JP2015055520A - Magnetic shield apparatus and magnetic shielding method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a magnetic field gradient within a space.SOLUTION: A magnetic shield apparatus comprises: a passive shield including an internal space; a first coil correcting a magnetic field in a space to be corrected as a part of the internal space; a first magnetic sensor provided in the internal space; a second magnetic sensor provided in a position closer to the first coil than to the first magnetic sensor in the internal space; and a control section controlling the first coil so that a gradient of the magnetic field measured by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor is smaller than a predetermined threshold.

Description

本発明は、磁気シールド装置および磁気シールド方法に関する。   The present invention relates to a magnetic shield device and a magnetic shield method.

医療において画像診断が広く用いられている。画像診断は非侵襲的であるので、心臓や脳などの危険臓器を調べる際に特に好まれて用いられる。画像診断において用いられるものの一つに磁場源描画がある。これらの臓器はニューロンの活動により電流を発する。この電流により生じる磁場を測定することにより、臓器の状態を知ることができる。例えば、心臓により形成される磁場を記録することは心磁図法（Magnetocardiogram、ＭＣＧ）として知られ、脳により形成される磁場を測定する事は脳磁図法（Magnetoencephalogram、ＭＥＧ）として知られている。   Image diagnosis is widely used in medicine. Since image diagnosis is non-invasive, it is particularly preferred for use when examining dangerous organs such as the heart and brain. One of the methods used in diagnostic imaging is magnetic field source drawing. These organs generate electric currents due to the activity of neurons. By measuring the magnetic field generated by this current, the state of the organ can be known. For example, recording the magnetic field formed by the heart is known as magnetocardiography (Magnetocardiogram, MCG), and measuring the magnetic field formed by the brain is known as magnetoencephalography (Magnetoencephalogram, MEG).

これらの磁場を測定するには、以下の２つの問題がある。第１に、これらの磁場を検出するには高感度の測定装置が必要である。第２に、地磁気等の外部磁場は生体から発生する磁場の１０万倍程度大きいため、外部磁場を遮蔽する磁気シールド装置が必要である。外部磁場を遮蔽する磁気シールド装置としては、例えば特許文献１〜８に記載された技術が知られている。   There are the following two problems in measuring these magnetic fields. First, a highly sensitive measuring device is required to detect these magnetic fields. Second, since an external magnetic field such as geomagnetism is about 100,000 times larger than a magnetic field generated from a living body, a magnetic shield device that shields the external magnetic field is necessary. As a magnetic shield device that shields an external magnetic field, for example, techniques described in Patent Documents 1 to 8 are known.

特開２００７−１２９０４９号公報JP 2007-129049 A 特開２００８−２８２９８３号公報JP 2008-282893 A 特開２００９−１７５０６７号公報JP 2009-175067 A 特許第４３７７５６６号公報Japanese Patent No. 4377666 特開２００２−２５７９１４号公報JP 2002-257914 A 特開２００２−９４２８０号公報JP 2002-94280 A 特開平６−１６７５８３号公報JP-A-6-167583 特開２００５−２９４５３７号公報JP 2005-294537 A

特許文献１〜８に記載された技術は、制御対象とする空間の磁場が最小になるように打ち消し磁場を生成したり、あるいはシールド開口部などへの流入磁場が最小になるように打ち消し磁場を生成したりしている。制御対象とする空間の磁場が最小になるように打ち消し磁場を生成すると、流入磁場による磁場勾配が残ってしまう。流入磁場が最小になるように打ち消し磁場を生成すると、内部の磁場と開口部付近の磁場の差による磁場勾配が残ってしまう。   The techniques described in Patent Documents 1 to 8 generate a canceling magnetic field so that the magnetic field in the space to be controlled is minimized, or canceling the magnetic field so that the inflow magnetic field to the shield opening is minimized. It is generated. If a cancellation magnetic field is generated so that the magnetic field in the space to be controlled is minimized, a magnetic field gradient due to the inflow magnetic field remains. If a cancellation magnetic field is generated so that the inflow magnetic field is minimized, a magnetic field gradient due to the difference between the internal magnetic field and the magnetic field in the vicinity of the opening remains.

これに対し本発明は、空間内部の磁場勾配を減少させる磁気シールド装置および磁気シールド方法を提供する。   In contrast, the present invention provides a magnetic shield device and a magnetic shield method that reduce the magnetic field gradient in the space.

本発明は、内部空間を有するパッシブシールドと、前記内部空間への流入磁場を補正する第１コイルと、前記内部空間内への流入磁場を測定する第１磁気センサーと、前記内部空間において、前記第１磁気センサーよりも、前記第１コイルから遠い位置に設けられた第２磁気センサーと、前記第１磁気センサーおよび前記第２磁気センサーにより測定される磁場の勾配が所定のしきい値よりも小さくなるように前記第１コイルを制御する制御部とを有する磁気シールド装置を提供する。
この磁気シールド装置によれば、空間内部の磁場勾配を所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The present invention provides a passive shield having an internal space, a first coil that corrects an inflow magnetic field into the internal space, a first magnetic sensor that measures an inflow magnetic field into the internal space, and the internal space, The second magnetic sensor provided farther from the first coil than the first magnetic sensor, and the gradient of the magnetic field measured by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor is lower than a predetermined threshold value. A magnetic shield device having a control unit for controlling the first coil so as to be small is provided.
According to this magnetic shield device, the magnetic field gradient in the space can be made smaller than the predetermined threshold value.

前記パッシブシールドは、少なくとも１の開口部を有してもよい。
この磁気シールド装置によれば、開口部を有するパッシブシールドの空間内部の磁場勾配を所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The passive shield may have at least one opening.
According to this magnetic shield device, the magnetic field gradient inside the space of the passive shield having the opening can be made smaller than the predetermined threshold value.

