DE10037519A1 - Apparatus and method for measuring biomagnetic, especially cardiomagnetic, field uses superconducting quantum interference device having current-voltage curve with hysteresis and operating in relaxation-oscillation mode - Google Patents

Abstract

In apparatus for measuring biomagnetic, especially cardiomagnetic, fields with superconducting quantum interference device(s) (SQUID), the SQUID has a current-voltage curve with hysteresis and a unit for operating the SQUID in relaxation-oscillation mode (RO mode). An Independent claim is also included for a method for measuring biomagnetic, especially cardiomagnetic, fields using antenna(s) of superconducting material, in a Dewar vessel, with a first coil (pick-up coil) for inductive detection of magnetic fields and a second coil (input coil), and a SQUID inductively coupled with the antenna through the input coil, in the SQUID is operated in RO mode.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung biomagnetischer, insbesondere kardiomagnetischer Felder mittels wenigstens eines supraleitenden Quanteninterferometers (SQUID - superconducting quantum interference device).The invention relates to a method and a device for measurement biomagnetic, in particular cardiomagnetic fields by means of at least one superconducting quantum interferometer (SQUID - superconducting quantum interference device).

Solche Verfahren und Vorrichtungen sind in unterschiedlichster Form bekannt (siehe z. B. H. Weinstock (Hrsg.): "SQUID Sensors - Fundamentals, Fabrication and Applications", Kluwer Academic Publishers, 1996). Sie weisen in der Regel wenigstens eine Antenne aus supraleitendem Material auf, wobei die Antenne wenigstens eine erste Spule zur induktiven Erfassung eines Magnetfeldes und eine zweite Spule umfaßt und mit dem SQUID in der Regel induktiv gekoppelt ist.Such methods and devices are known in various forms (see e.g. B. H. Weinstock (ed.): "SQUID Sensors - Fundamentals, Fabrication and Applications ", Kluwer Academic Publishers, 1996). They usually point at least an antenna made of superconducting material, the antenna at least one first coil for inductive detection of a magnetic field and a second coil includes and is usually inductively coupled to the SQUID.

Dabei wird hier unter dem unter dem Begriff "Antenne" eine in der Regel aus einem Draht gebogene Leiterschleife mit wenigstens zwei Spulen aus jeweils einer oder mehreren Wicklungen verstanden, wobei in einer der Spulen (dem sog. Pick-up-Coil) durch ein Magnetfeld ein Strom induziert wird, welcher dann mittels der zweiten Spule (dem sog. Input-Coil) induktiv einem supraleitenden Quanteninterferometer aufgeprägt werden kann, was zu meßbaren physikalischen Prozessen führt. Ausgenutzt werden bei dieser Art der Messung magnetischer Felder im wesentlichen der Josephson-Effekt (Cooper-Paare können einen nicht-supraleitenden dünnen Verbindungsbereich (sog. Josephson-Junction) zwischen zwei supraleitenden Bereichen durchtunneln) und die Tatsache, daß der magnetischen Fluß durch supraleitende Spulen quantisiert ist. Here, under the term "antenna", one is usually made up of one Wire-bent conductor loop with at least two coils of one or each understood several windings, one of the coils (the so-called pick-up coil) a current is induced by a magnetic field, which is then by means of the second coil (the so-called input coil) inductively impressed on a superconducting quantum interferometer can become, which leads to measurable physical processes. Be exploited in this type of measurement of magnetic fields essentially the Josephson effect (Cooper pairs can have a non-superconducting thin connection area (so-called Josephson Junction) tunnel between two superconducting areas) and the The fact that the magnetic flux is quantized by superconducting coils.  

Seit langem befassen sich Arbeitsgruppen in aller Welt mit der Messung biomagnetischer Felder, die anerkanntermaßen wichtige Informationen über pathologische Anomalien unterschiedlichster Art geben können. So wird z. B. seit Ende der sechziger Jahre mit SQUIDs in unterschiedlichsten Konfigurationen experimentiert, um kleinste, durch Hirn- und Herzströme hervorgerufene Magnetfelder zu messen. Einige dieser Messungen haben elektrische Analogien (z. B. die Magnetokardiographie mit der Elektrokardiographie und die Magnetoenzephalographie mit der Elektroenzephalographie), andere nicht (z. B. die nicht-invasive Messung der magnetischen Suszeptibiltät von Geweben und Organen oder die Messung magnetischer "Gleichstromfelder", die durch inhalierte, injezierte oder eingenommene magnetische Materialien erzeugt werden).Working groups around the world have been dealing with measurement for a long time biomagnetic fields that are recognized to provide important information about can give pathological anomalies of various kinds. So z. B. since the end experimented with SQUIDs in various configurations in the 1960s, to measure the smallest magnetic fields caused by brain and heart currents. Some of these measurements have electrical analogies (e.g. magnetocardiography with electrocardiography and magnetoencephalography with Electroencephalography), others not (e.g. the non-invasive measurement of the magnetic susceptibility of tissues and organs or measurement magnetic "DC fields" caused by inhaled, injected or ingested magnetic materials are generated).

Dabei ist inzwischen in durch eine Vielzahl von Studien belegt (vgl. z. B. W. Andrä & H. Nowak (Hrsg.): "Magnetism in Medicine", Wiley-VCH, 1998, 139 ff., oder Hailer et al.: "Die Anwendung des Biomagnetismus in der Kardiologie" in: Prakt. Kardiol., Vol. 15, 1995, S. 90-103, jeweils m. w. Nachw.), daß die Magnetokardiographie (MKG) mittels SQUID-Sensoren ein wichtiges Hilfsmittel bei der Diagnose und Therapiekontrolle, insbesondere aber auch bei der Risikostratifizierung und Früherkennung einer Vielzahl von Herzkrankheiten und -funktionsstörungen sein kann. Beispielsweise können bereits allein durch rein visuelle Unterschiede in den mittels MKG aufgenommenen sog. Magnetfeldkarten (MFM - Magnetic Field Maps) von gesunden und kranken Herzen bestimmte Krankheiten und Risiken erkannt und damit frühzeitig vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden.A large number of studies have meanwhile proven this (cf. e.g. W. Andrä & H. Nowak (ed.): "Magnetism in Medicine", Wiley-VCH, 1998, 139 ff., Or Hailer et al .: "The application of biomagnetism in cardiology" in: Prakt. Kardiol., Vol. 15, 1995, pp. 90-103, each with m. w. Nachw.) That the Magnetocardiographie (MKG) means SQUID sensors an important aid in diagnosis and therapy control, especially when it comes to risk stratification and early detection of a large number of heart disease and dysfunction. For example through purely visual differences in those recorded using MKG So-called magnetic field maps (MFM - Magnetic Field Maps) of healthy and sick Hearts of certain diseases and risks are recognized and thus preventive at an early stage Measures are taken.

Da zudem lediglich die bei der körpereigenen Tätigkeit selbst entstehenden Magnetfelder gemessen werden, ist die Messung biomagnetischer Felder - im Gegensatz zu Verfahren wie der Ultraschall- oder Kernspinresonanztomographie, bei denen die untersuchten Körperteilen äußeren Feldern oder Schallwellen ausgesetzt werden - tatsächlich absolut nicht-invasiv und somit ohne jegliche nachteilige Beeinflussung des untersuchten Körperteils. Zudem können die Magnetfelder völlig kontaktlos gemessen werden, so daß der oftmals ohnehin von seiner Krankheit auch psychisch angeschlagene Patient nicht noch mit einem ihm womöglich unheimlichen Gerät "verdrahtet" werden muß. Since only those arising during the body's own activity itself Magnetic fields are measured is the measurement of biomagnetic fields - in Contrary to procedures such as ultrasound or magnetic resonance imaging, at to which the examined body parts are exposed to external fields or sound waves become - in fact absolutely non-invasive and therefore without any disadvantageous Influencing the examined body part. In addition, the magnetic fields can completely can be measured contactlessly, so that often of his illness anyway mentally ailing patient, not even with one that might be scary to him Device must be "wired".  

Ein weiterer großer Vorteil der Messung biomagnetischer Felder liegt in der Tatsache, daß die magnetische Permeabilität nahezu aller Stoffe ungefähr gleich 1 ist, so daß z. B. die bei der Herztätigkeit erzeugten Magnetfelder unverfälscht und praktisch verlustfrei Knochen, Weichteile und Luft bis zu den entsprechenden Sensoren durchdringen können. Demgegenüber variiert die elektrische Leitfähigkeit relativ stark. Daher ist es verhältnismäßig schwierig, die im EKG meßbaren Ströme, die sich auf ihrem Weg zu den Meßelektroden stets auf denjenigen Leitungswegen bewegen, die die maximale Leitfähigkeit und damit den geringsten elektrischen Widerstand aufweisen, in Bezug auf ihren Ursprungsort zu interpretieren.Another big advantage of measuring biomagnetic fields is the fact that the magnetic permeability of almost all substances is approximately equal to 1, so that, for. B. the magnetic fields generated during cardiac activity are unadulterated and practically lossless Penetrate bones, soft tissues and air to the appropriate sensors can. In contrast, the electrical conductivity varies relatively widely. Therefore, it is Relatively difficult, the currents measurable in the EKG, which are on their way to Always move the measuring electrodes on those conduction paths that have the maximum Conductivity and thus have the lowest electrical resistance in relation to interpret their place of origin.

Trotz der erkannten großen Vorteile der Messung biomagnetischer Felder und insbesondere der MKG - gerade auch bei der Früherkennung und der pränatalen Diagnostik - und trotz der Tatsache, daß bereits seit rund 30 Jahren Versuche bezügliche der Detektion biomagnetischer Felder mittels SQUID-Sensoren gemacht werden, hat sich die Messung biomagnetischer Felder noch nicht zu einer Standarduntersuchungsmethode entwickeln können.Despite the recognized great advantages of measuring biomagnetic fields and especially the MKG - especially in early detection and prenatal Diagnostics - and despite the fact that trials have been going on for around 30 years related to the detection of biomagnetic fields by means of SQUID sensors measurement of biomagnetic fields has not yet become one Can develop standard examination method.

