wr6的情况下，电缆sqc在穿过形成在磁屏蔽室msr的面向第一电路21的壁中的通孔之后被引入磁屏蔽室msr。电缆sqc沿着内壁安装在地板上后，沿着磁屏蔽室msr的内壁向上安装，并从杜瓦13的顶部引入杜瓦13。
[0090]
在应用布线路线wr5的情况下，电缆flc从第一电路21通过形成在磁屏蔽室msr的靠近地板的壁中的通孔被引入内部空间sin。这样被引入内部空间sin的电缆flc被安装在床12周围，然后再次穿过通孔，并且被安装到安装在外部空间sout中的第二电路22。在应用布线路线wr5的情况下，与应用图7的布线路线wr2的情况一样，电缆flc安装在床12上面对杜瓦13的前表面的位置处。在应用布线路线wr5的情况下电缆flc的长度大于在其它情况下的对应长度。在应用布线路线wr6的情况下，电缆flc不安装在磁屏蔽室msr中，而是安装在外部空间sout中并连接到第二电路22。
[0091]
在应用布线路线wr7的情况下，第一电路21安装在被安装到杜瓦13斜上方的磁屏蔽室msr的内壁的架子80上，类似于图2a中所示的情况。在应用布线路线wr7的情况下，电缆sqc从第一电路21向下进入杜瓦13，并连接到杜瓦13的内部。因此，在应用布线路线wr7的情况下，电缆sqc的长度大于在应用布线路线wr1的情况下的对应长度，但小于应用布线路线wr2-wr6的其它情况下的对应长度(例如，在应用布线路线wr7的情况下，电缆sqc的长度为2.2m)。在应用布线路线wr7的情况下，电缆flc不安装在磁屏蔽室msr中，而是在穿过形成在磁屏蔽室msr的壁中的通孔之后安装在外部空间sout中，并且连接到第二电路22。
[0092]
图9-12描绘了用于图示在图7和8中所示的每种情况下磁场噪声的测量结果的频谱。图9图示了在应用图7中所示的布线路线wr1和wr2的情况下磁场噪声的测量结果。图10图示了在应用图7中所示的布线路线wr3和wr4的情况下磁场噪声的测量结果。图11图示了在应用图8中所示的布线路线wr5和wr6的情况下的磁场噪声测量结果。图12图示了在应用图8中所示的布线路线wr7的情况下磁场噪声的测量结果。
[0093]
在图9-12的波形中，经常观察到180hz磁场噪声作为60hz电源噪声的三次谐波噪声。在布线路线wr1、wr2、wr3和wr5的情况下，在168hz附近观察到与电源噪声无关的磁场噪声。观察到磁场噪声的168hz附近的磁场噪声似乎特定于电缆flc或第一电路21的长度，但噪声源未知。
[0094]
在布线路线wr1、wr2和wr5的每种情况下，其中电缆flc安装在杜瓦13附近，都清楚地观察到168hz的磁场噪声。而且，在磁屏蔽室msr中采用长距离安装flc电缆的布线路线wr3的情况下，观察到非常小的168hz的磁场噪声。
[0095]
另一方面，在应用布线路线wr4的情况下(其中磁屏蔽室msr中电缆flc的长度小)以及应用布线路线wr6和wr7的每种情况下(其中电缆flc不安装在磁屏蔽室msr中)，都没有观察到168hz的磁场噪声。
[0096]
因此，可以看出，电缆flc安装得越靠近杜瓦13，并且电缆flc安装在磁屏蔽室msr中的时间越长，squid 10越有可能检测到磁场噪声。即，可以看出，电缆flc和杜瓦13之间的位置关系与squid 10检测到的磁场噪声相关。还可以看出，磁屏蔽室msr中电缆flc的长度与squid 10检测到的磁场噪声相关。
[0097]
例如，当第一电路21定位在杜瓦13的顶表面时，如布线路线wr1的情况，可以使第一电路21的安装区域与杜瓦13的安装区域重叠，并且可以高效地使用磁屏蔽室msr的内部。但是，当电缆flc安装在杜瓦13附近时，由于第一电路21安装在杜瓦13附近，会生成磁场噪声。在这点上，如果杜瓦13远离电缆flc安装以避免磁场噪声的影响，那么杜瓦13的安装位置变得受限。
[0098]
通过电缆sqc从squid 10输出的微小信号不太可能成为噪声源，因为振幅的改变比数字信号的振幅的改变更平缓。另一方面，电缆sqc的长度期望尽可能地小，因为通过电缆sqc传输的微小信号很可能受到辐射噪声等的影响。
[0099]
因而，为了降低由磁场测量装置100a或100b造成的磁场噪声，期望在磁屏蔽室msr中不安装电缆flc并且电缆sqc的长度尽可能短。为了防止电缆flc安装在磁屏蔽室msr中，期望第一电路21位于磁屏蔽室msr的内壁或外壁附近或与其接触。
[0100]