前記第２磁気センサーは、前記内部空間の一部である補正対象空間に設けられる磁気測定装置の測定軸方向において前記第１磁気センサーよりも前記補正対象空間に近い位置に設けられてもよい。
この磁気シールド装置によれば、開口部を有するパッシブシールドの空間内部の、測定軸方向の磁場勾配を所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The second magnetic sensor may be provided at a position closer to the correction target space than the first magnetic sensor in a measurement axis direction of a magnetic measurement device provided in the correction target space that is a part of the internal space.
According to this magnetic shield device, the magnetic field gradient in the measurement axis direction inside the space of the passive shield having the opening can be made smaller than the predetermined threshold value.

前記しきい値は、前記内部空間の一部である補正対象空間に設けられる装置おいて使用される磁場の範囲に応じて決められてもよい。
この磁気シールド装置によれば、開口部を有するパッシブシールドの空間内部の磁場勾配を、使用される装置に応じて所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The threshold value may be determined according to a magnetic field range used in a device provided in a correction target space that is a part of the internal space.
According to this magnetic shield device, the magnetic field gradient inside the space of the passive shield having the opening can be made smaller than a predetermined threshold depending on the device used.

前記しきい値は、内部空間の一部である補正対象空間の両端における磁場の差が１０ｎＴ以下となる値であってもよい。
この磁気シールド装置によれば、空間内部の磁場勾配を所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The threshold value may be a value at which a magnetic field difference at both ends of the correction target space that is a part of the internal space is 10 nT or less.
According to this magnetic shield device, the magnetic field gradient in the space can be made smaller than the predetermined threshold value.

この磁気シールド装置は、前前記内部空間の一部である補正対象空間の磁場を補正する第２コイルをさらに有してもよい。
この磁気シールド装置によれば、補正対象空間の磁場のオフセットを調整することができる。 The magnetic shield device may further include a second coil that corrects a magnetic field in a correction target space that is a part of the inner space.
According to this magnetic shield device, the offset of the magnetic field in the correction target space can be adjusted.

また、本発明は、内部空間を有するパッシブシールドと、前記内部空間への流入磁場を補正する第１コイルと、前記内部空間内への流入磁場を測定する第１磁気センサーと、前記内部空間において、前記第１磁気センサーよりも、当該内部空間の一部である補正対象空間に近い位置に設けられた第２磁気センサーとを有する磁気シールド装置において、前記第１磁気センサーおよび前記第２磁気センサーにより測定される磁場の勾配が所定のしきい値よりも小さくなるように前記第１コイルを制御するステップを有する磁気シールド方法を提供する。
この磁気シールド方法によれば、空間内部の磁場勾配を所定のしきい値よりも小さくすることができる。 The present invention also provides a passive shield having an internal space, a first coil that corrects the magnetic field flowing into the internal space, a first magnetic sensor that measures the magnetic field flowing into the internal space, and the internal space. And a second magnetic sensor provided at a position closer to the correction target space that is a part of the internal space than the first magnetic sensor, wherein the first magnetic sensor and the second magnetic sensor The magnetic shielding method includes the step of controlling the first coil such that the gradient of the magnetic field measured by the step is smaller than a predetermined threshold value.
According to this magnetic shielding method, the magnetic field gradient in the space can be made smaller than the predetermined threshold value.

一実施形態に係る磁気シールド装置１の外観を例示する図である。It is a figure which illustrates the appearance of magnetic shield device 1 concerning one embodiment. 磁気シールド装置１の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetic shielding apparatus. 磁気シールド装置１の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the magnetic shield device 1. 低減された磁場勾配を例示する図である。It is a figure which illustrates the reduced magnetic field gradient. 磁気センサーの配置例（その２）を示している。The example (the 2) of arrangement | positioning of a magnetic sensor is shown. 磁気センサーの配置例（その３）を示している。The example (the 3) of arrangement | positioning of a magnetic sensor is shown. 磁気センサーの配置例（その４）を示している。The example (the 4) of arrangement | positioning of a magnetic sensor is shown. 磁気センサーの配置例（その５）を示している。The example (the 5) of arrangement | positioning of a magnetic sensor is shown. 磁気センサーの配置例（その６）を示している。The example (the 6) of arrangement | positioning of a magnetic sensor is shown.

１．構成
図１は、一実施形態に係る磁気シールド装置１の外観を例示する図である。磁気シールド装置１は、磁気測定装置等の装置を使用する際に、外部磁場（測定対象物以外の物に起因する磁場）を遮蔽するために用いられる。磁気シールド装置１は、パッシブシールド１１と、外部コイル１２と、内部コイル１３と、磁気センサー１４とを有する。 1. Configuration FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a magnetic shield device 1 according to an embodiment. The magnetic shield device 1 is used to shield an external magnetic field (a magnetic field caused by an object other than the measurement target) when using a device such as a magnetic measurement device. The magnetic shield device 1 includes a passive shield 11, an external coil 12, an internal coil 13, and a magnetic sensor 14.