Dies liegt zum einen an den sehr hohen Anschaffungs- und Unterhaltskosten der bekannten Geräte, die zum Teil vernünftige Meßergebnisse nur in magnetisch abgeschirmten Räumen liefern, wobei schon allein der Bau eines solchen magnetisch abgeschirmten Raumes mit hohen Kosten verbunden ist. Zum anderen erfordert die Auswertung der mit den bekannten Geräten erfaßten Signale eine komplizierte und teilweise sehr langwierige Nachbearbeitung, die nur von Spezialisten vorgenommen werden kann.On the one hand, this is due to the very high acquisition and maintenance costs of known devices, some of which have reasonable measurement results only in magnetic provide shielded rooms, the construction of such a magnet alone shielded room is associated with high costs. Second, it requires Evaluation of the signals detected with the known devices a complicated and sometimes very lengthy post-processing, which is only carried out by specialists can be.

Die üblicherweise verwendeten Magnetometer basieren auf Gleichstrom-SQUIDs (DC-SQUIDs) mit einem Ring mit zwei Josephson-Junctions und einer Gleichstromvorspannung, wobei diese SQUIDSs eine hysteresefreie Strom-Spannungscharakteristik aufweisen. Dies erfordert ein sog. shunting der Josephson-Junctions mit hoher Kapazität, was wiederum eine verhältnismäßig langsame analoge Elektronik bedingt, die mit Signalen im Mikrovoltbereich arbeitet und insbesondere bei der Messung von Feldern niedriger Frequenz eine aufwendige Abschirmung und Filterung erfordert.The magnetometers commonly used are based on DC SQUIDs (DC-SQUIDs) with a ring with two Josephson junctions and one DC bias, these SQUIDSs being a hysteresis free Have current-voltage characteristics. This requires a so-called shunting High-capacity Josephson junctions, which in turn is proportionate slow analog electronics that work with signals in the microvolt range and a complex process, particularly when measuring fields of low frequency Shielding and filtering required.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Messung biomagnetischer Signale mit besonders einfachen Mitteln insbesondere auch in nicht abgeschirmten Räumen und damit kostengünstig erlauben.Proceeding from this, the object of the invention is a method and a Specify device of the type mentioned, which the measurement biomagnetic signals with particularly simple means, especially in allow unshielded rooms and thus inexpensive.

Die Aufgabe wird zum einen gelöst von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, wobei das SQUID ein SQUID mit hysteresischer Strom-Spannungskennlinie und wobei Mittel zum Betreiben des SQUIDs im Relaxations-Oszillations-Modus (RO-Modus) vorgesehen sind.The problem is solved on the one hand by a device of the type mentioned at the beginning, wherein the SQUID is a SQUID with a hysteresis current-voltage characteristic and Means for operating the SQUID in relaxation oscillation mode (RO mode) are provided.

Die Erfindung beruht also auf dem Grundgedanken, aus dem analogen Betriebsmodus in einen gepulsten überzugehen, was eine ganze Reihe von Vorteilen hat und es insbesondere ermöglicht, kleinste magnetische Felder auch in nicht abgeschirmten Räumen, vor allem auch Räumen in klinischer Umgebung, in der aufgrund der Vielzahl heutzutage betriebener elektrischer Geräte besonders starkes magnetisches Rauschen vorhanden ist, zu messen. Dies ist um so erstaunlicher, wenn man bedenkt, daß die bei der Herztätigkeit erzeugten Magnetfelder sich in der Größenordnung von lediglich 10^-10 und darunter Tesla bewegen, während das durch ein fahrendes Auto hervorgerufene Magnetfeld noch in 50 m Entfernung eine Stärke von 10^-8 bis 10^-9 Tesla und das bereits durch ein batteriebetriebenes Werkzeug wie z. B. einem Akkuschrauber hervorgerufene Magnetfeld noch in 5 m Entfernung eine Stärke von immerhin 10^-9 bis 10^-10 Tesla besitzt (vgl. z. B. J. Vrba: "SQUID Gradiometers in Real Environments", in: H. Weinstock (Hrsg.): "SQUID Sensors - Fundamentals, Fabrication and Applications", Kluwer Academic Publishers, 1996).The invention is therefore based on the basic idea of changing from the analog operating mode to a pulsed mode, which has a whole series of advantages and, in particular, makes it possible to detect the smallest magnetic fields even in unshielded rooms, especially also in rooms in a clinical environment, in which A large number of electrical devices operated today, particularly strong magnetic noise is present to measure. This is all the more astonishing when you consider that the magnetic fields generated during cardiac activity are of the order of magnitude of only 10 ^-10 and below Tesla, while the magnetic field caused by a moving car is still 10 ^{-8 at} a distance of 50 m up to 10 ^-9 Tesla and that already through a battery-operated tool such as B. A cordless screwdriver-generated magnetic field still has a strength of at least 10 ^-9 to 10 ^-10 Tesla at a distance of 5 m (cf. e.g. BJ Vrba: "SQUID Gradiometers in Real Environments", in: H. Weinstock (ed.) "SQUID Sensors - Fundamentals, Fabrication and Applications", Kluwer Academic Publishers, 1996).

Die Vorrichtung eignet sich zur Messung verschiedenster magnetische Felder, insbesondere für die Magnetokardiographie, aber auch für verschiedenste andere biomagnetische Untersuchungen wie z. B. Messungen der magnetischen Suszeptibilität der Leber.The device is suitable for measuring a wide variety of magnetic fields, especially for magnetocardiography, but also for various others biomagnetic studies such as B. Magnetic susceptibility measurements the liver.

Ein Vorteil des Betriebs im RO-Modus ist, daß die wesentlichen Informationen über den von der Antenne aufgenommenen magnetischen Fluß nun nicht mehr in der rauschempfindlichen Amplitudenhöhe der am SQUID in an sich bekannter Weise abgegriffenen Spannungssignale, sondern in der Frequenz dieser Signale enthalten und damit wesentlich einfacher und schneller bei zudem größer Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungsrauschen gewonnen werden können. Die gesamte Meßelektronik kann gegenüber den bekannten, die SQUIDs im analogen Modus betreibenden Vorrichtungen vereinfacht und damit kostengünstiger aufgebaut werden.An advantage of operating in RO mode is that the essential information about the magnetic flux picked up by the antenna is no longer in the Noise-sensitive amplitude level of the SQUID in a manner known per se tapped voltage signals, but contained in the frequency of these signals  and thus much easier and faster with greater insensitivity against ambient noise can be obtained. The whole Measuring electronics can be compared to the known, the SQUIDs in analog mode operating devices are simplified and thus constructed more cost-effectively.

Ein weiterer Vorteil des Betriebs im RO-Modus liegt darin, daß allein durch Betrachten der (bei abgeschaltetem Feedback) periodischen Strom-Fluß-Charakteristik nach dem Aufstellen der Vorrichtung wichtige Informationen über das am Aufstellungsort vorhandene Rauschen, insbesondere Informationen über die Ursachen des Rauschens gewonnen werden können, da bestimmte Rauschquellen die Charakteristik in typischer Weise verzerren. Ist aber erst einmal bekannt, wo ein bestimmtes Rauschen seine Ursachen hat, können leicht entsprechende aktive oder passive Gegenmaßen getroffen werden. Erzeugt zum Beispiel das regelmäßige Anspringen eines Fahrstuhlmotors ein störendes Feld, kann eine Meß- oder Auswerteelektronik dies in verschiedener Weise berücksichtigen und beispielsweise die zum Zeitpunkt des Anspringens aufgezeichneten Meßwerte automatisch verwerten. Auch kann an der Charakteristik erkannt werden, ob es ein bestimmtes hochfrequentes Rauschen externe Ursachen hat oder ob das SQUID evtl. defekt oder von minderer Qualität ist.Another advantage of operating in RO mode is that just by looking the (with feedback switched off) periodic current-flow characteristic after the Setting up the device important information about the on site existing noise, in particular information about the causes of the noise can be obtained since certain noise sources have the characteristic in typical Distort wise. But it is only known where a certain noise is Causes, can easily corresponding active or passive countermeasures to be hit. Generates, for example, the regular start of one Elevator motor is a disruptive field, measurement or evaluation electronics can do this in take into account different ways and for example the at the time of Automatically utilize the recorded measured values. Can also at the Characteristic can be recognized whether there is a certain high-frequency noise has external causes or whether the SQUID may be defective or of poor quality.

Ein weiterer großer Vorteil des Betriebs im RO-Modus (gepulsten Betrieb), daß die Spannungs-Strom-Charakteristik des SQUIDs unempfindlich wird gegen Verzerrungen, die im analogen Modus aufgrund der Resonanz zwischen dem SQUID und dem Input-Coil, dem SQUID und einem Feedback-Coil und aufgrund von Asymmetrien der supraleitenden Bereiche und der Josephson-Junctions auftreten. Zudem entfällt das bei den bekannten Vorrichtungen zur Reduzierung des sog. "1/f"- oder "Flicker"-Rauschens notwendige Modulation-Demolation-Verfahren mit Modulation des magnetischen Feedbackfeldes, da im RO-Modus die Vorspannung (Bias-Current) des SQUIDs moduliert wird, denn beim erfindungsgemäßen Betrieb im RO-Modus wird die Vorspannung des SQUIDs direkt moduliert.Another great advantage of operating in RO mode (pulsed operation) that the Voltage-current characteristic of the SQUID becomes insensitive to distortion, which in analog mode due to the resonance between the SQUID and the Input coil, the SQUID and a feedback coil and due to asymmetries of the superconducting areas and the Josephson junctions. In addition, this does not apply in the known devices for reducing the so-called "1 / f" - or "Flicker" noise necessary modulation-demolation method with modulation of the magnetic feedback field, because in RO mode the bias (bias current) of the SQUIDs is modulated, because when operating according to the invention in RO mode, the SQUID bias modulated directly.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem SQUID um ein intern nicht-geshuntetes Gleichstrom-SQUID (DC-SQUID) mit wenigstens zwei Josephson-Junctions (Tunnel-Verbindungen), die über eine Leitung miteinander verbunden und nicht - wie bislang üblich - über in das Bauteil integrierte Nebenschlüsse (Shunts) überbrückt sind. The SQUID is preferably an internally unshunted one DC SQUID (DC-SQUID) with at least two Josephson junctions (Tunnel connections) that are connected to each other via a line and not - like Previously common - bridged by shunts integrated in the component.  

