JPH0614899A - 脳磁界計測装置 - Google Patents
脳磁界計測装置Info
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- JPH0614899A JPH0614899A JP3318354A JP31835491A JPH0614899A JP H0614899 A JPH0614899 A JP H0614899A JP 3318354 A JP3318354 A JP 3318354A JP 31835491 A JP31835491 A JP 31835491A JP H0614899 A JPH0614899 A JP H0614899A
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- magnetic field
- container
- squid
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/242—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
- A61B5/245—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetoencephalographic [MEG] signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 酸化物超電導磁気シールド容器３及び該磁気
シールド容器の冷却用クライオスタット４と、該磁気シ
ールド容器の頂部から該容器内に挿入された多チャンネ
ルＳＱＵＩＤ磁束計１及びＳＱＵＩＤの冷却用クライオ
スタット２と、前記容器内に設置され磁界強度を検出す
るための磁界検出器５と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界
検出器とを信号的に結合するための信号接続部６と具
え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁界検出器５とが着脱可
能とされて構成される。 【効果】 人間の脳から発する極微弱磁界を高いＳ／Ｎ
比で安定して検出することができ、低コストで、かつ実
用的な大きさの磁気シールド容器の製造が可能である。
またＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器の着脱が可能とな
り、取り扱いが容易であり、メンテナンスが極めて容易
となる。
シールド容器の冷却用クライオスタット４と、該磁気シ
ールド容器の頂部から該容器内に挿入された多チャンネ
ルＳＱＵＩＤ磁束計１及びＳＱＵＩＤの冷却用クライオ
スタット２と、前記容器内に設置され磁界強度を検出す
るための磁界検出器５と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界
検出器とを信号的に結合するための信号接続部６と具
え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁界検出器５とが着脱可
能とされて構成される。 【効果】 人間の脳から発する極微弱磁界を高いＳ／Ｎ
比で安定して検出することができ、低コストで、かつ実
用的な大きさの磁気シールド容器の製造が可能である。
またＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器の着脱が可能とな
り、取り扱いが容易であり、メンテナンスが極めて容易
となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（超電導量
子干渉素子）と呼ばれる高感度磁束計を用いて、人間の
脳から発する極微弱磁界を検出する脳磁界計測装置であ
って、外部ノイズを遮蔽するために磁束を排除するマイ
スナー効果という超電導現象を利用した酸化物超電導磁
気シールド体を用い、かつ脳の各部分から発せられる極
微弱磁界の検出を可能とし、好ましくは人間の頭に密着
し得るヘルメット構造に配列された複数個ののグラディ
オメータまたはマグネトメータ型検出部を有する磁界検
出器を具えた脳磁界計測装置に係る。
子干渉素子）と呼ばれる高感度磁束計を用いて、人間の
脳から発する極微弱磁界を検出する脳磁界計測装置であ
って、外部ノイズを遮蔽するために磁束を排除するマイ
スナー効果という超電導現象を利用した酸化物超電導磁
気シールド体を用い、かつ脳の各部分から発せられる極
微弱磁界の検出を可能とし、好ましくは人間の頭に密着
し得るヘルメット構造に配列された複数個ののグラディ
オメータまたはマグネトメータ型検出部を有する磁界検
出器を具えた脳磁界計測装置に係る。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】昨今、脳から発する磁
場を測定し、脳のメカニズムの解明や、頭痛の解明、脳
の検診等を試みる研究が活発化してきている。従来、Ｍ
ＲＩやポジトロンＣＴ等、脳の内部を探ることは臨床で
実施されてはいるが、その解像力、応答速度あるいは使
用する放射線の制約や放射線による患者の被爆等の問題
がある。また、脳内部を探る手段としては、ＥＥＧ（脳
波図：ELECTOENCEPHALOGRAPHY）があり、広く臨床に使
用されているが、電極を脳表面に張付けなければならな
いことや、頭蓋骨によって信号が歪められる等の問題が
ある。一方、脳表面の磁場分布のマップを作成するＭＥ
Ｇ（脳磁図：MAGNETOENCEPHALOGRAPHY）では、非接触で
患部を同定できるという大きな利点が有り、またその応
答速度が速いことから、疾患部を同定するだけでなく、
脳機能の解明にも極めて有効な手段である。
場を測定し、脳のメカニズムの解明や、頭痛の解明、脳
の検診等を試みる研究が活発化してきている。従来、Ｍ
ＲＩやポジトロンＣＴ等、脳の内部を探ることは臨床で
実施されてはいるが、その解像力、応答速度あるいは使
用する放射線の制約や放射線による患者の被爆等の問題
がある。また、脳内部を探る手段としては、ＥＥＧ（脳
波図：ELECTOENCEPHALOGRAPHY）があり、広く臨床に使
用されているが、電極を脳表面に張付けなければならな
いことや、頭蓋骨によって信号が歪められる等の問題が
ある。一方、脳表面の磁場分布のマップを作成するＭＥ