パッシブシールド１１は、強磁性体（例えば、パーマロイ、フェライト、または鉄、クロムもしくはコバルト系のアモルファス）または高伝導率の導体（例えばアルミニウム。渦電流効果により磁場低減効果がある。）により形成される。パッシブシールド１１は、断面が四角形の筒状の形状を有している。パッシブシールド１１で囲まれた空間をパッシブシールド１１の内部空間といい、それ以外の空間を外部空間という。内部空間は、磁気測定装置（例えば心磁計）およびその被検体（例えば人間）を収容できる程度の大きさを有する。内部空間のうち、磁場補正の対象となる空間を補正対象空間（図１では図示略）という。磁気シールド装置１において、磁気測定装置は、補正対象空間に設置される。ので、文面の修正をお願いします。   The passive shield 11 is formed of a ferromagnetic material (for example, permalloy, ferrite, or iron, chromium, or cobalt-based amorphous material) or a highly conductive conductor (for example, aluminum, which has a magnetic field reducing effect due to an eddy current effect). . The passive shield 11 has a cylindrical shape with a square cross section. The space surrounded by the passive shield 11 is referred to as the internal space of the passive shield 11, and the other space is referred to as the external space. The internal space is large enough to accommodate a magnetometer (eg, a magnetocardiograph) and its subject (eg, a human). Of the internal space, a space that is subject to magnetic field correction is referred to as a correction target space (not shown in FIG. 1). In the magnetic shield device 1, the magnetic measurement device is installed in the correction target space. So please correct the text.

以下の説明において用いるため、３次元直行座標系を用いる。パッシブシールド１１の長手方向（幅方向）、奥行き方向、および高さ方向を、それぞれ、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸として定義する。この例で、パッシブシールド１１は、開口部１１１Ａおよび開口部１１１Ｂの２つの開口部を有する。   For use in the following description, a three-dimensional orthogonal coordinate system is used. The longitudinal direction (width direction), the depth direction, and the height direction of the passive shield 11 are defined as an x-axis, a y-axis, and a z-axis, respectively. In this example, the passive shield 11 has two openings, an opening 111A and an opening 111B.

外部コイル１２Ａおよび外部コイル１２Ｂは、パッシブシールド１１の内部空間への流入磁場を補正するためのコイルである。外部コイル１２Ａおよび外部コイル１２Ｂは、パッシブシールド１１の外部空間において開口部１１１Ａおよび開口部１１１Ｂの近傍にそれぞれ設けられている。   The external coil 12 </ b> A and the external coil 12 </ b> B are coils for correcting a magnetic field flowing into the internal space of the passive shield 11. The external coil 12A and the external coil 12B are provided in the vicinity of the opening 111A and the opening 111B in the external space of the passive shield 11, respectively.

磁気センサー１４Ａは、内部空間への流入磁場を測定するセンサーである。この例で、磁気センサー１４Ａは、開口部１１１Ａの中心に設けられている。なおこの例で、磁気センサー１４Ａは、後述する磁場勾配の測定にも用いられる。   The magnetic sensor 14A is a sensor that measures an inflow magnetic field into the internal space. In this example, the magnetic sensor 14A is provided at the center of the opening 111A. In this example, the magnetic sensor 14A is also used for measuring a magnetic field gradient, which will be described later.

図２は、磁気シールド装置１の構成を示す図である。ここでは、パッシブシールド１１のｙ軸に垂直な断面の模式図に加えて、駆動回路１５および制御装置１６が示されている。内部コイル１３Ａおよび内部コイル１３Ｂは、補正対象空間の磁場を補正するコイルである。この例で、外部コイル１２および内部コイル１３はいずれもヘルムホルツコイルである。すなわち、内部コイル１３により、補正対象空間には空間的に一様な磁場が与えられ、補正対象空間の磁場のオフセットを調節することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the magnetic shield device 1. Here, in addition to the schematic diagram of the cross section perpendicular to the y-axis of the passive shield 11, the drive circuit 15 and the control device 16 are shown. The internal coil 13A and the internal coil 13B are coils that correct the magnetic field in the correction target space. In this example, both the external coil 12 and the internal coil 13 are Helmholtz coils. That is, the internal coil 13 gives a spatially uniform magnetic field to the correction target space, and the offset of the magnetic field in the correction target space can be adjusted.

磁気センサー１４Ｂは、内部磁場を測定するためのセンサーである。磁気センサー１４Ｂは、磁気センサー１４Ａよりも補正対象空間（より詳細には、補正対象空間の重心）に近い位置に設けられている。この例では、磁気センサー１４Ｂは補正対象空間の外に設けられている。より詳細には、磁気センサー１４Ｂは、補正対象空間に設けられる磁気測定装置の測定軸方向（例えばｘ軸方向）において磁気センサー１４Ａよりも補正対象空間に近い位置に設けられる。なお、磁気センサー１４Ａについては、磁気センサー１４Ｂよりも、外部コイル１２に近い位置に設けられているといえる。   The magnetic sensor 14B is a sensor for measuring an internal magnetic field. The magnetic sensor 14B is provided at a position closer to the correction target space (more specifically, the center of gravity of the correction target space) than the magnetic sensor 14A. In this example, the magnetic sensor 14B is provided outside the correction target space. More specifically, the magnetic sensor 14B is provided at a position closer to the correction target space than the magnetic sensor 14A in the measurement axis direction (for example, the x-axis direction) of the magnetic measurement device provided in the correction target space. It can be said that the magnetic sensor 14A is provided closer to the external coil 12 than the magnetic sensor 14B.

駆動回路１５Ａは、外部コイル１２を駆動する回路である。駆動回路１５Ｂは、内部コイル１３を駆動する回路である。制御装置１６は、磁気センサー１４により測定された磁場に応じて駆動回路１５を制御する装置である。具体的には、制御装置１６は、磁気センサー１４Ａにより測定される磁場と磁気センサー１４Ｂにより測定される磁場との勾配（差）が所定のしきい値以下になるように、駆動回路１５Ａ（すなわち外部コイル１２）を制御する。このしきい値は、磁気シールド装置１のメモリーにあらかじめ記憶されていてもよいし、ユーザーにより入力されてもよい。   The drive circuit 15 </ b> A is a circuit that drives the external coil 12. The drive circuit 15B is a circuit that drives the internal coil 13. The control device 16 is a device that controls the drive circuit 15 in accordance with the magnetic field measured by the magnetic sensor 14. Specifically, the control device 16 controls the drive circuit 15A (that is, the drive circuit 15A (ie, the difference) between the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A and the magnetic field measured by the magnetic sensor 14B to be equal to or less than a predetermined threshold value. The external coil 12) is controlled. This threshold value may be stored in advance in the memory of the magnetic shield device 1 or may be input by the user.