Bevorzugt weisen die Mittel zum Betreiben des SQUIDs im Relaxations-Oszillations-Modus einen Widerstand R und eine in Reihe mit dem Widerstand R geschaltete Induktivität L auf, über die die beiden supraleitenden Bereiche zusätzlich zu den Josephson-Junctions miteinander verbunden sind.The means for operating the SQUID preferably have Relaxation-oscillation mode one resistor R and one in series with that Resistor R switched inductance L, through which the two superconducting Areas in addition to the Josephson junctions are interconnected.

Bevorzugt handelt es sich bei dem SQUID um ein Tieftemperatur-SQUID, also um ein SQUID, dessen supraleitende Eigenschaften erst bei sehr tiefen Temperaturen, etwa der Temperatur flüssigen Heliums, auftreten. Prinzipiell ist es zwar möglich, SQUIDs auch aus solchen Materialien herzustellen, deren supraleitende Eigenschaften bereits bei deutlich höheren als der Temperatur flüssigen Heliums auftreten, was Vorteile hinsichtlich der Betriebskosten mit sich bringen kann, jedoch ist das sog. intrinsische Rauschen solcher Hochtemperatur-SQUIDs deutlich höher als dasjenige von Tieftemperatur-SQUIDs. Die geringfügig höheren Betriebskosten von Tieftemperatur-SQUIDs werden durch die meßtechnischen Vorteile, insbesondere die einfachere Signalfilterung mehr als ausgeglichen.The SQUID is preferably a low-temperature SQUID, that is to say a SQUID, its superconducting properties only at very low temperatures, for example the temperature of liquid helium. In principle it is possible to use SQUIDs can also be made from materials whose superconducting properties already exist occur at significantly higher than the liquid helium temperature, which advantages in terms of operating costs, but it is intrinsic Noise of such high-temperature SQUIDs is significantly higher than that of Cryogenic SQUIDs. The slightly higher operating costs of Low-temperature SQUIDs are characterized by the technical advantages, especially the easier signal filtering more than balanced.

Es können SQUIDs unterschiedlicher räumlicher Gestaltung verwendet werden. Als vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die von den beiden supraleitenden Bereichen des SQUIDs eingeschlossene Fläche zwischen 1200 und 2000 µm², vorzugsweise bei etwa 1600 µm² liegt. Besonders bewährt haben sich SQUIDs des sog. Washer-Typs (siehe z. B. Fig. 2), insbesondere solche, bei denen der größere der beiden supraleitenden Bereiche eine Kantenlänge zwischen 1,5 und 2,5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm aufweist.SQUIDs of different spatial designs can be used. However, it has proven to be advantageous if the area enclosed by the two superconducting regions of the SQUID is between 1200 and 2000 μm ² , preferably around 1600 μm ² . SQUIDs of the so-called washer type (see, for example, FIG. 2) have proven particularly useful, in particular those in which the larger of the two superconducting regions has an edge length between 1.5 and 2.5 mm, preferably of about 2 mm having.

Die Vorrichtung liefert bereits dann, wenn die Antenne zusammen mit dem SQUID ein einfaches Magnetometer bildet, sehr gute Ergebnisse. Die Ergebnisse lassen sich insbesondere in Umgebungen mit starkem magnetischen Rauschen noch verbessern, wenn die Antenne zusammen mit dem SQUID ein Gradiometer bildet, wobei sich insbesondere die Ausbildung als symmetrisches axiales Gradiometer zweiter Ordnung als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Bei einem solchen Gradiometer fällt die Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern mit der fünften Potenz des Abstandes der Quellen der Felder zum Pick-up-Coil, wenn dieser Abstand deutlich größer ist, als die sog. Baseline (der Abstand zwischen dem Pick-up-Coil und dem ersten Bucking-Coil, also der ersten gegensinnig zum Pick-up-Coil gewickelten Differentiationsspule) des Gradiometers. Dabei hat es sich für Messungen im menschlichen Körper als vorteilhaft erwiesen, wenn die Baseline zwischen 5 und 7 cm, vorzugsweise bei etwa 6 cm liegt, wobei der Durchmesser des Pick-up-Coils sowohl bei einem Magnetometer, als auch bei einem Gradiometer und der Durchmesser des oder der bei einem Gradiometer vorhandenen Bucking-Coils zwischen 1,5 und 2,9 cm, vorzugsweise bei etwa 2,2 cm liegt. Als Material zur Herstellung der Antenne hat sich Niobium- oder Niobium-Nitrat-Draht mit einem Durchmesser zwischen etwa 30 und 60 µm bewährt.The device delivers when the antenna together with the SQUID simple magnetometer makes very good results. The results can be especially in environments with strong magnetic noise, if the antenna forms a gradiometer together with the SQUID, whereby especially the training as a symmetrical axial gradiometer of the second order has proven to be very beneficial. With such a gradiometer, the Sensitivity to magnetic fields with the fifth power of the distance Sources of the fields to the pick-up coil if this distance is significantly larger than that so-called baseline (the distance between the pick-up coil and the first bucking coil,  the first differentiation coil wound in the opposite direction to the pick-up coil) Gradiometers. It has proven to be advantageous for measurements in the human body proven if the baseline is between 5 and 7 cm, preferably around 6 cm, the diameter of the pick-up coil for both a magnetometer and at a gradiometer and the diameter of the or at a gradiometer existing buckling coils between 1.5 and 2.9 cm, preferably about 2.2 cm lies. The material used to manufacture the antenna is niobium or Proven niobium nitrate wire with a diameter between about 30 and 60 microns.

Der Pick-up-Coil und die ggf. vorhandenen Bucking-Coils können jeweils mehrere Wicklungen umfassen. Bevorzugt weisen sie aber jeweils nur eine Wicklung auf, so daß die Induktivität niedrig ist und der Input-Coil nur wenige, etwa 20 bis 40 Wicklungen besitzen muß, um den Strom in der gewünschten Weise induktiv auf das SQUID zu übertragen. Dabei kann zwischen Input-Coil und SQUID eine die magnetischen Feldlinien bündelnde Linse, insbesondere in Form einer dünnen Folie aus supraleitendem Material vorgesehen sein.The pick-up coil and any existing bucking coils can each have several Include windings. However, they preferably each have only one winding, so that the inductance is low and the input coil is only a few, about 20 to 40 Windings must have inductively on the current in the desired manner Transfer SQUID. There can be a between the input coil and SQUID lens bundling magnetic field lines, in particular in the form of a thin film be provided from superconducting material.

Wird statt eines Magnetometers vorteilhaft ein Gradiometer verwendet, so muß dieses aufgrund immer vorhandener Abweichungen vom Idealzustand (gleichgroße, gleichförmige, exakt parallele Spulen) justiert werden, wobei die Abweichungen weitestgehend ausgeglichen werden. Man spricht daher meist vom "Ausgleichen" (balancing) des Gradiometers. Zum Ausgleichen sind verschiedene Verfahren bekannt. Aufgrund der Einfachheit haben sich jedoch Mittel zum mechanischen Ausgleichen des Gradiometers, insbesondere ein Mechanismus zum exakten Positionieren eines oder mehrerer supraleitender Objekte in der Nähe der Pick-up- und Bucking-Coils besonders bewährt.If a gradiometer is advantageously used instead of a magnetometer, it must be due to always existing deviations from the ideal state (equally large, uniform, exactly parallel coils) are adjusted, the deviations be largely compensated. One usually speaks of "balancing" (balancing) the gradiometer. Various methods are known for compensating. Because of the simplicity, however, there have been means for mechanically balancing the Gradiometers, in particular a mechanism for the exact positioning of one or several superconducting objects near the pick-up and bucking coils especially proven.

Die Vorrichtung kann - wie erwähnt - auch in nicht abgeschirmten Räumen verwendet werden. Dabei ist es jedoch zweckmäßig, zumindest das Dewar-Gefäß mit Ausnahme eines Bereichs unterhalb des Pick-up-Coils mit einer magnetischen Abschirmung zu versehen, beispielsweise es mit Aluminiumfolie auszukleiden. Vorzugsweise ist zusätzlich ein das Dewar-Gefäß und die wesentlichen sensitiven Teile einer zum Betreiben des SQUIDs notwendigen Elektronik umfassendes, eine Öffnung für den den Pick-up-Coil enthaltenden Bereich des Dewar-Gefäßes aufweisendes magnetisch abgeschirmtes, insbesondere mit Aluminiumfolie ausgekleidetes Gehäuse vorgesehen.As mentioned, the device can also be used in unshielded rooms become. However, it is expedient, at least with the exception of the Dewar vessel an area below the pick-up coil with a magnetic shield provided, for example lining it with aluminum foil. Preferably additionally a the Dewar vessel and the essential sensitive parts of a Operation of the SQUIDs necessary electronics comprehensive, an opening for the  Magnetic area of the dewar containing the pick-up coil shielded housing, in particular lined with aluminum foil.