Ｇ（脳磁図：MAGNETOENCEPHALOGRAPHY）では、非接触で
患部を同定できるという大きな利点が有り、またその応
答速度が速いことから、疾患部を同定するだけでなく、
脳機能の解明にも極めて有効な手段である。
【０００３】しかし、脳から発する磁界の強さは１／１
０12〜１／１０15Ｔの極微弱なものであり、しかも０．
１〜１０Ｈｚの低周波領域にある。この信号を検出する
には、従来の強磁性シールドでは十分ではない。本発明
者らは先に、酸化物超電導体の磁気シールドが生体磁気
計測に有効であることを実証した（日本応用物理学会欧
文誌、JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS、VOLUME 2
8, NO.5,1989,L813及び volume 29, NO.8,1990,L143
5）。
０12〜１／１０15Ｔの極微弱なものであり、しかも０．
１〜１０Ｈｚの低周波領域にある。この信号を検出する
には、従来の強磁性シールドでは十分ではない。本発明
者らは先に、酸化物超電導体の磁気シールドが生体磁気
計測に有効であることを実証した（日本応用物理学会欧
文誌、JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS、VOLUME 2
8, NO.5,1989,L813及び volume 29, NO.8,1990,L143
5）。
【０００４】脳磁界計測により病巣を同定するために
は、ＳＱＵＩＤ磁束計を多チャンネル化し、脳の各所か
ら発する磁界を検出し、脳の磁場分布を求める必要があ
る。このような測定を酸化物超電導磁気シールド容器内
で行おうとすると、ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却するための
クライオスタットが入るような、極めて大きな磁気シー
ルド容器を作製し、かつこれを液体窒素温度に冷却する
ためのクライオスタット中に入れて冷却しなければなら
ない。このような大型の容器を作製することは技術的に
は可能であるとしても、極めて困難性を伴い、コスト高
となる。また脳から発する磁界を全方向的に検出するた
めには頭を覆うような検出コイルを多数配置すると磁界
検出器が大型化してしまう。一方、ＳＱＵＩＤは特性が
不安定なため、頻繁に交換を要し、ＳＱＵＩＤと磁界検
出部を一体で構成した場合、容器内外に出し入れするた
めには、超電導磁気シールド容器の頂部を大きく開口さ
せなければならず、開口部から侵入する外部磁気の侵入
深さは増大し、その分、所望される磁気シールド容器の
筒体の高さ増加し、磁気シールド容器がさらに大型化す
るという問題があった。
は、ＳＱＵＩＤ磁束計を多チャンネル化し、脳の各所か
ら発する磁界を検出し、脳の磁場分布を求める必要があ
る。このような測定を酸化物超電導磁気シールド容器内
で行おうとすると、ＳＱＵＩＤ磁束計を冷却するための
クライオスタットが入るような、極めて大きな磁気シー
ルド容器を作製し、かつこれを液体窒素温度に冷却する
ためのクライオスタット中に入れて冷却しなければなら
ない。このような大型の容器を作製することは技術的に
は可能であるとしても、極めて困難性を伴い、コスト高
となる。また脳から発する磁界を全方向的に検出するた
めには頭を覆うような検出コイルを多数配置すると磁界
検出器が大型化してしまう。一方、ＳＱＵＩＤは特性が
不安定なため、頻繁に交換を要し、ＳＱＵＩＤと磁界検
出部を一体で構成した場合、容器内外に出し入れするた
めには、超電導磁気シールド容器の頂部を大きく開口さ
せなければならず、開口部から侵入する外部磁気の侵入
深さは増大し、その分、所望される磁気シールド容器の
筒体の高さ増加し、磁気シールド容器がさらに大型化す
るという問題があった。
【０００５】本発明は、従来型の多チャンネルＳＱＵＩ
Ｄ磁束計をそのまま利用し、ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検
出器とを信号的に結合させる信号接続部を介してＳＱＵ
ＩＤ磁束計とヘルメット型磁界検出器とをカップリング
させることにより、大型の磁界検出器を容器内に残した
ままＳＱＵＩＤ磁束計のみを取り出すことを可能にし、
ＳＱＵＩＤ磁束計の挿入部分を小径にすることにより、
脳磁界計測装置の挿入開口部を小さくすることができ、
挿入開口部からの磁気侵入深さを浅くすることにより、
磁気シールド容器の筒体の高さをおさえ、超電導容器の
大きさを現実的かつ低コストにできる脳磁界計測装置を
提供することを目的とする。
Ｄ磁束計をそのまま利用し、ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検
出器とを信号的に結合させる信号接続部を介してＳＱＵ
ＩＤ磁束計とヘルメット型磁界検出器とをカップリング
させることにより、大型の磁界検出器を容器内に残した
ままＳＱＵＩＤ磁束計のみを取り出すことを可能にし、
ＳＱＵＩＤ磁束計の挿入部分を小径にすることにより、
脳磁界計測装置の挿入開口部を小さくすることができ、
挿入開口部からの磁気侵入深さを浅くすることにより、
磁気シールド容器の筒体の高さをおさえ、超電導容器の
大きさを現実的かつ低コストにできる脳磁界計測装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物超電導
磁気シールド容器及び該磁気シールド容器の冷却用クラ
イオスタットと、該磁気シールド容器の頂部から該容器
内に挿入された多チャンネルＳＱＵＩＤ磁束計及びＳＱ
ＵＩＤの冷却用クライオスタットと、前記容器内に設置
され磁界強度を検出する磁界検出器と、前記ＳＱＵＩＤ
磁束計と磁界検出器とを信号的に結合するための信号接
続部とを具え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器とが
着脱可能に構成され、これにより人間の脳から発する極
めて微小な磁界（１／１０12〜１／１０15Ｔ）を高いＳ
／Ｎ比で安定して検出するための脳磁界計測装置を提供
し、前記課題を達成したものである。本発明において、
前記の酸化物超電導磁気シールド容器は液体窒素温度で
作動し、円筒型ないしは角筒型であって、人間の身体が
入る開口部とＳＱＵＩＤ磁束計が挿入される他端開口部
とを有し、ＳＱＵＩＤ磁束計挿入開口部の直径が身体を