２．動作
図３は、磁気シールド装置１の動作を示すフローチャートである。図３の処理は、例えば、磁気シールド装置１が起動されたことを契機として開始される。 2. Operation FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the magnetic shield device 1. The process in FIG. 3 is started, for example, when the magnetic shield device 1 is activated.

ステップＳ１０１において、磁気シールド装置１は、パッシブシールド１１の開口部近傍の磁場を測定する。具体的には、制御装置１６は、磁気センサー１４Ａから、磁場の測定結果を示す信号を取得する。   In step S <b> 101, the magnetic shield device 1 measures the magnetic field near the opening of the passive shield 11. Specifically, the control device 16 acquires a signal indicating the measurement result of the magnetic field from the magnetic sensor 14A.

ステップＳ１０２において、制御装置１６は、開口部近傍の磁場の大きさが所定の値以下となるようにコイルを制御する。具体的には、制御装置１６は、磁気センサー１４Ａによって測定された磁場をゼロにする（キャンセルする）電流を外部コイル１２に供給させるための信号を駆動回路１５Ａに出力する。駆動回路１５Ａは、制御装置１６から出力された信号に基づいて外部コイル１２に電流を供給する。外部コイル１２に供給する電流の向きは、磁気センサー１４Ａが測定した磁場に対向する磁場を発生させる向きである。外部コイル１２に供給する電流の大きさは、磁気センサー１４Ａが測定した磁場と同じ大きさの磁場が外部コイル１２の内部に生じる電流の大きさである。外部コイル１２に供給する電流の大きさと、外部コイル１２の内部に生じる磁場との対応関係は、あらかじめ制御装置１６のＲＯＭに記憶されている。   In step S102, the control device 16 controls the coil so that the magnitude of the magnetic field near the opening is equal to or less than a predetermined value. Specifically, the control device 16 outputs to the drive circuit 15A a signal for causing the external coil 12 to supply a current that makes the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A zero (cancels). The drive circuit 15 </ b> A supplies current to the external coil 12 based on the signal output from the control device 16. The direction of the current supplied to the external coil 12 is a direction that generates a magnetic field opposite to the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A. The magnitude of the current supplied to the external coil 12 is the magnitude of the current generated in the external coil 12 by the same magnitude as the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A. The correspondence between the magnitude of the current supplied to the external coil 12 and the magnetic field generated inside the external coil 12 is stored in advance in the ROM of the control device 16.

この例で、制御装置１６はさらに、所定の規則にしたがって内部コイル１３を制御する。例えば、制御装置１６は、磁気センサー１４Ｂによって測定された磁場をゼロにする（キャンセルする）電流を内部コイル１３に供給させるための信号を駆動回路１５Ｂに出力する。   In this example, the control device 16 further controls the internal coil 13 according to a predetermined rule. For example, the control device 16 outputs to the drive circuit 15B a signal for causing the internal coil 13 to supply a current that makes the magnetic field measured by the magnetic sensor 14B zero (cancels).

ステップＳ１０３において、制御装置１６は、開口部近傍の磁場の大きさが所定の値（例えば１０ｎＴ）以下になっているか判断する。具体的には、制御装置１６は、磁場の測定結果を示す信号を磁気センサー１４Ａから取得し、この信号により示される磁場の大きさが所定の値以下になっているか判断する。開口部近傍の磁場の大きさが所定の値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、制御装置１６は、処理をステップＳ１０２に移行する。開口部近傍の磁場の大きさが所定の値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、制御装置１６は、処理をステップＳ１０４に移行する。   In step S103, the control device 16 determines whether or not the magnitude of the magnetic field in the vicinity of the opening is equal to or less than a predetermined value (for example, 10 nT). Specifically, the control device 16 acquires a signal indicating the measurement result of the magnetic field from the magnetic sensor 14A, and determines whether the magnitude of the magnetic field indicated by this signal is equal to or less than a predetermined value. When it is determined that the magnitude of the magnetic field in the vicinity of the opening is larger than the predetermined value (step S103: NO), the control device 16 proceeds to step S102. When it is determined that the magnitude of the magnetic field in the vicinity of the opening is larger than the predetermined value (step S103: NO), the control device 16 proceeds to step S104.

ステップＳ１０４において、制御装置１６は、内部空間における磁場勾配を測定する。具体的には、制御装置１６は、内部空間における磁場の測定結果を示す信号を磁気センサー１４Ｂから取得する。制御装置１６は、磁気センサー１４Ａにより測定された磁場、磁気センサー１４Ｂにより測定された磁場、および磁気センサー１４Ａと磁気センサー１４Ｂとの距離から、磁気センサー１４Ａと磁気センサー１４Ｂとの間における磁場の勾配を算出する。磁気センサー１４Ａと磁気センサー１４Ｂとの距離は、制御装置１６のＲＯＭに記憶されている。あるいは、磁気センサー１４Ａと磁気センサー１４Ｂとの距離は、ユーザーにより測定および入力されてもよい。   In step S104, the control device 16 measures the magnetic field gradient in the internal space. Specifically, the control device 16 acquires a signal indicating the measurement result of the magnetic field in the internal space from the magnetic sensor 14B. The controller 16 determines the gradient of the magnetic field between the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14B from the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A, the magnetic field measured by the magnetic sensor 14B, and the distance between the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14B. Is calculated. The distance between the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14B is stored in the ROM of the control device 16. Alternatively, the distance between the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14B may be measured and input by the user.