Die bekannten Vorrichtungen, insbesondere zur Aufnahme kardiomagnetischer Felder weisen meist eine Vielzahl (in der Regel zwischen 35 und bis 60) Antennen und damit gekoppelte SQUIDs auf. Auch in der Literatur (vgl. z. B. W. Andrä & H. Nowak (Hrsg.): "Magnetism in Medicine", Wiley-VCH, 1998) werden diese sog. Multichannel-Systeme als aussichtsreichste Systeme beschrieben. Der Vorteil solcher Systeme liegt darin, daß sie theoretisch in kürzester Zeit einen z. B. das komplette Herz erfassenden räumlichen Bereich abtasten könnten. Der große Nachteil solcher Systeme liegt aber darin, daß die Meß- und Auswerteelektronik so kompliziert ist, daß bei Auftreten eines Fehlers die Ortung desselben schwer und zeitaufwendig ist. Solche Systeme können daher nur von wenigen Spezialisten betrieben werden und haben deshalb keine Verbreitung im klinischen Einsatz gefunden.The known devices, in particular for recording cardiomagnetic fields usually have a large number (usually between 35 and up to 60) of antennas and thus coupled SQUIDs. Also in the literature (see e.g. W. Andrä & H. Nowak (ed.): "Magnetism in Medicine", Wiley-VCH, 1998) are these so-called multichannel systems described as the most promising systems. The advantage of such systems is that that they theoretically have a z. B. the complete heart could scan spatial area. The big disadvantage of such systems, however, lies in that the measurement and evaluation electronics is so complicated that when a Failure to locate the same is difficult and time consuming. Such systems can are therefore only operated by a few specialists and therefore do not have any Widespread in clinical use.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder ist demgegenüber vorgesehen, daß die Vorrichtung nur ein oder wenige, vorzugsweise zwischen vier bis neun Antennen mit jeweils einem SQUID aufweist. Dies hat eine ganze Reihe von Vorteilen. So ist die Meß- und Auswerteelektronik gegenüber den bekannten Vorrichtungen deutlich einfacher. Das Dewar-Gefäß kann wesentlich kleiner als bei den bekannten Vorrichtungen gehalten werden. So weist ein Gerät eines bekannten Herstellers ein Gefäß mit einem Kühlmittelfassungsvermögen von 25 Litern auf, aus dem täglich etwa 5,2 Liter flüssiges Helium entweichen. Demgegenüber kann das Dewar-Gefäß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung so bemessen sein, das es lediglich ein Kühlmittel-Fassungsvermögen im Bereich einiger Liter, insbesondere zwischen 2,5 und 10 l besitzt. So weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme kardiomagnetischer Felder ein Dewar-Gefäß mit einem Fassungsvermögen von 6 l auf, aus dem täglich etwa 1,2 l verdampfen, was in Anbetracht der erheblichen Kosten flüssigen Heliums zu deutlich verminderten Unterhaltskosten führt.In a preferred embodiment of the invention, in particular for detection Cardiomagnetic fields, on the other hand, provide that the device only one or a few, preferably between four to nine antennas, each with a SQUID having. This has a number of advantages. So is the measurement and Evaluation electronics much easier compared to the known devices. The Dewar vessel can be kept much smaller than in the known devices become. For example, a device from a known manufacturer has a vessel with a Coolant capacity of 25 liters, from which about 5.2 liters of liquid daily Helium escape. In contrast, the Dewar can with the Device according to the invention must be dimensioned so that it is only a Coolant capacity in the range of a few liters, in particular between 2.5 and Owns 10 l. A device according to the invention thus has a receptacle cardiomagnetic fields a Dewar vessel with a capacity of 6 l, evaporate from the approximately 1.2 l per day, considering the considerable costs liquid helium leads to significantly reduced maintenance costs.

Sind nur wenige Antennen vorgesehen, so hat dies auch den Vorteil, daß die Spulen jeder Antenne größer bemessen werden können. So weisen die Pick-up-Coils bei bekannten Multichannel-Geräten Durchmesser zwischen 0,5 bis 1,0 cm auf, während erfindungsgemäß der Spulendurchmesser vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,9 cm, insbesondere bei etwa 2,2 cm liegt.If only a few antennas are provided, this also has the advantage that the coils each antenna can be dimensioned larger. This is how the pick-up coils demonstrate known multichannel devices have diameters between 0.5 to 1.0 cm while  according to the invention the coil diameter preferably between 1.5 and 2.9 cm, is in particular about 2.2 cm.

Um die Auswertung der erfaßten Signale noch weiter zu vereinfachen, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder ein verfahrbarer Tisch zur Positionierung eines zu untersuchenden Objektes relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) vorgesehen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Rauschen an ein und der selben Stelle im Raum über die typischen Meßzeiten gesehen relativ gleichförmig ist, während bereits wenige Zentimeter daneben ein zwar ebenso gleichförmiges, aber von der Struktur her deutlich anderes Rauschen zu messen ist. Werden die Messungen nur an einer oder an wenigen Stellen ausgeführt, können die Filtereinstellungen für verschiedene an dem jeweiligen Ort nacheinander gemessene Stellen des untersuchten Objektes übernommen werden. Beispielsweise hat es sich als zweckmäßig erwiesen, kardiomagnetische Felder an z. B. 36 Punkten eines z. B. rechteckigen Gitters mit z. B. jeweils 4 cm Abstand zu den benachbarten Punkten zu messen. Mäße man an diesen 36 Stellen mit einem Einkanal-System (mit nur einer Antenne und einem SQUID) und bewegte dazu die Antenne anstatt des zu untersuchenden Objektes, so müßten die aufgenommen 36 Meßreihen mit individuell neuen Einstellungen gefiltert werden. Bewegt man statt dessen das zu untersuchende Objekt und hält die Antenne fest, so brauchen die Filter nur einmal eingestellt zu werden.In order to simplify the evaluation of the detected signals even further, one is advantageous embodiment, in particular for detecting cardiomagnetic fields a movable table for positioning an object to be examined relative to the pick-up coil (s). It has been shown that the Noise at one and the same place in the room over the typical measuring times seen relatively uniform, while a few centimeters next to it equally uniform, but structurally very different noise measure is. If the measurements are only carried out in one or a few places, can change the filter settings for different at the respective location one after the other measured points of the examined object are taken over. For example it has proven to be useful to cardiomagnetic fields on z. B. 36 points a z. B. rectangular grid with z. B. 4 cm distance to the neighboring To measure points. If you measured these 36 points with a single-channel system (with only one antenna and one SQUID) and moved the antenna instead of the of the object to be examined, the 36 series of measurements recorded should be individual new settings are filtered. Instead, move the thing to be examined Object and holds the antenna, the filters only need to be set once become.

Der Tisch besteht vorzugsweise aus nicht-magnetischen und nicht-leitenden Materialien wie Holz und/oder Kunststoffen. Der Tisch kann von Hand verfahren werden, wozu ein Rast- und Führungsmechanismus zum Verfahren des Tisches entlang vorgegebener Bahnen und Festlegen des Tisches in bestimmten Positionen vorgesehen sein kann. Mit größerem Aufwand ist es auch möglich, den Tisch automatisch relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) zu positionieren, wobei allerdings darauf zu achten ist, daß die entsprechenden Mechanismen und Antriebe keine Störquellen für die sensible Meßeinrichtung darstellen.The table is preferably made of non-magnetic and non-conductive Materials such as wood and / or plastics. The table can be moved by hand be what a locking and guiding mechanism for moving the table along predetermined paths and setting the table in certain positions can be provided. With more effort it is also possible to set up the table to automatically position relative to the pick-up coil (s), however It must be ensured that the corresponding mechanisms and drives do not Represent sources of interference for the sensitive measuring device.

Die eingangs genannte Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht von einem Verfahren zur Messung biomagnetischer, insbesondere kardiomagnetischer Felder mittels wenigstens einer vorzugsweise in einem Dewar-Gefäß angeordneten Antenne aus supraleitendem Material, wobei die Antenne wenigstens eine erste Spule zur induktiven Erfassung eines Magnetfeldes und eine zweite Spule aufweist, und eines mit der Antenne über den Input-Coil induktiv gekoppelten SQUID gelöst, wobei das SQUID im Relaxations-Oszillations-Modus betrieben wird.In procedural terms, the task mentioned at the outset is carried out by one Method for measuring biomagnetic, especially cardiomagnetic fields by means of at least one antenna preferably arranged in a Dewar vessel  made of superconducting material, wherein the antenna at least a first coil for Inductive detection of a magnetic field and a second coil, and one solved with the antenna via the input coil inductively coupled SQUID, whereby the SQUID is operated in relaxation-oscillation mode.

Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß ein intern nicht-geshuntetes SQUID mit hysteresischer Strom-Spannungskennlinie und zwei über zwei Josephson-Junctions (Tunnel-Verbindungen) miteinander verbundenen flächigen supraleitenden Bereichen, die extern über einen Widerstand R und eine in Reihe mit dem Widerstand R geschaltete Induktivität L miteinander verbunden sind, verwendet und eine Vorspannung derart auf das SQUID gegeben wird, daß sich der Relaxations-Oszillations-Modus einstellt.The procedure is preferably such that an internally unshunted SQUID with hysteresis current-voltage characteristic and two over two Josephson junctions (Tunnel connections) interconnected flat superconducting areas, the externally through a resistor R and one in series with the resistor R switched inductance L are connected to each other, used and a Bias is given to the SQUID so that the Relaxation-oscillation mode.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht limitierenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung, in welcher:Further details and advantages of the invention emerge from the following purely exemplary and non-limiting description of some exemplary embodiments in connection with the drawing, in which:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Magnetographen zur Durchführung biomagnetischer Messungen an Patienten ist,A schematic diagram of FIG. 1 is a graph of magnetoresistance for performing biomagnetic measurements on patients

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildetes cryogenisches Magnetometer darstellt, Fig. 2 represents a section through an inventive trained cryogenic magnetometer

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Gradiometers zweiter Ordnung mit einem im RO-Modus betreibbaren SQUID zeigt, Figure 3 is a schematic diagram showing, a second order gradiometer according to the invention with an operable in RO mode SQUID,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer Meßelektronik zum Betreiben des SQUIDs im RO-Modus wiedergibt, Fig. 4 is a schematic diagram of a meter electronics representing for operating the SQUIDs in RO mode,

Fig. 5 einen SQUID des Washer-Typs in Draufsicht zeigt, FIG. 5 shows a SQUID washer of the type in top view,