入れる開口部の直径よりも小さくすることができる。ま
た、前記の磁界検出器は複数個の磁界勾配計（グラディ
オメータ）又は複数個の磁束計（マグネトメータ）の磁
界検出部を有するものとし、好ましくは人間の頭部を覆
う形のヘルメット型構造に配列し、さらに前記の磁界勾
配計（グラディオメータ）又は磁束計（マグネトメー
タ）は基材上に超電導ペーストで画描、焼成するか、あ
るいは基材上にＮｂ超電導線を巻き付けるか、あるいは
Ｎｂ薄膜を蒸着したものとする。以下、本発明装置を添
付図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。
磁気シールド容器及び該磁気シールド容器の冷却用クラ
イオスタットと、該磁気シールド容器の頂部から該容器
内に挿入された多チャンネルＳＱＵＩＤ磁束計及びＳＱ
ＵＩＤの冷却用クライオスタットと、前記容器内に設置
され磁界強度を検出する磁界検出器と、前記ＳＱＵＩＤ
磁束計と磁界検出器とを信号的に結合するための信号接
続部とを具え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器とが
着脱可能に構成され、これにより人間の脳から発する極
めて微小な磁界（１／１０12〜１／１０15Ｔ）を高いＳ
／Ｎ比で安定して検出するための脳磁界計測装置を提供
し、前記課題を達成したものである。本発明において、
前記の酸化物超電導磁気シールド容器は液体窒素温度で
作動し、円筒型ないしは角筒型であって、人間の身体が
入る開口部とＳＱＵＩＤ磁束計が挿入される他端開口部
とを有し、ＳＱＵＩＤ磁束計挿入開口部の直径が身体を
入れる開口部の直径よりも小さくすることができる。ま
た、前記の磁界検出器は複数個の磁界勾配計（グラディ
オメータ）又は複数個の磁束計（マグネトメータ）の磁
界検出部を有するものとし、好ましくは人間の頭部を覆
う形のヘルメット型構造に配列し、さらに前記の磁界勾
配計（グラディオメータ）又は磁束計（マグネトメー
タ）は基材上に超電導ペーストで画描、焼成するか、あ
るいは基材上にＮｂ超電導線を巻き付けるか、あるいは
Ｎｂ薄膜を蒸着したものとする。以下、本発明装置を添
付図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。
【０００７】本発明に係る装置は、図１に示されるよう
に、酸化物超電導磁気シールド容器３及び該磁気シール
ド容器の冷却用クライオスタット４と、該磁気シールド
容器３の頂部から該容器３内に挿入された多チャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計１及びＳＱＵＩＤの冷却用クライオス
タット２と、前記容器３内に設置され磁界強度を検出す
るための磁界検出器５と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁
界検出器５とを信号的に結合するための信号接続部６と
具え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁界検出器５とが着脱
可能とされてなる。
に、酸化物超電導磁気シールド容器３及び該磁気シール
ド容器の冷却用クライオスタット４と、該磁気シールド
容器３の頂部から該容器３内に挿入された多チャンネル
ＳＱＵＩＤ磁束計１及びＳＱＵＩＤの冷却用クライオス
タット２と、前記容器３内に設置され磁界強度を検出す
るための磁界検出器５と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁
界検出器５とを信号的に結合するための信号接続部６と
具え、前記ＳＱＵＩＤ磁束計１と磁界検出器５とが着脱
可能とされてなる。
【０００８】現在、ＳＱＵＩＤ磁束計１は、例えばＮｂ
薄膜を用いた準平面型ジョセフソン素子を用いたものが
実用化しており、これは液体ヘリウム温度で作動する。
また多チャンネルＳＱＵＩＤ１は７チャンネル等が実用
化しており、さらにチャンネル数が増える傾向にある。
多チャンネルＳＱＵＩＤ磁束計１を用いて人間の脳を覆
うようなヘルメット構造に検出コイルを配置すると磁界
検出器のクライオスタット先端の直径は例えば７０ｃｍ
程度と相当太くなってしまう。
薄膜を用いた準平面型ジョセフソン素子を用いたものが
実用化しており、これは液体ヘリウム温度で作動する。
また多チャンネルＳＱＵＩＤ１は７チャンネル等が実用
化しており、さらにチャンネル数が増える傾向にある。
多チャンネルＳＱＵＩＤ磁束計１を用いて人間の脳を覆
うようなヘルメット構造に検出コイルを配置すると磁界
検出器のクライオスタット先端の直径は例えば７０ｃｍ
程度と相当太くなってしまう。
【０００９】次に、円筒型ないしは角筒型の酸化物超電
導体の磁気シールド効果は、その深さ（Ｌ）／直径
（Ｄ）の比で決定される（前記論文参照）。また、シー
ルド容器の大きさは、コストを抑え、実際に使用する場
合の実用的な大きさを考えると、できるだけ直径を小さ
くして、深い容器を作製する必要がある。例えば、図１
に示された両端開口型磁気シールド容器で、人間の身体
が入る部分の直径を１ｍ、ＳＱＵＩＤを挿入する部分の
直径を２０ｃｍとする。この場合、十分な磁気シールド
効果を得るためには、Ｌ／Ｄ＝１以上（理論的な減衰率
は１０００分の１以下）が必要となる。図１に示された
形状の容器を考えると、両端からの距離でＬ／Ｄを１以
上にしようとすると、身体を入れる開口端からの距離
（１ｍ×１＝１ｍ）とＳＱＵＩＤ開口端からの距離（２
０ｃｍ×１＝２０ｃｍ）の合計は１．２ｍとなり、通常
の電磁シールド室や実験室に十分設置可能である。この
場合、ＳＱＵＩＤ磁束計とヘルメット構造の磁界検出器
とは間接結合（誘導結合）され、ＳＱＵＩＤは磁界検出
器と着脱可能とされる。このため、ＳＱＵＩＤのメンテ
ナンスが非常に行い易く、交換が容易に行える。因に、
上記容器の先端からヘルメット構造の先端を持つクライ
オスタットを直接挿入しようとすれば、シールド容器の
先端部からの長さ７０ｃｍを加えて１．７ｍの長さが必
要となる。特に、Ｌ／Ｄを１より大きく取ろうとする超
電導容器は極めて大きくなり、製造が困難でコスト高と
なる。
導体の磁気シールド効果は、その深さ（Ｌ）／直径
（Ｄ）の比で決定される（前記論文参照）。また、シー
ルド容器の大きさは、コストを抑え、実際に使用する場
合の実用的な大きさを考えると、できるだけ直径を小さ