ステップＳ１０５において、制御装置１６は、内部空間における磁場勾配の大きさが所定の値以下になっているか判断する。内部空間における磁場勾配の大きさが所定の値以下になっていると判断された場合、制御装置１６は、処理をステップＳ１０６に移行する。内部空間における磁場勾配の大きさが所定の値を超えていると判断された場合、制御装置１６は、処理をステップＳ１０７に移行する。   In step S105, the control device 16 determines whether the magnitude of the magnetic field gradient in the internal space is equal to or less than a predetermined value. When it is determined that the magnitude of the magnetic field gradient in the internal space is equal to or less than the predetermined value, the control device 16 proceeds to step S106. When it is determined that the magnitude of the magnetic field gradient in the internal space exceeds the predetermined value, the control device 16 proceeds to step S107.

なお、ステップＳ１０５の制御における磁場勾配のしきい値は、例えば、補正対象空間において用いられる装置（例えば磁気測定装置）の使用範囲（例えば磁気測定装置における測定のダイナミックレンジ）に応じて決められる。より詳細には、補正対象空間の両端における磁場の差が、磁気測定装置のダイナミックレンジに応じた所定の値（例えば１０ｎＴ）以下となるように決定される。例えば、磁気測定装置における測定のダイナミックレンジが１０ｎＴであった場合、補正対象空間のｘ軸方向両端における磁場の差（磁場勾配と補正対象空間のｘ軸方向長さとの積）が、このダイナミックレンジ以下になるように、磁場勾配のしきい値が決められる。例えばこの例で、補正対象空間のｘ軸方向長さが１ｍであった場合、磁場勾配のしきい値は１０ｎＴ／ｍと決められる。なお、補正対象空間の両端における磁場の差のしきい値は、１０ｎＴよりも小さい値、例えば３ｎＴであってもよい。   Note that the threshold value of the magnetic field gradient in the control in step S105 is determined, for example, according to the usage range (for example, the dynamic range of measurement in the magnetic measurement device) of the device (for example, the magnetic measurement device) used in the correction target space. More specifically, the difference between the magnetic fields at both ends of the correction target space is determined to be a predetermined value (for example, 10 nT) or less according to the dynamic range of the magnetic measurement device. For example, when the dynamic range of measurement in the magnetic measurement apparatus is 10 nT, the difference between the magnetic fields at both ends of the correction target space in the x-axis direction (the product of the magnetic field gradient and the length of the correction target space in the x-axis direction) is the dynamic range. The magnetic field gradient threshold is determined to be: For example, in this example, when the length of the correction target space in the x-axis direction is 1 m, the magnetic field gradient threshold is determined to be 10 nT / m. Note that the threshold value of the difference between the magnetic fields at both ends of the correction target space may be a value smaller than 10 nT, for example, 3 nT.

ステップＳ１０６において、制御装置１６は、外部コイル１２および内部コイル１３に供給される電流を維持する。制御装置１６は、処理をステップＳ１０３に移行する。   In step S <b> 106, the control device 16 maintains the current supplied to the external coil 12 and the internal coil 13. The control device 16 proceeds to step S103.

ステップＳ１０７において、制御装置１６は、磁場勾配の大きさがより小さくなるように、外部コイル１２および内部コイル１３の少なくとも一方を制御する。この場合において、制御装置１６は、補正対象空間の磁場が所定のしきい値（例えば１０ｎＴ。なおこのしきい値は、ステップＳ１０３において用いられるしきい値と異なっていてもよい）以下である状態を保ちつつ、磁場勾配の大きさがより小さくなる制御をする。この例で、磁気センサー１４Ｂは補正対象空間の外にあるので、補正対象空間の磁場を直接測定することはできない。そこで、制御装置１６は、補正対象空間の磁場を予測する。制御装置１６は、（補正対象空間における）予測される磁場の大きさが所定のしきい値以下となり、かつ、磁場勾配が所定のしきい値以下となるように、外部コイル１２および内部コイル１３の少なくとも一方を制御する。   In step S107, the control device 16 controls at least one of the external coil 12 and the internal coil 13 so that the magnitude of the magnetic field gradient becomes smaller. In this case, the control device 16 is in a state where the magnetic field in the correction target space is equal to or less than a predetermined threshold (for example, 10 nT, which may be different from the threshold used in step S103). The magnetic field gradient is controlled to be smaller while maintaining the above. In this example, since the magnetic sensor 14B is outside the correction target space, the magnetic field in the correction target space cannot be directly measured. Therefore, the control device 16 predicts the magnetic field in the correction target space. The control device 16 controls the external coil 12 and the internal coil 13 so that the magnitude of the predicted magnetic field (in the correction target space) is equal to or smaller than a predetermined threshold value and the magnetic field gradient is equal to or smaller than the predetermined threshold value. Control at least one of