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild der Antenne und eines weiteren erfindungsgemäßen Gradiometers zweiter Ordnung mit einem im RO-Modus betreibbaren, mit der Antenne induktiv gekoppelten SQUIDs zeigt, Fig. 6 is a block diagram of the antenna and a further gradiometer of the second order according to the invention can be operated with an in RO mode, showing the antenna inductively coupled SQUID,

Fig. 7 eine Prinzipskizze des in einem magnetisch abgeschirmten Gehäuse angeordneten Dewar-Gefäßes nebst Gradiometer und Meßelektronik darstellt, Fig. 7 is a schematic diagram showing the disposed in a magnetically shielded dewar housing together with the gradiometer and measurement electronics,

Fig. 8 die hysteresische Strom-Spannungskennlinie eines erfindungsgemäß zu verwendenden SQUIDs zeigt, Figure 8 shows the hysteresische current-voltage characteristic shows. An inventively be used SQUIDs

Fig. 9 charakteristische Kennlinien eines erfindungsgemäßen SQUIDs zeigt, wobei die Linie 1 die Abhängigkeit des Rückkopplungschleifenverstärkungskoeffizienten G bei offenem negativen Feedback und die Linie 2 die Abhängigkeit der Slew Rate (SR) von der Frequenz des gemessenen Signals darstellt, und Fig. 9 characteristic characteristics of a SQUID according to the invention shows, the line 1 represents the dependence of the loop gain coefficient G with open negative feedback and the line 2, the function of the slew rate (SR) of the frequency of the measured signal, and

Fig. 10 die RO-Frequenzabhängigkeit vom magnetischen Fluß MF zeigt, wobei die Linie 1 den Verlauf ohne und die Linie 2 den Verlauf mit zusätzlichem positiven Feedback (additional positive feedback - APF) zeigt; 2) und wobei in die Figur zur Verdeutlichung das Schaltbild des SQUID-APF-Schaltkreises eingesetzt ist. Figure 10 shows the RO frequency, depending on the magnetic flux MF with the line 1 without the course and the line 2 shows the profile with additional positive feedback - shows (additional positive feedback APF). 2) and the circuit diagram of the SQUID-APF circuit is used in the figure for clarification.

In der Fig. 1 ist ein Magnetograph gezeigt, der ein Dewar-Gefaß 1 umfaßt, in dem sich die eigentliche Meßvorrichtung befindet und das an einer Gantry 2 aufgehängt ist. Der Magnetograph umfaßt weiter ein Gestell 3 mit einer bewegliche Auflage 4, mittels welcher der ein zu untersuchender Patient 5 unter der Meßvorrichtung positionierbar ist, ein Vergleichs-EKG 6, eine Kontrolleinheit 7, einen Personalcomputer 8 und ein Verbindungskabel 9, das die in dem Gefäß 1 angeordnete Meßvorrichtung mit der Kontrolleinheit 7 verbindet.In FIG. 1, a magneto graph is shown which comprises a dewar Gefaß 1, in which the actual measuring device is located and which is suspended from a Gantry 2. The magnetograph further comprises a frame 3 with a movable support 4 , by means of which the patient 5 to be examined can be positioned under the measuring device, a comparison ECG 6 , a control unit 7 , a personal computer 8 and a connecting cable 9 , which are in the vessel 1 arranged measuring device connects to the control unit 7 .

Gantry 2 und bewegliche Auflage 4 erlauben zusammen die Positionierung des Patienten 5 relativ zu der Meßvorrichtung in gewünschter Weise. Gantry, Auflage und Gestell sind aus nicht-magnetischen Materialien wie z. B. Holz oder Textolit hergestellt. Gantry 2 and movable support 4 together allow the patient 5 to be positioned relative to the measuring device in the desired manner. Gantry, pad and frame are made of non-magnetic materials such as. B. made of wood or textolite.

Das in Fig. 2 im Schnitt gezeigte cryogenische Magnetometer umfaßt ein magnetisch transparentes Dewar-Gefäß 2, daß zum Kühlen der supraleitenden Bauteile auf die notwendige Temperatur dient und mit flüssigem Helium 4 gefüllt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gefäß aus Glasfaser hergestellt und hat eine Kapazität von ungefähr fünf Litern. Eine Antenne 5 ist im dem zu messenden Magnetfeld zugewandten Endbereich 7 des Gefäßes, eine Signalverarbeitungseinheit 3 im gegenüberliegenden, den Kopf des Gefäßes bildenden Bereich und das SQUID 1 im mittleren Bereich des Gefäßes angeordnet.The cryogenic magnetometer shown in section in FIG. 2 comprises a magnetically transparent Dewar vessel 2 , which serves to cool the superconducting components to the necessary temperature and is filled with liquid helium 4 . In this embodiment, the vessel is made of glass fiber and has a capacity of approximately five liters. An antenna 5 is arranged in the end region 7 of the vessel facing the magnetic field to be measured, a signal processing unit 3 in the opposite region forming the head of the vessel and the SQUID 1 in the middle region of the vessel.

Die Antenne 5 bildet mit ihren Wicklungen 8, 9 und 10 ein Gradiometer 2. Ordnung, das die Komponente d2B/dz2, also die diagonale Komponent des magnetischen Gradiententensor erfaßt. Das Gradiometer ist im gezeigten Beispiel aus einem Draht mit 50 µm Durchmesser, der um einen Textolit-Zylinder mit 24 mm Durchmesser gewickelt ist, wobei die Baseline 60 mm beträgt. Der Referenzwicklung 8 und die Pick- Up-Wicklung 10 bestehen jeweils aus einer einzigen Wicklung, während die mittlere Referenzwicklung 9 zwei Wicklungen hat.The antenna 5 with its windings 8 , 9 and 10 forms a gradiometer 2 . Order that detects the component d2B / dz2, ie the diagonal component of the magnetic gradient tensor. In the example shown, the gradiometer is made of a wire with a diameter of 50 μm, which is wound around a textolite cylinder with a diameter of 24 mm, the baseline being 60 mm. The reference winding 8 and the pick-up winding 10 each consist of a single winding, while the middle reference winding 9 has two windings.

Die Gradiometerinduktivität beträgt ebenso wie die Induktivität des SQUID-Input-Coils 1 µH, um die Fluxtransformation zu optimieren.The gradiometer inductance is just like the inductance of the SQUID input coil 1 µH to optimize flux transformation.

In der Fig. 3 ist der Kern der Meßvorrichtung schematisch gezeigt, der aus einem SQUID 3, einem Input-Coil 6, einem Feedback-Coil 7 und Mitteln zum Betreiben des SQUID im RO-Modus besteht. Der DC-SQUID wird mittels eines Widerstandes R 4 und einer damit in Reihe geschalteten Induktivität L 5 geshunted, so daß ein RO-Generator gebildet wird. Die Vorrichtung ist von einer supraleitenden Abschirmung 8 umgeben, die das Eindrigen externer magnetischer Störungen in die SQUID-Schleife verhindert. Der Tarnsformationsfaktor der Vorrichtung liegt bei 10 MHz/Φ₀, der dynamische Bereich liegt bei 140 dB, die Fluxauflösung bei 8 µΦ₀/√Hz, die Eingangsenergie- Sensivität bei ε_s = 10^-30 J/Hz, die Sensitivität hinsichtlich des magnetischen Feldes bei 30 fT/√Hz und die maximale Slew Rate liegt bei 3 . 10⁶ Φ₀/s. In FIG. 3, the core of the measuring device is schematically shown, which consists of a SQUID 3, an input coil 6, a feedback coil 7, and means for operating the SQUID in RO mode. The DC-SQUID is shunted by means of a resistor R 4 and an inductor L 5 connected in series therewith, so that an RO generator is formed. The device is surrounded by a superconducting shield 8 which prevents external magnetic interference from entering the SQUID loop. The camouflage formation factor of the device is 10 MHz / Φ ₀ , the dynamic range is 140 dB, the flux resolution is 8 µΦ ₀ / √Hz, the input energy sensitivity is ε _s = 10 ^-30 J / Hz, the sensitivity with regard to the magnetic Field at 30 fT / √Hz and the maximum slew rate is 3. 10 ⁶ Φ ₀ / s.

In der Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild der Meßelektronik zum Betreiben des SQUIDs im RO-Modus gezeigt. Kern des Systems das RO-SQUID, das, wie in Fig. 6 gezeigt, aus einem SQUID mit zwei über einen Widerstand R und eine Induktivität L, die in Reihe geschaltet sind, geshunteten supraleitenden Bereichen besteht.In FIG. 4 is a block diagram of the measurement electronics is shown for the operation of the SQUID in RO mode. The core of the system is the RO-SQUID, which, as shown in FIG. 6, consists of a SQUID with two superconducting regions shunted via a resistor R and an inductor L, which are connected in series.

Das zu messende magnetische Feld (MAGNETIC FIELD) wird von der Antenne (ANTENNA) erfaßt, die induktiv mit dem SQUID gekoppelt ist.The magnetic field to be measured (MAGNETIC FIELD) is generated by the antenna (ANTENNA), which is inductively coupled to the SQUID.

Das SQUID ist mit einer Vorspannungsquelle (BIAS SOURCE) und einem Verstärker (PULSE AMPLIFIER) verbunden. Der magnetische Fluß bewirkt im SQUID meßbare Spannungsimpulse, deren Frequenz von der Stärke des magnetischen Flusses abhängt und die im Verstärker verstärkt werden, bevor sie einer Vergleichseinrichtung (PULSE COMPARATOR, einem Former (PULSE FORMER) und einem Integrator (INTEGRATOR) zugeleitet werden. Der Integrator ist über einen Speicher-Folger (BUFFER-FOLLOWER) mit einer Stromversorgungs- und Steuereinheit (CONTROL UNIT), die wiederum direkt mit dem Integrator verbunden. Ferner ist der Integrator auch mit dem RO-SQUID verbunden.The SQUID comes with a bias voltage source (BIAS SOURCE) and an amplifier (PULSE AMPLIFIER) connected. The magnetic flux causes measurable in the SQUID Voltage pulses, the frequency of which depends on the strength of the magnetic flux depends and which are amplified in the amplifier before being compared (PULSE COMPARATOR, a former (PULSE FORMER) and an integrator (INTEGRATOR). The integrator is via a memory follower (BUFFER-FOLLOWER) with a power supply and control unit (CONTROL UNIT), which in turn is directly connected to the integrator. Furthermore, the integrator also connected to the RO-SQUID.