くして、深い容器を作製する必要がある。例えば、図１
に示された両端開口型磁気シールド容器で、人間の身体
が入る部分の直径を１ｍ、ＳＱＵＩＤを挿入する部分の
直径を２０ｃｍとする。この場合、十分な磁気シールド
効果を得るためには、Ｌ／Ｄ＝１以上（理論的な減衰率
は１０００分の１以下）が必要となる。図１に示された
形状の容器を考えると、両端からの距離でＬ／Ｄを１以
上にしようとすると、身体を入れる開口端からの距離
（１ｍ×１＝１ｍ）とＳＱＵＩＤ開口端からの距離（２
０ｃｍ×１＝２０ｃｍ）の合計は１．２ｍとなり、通常
の電磁シールド室や実験室に十分設置可能である。この
場合、ＳＱＵＩＤ磁束計とヘルメット構造の磁界検出器
とは間接結合（誘導結合）され、ＳＱＵＩＤは磁界検出
器と着脱可能とされる。このため、ＳＱＵＩＤのメンテ
ナンスが非常に行い易く、交換が容易に行える。因に、
上記容器の先端からヘルメット構造の先端を持つクライ
オスタットを直接挿入しようとすれば、シールド容器の
先端部からの長さ７０ｃｍを加えて１．７ｍの長さが必
要となる。特に、Ｌ／Ｄを１より大きく取ろうとする超
電導容器は極めて大きくなり、製造が困難でコスト高と
なる。
【００１０】次に、本発明の磁界検出器５について説明
する。図２に示したように、磁界検出器５は多数の１次
微分型グラディオメータ７を配置し、脳から出る磁界を
検出する部分は、人間の頭部にぴったりとフィットする
ような形状とすることができる。グラディオメータ７で
検出された信号は、信号接続部６へ伝達され、間接接合
（誘導結合）によりＳＱＵＩＤ結合部８を経てＳＱＵＩ
Ｄ素子９へ伝達される。図３に示されたように、グラデ
ィオメータ７は脳磁界検出部のループ面積が、ＳＱＵＩ
Ｄと誘導結合する部分のループ面積よりも大きくするこ
とができ、信号を増幅できる構造を採ることができる。
する。図２に示したように、磁界検出器５は多数の１次
微分型グラディオメータ７を配置し、脳から出る磁界を
検出する部分は、人間の頭部にぴったりとフィットする
ような形状とすることができる。グラディオメータ７で
検出された信号は、信号接続部６へ伝達され、間接接合
（誘導結合）によりＳＱＵＩＤ結合部８を経てＳＱＵＩ
Ｄ素子９へ伝達される。図３に示されたように、グラデ
ィオメータ７は脳磁界検出部のループ面積が、ＳＱＵＩ
Ｄと誘導結合する部分のループ面積よりも大きくするこ
とができ、信号を増幅できる構造を採ることができる。
【００１１】本発明においては、１次微分型グラディオ
メータ７を、図４に示したように単純なマグネトメータ
１０に置き換えることができる。この場合には、被検出
体からの信号をそのままＳＱＵＩＤへ伝達できるため、
脳内部のさらに深い領域からの信号を検出することも可
能である。
メータ７を、図４に示したように単純なマグネトメータ
１０に置き換えることができる。この場合には、被検出
体からの信号をそのままＳＱＵＩＤへ伝達できるため、
脳内部のさらに深い領域からの信号を検出することも可
能である。
【００１２】グラディオメータ７又はマグネトメータ１
０は、液体窒素温度で作動する酸化物超電導体を基材上
に印刷又は塗布後焼成する等の方法で形成することがで
きる。図２に示された磁界検出器５は液体窒素温度で使
用する場合の形状の１例を示している。この他に、基材
上に多数のグラディオメータを作製することが困難な場
合には、図５に示すように１つづつマグネシア基材１１
上にグラディオメータ７を作製しそれを集合してヘルメ
ット型に組み立ててもよい。
０は、液体窒素温度で作動する酸化物超電導体を基材上
に印刷又は塗布後焼成する等の方法で形成することがで
きる。図２に示された磁界検出器５は液体窒素温度で使
用する場合の形状の１例を示している。この他に、基材
上に多数のグラディオメータを作製することが困難な場
合には、図５に示すように１つづつマグネシア基材１１
上にグラディオメータ７を作製しそれを集合してヘルメ
ット型に組み立ててもよい。
【００１３】図５に示したグラディオメータ７は、従来
用いられている液体ヘリウム温度で使用するＮｂ線を基
材１１に巻き付けたものである。この場合には、円筒型
の基材１１にグラディオメータを形成し、これを多数、
ヘルメット型に配置することができる。また、グラディ
オメータからの配線はＮｂ製のコネクタからなる信号接
続部によりＳＱＵＩＤ素子からの配線と着脱可能に直接
結合（超電導結合）できる。また、グラディオメータ７
は、図６に示されるように、マグネシア基材１１上に超
電導ペーストを用いてグラディオメータを画描焼成する
ことによっても得られる。
用いられている液体ヘリウム温度で使用するＮｂ線を基
材１１に巻き付けたものである。この場合には、円筒型
の基材１１にグラディオメータを形成し、これを多数、
ヘルメット型に配置することができる。また、グラディ
オメータからの配線はＮｂ製のコネクタからなる信号接
続部によりＳＱＵＩＤ素子からの配線と着脱可能に直接
結合（超電導結合）できる。また、グラディオメータ７
は、図６に示されるように、マグネシア基材１１上に超
電導ペーストを用いてグラディオメータを画描焼成する
ことによっても得られる。
【００１４】磁界検出器５は液体窒素温度で作動するよ
うにしても、あるいは液体ヘリウム温度で作動するよう
にしてもよい。これらいずれの場合においても、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１とグラディオメータ７あるいはメグネトメ
ータ１０を用いた磁界検出器５とは、信号接続部６を介
して着脱が可能となる。なお、図７には液体ヘリウム温
度で作動する磁界検出器をもつ装置の一例を示す。
うにしても、あるいは液体ヘリウム温度で作動するよう
にしてもよい。これらいずれの場合においても、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１とグラディオメータ７あるいはメグネトメ
ータ１０を用いた磁界検出器５とは、信号接続部６を介
して着脱が可能となる。なお、図７には液体ヘリウム温
度で作動する磁界検出器をもつ装置の一例を示す。
【００１５】将来、液体窒素温度で作動するＳＱＵＩＤ
磁束計が実用化した場合にも、本発明の装置の配置をそ
のまま応用することができる。
磁束計が実用化した場合にも、本発明の装置の配置をそ
のまま応用することができる。
【００１６】超電導磁気シールド容器３はＹ系、Ｂｉ系
