JP2822754B2 - Method and apparatus for removing noise from SQUID magnetometer output - Google Patents
Method and apparatus for removing noise from SQUID magnetometer outputInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、極低温レベルで超電導
状態となる超電導量子干渉素子(SQUID;Supercon
ductive Quantum Interference Device )を備えたSQ
UID磁束計を冷凍機で冷却する場合において、その冷
凍機の振動による雑音を磁束計出力から除去する方法及
び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting quantum interference device (SQUID; Supercon
SQ with inductive Quantum Interference Device)
The present invention relates to a method and an apparatus for removing noise caused by vibration of a refrigerator from a fluxmeter output when the UID magnetometer is cooled by the refrigerator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、超電導デバイスの1つとし
て、ジョセフソン効果を利用した超電導量子干渉素子が
知られている。この超電導量子干渉素子に超電導ピック
アップコイルを有する磁束入力回路を接続することによ
り、例えば生体内に流れる微小電流に伴う磁界や体内の
微小磁性体からの磁界等、極めて微弱な磁束を測定する
ようにしたSQUID磁束計を得ることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, a superconducting quantum interference device utilizing the Josephson effect has been known as one of superconducting devices. By connecting a magnetic flux input circuit with a superconducting pickup coil to this superconducting quantum interference device, it is possible to measure extremely weak magnetic flux such as a magnetic field accompanying a minute current flowing in a living body or a magnetic field from a minute magnetic body in the body. The obtained SQUID magnetometer can be obtained.
【0003】このSQUID磁束計を極低温レベル、つ
まり超電導量子干渉素子及び超電導コイルが超電導状態
に転移する温度レベルまで冷却する場合、低温保持容器
(クライオスタット)内に極低温レベルの液体ヘリウム
を蓄え、該液体ヘリウムにSQUID磁束計を浸漬して
冷却する方法がある。尚、その場合、通常は低温保持容
器内に寒冷発生用の冷凍機の冷却器を挿入して、容器内
で蒸発したヘリウムガスを冷凍機により凝縮液化させる
ことが行われる。When the SQUID magnetometer is cooled to a cryogenic level, that is, a temperature at which the superconducting quantum interference device and the superconducting coil transition to a superconducting state, cryogenic liquid helium is stored in a cryostat (cryostat), There is a method of immersing a SQUID magnetometer in the liquid helium to cool it. In this case, usually, a cooler of a refrigerator for generating cold is inserted into the low-temperature holding container, and the helium gas evaporated in the container is condensed and liquefied by the refrigerator.
【0004】この方法では、SQUID磁束計を液体ヘ
リウムに浸漬するので、そのSQUID磁束計を全体に
亘って安定してかつ短時間で冷却することができる。し
かし、その反面、SQUID磁束計の冷却のために低温
保持容器内のヘリウムを介在させるため、冷却システム
が大型化し、操作性も悪くなる。このことから、上記S
QUID磁束計を冷凍機の冷却器に直接伝熱可能に接触
させて冷却する方法が注目されている(例えば特開平2
―302680号公報参照)。In this method, since the SQUID magnetometer is immersed in liquid helium, the whole SQUID magnetometer can be cooled stably and in a short time. However, on the other hand, since helium in the low-temperature holding container is interposed for cooling the SQUID magnetometer, the cooling system becomes large and the operability deteriorates. From this, the above S
Attention has been paid to a method of cooling by bringing a QUID magnetometer into direct contact with a cooler of a refrigerator in such a manner that heat can be transferred (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 2 (1990) -210).
-302680).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、その場合、
冷凍機は運転時に振動する部分を有しており、その振動
を完全になくすことは難しい。このため、磁束計の出力
信号に冷凍機の振動による雑音が混入して、磁束計本来
の信号検出が不正確になるのは避けられないという問題
があった。However, in that case,
The refrigerator has a portion that vibrates during operation, and it is difficult to completely eliminate the vibration. For this reason, there has been a problem that noise due to vibration of the refrigerator is mixed into the output signal of the magnetometer, and the inherent signal detection of the magnetometer becomes inaccurate.