Wenn die Vorspannungsgleichspannung an den RO-SQUID gelegt wird, beginnt die Erzeugung von RO-Pulsen, deren Frequenz durch ein meßbares magnetisches Feld bestimmt wird. Die RO-Pulse laufen durch den Puls-Verstärker, kommen zum Puls- Vergleicher, wobei das eigene Amplitudenrauschen am Pulse-Verstärker-Ausgang abgeschnitten und die Pulksdauer auf einen für die nächste Kaskade ausreichenden Wert verlängert wird. Nachdem die RO-Pulse den Comparator verlassen haben, gelangen sie zum Pulse-Former und von dort zum Integrator. Das den Integrator verlassende Signal läuft durch den Buffer-Follower. Diese Signalverarbeitungselektronik ist im der in Fig. 1 mit 9 bezeichneten Einheit angeordnet. Ihre Parameter sind Frequenz-Transmissions-Band bezüglich des 3-dB- Leves: 0÷50 kHz; output voltage for 1 flux quantum: 10 V; output voltage for 10 pT of input signal: 80 mV; LFF passage band -30 Hz (-3 dB level).When the DC bias voltage is applied to the RO-SQUID, the generation of RO pulses begins, the frequency of which is determined by a measurable magnetic field. The RO pulses run through the pulse amplifier and come to the pulse comparator, whereby the own amplitude noise is cut off at the pulse amplifier output and the pulse duration is extended to a value sufficient for the next cascade. After the RO pulses have left the comparator, they go to the pulse former and from there to the integrator. The signal leaving the integrator runs through the buffer follower. This signal processing electronics is arranged in the unit denoted by 9 in FIG. 1. Its parameters are frequency transmission band with respect to the 3 dB level: 0 ÷ 50 kHz; output voltage for 1 flux quantum: 10 V; output voltage for 10 pT of input signal: 80 mV; LFF passage band -30 Hz (-3 dB level).

Das Dünnschicht-SQUID des sog. Washer-Typs gemäß Fig. 5 ist auf Basis nicht-geshunteter NbN-NbN_xO_y-Nb Josephson-Junctions 26 und 28 aufgebaut und umfaßt zwei Bereiche 32 und 34 aus supraleitendem Material, die über die Josephson-Junctions 26 und 28 miteinander verbunden sind. Der größere Bereich 34 der beiden Bereiche 32 und 34 hat eine Kantenlänge von etwa 2 mm. Die beiden Bereiche 32 und 34 schließen eine hier nicht maßstäblich gezeichnete Fläche 40 ein, die in natura etwa 40 µm × 40 µm mißt. Die charakteristischen Daten dieses für den hier beschriebenen Anwendungsfall zweckmäßigen SQUIDs sind. V_g = 3,8-4,0 mV, R_n = 15-40 Ohm, R_j/R_n = 12-44, I_c = 3-5 µA. Seine Strom-Spannungskennlinie ist schematisch in Fig. 8 wiedergegeben.The thin film of the so called SQUID. Washer type of Fig. 5 is constructed based on the non-shunted NbN NbN _x O _y Nb Josephson junctions 26 and 28 and comprises two portions 32 and 34 of superconductive material, via the Josephson Junctions 26 and 28 are connected. The larger area 34 of the two areas 32 and 34 has an edge length of approximately 2 mm. The two areas 32 and 34 enclose an area 40 , which is not drawn to scale here, and which naturally measures approximately 40 μm × 40 μm. The characteristic data of this SQUID, which is useful for the application described here, are. V _g = 3.8-4.0 mV, R _n = 15-40 ohms, R _j / R _n = 12-44, I _c = 3-5 µA. Its current-voltage characteristic is shown schematically in FIG. 8.

In der Fig. 6 ist ein Gradiometer zweiter Ordnung gezeigt, das zum einen aus einer ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten Antenne mit einem Pick-up-Coil 12, drei Bucking-Coils 14, 16 und 18 und einem Input-Coil 20 besteht. Die Antenne ist dabei aus einer einzigen Niobium-Drahtschleife 22 gebogen. Die "Baseline" b (der Abstand zwischen Pick-up-Coil 12 und erstem Bucking-Coil 14) beträgt etwa 6 cm. FIG. 6 shows a second order gradiometer which, on the one hand, consists of an antenna, designated in its entirety by 10, with a pick-up coil 12 , three bucking coils 14 , 16 and 18 and an input coil 20 . The antenna is bent from a single niobium wire loop 22 . The "baseline" b (the distance between the pick-up coil 12 and the first bucking coil 14 ) is approximately 6 cm.

Das Gradiometer besteht ferner aus einem sog. "unshunted" Tieftemperatur-SQUID 24 mit zwei Josephson-Junctions 26 und 28 hoher Kapazität C, wobei das SQUID 24 mit der Antenne 10 über den Input-Coil 20 induktiv gekoppelt ist. Das SQUID ist ferner in an sich bekannter Weise mit einem Feedback-Coil 30 gekoppelt. Die beiden supraleitenden Bereiche 32 und 34 (siehe Fig. 5) des SQUIDs sind zusätzlich zu den Josephson-Junctions extern noch über einen Widerstand 36 mit Wert R und eine Spule 38 mit Induktivität L miteinander verbunden, wobei die Spule 38 und der Widerstand 36 in Reihe geschaltet sind.The gradiometer also consists of a so-called "unshunted" low-temperature SQUID 24 with two Josephson junctions 26 and 28 of high capacitance C, the SQUID 24 being inductively coupled to the antenna 10 via the input coil 20 . The SQUID is also coupled to a feedback coil 30 in a manner known per se. In addition to the Josephson junctions, the two superconducting regions 32 and 34 (see FIG. 5) of the SQUID are also connected to one another externally via a resistor 36 with the value R and a coil 38 with inductance L, the coil 38 and the resistor 36 in Series are connected.

Dem SQUID wird im Betrieb ein Bias-Strom I_b zugeführt, der der Bedingung I_c < I_b < V_p/R genügt, wobei I_c die kritische Spannung einer Josephson-Junction, R der Widerstand des Widerstands 36 und V_p, die Plasmaspannung einer Josephson-Junction ist, die der Bedingung V_p = V_cβ^-1/2 genügt, wobei V_c = I_cR_n mit V_c als kritischer Spannung, I_c als kritischem Strom und R_n als Widerstand einer Josephson-Junction. Ist dann die Bedingung τ << τ_n, wobei τ = L/R und τ_n = CR_n erfüllt, ergibt sich eine Relaxations-Oszillation im SQUID mit der Periodendauer T = T₀[1 + (π/2)(L_c/L)] + (4/π + π/4)τ_n, wobei T₀ = τIn[(1 + I_cR/(V_g - RI_b))/(1 - I_c/I_b)], L_c = Φ₀/2πI_c, V_g = 4V_c/π. In operation, the SQUID is supplied with a bias current I _b which satisfies the condition I _c <I _b <V _p / R, where I _{c is} the critical voltage of a Josephson junction, R is the resistance of the resistor 36 and V _p Is a plasma voltage of a Josephson junction that meets the condition V _p = V _c β ^-1/2 , where V _c = I _c R _n with V _c as the critical voltage, I _c as the critical current and R _n as the resistance of a Josephson Junction. If then the condition τ << τ _n , where τ = L / R and τ _n = CR _n , there is a relaxation oscillation in the SQUID with the period T = T ₀ [1 + (π / 2) (L _c / L)] + (4 / π + π / 4) τ _n , where T ₀ = τIn [(1 + I _c R / (V _g - RI _b )) / (1 - I _c / I _b )], L _c = Φ ₀ / 2πI _c , V _g = 4V _c / π.

Aus der Beziehung für die Periodendauer T ergibt sich die Abhängigkeit der kritischen Stroms des SQUIDs, welche wiederum von dem gemessenen magnetischen Fluß Φ abhängt, der bekanntermaßen in Einheiten von Φ₀ quantisiert ist. Geht man von Relaxations-Oszillationen mit relativ niedrigen Frequenzen von einigen MHz aus und benutzt die Abhängigkeit der RO-Frequenz F vom magnetischen Fluß Φ als Ausgangssignal, können sehr gute Meßergebnisse mit dem Gradiometer erzielt werden. Dabei wird ein Arbeitspunkt im Bereich der größten Steilheit dF/dΦ gewählt. Über einen negativen Feedback-Schluß wird das Magnetfeld fest in den SQUID-Interferometerring eingeschlossen, was zu einer Fixierung des Arbeitspunktes unter einer spezifizierten RO-Frequenz führt.The relationship for the period T results in the dependence of the critical current of the SQUID, which in turn depends on the measured magnetic flux Φ, which is known to be quantized in units of Φ ₀ . If one starts from relaxation oscillations with relatively low frequencies of a few MHz and uses the dependence of the RO frequency F on the magnetic flux Φ as the output signal, very good measurement results can be achieved with the gradiometer. A working point in the range of greatest steepness dF / dΦ is selected. The magnetic field is firmly enclosed in the SQUID interferometer ring via a negative feedback conclusion, which leads to a fixation of the operating point below a specified RO frequency.

In der Fig. 7 ist eine Prinzipskizze eines in einem magnetisch abgeschirmten Gehäuse 42 angeordneten Dewar-Gefäßes 44 nebst dem aus Antenne 10 und SQUID 24 bestehenden Gradiometer und Meßelektronik 46 gezeigt. Das Gehäuse 42 besteht zweckmäßigerweise aus zwei Kunststoffhalbschalen 42a und 42b, wobei sich die obere Schale 42a leicht abnehmen läßt, so daß bei Bedarf Kühlmittel, insbesondere flüssiges Helium in das Dewar-Gefäß nachgefüllt werden kann. FIG. 7 shows a schematic diagram of a Dewar vessel 44 arranged in a magnetically shielded housing 42 , together with the gradiometer and measuring electronics 46 consisting of antenna 10 and SQUID 24 . The housing 42 expediently consists of two plastic half- shells 42 a and 42 b, the upper shell 42 a being easy to remove, so that coolant, in particular liquid helium, can be refilled into the Dewar vessel if required.