この制御に用いられるアルゴリズムはどのようなものであってもよい。例えば、磁気センサー１４Ｂにより測定された磁場が磁気センサー１４Ａにより測定された磁場よりも大きい場合、制御装置１６は、外部コイル１２により生じる磁場が大きくなるように、外部コイル１２に供給される電流を制御する。磁気センサー１４Ｂにより測定された磁場が磁気センサー１４Ａにより測定された磁場よりも小さい場合、制御装置１６は、外部コイル１２により生じる磁場が小さくなるように、外部コイル１２に供給される電流を制御する。電流値を制御した後、制御装置１６は、補正対象空間の磁場を予測する。補正対象空間の磁場は、例えば、磁気センサー１４Ａおよび１４Ｂの測定結果、および磁気センサー１４Ａと１４Ｂとの距離を用いて予測される。予測された磁場の大きさがしきい値を超えていた場合、制御装置１６は、補正対象空間の磁場の大きさが小さくなるように、内部コイル１３に供給される電流を制御する（すなわちオフセットを調整する）。   Any algorithm may be used for this control. For example, when the magnetic field measured by the magnetic sensor 14B is larger than the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A, the control device 16 sets the current supplied to the external coil 12 so that the magnetic field generated by the external coil 12 becomes large. Control. When the magnetic field measured by the magnetic sensor 14B is smaller than the magnetic field measured by the magnetic sensor 14A, the control device 16 controls the current supplied to the external coil 12 so that the magnetic field generated by the external coil 12 becomes small. . After controlling the current value, the control device 16 predicts the magnetic field in the correction target space. The magnetic field in the correction target space is predicted using, for example, the measurement results of the magnetic sensors 14A and 14B and the distance between the magnetic sensors 14A and 14B. When the predicted magnitude of the magnetic field exceeds the threshold value, the control device 16 controls the current supplied to the internal coil 13 (that is, adjusts the offset) so that the magnitude of the magnetic field in the correction target space becomes small. To do).

コイルの制御をすると、制御装置１６は、処理をステップＳ１０２に移行する。なお、ステップＳ１０７において、外部コイル１２の制御に加え、または外部コイル１２の制御に代えて、内部コイル１２の電流が制御されてもよい。   When the coil is controlled, the control device 16 proceeds to step S102. In step S107, the current of the internal coil 12 may be controlled in addition to the control of the external coil 12 or instead of the control of the external coil 12.

図４は、低減された磁場勾配を例示する図である。縦軸は磁場を、横軸は空間内の位置を示している。破線は磁場勾配を低減する処理を行わなかった場合の内部磁場の特性を、実践は磁場勾配を低減する処理を行った場合の内部磁場の特性を、それぞれ示している。図３の処理によれば、パッシブシールド１１への外部からの流入磁場の大きさを所定の値以下に抑えつつ、さらに、パッシブシールド１１の内部空間における磁場勾配を所定の値以下に抑えることができる。すなわち、磁場勾配の影響を低減した内部空間を提供することができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a reduced magnetic field gradient. The vertical axis indicates the magnetic field, and the horizontal axis indicates the position in the space. The broken line indicates the characteristic of the internal magnetic field when the process for reducing the magnetic field gradient is not performed, and the practice indicates the characteristic of the internal magnetic field when the process for reducing the magnetic field gradient is performed. According to the process of FIG. 3, the magnetic field gradient in the internal space of the passive shield 11 can be suppressed to a predetermined value or less while suppressing the magnitude of the magnetic field flowing from the outside to the passive shield 11 to a predetermined value or less. it can. That is, an internal space in which the influence of the magnetic field gradient is reduced can be provided.

３．磁気センサーの配置例
磁気センサーの配置は、図２で例示したものに限定されない。以下、磁気センサーの他の配置例をいくつか説明する。なお、図５〜図９においては、補正対象空間１１２を図示している。また、内部コイル１３および駆動回路１５Ｂについては図示を省略している。 3. Arrangement Example of Magnetic Sensor The arrangement of the magnetic sensor is not limited to that illustrated in FIG. Hereinafter, some other arrangement examples of the magnetic sensor will be described. 5 to 9, the correction target space 112 is illustrated. The internal coil 13 and the drive circuit 15B are not shown.

図５は、磁気センサーの配置例（その２）を示している。この例では、磁気センサー１４Ａはパッシブシールド１１の内部空間ではなく、パッシブシールド１１の外にある。なお、磁気センサー１４Ｂは、補正対象空間１１２の外にあってもよい。   FIG. 5 shows an arrangement example (2) of the magnetic sensor. In this example, the magnetic sensor 14 </ b> A is not inside the passive shield 11 but outside the passive shield 11. The magnetic sensor 14B may be outside the correction target space 112.

図６は、磁気センサーの配置例（その３）を示している。この例では、単一の外部コイル（外部コイル１２Ｂ）のみが駆動され、外部コイル１２Ａは駆動されない。   FIG. 6 shows an arrangement example (No. 3) of the magnetic sensor. In this example, only a single external coil (external coil 12B) is driven, and the external coil 12A is not driven.

図７は、磁気センサーの配置例（その４）を示している。この例では、流入磁場を測定する磁気センサーと内部空間の磁場を測定する磁気センサーとの組が２つ、設けられている。磁気センサー１４Ａおよび磁気センサー１４Ｃは、流入磁場を測定する。この例で、パッシブシールド１１には２つの開口部があり、磁気センサー１４Ａおよび磁気センサー１４Ｃは、それぞれ別の開口部近傍の磁場を測定する。磁気センサー１４Ｂおよび磁気センサー１４Ｄは、内部空間の磁場を測定する。磁気センサー１４Ｂは磁気センサー１４Ａのより近くに設けられており、磁気センサー１４Ｄは磁気センサー１４Ｂのより近くに設けられている。この例では、磁気センサー１４Ａと磁気センサー１４Ｂとの間の磁場勾配の大きさ、および磁気センサー１４Ｃと磁気センサー１４Ｄとの間の磁気勾配の大きさがそれぞれ所定の値以下になるように制御される。   FIG. 7 shows an arrangement example (No. 4) of the magnetic sensor. In this example, two sets of a magnetic sensor for measuring an inflow magnetic field and a magnetic sensor for measuring a magnetic field in an internal space are provided. The magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14C measure the incoming magnetic field. In this example, the passive shield 11 has two openings, and the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14C each measure a magnetic field in the vicinity of another opening. The magnetic sensor 14B and the magnetic sensor 14D measure the magnetic field in the internal space. The magnetic sensor 14B is provided closer to the magnetic sensor 14A, and the magnetic sensor 14D is provided closer to the magnetic sensor 14B. In this example, the magnitude of the magnetic field gradient between the magnetic sensor 14A and the magnetic sensor 14B and the magnitude of the magnetic gradient between the magnetic sensor 14C and the magnetic sensor 14D are respectively controlled to be equal to or less than a predetermined value. The