【0006】この問題は、磁束計の信号系を2チャンネ
ルにし、その一方で通常の測定を行い、同時に他方のチ
ャンネルで冷凍機の振動による雑音を測定して、両者を
比較することで解決できる。しかし、この方法では信号
系のチャンネル数が多くなる難がある。This problem can be solved by making the signal system of the magnetometer two channels, performing normal measurement on the other hand, measuring noise due to vibration of the refrigerator on the other channel at the same time, and comparing the two. . However, this method has a problem that the number of channels of the signal system is increased.
【0007】また、信号チャンネル数は1つとしたまま
で、通常の測定を行った後に冷凍機の振動による雑音を
測定し、両者を比較するようにしてもよいが、そのとき
には、測定時期が大幅にずれるので、冷凍機の振動特性
が変化したりすることは免れ得ず、正確な検出は難し
い。[0007] In addition, it is also possible to measure the noise due to the vibration of the refrigerator after performing a normal measurement while keeping the number of signal channels as one, and compare the two. Therefore, it is unavoidable that the vibration characteristics of the refrigerator change, and accurate detection is difficult.
【0008】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記SQUID磁束計の出力信号自体
を基に冷凍機の振動による雑音を検出してそれを除去す
るようにすることで、冷凍機の防振対策或いは繁雑なハ
ードやソフトを要することなく簡単なシステム構成で、
SQUID磁束計の出力信号から冷凍機の振動による雑
音を除去できるようにすることにある。[0008] The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to detect noise due to vibration of a refrigerator based on the output signal itself of the SQUID magnetometer and remove the noise. With a simple system configuration without the need for anti-vibration measures for the refrigerator or complicated hardware and software,
It is an object of the present invention to remove noise caused by vibration of a refrigerator from an output signal of a SQUID magnetometer.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明では、冷凍機の振動による雑音が周期性を
持っていることに着目し、磁束計の出力信号を冷凍機の
振動周期分ずつ加算平均して周期性雑音のテンプレート
を作り、このテンプレートを磁束計の出力信号から引算
することとした。In order to achieve the above object, the present invention focuses on the fact that noise due to vibration of a refrigerator has periodicity, and outputs an output signal of a magnetic flux meter to the vibration cycle of the refrigerator. The template of periodic noise was created by averaging every minute, and this template was subtracted from the output signal of the magnetometer.
【0010】すなわち、請求項1の発明では、図1及び
図2に示すように、極低温レベルで超電導状態となる超
電導量子干渉素子(31)及び磁束入力回路(32)を
備え、上記超電導量子干渉素子(31)及び磁束入力回
路(32)が極低温冷凍機(A)により冷却されるSQ
UID磁束計(B)の出力信号から上記冷凍機(A)の
振動による周期性雑音を除去して目的の信号を得るSQ
UID磁束計出力の雑音除去方法として、SQUID磁
束計(B)の出力信号を冷凍機(A)の振動による雑音
の基本周期分ずつ加算平均して、信号や他の雑音等が除
去された周期性雑音のテンプレートを生成し、磁束計
(B)の出力信号からテンプレートを引算して目的の信
号を得る方法とする。That is, according to the first aspect of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a superconducting quantum interference device (31) and a magnetic flux input circuit (32) which are brought into a superconducting state at a cryogenic level are provided. SQ in which the interference element (31) and the magnetic flux input circuit (32) are cooled by the cryogenic refrigerator (A)
SQ for obtaining a desired signal by removing the periodic noise due to the vibration of the refrigerator (A) from the output signal of the UID magnetometer (B)
As a method of removing noise from the output of the UID magnetometer, the output signal of the SQUID magnetometer (B) is added and averaged for each basic cycle of the noise caused by the vibration of the refrigerator (A), and the cycle from which the signal and other noises are removed is obtained. In this method, a template of sexual noise is generated, and the template is subtracted from the output signal of the magnetometer (B) to obtain a target signal.