等を用いることができるが、経時変化が少なく、超電導
臨界温度の高いＢｉ系が特に優れている。容器３は粉末
焼結法、金属やセラミックスの上に厚膜を形成する方法
等で作製することができる。
等を用いることができるが、経時変化が少なく、超電導
臨界温度の高いＢｉ系が特に優れている。容器３は粉末
焼結法、金属やセラミックスの上に厚膜を形成する方法
等で作製することができる。
【００１７】次に、ＳＱＵＩＤＤ磁束計１、磁界検出器
５及び超電導磁気シールド容器３の冷却装置は、図１に
示されたように、ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタット２
と容器３を収納する冷却系とを分離することができる。
また、ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタット２と磁気シー
ルド冷却系４を一体物とすることもできる。磁界検出器
５を液体窒素温度で作動させるか、液体ヘリウム温度で
作動させるかで冷却系の構造は適宜変えることができ
る。
５及び超電導磁気シールド容器３の冷却装置は、図１に
示されたように、ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタット２
と容器３を収納する冷却系とを分離することができる。
また、ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタット２と磁気シー
ルド冷却系４を一体物とすることもできる。磁界検出器
５を液体窒素温度で作動させるか、液体ヘリウム温度で
作動させるかで冷却系の構造は適宜変えることができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、人間の脳
から発する極微弱磁界を高いＳ／Ｎ比で安定して検出す
ることができ、以下の効果を得ることができる。 （ａ）両端開口超電導磁気シールド容器のＳＱＵＩＤ挿
入部の容器の口径を小さくすることができ、従ってＬ／
Ｄの関係から容器の長さを、十分な磁気シールド効果を
確保しつつ短くできる。その結果、低コストで、かつ実
用的な大きさの磁気シールド容器の製造が可能である。 （ｂ）グラディオメータをヘルメット型に配置すれば、
脳の各部から発する磁界を多チャンネルＳＱＵＩＤを用
いて同時に検出できる。 （ｃ）磁界検出増幅器及びグラディオメータが、極めて
良好な磁気シールド空間内（例えば減衰率１００万分の
１以下）に配置されているため、極微弱磁界の信号の検
出が容易である。 （ｄ）ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器との着脱が可能と
なり、取り扱いが容易であり、メンテナンスが極めて容
易となる。
から発する極微弱磁界を高いＳ／Ｎ比で安定して検出す
ることができ、以下の効果を得ることができる。 （ａ）両端開口超電導磁気シールド容器のＳＱＵＩＤ挿
入部の容器の口径を小さくすることができ、従ってＬ／
Ｄの関係から容器の長さを、十分な磁気シールド効果を
確保しつつ短くできる。その結果、低コストで、かつ実
用的な大きさの磁気シールド容器の製造が可能である。 （ｂ）グラディオメータをヘルメット型に配置すれば、
脳の各部から発する磁界を多チャンネルＳＱＵＩＤを用
いて同時に検出できる。 （ｃ）磁界検出増幅器及びグラディオメータが、極めて
良好な磁気シールド空間内（例えば減衰率１００万分の
１以下）に配置されているため、極微弱磁界の信号の検
出が容易である。 （ｄ）ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器との着脱が可能と
なり、取り扱いが容易であり、メンテナンスが極めて容
易となる。
【００１９】
【実施例１】Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕのモル比が
０．８：０．４：０．８：１．０：１．４になるよう
に、シュウ酸エタノール共沈法によって粉末を製造し
た。これを吸引濾過後、１００℃及び５００℃で２段階
乾燥後、７９０℃で２４時間仮焼し、粉砕後、プレス成
型し８４５℃で２４時間焼成し、これを粉砕した。この
プレス、焼成、粉砕の工程を３回繰り返した。得られた
粉末はほとんどがＢｉ系の１１０Ｋ相であることをＸ線
回折により確認した。この粉末を冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）法により一端開口型に成型した。成型体の開口部
は直径３２ｃｍ、深さ６４ｃｍであった。成型体の閉口
部に直径１８ｃｍの穴をあけた後、８４５℃で４８時間
焼成し、超電導磁気シールド容器を作製した。
０．８：０．４：０．８：１．０：１．４になるよう
に、シュウ酸エタノール共沈法によって粉末を製造し
た。これを吸引濾過後、１００℃及び５００℃で２段階
乾燥後、７９０℃で２４時間仮焼し、粉砕後、プレス成
型し８４５℃で２４時間焼成し、これを粉砕した。この
プレス、焼成、粉砕の工程を３回繰り返した。得られた
粉末はほとんどがＢｉ系の１１０Ｋ相であることをＸ線
回折により確認した。この粉末を冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）法により一端開口型に成型した。成型体の開口部
は直径３２ｃｍ、深さ６４ｃｍであった。成型体の閉口
部に直径１８ｃｍの穴をあけた後、８４５℃で４８時間
焼成し、超電導磁気シールド容器を作製した。
【００２０】この容器を液体窒素で冷却するため、図１
に示したようなクライオスタットを作製した。クライオ
スタットは外部がステンレス製であり、内部はアルミニ
ウム製とし、これに超電導容器を収納し、液体窒素温度
に冷却する液体窒素容器は真空断熱層で外部と遮断され
ている。
に示したようなクライオスタットを作製した。クライオ
スタットは外部がステンレス製であり、内部はアルミニ
ウム製とし、これに超電導容器を収納し、液体窒素温度
に冷却する液体窒素容器は真空断熱層で外部と遮断され
ている。
【００２１】この容器のシールド効果を調べたところ、
約１０００分の１の減衰率を示し、Ｌ／Ｄの関係から理
論的に予想されるシールド効果とよく一致した。
約１０００分の１の減衰率を示し、Ｌ／Ｄの関係から理
論的に予想されるシールド効果とよく一致した。
【００２２】簡略化するために、図１に示された磁界検