図８は磁気センサーの配置例（その５）を示している。この例では、磁気勾配の測定に３つの磁気センサーが用いられる。磁気センサー１４Ａは流入磁場を測定し、磁気センサー１４Ｂおよび磁気センサー１４Ｅは内部空間の磁場を測定する。磁気センサー１４Ｂおよび磁気センサー１４Ｅは異なる位置に設けられている。この例では、３つの測定点における磁場の測定結果を用いて所定の演算（例えば最小自乗近似）を行うことにより、磁場勾配が決定される。なお、磁場勾配の測定に４つ以上の磁気センサーが用いられてもよい。   FIG. 8 shows an arrangement example (5) of the magnetic sensor. In this example, three magnetic sensors are used to measure the magnetic gradient. The magnetic sensor 14A measures the inflow magnetic field, and the magnetic sensor 14B and the magnetic sensor 14E measure the magnetic field in the internal space. The magnetic sensor 14B and the magnetic sensor 14E are provided at different positions. In this example, a magnetic field gradient is determined by performing a predetermined calculation (for example, least square approximation) using magnetic field measurement results at three measurement points. Four or more magnetic sensors may be used for measuring the magnetic field gradient.

別の例で、図８の配置において、磁気センサー１４Ａは磁場勾配の測定に用いられなくてもよい。すなわち、磁気センサー１４Ａは外部コイル１２Ａの制御（流入磁場の測定）にのみ用いられてもよい。この場合、磁気センサー１４Ｂおよび磁気センサー１４Ｃにより、磁場勾配が測定される。   In another example, in the arrangement of FIG. 8, the magnetic sensor 14A may not be used to measure the magnetic field gradient. That is, the magnetic sensor 14A may be used only for control of the external coil 12A (measurement of the incoming magnetic field). In this case, the magnetic field gradient is measured by the magnetic sensor 14B and the magnetic sensor 14C.

図９は磁気センサーの配置例（その６）を示している。この例では、磁気センサー１４Ａは、パッシブシールド１１の外部のやや離れた位置に設けられている。パッシブシールド１１の内部空間への流入磁場を推定できればよいので、開口部の近傍ではなく、やや離れた位置に設けられていてもよい。   FIG. 9 shows an arrangement example (No. 6) of the magnetic sensor. In this example, the magnetic sensor 14 </ b> A is provided at a position slightly away from the passive shield 11. Since it is only necessary to estimate the magnetic field flowing into the internal space of the passive shield 11, the magnetic field may be provided at a position slightly away from the vicinity of the opening.

磁気センサー１４Ｂが補正対象空間の外に設けられる例をいくつか説明したが、磁気センサー１４Ｂは、補正対象空間内に設けられてもよい。さらに、磁気センサー１４Ｂは、補正対象空間の近傍に設けられる必要もない。補正対象空間内に磁気センサーを設け、その磁気センサーにより計測される磁場の大きさを所定の範囲に収めようとする場合は、流入磁場の測定に用いられる磁気センサーよりも高感度な磁気センサーが必要であるが、本実施形態によれば、例えば開口部の近傍に２つの磁気センサーを設けてもよく、この場合、磁気センサー１４Ｂの感度は、磁気センサー１４Ａと同程度であっても、磁場勾配を補正する制御をすることができる。また、補正対象空間に磁気センサーを配置しない場合においては、補正対象空間を有効に活用することができる。   Although several examples in which the magnetic sensor 14B is provided outside the correction target space have been described, the magnetic sensor 14B may be provided in the correction target space. Furthermore, the magnetic sensor 14B need not be provided in the vicinity of the correction target space. When a magnetic sensor is provided in the correction target space and the magnitude of the magnetic field measured by the magnetic sensor is to be within a predetermined range, a magnetic sensor with higher sensitivity than the magnetic sensor used for measuring the inflow magnetic field is used. Although it is necessary, according to the present embodiment, for example, two magnetic sensors may be provided in the vicinity of the opening. In this case, even if the sensitivity of the magnetic sensor 14B is similar to that of the magnetic sensor 14A, the magnetic field Control to correct the gradient can be performed. Further, when the magnetic sensor is not arranged in the correction target space, the correction target space can be effectively used.

４．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてももよい。 4). Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. Hereinafter, some modifications will be described. Two or more of the following modifications may be used in combination.

パッシブシールド１１の形状は、実施形態で説明したものに限定されない。例えば、パッシブシールド１１が有する開口部の数および形状は、実施形態で説明したものに限定されない。パッシブシールド１１は、開口部を有していなくてもよいし、少なくとも１つの開口部を有していてもよい。あるいは、開口部は蓋により覆われてもよい。   The shape of the passive shield 11 is not limited to that described in the embodiment. For example, the number and shape of the openings included in the passive shield 11 are not limited to those described in the embodiment. The passive shield 11 may not have an opening or may have at least one opening. Alternatively, the opening may be covered with a lid.

パッシブシールド１１をｘ軸方向からみた断面は、正方形である場合に限らない。例えば、パッシブシールド１１をｘ軸方向からみた断面は、正方形以外の多角形、円形、または楕円形であってもよい。また、パッシブシールド１１の材料は、単層のものに限定されず、多層のものが用いられてももよい。   The cross section of the passive shield 11 viewed from the x-axis direction is not limited to a square shape. For example, the cross section of the passive shield 11 viewed from the x-axis direction may be a polygon other than a square, a circle, or an ellipse. The material of the passive shield 11 is not limited to a single layer, and a multilayer material may be used.