Gehäuse 42 und Dewar-Gefäß 44 sind auf ihren Innenseiten zur magnetischen Abschirmung mit Aluminiumfolie 48 bzw. 50 ausgekleidet, wobei im Gehäuse 42 eine Öffnung für den den Pick-up-Coil der Antenne enthaltenden unteren Bereich 52 des Dewar-Gefäßes vorgesehen und dieser Bereich des Gefäßes nicht abgeschirmt ist, so daß ein von einem elektrischen Dipol p erzeugtes Magnetfeld vom Gradiometer erfaßt werden kann.Housing 42 and Dewar vessel 44 are lined on their inner sides for magnetic shielding with aluminum foil 48 or 50 , wherein an opening is provided in housing 42 for the lower region 52 of the Dewar vessel containing the pick-up coil of the antenna and this region of the vessel is not shielded, so that a magnetic field generated by an electrical dipole p can be detected by the gradiometer.

Das Dewar-Gefäß ist derart ausgebildet, daß der Abstand zwischen der dem Gefäß zugewandten Unterseite des Pick-up-Coils und der Außenseite des Gefäßes zwischen etwa 3 und 10 mm liegt und das Gefäß etwa 6 l Kühlmittel faßt. Wird flüssiges Helium zur Kühlung verwendet, so liegt eine typische Verlustrate bei etwa 1,2 l Helium pro Tag, so daß bei der Gestaltung des Gefäßes nur etwa alle drei Tage Helium nachgefüllt werden muß. The dewar is designed such that the distance between the vessel facing bottom of the pick-up coil and the outside of the vessel between is about 3 and 10 mm and the vessel holds about 6 liters of coolant. Becomes liquid helium used for cooling, a typical loss rate is about 1.2 l helium per Day, so that when designing the vessel, helium is used only about every three days needs to be refilled.  

In der beschriebenen Weise läßt sich ein System zur Messung biomagnetischer Felder aufbauen, dessen Systemrauschen unter 30 fT/√Hz bei einer dynamischen Breite von 140 dB und einer Slew Rate von 10⁶ Ô₀/s liegt.In the manner described, a system for measuring biomagnetic fields can be set up, the system noise of which is below 30 fT / √Hz with a dynamic width of 140 dB and a slew rate of 10 ⁶ Ô ₀ / s.

Die mit einem solchen System erfaßten Daten können in unterschiedlichster Weise ausgewertet werden, insbesondere hinsichtlich der Stärke und der örtlichen Lage der Quellen der magnetischen Felder analysiert werden.The data recorded with such a system can be in a variety of ways be evaluated, especially with regard to the strength and the local location of the Sources of magnetic fields are analyzed.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich. Wenngleich die beschriebene Vorrichtung zur Messung biomagnetischer Felder konstruiert wurde, eignet sie sich selbstverständlich auch zur Messung von Magnetfeldern anderen Ursprungs.Within the framework of the inventive concept, numerous modifications and Further training possible. Although the described device for measurement biomagnetic fields, it is of course also suitable for Measurement of magnetic fields of other origin.

Claims (41)