出器として、図６に示したようなマグネシア基材１１上
に、上記の粉末を用いて超電導ペーストを作製し、塗布
法により直径３０ｍｍ、線幅１ｍｍのグラディオメータ
を描き、また誘導結合部コイルは直径２５ｍｍの円形と
した。ペーストとしては、超電導粉末１０重量部にアク
リル系樹脂３重量部を添加し、粘度を調整するために、
溶剤としてパラピノール、可塑材としてジブチルフタレ
ートを数滴添加し、よく混合した。マグネシア基材上に
グラディオメータの線を描き、不要部分はテープで覆
い、ペーストを塗布した。用いたＳＱＵＩＤはＮｂ薄膜
を用いた準平面型素子で、１チャンネルＲＦ−ＳＱＵＩ
Ｄである。
出器として、図６に示したようなマグネシア基材１１上
に、上記の粉末を用いて超電導ペーストを作製し、塗布
法により直径３０ｍｍ、線幅１ｍｍのグラディオメータ
を描き、また誘導結合部コイルは直径２５ｍｍの円形と
した。ペーストとしては、超電導粉末１０重量部にアク
リル系樹脂３重量部を添加し、粘度を調整するために、
溶剤としてパラピノール、可塑材としてジブチルフタレ
ートを数滴添加し、よく混合した。マグネシア基材上に
グラディオメータの線を描き、不要部分はテープで覆
い、ペーストを塗布した。用いたＳＱＵＩＤはＮｂ薄膜
を用いた準平面型素子で、１チャンネルＲＦ−ＳＱＵＩ
Ｄである。
【００２３】クライオスタットに液体窒素を注ぎ、約２
４時間かけて超電導磁気シールド容器をゆっくりと冷却
した。この際、超電導容器が地磁気をトラップするのを
防ぐために直径約１．５ｍのヘルムホルツコイルを用い
て地磁気をキャンセルして容器を冷却した。またＳＱＵ
ＩＤのクライオスタットに液体ヘリウムを注ぎ、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計を作動させ、磁気シールド容器のＳＱＵＩＤ
挿入開口端より、ＳＱＵＩＤ磁束計を挿入した。図２に
示されたＳＱＵＩＤ磁束計の結合部コイルと誘導結合部
コイルの間隔は約２ｃｍであり、精度良くカップリング
できた。
４時間かけて超電導磁気シールド容器をゆっくりと冷却
した。この際、超電導容器が地磁気をトラップするのを
防ぐために直径約１．５ｍのヘルムホルツコイルを用い
て地磁気をキャンセルして容器を冷却した。またＳＱＵ
ＩＤのクライオスタットに液体ヘリウムを注ぎ、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計を作動させ、磁気シールド容器のＳＱＵＩＤ
挿入開口端より、ＳＱＵＩＤ磁束計を挿入した。図２に
示されたＳＱＵＩＤ磁束計の結合部コイルと誘導結合部
コイルの間隔は約２ｃｍであり、精度良くカップリング
できた。
【００２４】次に、直径３０ｍｍの１ターンコイルを銅
線で作製し、周波数５Ｈｚ，１／１０12Ｔの磁界が発生
するようにコイルに通電した。このコイルを超電導容器
内部の人間の頭が入る部分（グラディオメータの直下）
に入れ、磁界を発生させて、この微小磁界をＳＱＵＩＤ
磁束計にＦＦＴアナライザーを接続することにより検出
した。その結果、このような微小磁界を十分なＳ／Ｎ比
で検出できることがわかった。このように本装置を用い
れば、実際に脳磁界計測を行うことが可能であることが
示された。
線で作製し、周波数５Ｈｚ，１／１０12Ｔの磁界が発生
するようにコイルに通電した。このコイルを超電導容器
内部の人間の頭が入る部分（グラディオメータの直下）
に入れ、磁界を発生させて、この微小磁界をＳＱＵＩＤ
磁束計にＦＦＴアナライザーを接続することにより検出
した。その結果、このような微小磁界を十分なＳ／Ｎ比
で検出できることがわかった。このように本装置を用い
れば、実際に脳磁界計測を行うことが可能であることが
示された。
【００２５】
【実施例２】実施例１と同様にして、０．１ｍｍのＮｂ
超電導線を用いて直径２５ｍｍのマグネトメータを作製
した。ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタットと磁気シール
ド容器冷却用クライオスタットとを一体ものとして作製
し、マグネトメータを液体ヘリウム冷却する構造とし
た。次いでマグネトメータをクライオスタット内に収納
し、ＳＱＵＩＤ磁束計からの配線とＮｂ製のコネクタを
用いて超電導結線し、実施例１と同様の測定を行った。
図８に実験によって得られた容器内のノイズスペクトル
を示す。図から明らかなように、超電導磁気シールド容
器内のノイズレベルは非常に低く、特に１０Ｈｚ以下の
低周波数領域でも、その特性は悪くならない。その結
果、１／１０12Ｔ以下の極微弱磁界も検出できることが
わかった。
超電導線を用いて直径２５ｍｍのマグネトメータを作製
した。ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタットと磁気シール
ド容器冷却用クライオスタットとを一体ものとして作製
し、マグネトメータを液体ヘリウム冷却する構造とし
た。次いでマグネトメータをクライオスタット内に収納
し、ＳＱＵＩＤ磁束計からの配線とＮｂ製のコネクタを
用いて超電導結線し、実施例１と同様の測定を行った。
図８に実験によって得られた容器内のノイズスペクトル
を示す。図から明らかなように、超電導磁気シールド容
器内のノイズレベルは非常に低く、特に１０Ｈｚ以下の
低周波数領域でも、その特性は悪くならない。その結
果、１／１０12Ｔ以下の極微弱磁界も検出できることが
わかった。
【図１】本発明に係る脳磁界計測装置の一例を示す断面
説明図である。
説明図である。
【図２】磁界検出増幅器の一例を示す説明図である。
【図３】１次微分型グラディオメータの摸式説明図であ
る。
る。
【図４】マグネトメータの摸式説明図である。
【図５】１次微分型グラディオメータをヘルメット型に
構成する場合の説明図である。
構成する場合の説明図である。
【図６】グラディオメータを基材上に超電導ペーストを
用いて画描する場合の説明図である。
用いて画描する場合の説明図である。
【図７】液体ヘリウム温度で作動する磁界検出器を持つ
本発明装置の一例を示す概略説明図である。
本発明装置の一例を示す概略説明図である。
【図８】実施例２における容器内部のノイズスペクトル
図である。
図である。
