素子雑音とエレクトロニクス雑音を含めたS Q U 1 Dシステムの雑音と思われ る。 平面型グラジオメータで測定した簡易型の電磁シールドルーム内のノイズ スペクトラムを図3. 8 ( b )に示す。 悩場勾配分解能は, 2 11 zで2 0 p T
/ m / r H z, 1 k 11 zで2 p T / m / r 11 z であった。 低川被における雑日二
の増加と5 0 H zとその高調波のピークは, 外部雑音の空間的磁場勾配が強い
ことを示している。
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図3. 8 ( a)磁気シールドルーム内で
持つことを確認した。 また, 通 常の実験 室でも作動することを確認した。
磁気シールドルームと簡易型電磁シールドル ム内で測定したグラジオメー タのノイズスペクトラムを比較すると, 5 0 H zとその高調波を除いては白色 雑音レベルの値がほぼ同じである。 このことは簡易型電磁シールドル ム内の
5 0 H z成分を除いた外部磁気雑音は, 今回作製した平面型グラジオメータに よってほぼ消去されていることを示唆している。 このことは, 作製した、jZ@型 グラジオメータのバランス特性が充分であることを示している。 したがって,
5 0 H zとその高調波の対策を講じることによって磁気シールドルームを用 いずに, 開発した平面型グラジオメータを用いて生体磁気計測が可能なシステ ムを構築できることを示している。
ところで, 生体磁場は主に数10 H z以下の低周波域の周波数成分を多く含ん でし1る[ 1 3 J。 このため, 体磁場計測用S Q U 1 Dグラジオメータの低周波域 雑音は重大な問題である。
音刺激誘発脳磁界の空間分布を検討した結果から, 脳磁波測定が可能な平面 型グラジオメータを開発するための必要条件として, 最小磁場勾配分解能はl
pT/m/FH z以上, 検出コイルのベースラインは約20mm以下であるこ とが望ましいと考えられる。 このことから考えると作製した一次微分、ν
ラジオメータの低周波域の最小分解能は脳磁波計測にはまだ不十分である[ 1 4,
15 J。 低周波域の雑音レベルが高い1つの原因として, フラックストラップの影 響によるものが考えられる[16Jo Wa s h i n g t 0 n等は, N bの超伝導細 線の幅を狭くすることによりフラックストラップが起こりにくくなることを報 告している[ 1 7 J。 従って, 超伝導ループを幅の狭い線で構成することにより,
フラックストラッフの影響を低減できると推測される。 また, S Q U 1 D本体 のノイズを減少させる, 測定対象物に対応して磁場 検出コイルのコイル面積を
大きくする, ベースラインを変化させる等の対策を講じることによって, 必要
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な最小磁場分解能は充分得られると考えられる。
参考文献
[ 1 J茅根一夫, 葛西直子, 桐生昭吾, 小柳正男, 賀戸久, 西正和, 幸坂紳:
" 生体磁場計測用1次微分平面型グラジオメー タ" , 電子情報通信学会論 文誌, Vol. J73-D-II, No. 7, pp1054-1064, (1990)
[2JJukka Knuutila, Matti Kajola, Heikki Seppa, Risto Mutikainen. Jorm
aSalmi: "Design, Optimization, and Construction of a DC SQUID with Complete Flux Transformer Circui ts". J. Low Temp. Phys., vol.71. pp.
369-392 (1988)
[3JS. Kohjiro. K. Enpuku. K. Yoshida. K. Yamafuji :"Thin-film Gradiometer with large-β DC-SQUID". 6-th International Conference on Biomag
netism. pp.442-445 (1987)
[4JM. B. Ketchen. J. M. Jaycox: "U1 tra-Low-noise tunnel junction dc SQUID wi th a tightly coupled planar input coil", Appl. Phys. Lett., vol.40.
no.8. pp.736-738 (1982)
[5JN.Ohkawa. T. Noguchi. K. Hamanaka: "Planar DC-SQUID wi th a Damping
Resistor", Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 24. no.10. pp. L798-L800 (1985) [6JS. Kosaka, A. Shoj i, M. Aoyagi, F. Shinoki. S. Tahara, H. Ohigashi. H. Nak
ahara, S. Takada. H. Hayakawa: "An Integration of AIJ Refractory Josephson Logic Circui t", IEEE Trans. Magn., vol. MAG-21, no.2, pp.
102-109 (1985)
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50
[8JH.Nakagawa, I.Kurosawa, S.Takada, H.lIayakawa: "Josephson 4 bit Dig
ital Counter Circuit Made by NbN/AL-oxide/Nb junctions", IEEE Trans.
Magn., vo1. MAG-23, no.2, pp.739-742 (1987)
[ 9 J S. K 0 s a k a , A. S h y 0 j i , M. A 0 y a g i , Y. S a k a m 0 t 0 , F. S h i n 0 k j, fl. H a y a k a w a: "P ECVD Si02Film as a Junction Isolation for All Refractory Josephson IC", IEEE Trans.Magn.,vo1.MAG-23, no.2, pp.1389-1392 (1987)
[10JH. Nakagawa, K. Nakaya, 1. Kurosawa, S. Takada, and 1-1. Hayakawa: "Nb/Al 一oxide/Nb Tunnel Junctionsfor Josephson Integrated Circuit", Jpn. J.
App1. Phys., vo1. 25, no.1, pp. L70-L72 (1986)
[11JH. Nakagawa, S. Kosaka, 1. Kurosawa, M. Aoyagi, Y. Hamazakj, Y.Okada, S.
Takada: "A Josephson 4-bit Processor for a Prototype Computer",
Extended Abstract of ISEC '89 (Tokyo), pp.387
[12JM. Nakanishi, M. Koyanagi, S. Kosaka, A. Shoj i, M. Aoyagi, F. Shinoki:
IntegratedDC-SQUID magnetometer", Jpn. J. Appl. Phys., vol.26, no.7,
pp. 1050-1055 (1987)
[13JS. J. Williamson and L. Kaufman: "BIOMAGNETISM", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vo1. 22, pp.129-201 (1981)
[14JG. L Romani, S. J. Williamson, L. Kaufman: "Tonotopic Organization of the Human AuditoryCortex", Science, vol.216, pp. 1339-1340 (1982) [15JR. M. Chapman, R. J. Ilmoniemi, S. Barbanera, G. L. Romani: "Selective Lo
calizationof Alpha brain Activity with Neuromagnetic Mcasuremcnts",
Electroenceph. clin. Neurophysio1., 58, pp.569-572 (1984)
[ 16 J R 0 g e r 11. K 0 c h , J 0 h n C 1 a r k e, W. M. G 0 u b a u , J. M. M a r t i n i s, C. M. P e g r u m, D.
J. Van Ilarlingen: "Flicker (1/f) Noise in Tunnel Junction DC Squids J.Low Temp.Phys., v 01.51. pp.207-224 (1983)
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9, pp.848-850 (1982)
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