操作性を重視した冷凍機方式生体磁気計測システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15206048
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 笹田 一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (20117120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤本 修二 ダイキン工業, クライオ技術グループ, 開発担当(研究職) ; 田代 晋久 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (50325487) ; 円福 敬二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (20150493)
• Keywords: パルス管冷凍機 / 円筒型磁気シールド / 磁気センサ / バルブモータ分離型パルス管 / 分割型磁気シールド / 磁気シェイキング

Research Abstract

1.LTS-SQUID駆動に必要な4.2Kの冷凍性能を有するパルス管(PT)冷凍機を開発した。バルブモータからの電磁ノイズの影響を回避するために通常一体で作られていたバルブモータとPT管を分離した.離隔距離1mを(長さ2.1mのフレキシブルチューブによる隔離を)実現しながら、2.4Kに到達する十分な冷却性能を達成した。
2.パルス管付近の磁気ノイズ評価のために円筒分割型で磁気シールドを作成した。これによってパルス管本体のシールド内設置と,バルブモータとの容易なリンクを可能とした.シールドのサイズは直径0.5m,長さ1.5m,使用したアモルファス磁性薄帯重量は8kgで,軽量化も同時に達成した.
3.フラックスゲート磁界センサより2桁以上高分解能な誘導コイル型磁界センサを作成した。これを用いて2の分割型円筒磁気シールド(円筒軸鉛直方向配置)内で,その径方向の環境磁気背景ノイズを,10Hzにおいて3pT/√Hz以下に低減することができた.ちなみに,2で磁気シェイキングを行わない場合は22pT/√Hz程度であったので,比較的大型の分割型シールドにおいて,磁気シュイキングの効果を実証した最初の実験結果となった.
4.分割型シールド内でパルス管が格納されたデュワー付近で観測される磁気ノイズをフラックスゲート磁界センサで評価した。商用周波数ノイズ60Hzおよびバルブモータ部から発生する45Hzの磁気ノイズはシールドにより十分低減が可能であることを確認した。冷凍機のガスサイクルに同期した0.9Hzおよび1.8Hz等の高調波磁気ノイズも観測されたが、これらの周波数に一致した冷凍機の振動を加速度計で観測した。フレキシブルホースに対策を講じることで振動を1/10程度抑えることを確認し、同時に磁気ノイズが低減されることを確認した。

Research Products

• [Publications] 笹田一郎: "微弱磁界計測用磁気シェイキング方式磁気シールドの研究"日本応用磁気学会誌. 27・8. 855-861 (2003)
• [Publications] I.Sasada, T.Usui: "Orthogonal Fluxgate Magnetometer Utilizing Bias Switching for Stable Operation"Proc. of IEEE Sensors 2003. Conference2 Vol.I. 468-471 (2003)
• [Publications] K.Tashiro, A.Suraida, I.Sasada: "Performance of a human-size separable magnetic shield with magnetic shaking enhancement"The Papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE of Japan. MAG-04-57. 6 (2004)
• [Publications] K.Tashiro, I.Sasada: "Ultla-low noise induction sensor (Preliminaly studies for current sensor with magnetic shaking technique)"The Papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE Japan. MAG-04-55. 6 (2004)