１ ＳＱＵＩＤ磁束計 ２ ＳＱＵＩＤ冷却用クライオスタット ３ 超電導磁気シールド容器 ４ 超電導磁気シールド容器冷却用クライオスタット ５ 磁界検出器 ６ 信号接続部 ７ １次微分型グラディオメータ ８ ＳＱＵＩＤ結合部 ９ ＳＱＵＩＤ素子 １０ マグネトメータ １１ マグネシア基材
Claims (7)
- 【請求項１】 酸化物超電導磁気シールド容器及び該磁
気シールド容器の冷却用クライオスタットと、該磁気シ
ールド容器の頂部から該容器内に挿入された多チャンネ
ルＳＱＵＩＤ磁束計及びＳＱＵＩＤの冷却用クライオス
タットと、前記容器内に設置され磁界強度を検出する磁
界検出器と、前記ＳＱＵＩＤ磁束計と磁界検出器とを信
号的に結合するための信号接続部とを具え、前記ＳＱＵ
ＩＤ磁束計と磁界検出器とが着脱可能とされたことを特
徴とする脳磁界計測装置。 - 【請求項２】 前記の酸化物超電導磁気シールド容器が
液体窒素温度で作動し、円筒型ないしは角筒型であっ
て、人間の身体が入る開口部とＳＱＵＩＤ磁束計が挿入
される他端開口部とを有し、ＳＱＵＩＤ磁束計挿入開口
部の直径が身体を入れる開口部の直径よりも小さいこと
を特徴とする請求項１記載の脳磁界計測装置。 - 【請求項３】 前記の磁界検出器が磁界勾配計（グラデ
ィオメータ）又は磁束計（マグネトメータ）の磁界検出
部を有するものである請求項１記載の脳磁界計測装置。 - 【請求項４】 前記の磁界検出器が人間の頭部を覆う形
のヘルメット型構造に形成されてなる請求項１記載の脳
磁界計測装置。 - 【請求項５】 前記の磁界勾配計（グラディオメータ）
又は磁束計（マグネトメータ）が基材上に超電導ペース
トで画描焼成されてなる請求項４記載の脳磁界計測装
置。 - 【請求項６】 前記の磁界勾配計（グラディオメータ）
又は磁束計（マグネトメータ）が基材上にＮｂ超電導線
を巻き付けたものである請求項４記載の脳磁界計測装
置。 - 【請求項７】 前記の磁界勾配計（グラディオメータ）
又は磁束計（マグネトメータ）が基材上にＮｂ超電導薄
膜を成膜付着したものである請求項４記載の脳磁界計測
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318354A JPH0614899A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 脳磁界計測装置 |
| EP19920309992 EP0541310A3 (en) | 1991-11-06 | 1992-10-30 | Magnetoencephalograph |
| US07/969,489 US5339811A (en) | 1991-11-06 | 1992-10-30 | Magnetoencephalograph |
| FI925000A FI925000A (fi) | 1991-11-06 | 1992-11-05 | Hjaernmagnetograf |
| NO92924252A NO924252L (no) | 1991-11-06 | 1992-11-05 | Magnetoencefalograf |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318354A JPH0614899A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 脳磁界計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0614899A true JPH0614899A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=18098221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318354A Pending JPH0614899A (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | 脳磁界計測装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5339811A (ja) |
| EP (1) | EP0541310A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0614899A (ja) |
| FI (1) | FI925000A (ja) |
| NO (1) | NO924252L (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2016036078A1 (ko) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | 한국표준과학연구원 | 냉각기 냉각형 스퀴드 측정 장치 |
| KR20160031350A (ko) * | 2014-09-12 | 2016-03-22 | 한국표준과학연구원 | 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템 및 냉각기 냉각형 초전도양자간섭소자 시스템의 동작 방법 |
| JP2018521828A (ja) * | 2015-07-27 | 2018-08-09 | ヨーク インストゥルメンツ リミテッド | 神経イメージングヘッドセット |
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| US5713354A (en) * | 1994-08-01 | 1998-02-03 | Biomagnetic Technologies, Inc. | Biomagnetometer with whole head coverage of a seated reclined subject |
| ES2112788B1 (es) * | 1996-04-01 | 1999-01-01 | Grupo Rayma S A | Instalacion y metodo para medir campos magneticos muy pequeños. |
| WO2003102566A2 (en) | 2002-04-19 | 2003-12-11 | Wavbank, Inc | System and method for sample detection based on low-frequency spectral components |