此外，当第一电路21放置在磁屏蔽室msr中时，期望第一电路21与磁屏蔽室msr的内壁接触，以便防止电缆flc暴露于磁屏蔽室msr的内部。当第一电路21安装在磁屏蔽室msr外部时，第一电路21期望地与磁屏蔽室msr的外壁接触，以防止电缆sqc暴露于外部空间sout。
[0101]
例如，由于根据各自满足这些条件的布线路线wr4、wr7中的任一种情况来确定第一电路21的安装位置，因此可以实现由squid 10检测到的磁场噪声可以被最小化的磁场测量装置。根据应用布线路线wr4和wr7的任一种情况，从第一电路21到磁屏蔽室msr的内壁(或通孔)的电缆flc的长度(0m或1m)要小于电缆sqc的长度(10m)，因此，第一电路21要靠近密封室的壁放置。
[0102]
因此，可以提高squid 10对生物磁场信号的测量准确性。例如，通过将第一电路21安装在图2、3、5和6中任一个所示的位置，可以最小化由squid 10检测到的磁场噪声。
[0103]
(第三实施例)
[0104]
图13是图示根据本发明的第三实施例的磁场测量装置的示例的框图。对于与图1中所示的元件相似的元件，使用相同的标号，并且将省略详细描述。图13中所示的磁场测量装置100c使用模拟fll法并且适用于脑磁图仪、磁波仪、心磁图仪、肌动图仪等。
[0105]
磁场测量装置100c针对每个通道包括squid 10、模拟fll电路40和反馈线圈36。对于每个通道，模拟fll电路40包括放大器31、积分器43、模数转换器44和电压-电流转换器35。部署在squid 10附近的反馈线圈36可以包括在模拟fll电路40中。
[0106]
在模拟fll电路40中，放大器31和电压-电流转换器35包括在第一电路21中，如图1中所示的示例。在模拟fll电路40中，积分器43和模数转换器44包括在第二电路42中。
[0107]
例如，第一电路21与squid 10一起部署在磁屏蔽室msr中，并且第二电路42部署在
磁屏蔽室msr外部。类似于图4中所示的示例，第一电路21可以与第二电路42一起安装在磁屏蔽室msr外部。
[0108]
积分器43是模拟电路并且具有类似于图1中所示的数字积分器33的功能。这允许积分器43从φ-v特性的工作点积分squid 10的电压改变(准确地说，从放大器31输出的放大的电压)，并将积分后的电压(信号电压)输出到电压-电流转换器35和模数转换器44。模数转换器44将来自积分器43的电压转换成数字值并将该数字值输出到数据处理器70。
[0109]
在磁场测量装置100c中，第一电路21和第二电路42的安装示例与上述图2、3、5和6中所示的任何一个安装示例相同。即，第一电路21部署成与磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的内壁或外壁接触或靠近。第二电路42安装在磁屏蔽室msr外部的外部空间sout中。
[0110]
由此，类似于上述的磁场测量装置100a、100b，这允许本实施例的磁场测量装置100c降低在磁屏蔽室msr中生成的磁场噪声，并防止squid 10检测到磁场噪声。因此，可以提高squid 10对生物磁场信号的测量准确性。
[0111]
在上述实施例中，已经描述了将第一电路21安装在磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的内壁(内表面)或外壁(外表面)上的示例，但是第一电路21可以安装在磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的天花板上。在这种情况下，第一电路21可以安装在磁屏蔽室msr的内部(即，屏蔽材料90的内表面)或外部(即，屏蔽材料90的外表面)。
[0112]
另外，当磁屏蔽室msr的屏蔽材料90的地板下方存在空间时，第一电路21可以位于地板下方(即，屏蔽材料90的外表面)。
[0113]
(比较示例1)
[0114]
图14是图示另一个磁场测量装置的安装的示例(比较示例)的布局图。对于与图2a中所示的元件相同的元件，使用相同的标号，并且将省略详细描述。图14中所示的磁场测量装置110a是脑磁图仪，但也可以是磁波仪、心磁图仪、肌动图仪等。在磁场测量装置110a中，fll电路50位于磁屏蔽室msr内部。
[0115]
例如，fll电路50是数字fll电路并且包括图1中所示的第一电路21和第二电路22。可替代地，fll电路50是模拟fll电路并且包括图13中所示的第一电路21和第二电路42。
[0116]