1. Vorrichtung zur Messung biomagnetischer, insbesondere kardiomagnetischer Felder mittels wenigstens eines supraleitenden Quanteninterferometers (SQUID)
dadurch gekennzeichnet,
daß das SQUID ein SQUID mit hysteresischer Strom-Spannungskennlinie ist und
daß Mittel zum Betreiben des SQUIDs im Relaxations-Oszillations-Modus (RO-Modus) vorgesehen sind.1. Device for measuring biomagnetic, in particular cardiomagnetic, fields using at least one superconducting quantum interferometer (SQUID)
characterized by
that the SQUID is a SQUID with a hysteresis current-voltage characteristic and
that means for operating the SQUID in relaxation-oscillation mode (RO mode) are provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID ein Gleichspannungs-SQUID (DC-SQUID).2. Device according to claim 1, characterized in that the SQUID DC SQUID (DC SQUID). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID wenigstens zwei Josephson-Junctions (Tunnel-Verbindungen) aufweist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the SQUID has at least two Josephson junctions (tunnel connections). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Josephson-Junctions intern nicht-geshuntet und über eine Leitungmiteinander verbunden sind.4. The device according to claim 3, characterized in that the at least two Josephson junctions internally unshunted and connected to each other via a line are connected. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Josephson-Junctions eine derartige Kapazität C besitzen, daß die Strom-Spannungskennlinie des SQUIDs eine Hysterese ausweist.5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the at least two Josephson junctions have a capacity C such that the Current-voltage characteristic of the SQUID shows a hysteresis. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Betreiben des SQUIDs im Relaxations-Oszillations-Modus einen Widerstand R und eine Induktivität L umfassen, die miteinander in Reihe geschaltet sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the means for operating the SQUID in relaxation-oscillation mode are one Resistance R and an inductor L comprise connected in series with each other are. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das SQUID über zwei über die wenigstens zwei Josephson Junctions (Tunnel-Verbindungen) miteinander verbundenen flächigen supraleitenden Bereiche verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden supraleitenden Bereiche zusätzlich zu den Josephson-Junctions über den Widerstand R und die Induktivität L miteinander verbunden sind. 7. The apparatus of claim 6, wherein the SQUID over two over the at least two Josephson junctions (tunnel connections) interconnected planar Superconducting areas, characterized in that the two superconducting areas in addition to the Josephson junctions on resistance R and the inductance L are connected to one another.   8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der größere der beiden supraleitenden Bereiche eine Kantenlänge zwischen 1,5 und 2,5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm aufweist.8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the larger the two superconducting areas have an edge length between 1.5 and 2.5 mm, preferably of about 2 mm. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden supraleitenden Bereichen des SQUIDs eingeschlossene Fläche zwischen 1200 und 2000 µm², vorzugsweise bei etwa 1600 µm² liegt.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the area enclosed by the two superconducting regions of the SQUID is between 1200 and 2000 µm ² , preferably approximately 1600 µm ² . 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID ein Tieftemperatur-SQUID ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the SQUID is a low-temperature SQUID. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID ein SQUID der Washer-Bauart ist.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the SQUID is a SQUID of the washer design. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine SQUID über einen Input-Coil induktiv mit wenigstens einer Antenne gekoppelt ist.12. The device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the at least one SQUID inductively with at least one via an input coil Antenna is coupled. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne aus supraleitendem Material besteht und wenigstens eine erste Spule (Pick-up-Coil) zur induktiven Erfassung eines Magnetfeldes und eine zweite Spule (Input-Coil) aufweist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the antenna there is superconducting material and at least a first coil (pick-up coil) for has inductive detection of a magnetic field and a second coil (input coil). 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne als Gradiometerantenne, insbesondere als symmetrische axiale Gradiometerentenne zweiter Ordnung ausgebildet ist.14. Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that that the antenna as a gradiometer antenna, especially as a symmetrical axial Second order gradiometer antenna. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Baseline der Gradiometerantenne zwischen 5 und 7 cm, vorzugsweise bei etwa 6 cm liegt.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the baseline Gradiometer antenna between 5 and 7 cm, preferably about 6 cm. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum mechanischen Ausgleichen (Balancing) des Gradiometers, insbesondere ein Mechanismus zum exakten Positionieren eines oder mehrerer supraleitender Objekte in der Nähe der Pick-up- und Bucking-Coils vorgesehen sind. 16. The device according to one of claims 14 or 15, characterized in that that means for mechanically balancing the gradiometer, in particular a mechanism for the exact positioning of one or more superconducting objects near the pick-up and bucking coils are provided.   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Pick-up-Coils und der ggf. vorhandenen Bucking-Coils zwischen 1,5 und 2,9 cm, vorzugsweise bei etwa 2,2 cm liegt.17. The device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the diameter of the pick-up coil and any existing bucking coils between 1.5 and 2.9 cm, preferably about 2.2 cm. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pick-up-Coil und die ggf. vorhandenen Bucking-Coils jeweils nur eine Wicklung aufweisen.18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the pick-up coil and any existing bucking coils each have only one winding exhibit. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne aus Draht, insbesondere Niobium-Draht oder Niobium-Nitrat-Draht mit einem Durchmesser zwischen etwa 30 und 60 µm besteht.19. The device according to one of claims 12 to 18, characterized in that the antenna made of wire, in particular niobium wire or niobium nitrate wire a diameter between about 30 and 60 microns. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID ein Tieftemperatur-SQUID ist.20. Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the SQUID is a low-temperature SQUID. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID ein SQUID der Washer-Bauart ist.21. Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that the SQUID is a SQUID of the washer design. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID n einem Dewar-Gefäß angeordnet ist.22. The device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the SQUID is arranged in a dewar. 23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Input-Coil etwa 20 bis 40 Wicklungen aufweist.23. The device according to claim 13, characterized in that the input coil has about 20 to 40 windings. 24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Input-Coil und SQUID eine die magnetischen Feldlinien bündelnde Linse, insbesondere in Form einer dünnen Folie aus supraleitendem Material vorgesehen ist.24. The device according to claim 13, characterized in that between Input coil and SQUID a lens that bundles the magnetic field lines, is provided in particular in the form of a thin film of superconducting material. 25. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Dewar-Gefäß mit Ausnahme eines Bereichs unterhalb des Pick-up-Coils mit einer magnetischen Abschirmung versehen, insbesondere mit Aluminiumfolie ausgekleidet ist. 25. The apparatus of claim 13 and 22, characterized in that the Dewar with the exception of an area below the pick-up coil with a provided magnetic shielding, in particular lined with aluminum foil is.   26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Dewar-Gefäß ein Kühlmittel-Fassungsvermögen im Bereich einiger Liter, insbesondere zwischen 2,5 und 10 l besitzt.26. Device according to one of claims 1 to 25, characterized in that the Dewar vessel has a coolant capacity in the range of a few liters, in particular between 2.5 and 10 l. 27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Dewar-Gefäß derart ausgebildet ist, das der Abstand zwischen der dem Gefäß zugewandten Unterseite des Pick-up-Coils und der Außenseite des Gefäßes zwischen etwa 3 und etwa 10 mm liegt.27. The device according to one of claims 1 to 26, characterized in that the dewar is designed such that the distance between that of the vessel facing bottom of the pick-up coil and the outside of the vessel between is about 3 and about 10 mm. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Dewar-Gefäß und die wesentlichen sensitiven Teile einer zum Betreiben des SQUIDs notwendigen Elektronik umfassendes, eine Öffnung für den den Pick-up-Coil enthaltenden Bereich des Dewar-Gefäßes aufweisendes magnetisch abgeschirmtes, insbesondere mit Aluminiumfolie ausgekleidetes Gehäuse vorgesehen ist.28. The device according to one of claims 1 to 27, characterized in that a the Dewar vessel and the essential sensitive parts for operating the SQUIDs necessary electronics comprehensive, an opening for the pick-up coil containing region of the dewar magnetically shielded, in particular housing lined with aluminum foil is provided. 29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine oder wenige, vorzugsweise zwischen vier bis neun Antenne/n mit jeweils einem SQUID vorgesehen ist bzw. sind.29. Device according to one of claims 1 to 28, in particular for detection cardiomagnetic fields, characterized in that only one or a few, preferably between four to nine antennas, each with a SQUID is or are. 30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß ein verfahrbarer Tisch zur Positionierung eines zu untersuchenden Objektes relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) vorgesehen ist.30. Device according to one of claims 1 to 19, in particular for detection Cardiomagnetic fields, characterized in that a movable table for Positioning an object to be examined relative to the or Pick-up coil (s) is provided. 31. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch aus nicht-leitendem Material, insbesondere aus Holz und/oder Kunststoff besteht.31. The device according to claim 20, characterized in that the table consists of non-conductive material, in particular wood and / or plastic. 32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rast- und Führungsmechanismus zum Verfahren des Tisches entlang vorgegebener Bahnen und Festlegen des Tisches in bestimmten Positionen vorgesehen ist. 32. Device according to one of claims 20 or 21, characterized in that a locking and guiding mechanism for moving the table along predefined paths and setting the table in certain positions is provided.   33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum automatischen Positionieren des Tisches relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) vorgesehen sind.33. Device according to one of claims 20 or 21, characterized in that means for automatically positioning the table relative to the or Pick-up coil (s) are provided. 34. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel hydraulische und/oder mechanische, insbesondere einen oder mehrere Spindeltriebe umfassen.34. Apparatus according to claim 23, characterized in that the means hydraulic and / or mechanical, in particular one or more spindle drives include. 35. Verfahren zur Messung biomagnetischer, insbesondere kardiomagnetischer Felder mittels wenigstens einer in einem Dewar-Gefäß angeordneten Antenne aus supraleitendem Material, wobei die Antenne wenigstens eine erste Spule (Pick-up-Coil) zur induktiven Erfassung eines Magnetfeldes und eine zweite Spule (Input-Coil) aufweist, und eines mit der Antenne in dem Dewar-Gefäß über den Input-Coil induktiv gekoppelten SQUIDs, dadurch gekennzeichnet, daß das SQUID im Relaxations-Oszillations-Modus betrieben wird.35. Method for measuring biomagnetic, especially cardiomagnetic Fields by means of at least one antenna arranged in a Dewar vessel superconducting material, the antenna having at least one first coil (pick-up coil) for inductive detection of a magnetic field and a second coil (input coil) and one with the antenna in the dewar via the input coil inductively coupled SQUIDs, characterized, that the SQUID is operated in relaxation-oscillation mode. 36. Verfahren nach Anspruch 25, wobei ein intern nicht-geshuntetes SQUID mit hysteresischer Strom-Spannungskennlinie und zwei über zwei Josephson-Junctions (Tunnel-Verbindungen) miteinander verbundenen flächigen supraleitenden Bereichen, die extern über einen Widerstand R und eine in Reihe mit dem Widerstand R geschaltete Induktivität L miteinander verbunden sind, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannung derart auf das SQUID gegeben wird, daß sich der Relaxations-Oszillations-Modus einstellt.36. The method of claim 25, wherein an internally unshunted SQUID with hysteresis current-voltage characteristic and two over two Josephson junctions (Tunnel connections) interconnected flat superconducting areas, the externally through a resistor R and one in series with the resistor R switched inductance L are connected to each other, used characterized in that a bias is applied to the SQUID such that the relaxation oscillation mode sets. 37. Vorrichtung und Verfahren gekennzeichnet durch: mit Ein weiterer Vorteil des Betriebs im RO-Modus liegt darin, daß allein durch Betrachten der (bei abgeschaltetem Feedback) periodischen Strom-Fluß-Charakteristik nach dem Aufstellen der Vorrichtung wichtige Informationen über das am Aufstellungsort vorhandene Rauschen, insbesondere Informationen über die Ursachen des Rauschens gewonnen werden können, da bestimmte Rauschquellen die Charakteristik in typischer Weise verzerren. Ist aber erst einmal bekannt, wo ein bestimmtes Rauschen seine Ursachen hat, können leicht entsprechende aktive oder passive Gegenmaßen getroffen werden. Erzeugt zum Beispiel das regelmäßige Anspringen eines Fahrstuhlmotors ein störendes Feld, kann eine Meß- oder Auswerteelektronik dies in verschiedener Weise berücksichtigen und beispielsweise die zum Zeitpunkt des Anspringens aufgezeichneten Meßwerte automatisch verwerfen. Auch kann an der Charakteristik erkannt werden, ob es ein bestimmtes hochfrequentes Rauschen externe Ursachen hat oder ob das SQUID evtl. defekt oder von minderer Qualität ist.37. Device and method characterized by: Another advantage of Operation in RO mode is that just by looking at the (when the Feedback) periodic current-flow characteristic after setting up the Device important information about that available at the site Noise, especially information about the causes of the noise obtained can be because certain noise sources have the characteristic in a typical way distort. But it is first known where a certain noise causes corresponding active or passive countermeasures can easily be taken. Generates, for example, the regular start of an elevator motor disturbing field, measuring or evaluation electronics can do this in different ways  take into account and, for example, those at the time of starting Discard the recorded measured values automatically. Also can in the characteristics can be detected whether there is a certain high-frequency noise external causes or whether the SQUID may be defective or of poor quality. 38. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Antenne als Gradiometer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gradiometer mechanisch, insbesondere durch Positionieren eines oder mehrerer supraleitender Objekte in der Nähe der Pick-up- und Bucking-Coils ausgeglichen (balanced) wird.38. The method of claim 25 or 26, wherein the antenna as a gradiometer is formed, characterized in that the gradiometer is mechanical, in particular by positioning one or more superconducting objects in the Near the pick-up and bucking coils. 39. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Objekt in ein oder mehrere verschiedene Positionen relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) bewegt wird.39. Method according to one of claims 25 or 26, in particular for detection cardiomagnetic fields, characterized in that the to be examined Object in one or more different positions relative to the one or more Pick-up coil (s) is moved. 40. Vorrichtung und Verfahren gekennzeichnet durch vorteilhaften Ausführungsform insbesondere zur Erfassung kardiomagnetischer Felder ein verfahrbarer Tisch zur Positionierung eines zu untersuchenden Objektes relativ zu dem oder den Pick-up-Coil(s) vorgesehen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Rauschen an ein und der selben Stelle im Raum über die typischen Meßzeiten gesehen relativ gleichförmig ist, während bereits wenige Zentimeter daneben ein zwar ebenso gleichförmiges, aber von der Struktur her deutlich anderes Rauschen zu messen ist. Werden die Messungen nur an einer oder an wenigen Stellen ausgeführt, können die Filtereinstellungen für verschiedene an dem jeweiligen Ort nacheinander gemessene Stellen des untersuchten Objektes übernommen werden. Beispielsweise hat es sich als zweckmäßig erwiesen, kardiomagnetische Felder an z. B. 36 Punkten eines z. B. rechteckigen Gitters mit z. B. jeweils 4 cm Abstand zu den benachbarten Punkten zu messen. Mäße man an diesen 36 Stellen mit einem Einkanal-System (mit nur einer Antenne und einem SQUID) und bewegte dazu die Antenne anstatt des zu untersuchenden Objektes, so müßten die aufgenommen 36 Meßreihen mit individuell neuen Einstellungen gefiltert werden. Bewegt man statt dessen das zu untersuchende Objekt und hält die Antenne fest, so brauchen die Filter nur einmal eingestellt zu werden. 40. Device and method characterized by advantageous Embodiment in particular for detecting cardiomagnetic fields movable table for positioning an object to be examined relative to the or the pick-up coil (s). It has been shown that the noise at one and the same place in the room relative to the typical measuring times is uniform, while a few centimeters next to it is equally uniform, but structurally very different noise can be measured. If the measurements are only carried out at one or a few points, the Filter settings for different measured successively at the respective location Places of the examined object are taken over. For example, it has proven to be useful, cardiomagnetic fields on z. B. 36 points of a z. B. rectangular grid with z. B. 4 cm distance to the neighboring points measure up. If you measured these 36 points with a single-channel system (with only one Antenna and a SQUID) and moved the antenna instead of the of the object to be examined, the 36 series of measurements recorded should be individual new settings are filtered. Instead, move the thing to be examined Object and holds the antenna, the filters only need to be set once become.   41. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 zur Erfassung kardiomagnetischer Felder, insbesondere in gegen äußere elektromagnetische Felder nicht abgeschirmten Räumen.41. Use of a device according to one of claims 1 to 24 for Acquisition of cardiomagnetic fields, especially against external ones electromagnetic fields not shielded rooms.