| US6995558B2 (en) * | 2002-03-29 | 2006-02-07 | Wavbank, Inc. | System and method for characterizing a sample by low-frequency spectra |
| JP4726900B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2011-07-20 | ナティビス インコーポレイテッド | 非常に低振幅な信号を収集、記憶、処理、伝送および提示するためのシステムおよび方法 |
| US7573268B2 (en) * | 2006-02-22 | 2009-08-11 | Los Alamos National Security, Llc | Direct imaging of neural currents using ultra-low field magnetic resonance techniques |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
| US8593141B1 (en) | 2009-11-24 | 2013-11-26 | Hypres, Inc. | Magnetic resonance system and method employing a digital squid |
| US8970217B1 (en) | 2010-04-14 | 2015-03-03 | Hypres, Inc. | System and method for noise reduction in magnetic resonance imaging |
| WO2014145284A2 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Nativis, Inc. | Controller and flexible coils for administering therapy, such as for cancer therapy |
| EP3684463A4 (en) | 2017-09-19 | 2021-06-23 | Neuroenhancement Lab, LLC | NEURO-ACTIVATION PROCESS AND APPARATUS |
| US11717686B2 (en) | 2017-12-04 | 2023-08-08 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to facilitate learning and performance |
| US11478603B2 (en) | 2017-12-31 | 2022-10-25 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to enhance emotional response |
| US11364361B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Neuroenhancement Lab, LLC | System and method for inducing sleep by transplanting mental states |
| CN113382683A (zh) | 2018-09-14 | 2021-09-10 | 纽罗因恒思蒙特实验有限责任公司 | 改善睡眠的***和方法 |
| CN109691997A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-30 | 苏州融康信息科技有限公司 | 脑磁场检测装置及脑磁场的检测方法 |
| US11786694B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-10-17 | NeuroLight, Inc. | Device, method, and app for facilitating sleep |
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| DE3515199A1 (de) * | 1985-04-26 | 1986-11-06 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur messung schwacher magnetfelder mit mehreren gradiometern |
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| EP0359864B1 (de) * | 1988-09-23 | 1993-12-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung und Verfahren zur Messung von schwachen, orts- und zeitabhängigen Magnetfeldern |
| US5265611A (en) * | 1988-09-23 | 1993-11-30 | Siemens Aktiengellschaft | Apparatus for measuring weak, location-dependent and time-dependent magnetic field |
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- 1992-11-05 FI FI925000A patent/FI925000A/fi not_active Application Discontinuation
- 1992-11-05 NO NO92924252A patent/NO924252L/no unknown
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| FI925000A (fi) | 1993-05-07 |
| US5339811A (en) | 1994-08-23 |
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