fll电路50经由电缆sqc连接到杜瓦13。fll电路50还经由包括信号电缆和电源电缆的多根电气电缆pcc连接到位于磁屏蔽室msr外部的电源60和数据处理器70。在下文中，电气电缆pcc将被简称为电缆pcc。
[0117]
在图14所示的配置中，因为fll电路50安装在磁屏蔽室msr的内部空间sin中，所以部署在杜瓦13中的squid 10可以检测由fll电路50(尤其是第二电路22或42)生成的辐射磁场噪声。squid 10还可以检测由电缆pcc生成的辐射磁场噪声，因为包括向fll电路50供电的电源电缆的电缆pcc安装在磁屏蔽室msr中。
[0118]
另一方面，连接squid 10和fll电路50的放大器31的电缆sqc可以被制成具有与图2和3中的任何一个中所示的电缆sqc的长度等效的长度。因此，可以减少噪声对通过电缆sqc传输的微小信号的影响。
[0119]
此外，当fll电路50如此安装在磁屏蔽室msr中时，内部空间sin中的可用空间变得更小。当磁屏蔽室msr的尺寸相应增加时，这增加了包括磁场测量装置110a和磁屏蔽室msr的磁场测量系统的成本。
[0120]
(比较示例2)
[0121]
图15是图示另一个磁场测量装置的安装的示例(比较示例)的布局图。对于与图2和14中的任何一个中所示的元件相同的元件，使用相同的标号并且将省略详细描述。图15中所示的磁场测量装置110b是脑磁图仪，但也可以是磁波仪、心磁图仪、肌动图仪等。在磁场测量装置110b中，fll电路50位于磁屏蔽室msr的外部。
[0122]
连接到杜瓦13中的squid 10(未示出)的电缆sqc穿过形成在磁屏蔽室msr的壁中的通孔，然后连接到fll电路50。fll电路50通过包括信号电缆和电源电缆的多根电缆pcc连接到位于磁屏蔽室msr外部的电源60和数据处理器70。
[0123]
在图15中所示的配置中，因为fll电路50安装在磁屏蔽室msr外部，所以squid 10不太可能检测到从fll电路50或电缆pcc生成的辐射磁场噪声。另一方面，因为电缆sqc安装到位于磁屏蔽室msr外部的fll电路50，所以传输到电缆sqc的微小信号可以受到噪声的影响。因为fll电路50安装在磁屏蔽室msr的外部，所以可以有效地使用磁屏蔽室msr的内部空间sin。
[0124]
虽然已经参考实施例描述了磁场测量装置，但是本发明的实施例不限于上述实施例，并且可以在本发明的范围内进行各种修改。
[0125]
本技术基于2019年10月2日提交的日本专利申请no.2019-182193和2019年10月11日提交的日本专利申请no.2019-188211，并要求其优先权。日本优先权申请no.2019-182193和日本优先权申请no.2019-188211的全部内容通过引用并入本文。
[0126]
[附图标记列表]
[0127]
10
ꢀꢀ
squid
[0128]
12
ꢀꢀ
床
[0129]
13，14
ꢀꢀ
杜瓦
[0130]
15
ꢀꢀ
外壳
[0131]
20
ꢀꢀ
数字fll电路
[0132]
21
ꢀꢀ
第一电路
[0133]
22
ꢀꢀ
第二电路
[0134]
31
ꢀꢀ
放大器
[0135]
32
ꢀꢀ
模数转换器
[0136]
33
ꢀꢀ
数字积分器
[0137]
34
ꢀꢀ
数模转换器
[0138]
35
ꢀꢀ
电压-电流转换器
[0139]
36
ꢀꢀ
反馈线圈
[0140]
37
ꢀꢀ
电源线
[0141]
38
ꢀꢀ
放大器输出线
[0142]
39
ꢀꢀ
电压线
[0143]
40
ꢀꢀ
模拟fll电路
[0144]
42
ꢀꢀ
第二电路
[0145]
43
ꢀꢀ
积分器
[0146]
44
ꢀꢀ
模数转换器
[0147]
50
ꢀꢀ
fll电路
[0148]
60
ꢀꢀ
电源
[0149]
70
ꢀꢀ
数据处理器
[0150]
80
ꢀꢀ
架子
[0151]
90
ꢀꢀ
屏蔽材料
[0152]
91
ꢀꢀ
保护材料
[0153]
100a、100b、100c
ꢀꢀ
磁场测量装置
[0154]
110a、110b
ꢀꢀ
磁场测量装置
[0155]
flc
ꢀꢀ
电气电缆
[0156]
msr 磁屏蔽室
[0157]
pcc
ꢀꢀ
电气电缆
[0158]
sin
ꢀꢀ
内部空间
[0159]
sout 外部空间
[0160]
sqc
ꢀꢀ
电气电缆
[0161]
[引文列表]
[0162]
[专利文献]
[0163]
[ptl 1]日本未经审查的专利申请公开no.11-118893