内部コイル１３は省略されてもよい。磁気シールド装置１が内部コイル１３を有さない場合、磁場勾配は、外部コイル１２に供給される電流により制御あれる。また、外部コイル１２および内部コイル１３の形状は、実施形態で説明したものに限定されない。これらのコイルの形状は、正方形以外の多角形、円形、または楕円形であってもよい。   The internal coil 13 may be omitted. When the magnetic shield device 1 does not have the internal coil 13, the magnetic field gradient is controlled by the current supplied to the external coil 12. Further, the shapes of the external coil 12 and the internal coil 13 are not limited to those described in the embodiment. The shape of these coils may be a polygon other than a square, a circle, or an ellipse.

実施形態においては、ｘ軸方向の１軸の磁場を補正する例を説明した。しかし、内部空間において、２軸以上の成分の磁場が補正されてもよい。この場合、磁気シールド装置１は、２組以上の内部コイル１３を有する。具体的には、磁気シールド装置１は、ｘ、ｙ、およびｚ軸の３軸それぞれについて内部コイル１３を有し、３軸方向それぞれの成分の磁場を補正してもよい。   In the embodiment, the example in which the uniaxial magnetic field in the x-axis direction is corrected has been described. However, the magnetic field of two or more components may be corrected in the internal space. In this case, the magnetic shield device 1 has two or more sets of internal coils 13. Specifically, the magnetic shield device 1 may have the internal coil 13 for each of the three axes of the x, y, and z axes, and correct the magnetic field of each component in the three axis directions.

各コイルの制御方法は実施形態で説明したものに限定されない。実施形態においては、各コイルがフィードバック制御される例を説明したが、フィードバック制御以外の方法により、各コイルが制御されてもよい。   The control method for each coil is not limited to that described in the embodiment. In the embodiment, an example in which each coil is feedback-controlled has been described, but each coil may be controlled by a method other than the feedback control.

１…磁気シールド装置、１１…パッシブシールド、１２…外部コイル、１３…内部コイル、１４…磁気センサー、１５…駆動回路、１６…制御装置、１１１…開口部、１１２…補正対象空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic shield apparatus, 11 ... Passive shield, 12 ... External coil, 13 ... Internal coil, 14 ... Magnetic sensor, 15 ... Drive circuit, 16 ... Control apparatus, 111 ... Opening part, 112 ... Correction object space

Claims (7)

内部空間を有するパッシブシールドと、
前記内部空間への流入磁場を補正する第１コイルと、
前記内部空間内への流入磁場を測定する第１磁気センサーと、
前記内部空間において、前記第１磁気センサーよりも、前記第１コイルから遠い位置に設けられた第２磁気センサーと、
前記第１磁気センサーおよび前記第２磁気センサーにより測定される磁場の勾配が所定のしきい値よりも小さくなるように前記第１コイルを制御する制御部と
を有する磁気シールド装置。 A passive shield with an internal space;
A first coil for correcting a magnetic field flowing into the internal space;
A first magnetic sensor for measuring a magnetic field flowing into the internal space;
A second magnetic sensor provided in a position farther from the first coil than the first magnetic sensor in the internal space;
And a control unit that controls the first coil such that a gradient of a magnetic field measured by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor is smaller than a predetermined threshold value. 前記パッシブシールドは、少なくとも１の開口部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気シールド装置。 The magnetic shield device according to claim 1, wherein the passive shield has at least one opening. 前記第２磁気センサーは、前記内部空間の一部である補正対象空間に設けられる磁気測定装置の測定軸方向において前記第１磁気センサーよりも前記補正対象空間に近い位置に設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気シールド装置。 The second magnetic sensor is provided at a position closer to the correction target space than the first magnetic sensor in a measurement axis direction of a magnetic measurement device provided in the correction target space that is a part of the internal space. The magnetic shield device according to claim 1 or 2. 前記しきい値は、前記内部空間の一部である補正対象空間に設けられる装置おいて使用される磁場の範囲に応じて決められる
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の磁気シールド装置。 The said threshold value is determined according to the range of the magnetic field used in the apparatus provided in the correction object space which is a part of said internal space. The magnetic shield device described. 前記しきい値は、内部空間の一部である補正対象空間の両端における磁場の差が１０ｎＴ以下となる値である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁気シールド装置。 5. The magnetic shield according to claim 1, wherein the threshold value is a value at which a difference in magnetic field between both ends of a correction target space that is a part of the internal space is 10 nT or less. apparatus. 前記内部空間の一部である補正対象空間の磁場を補正する第２コイル
をさらに有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁気シールド装置。 The magnetic shield device according to claim 1, further comprising a second coil that corrects a magnetic field in a correction target space that is a part of the internal space. 内部空間を有するパッシブシールドと、前記内部空間への流入磁場を補正する第１コイルと、前記内部空間内への流入磁場を測定する第１磁気センサーと、前記内部空間において、前記第１磁気センサーよりも、当該内部空間の一部である補正対象空間に近い位置に設けられた第２磁気センサーとを有する磁気シールド装置において、前記第１磁気センサーおよび前記第２磁気センサーにより測定される磁場の勾配が所定のしきい値よりも小さくなるように前記第１コイルを制御するステップ
を有する磁気シールド方法。 A passive shield having an internal space; a first coil that corrects an inflow magnetic field into the internal space; a first magnetic sensor that measures an inflow magnetic field into the internal space; and the first magnetic sensor in the internal space. In the magnetic shield device having the second magnetic sensor provided at a position near the correction target space that is a part of the internal space, the magnetic field measured by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor A magnetic shielding method comprising: controlling the first coil so that a gradient is smaller than a predetermined threshold value.
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