【0011】また、請求項4の発明では、図1に示すよ
うに、極低温レベルで超電導状態となる超電導量子干渉
素子(31)及び磁束入力回路(32)を備え、上記超
電導量子干渉素子(31)及び磁束入力回路(32)が
極低温冷凍機(A)により冷却されるSQUID磁束計
(B)の出力信号から上記冷凍機(A)の振動による周
期性雑音を除去して目的の信号を得るようにしたSQU
ID磁束計出力の雑音除去装置として、SQUID磁束
計(B)の出力信号を冷凍機(A)の振動による雑音の
基本周期分ずつ加算平均して、信号や他の雑音等が除去
された周期性雑音のテンプレートを生成する雑音テンプ
レート生成手段(46)と、上記磁束計(B)の出力信
号から、上記雑音テンプレート生成手段(46)により
生成された雑音テンプレートを引算して目的の信号を得
る周期性雑音除去手段(47)(加算器又は減算器)と
を備えたことを特徴とする。Further, according to the invention of claim 4, as shown in FIG. 1, a superconducting quantum interference device (31) and a magnetic flux input circuit (32) which enter a superconducting state at a cryogenic level are provided. 31) and the magnetic flux input circuit (32) removes the periodic noise due to the vibration of the refrigerator (A) from the output signal of the SQUID magnetometer (B) cooled by the cryogenic refrigerator (A), and is a target signal. SKU to get
As a noise elimination device for the output of the ID magnetometer, a cycle in which the output signal of the SQUID magnetometer (B) is added and averaged for each basic cycle of the noise caused by the vibration of the refrigerator (A), and the signal and other noises are removed. Noise template generating means (46) for generating a template of sexual noise, and subtracting the noise template generated by the noise template generating means (46) from the output signal of the magnetometer (B) to obtain a target signal. And a periodic noise removing means (47) (adder or subtractor).
【0012】請求項2の発明では、冷凍機の振動による
雑音のふらつきを補償するために、上記請求項1のSQ
UID磁束計出力の雑音除去方法において、磁束計
(B)の出力信号の加算時に、信号の位相合せを行うこ
ととする。According to the second aspect of the present invention, the SQ of the first aspect is used to compensate for fluctuations in noise due to vibration of the refrigerator.
In the method of removing noise from the output of the UID magnetometer, the signals are phase-matched when adding the output signals of the magnetometer (B).
【0013】また、請求項5の発明では、同様に、請求
項4記載のSQUID磁束計出力の雑音除去装置におい
て、雑音テンプレート生成手段(46)は、磁束計
(B)の出力信号の加算時に信号の位相合せを行うよう
に構成する。According to a fifth aspect of the present invention, similarly, in the noise removing apparatus of the SQUID magnetometer output according to the fourth aspect, the noise template generating means (46) is configured to add the output signal of the magnetometer (B). It is configured to perform signal phase matching.
【0014】請求項3の発明では、請求項1のSQUI
D磁束計出力の雑音除去方法において、目的とする信号
が加算平均可能である場合、雑音テンプレートに含まれ
る目的とする信号の影響を減少させるために、周期性雑
音のテンプレート生成時に出力信号から平均の目的信号
を差し引いたデータを用いることとする。According to the third aspect of the present invention, the SQUID of the first aspect is provided.
In the method for removing noise from the output of the D magnetometer, if the target signal can be added and averaged, the average of the output signal at the time of generation of the periodic noise template is reduced in order to reduce the influence of the target signal included in the noise template. The data obtained by subtracting the target signal of (1) is used.
【0015】請求項6の発明では、同様に、請求項4記
載のSQUID磁束計出力の雑音除去装置において、目
的とする信号が加算平均可能である場合、雑音テンプレ
ートを生成する前にSQUID磁束計出力から目的とす
る信号の加算平均波形を差し引くように構成する。According to a sixth aspect of the present invention, similarly, in the noise elimination device of the SQUID magnetometer output according to the fourth aspect, when the target signal can be added and averaged, the SQUID magnetometer is generated before the noise template is generated. It is configured to subtract the averaging waveform of the target signal from the output.
【0016】[0016]
【作用】上記の構成により、請求項1の発明では、SQ
UID磁束計(B)の出力信号を冷凍機(A)の振動周
期分ずつ加算平均することで、信号や他の雑音等が除去
された、冷凍機(A)の振動のみによる周期性雑音のテ
ンプレートが生成される。その後、このテンプレートを
元の磁束計(B)の出力信号から引算すると、目的の信
号が得られる。こうして磁束計(B)の出力信号を加工
して雑音テンプレートを作り、この雑音テンプレートに
より磁束計(B)出力信号から雑音を除去するので、冷
凍機(A)に振動があっても、その防振対策を要するこ
となく、磁束計(B)の出力信号から冷凍機(A)の振
動による雑音を除去して、目的の信号を正確に得ること
ができる。また、信号系統が1チャンネルで済み、しか
も測定回数も1回で済み、単純なシステム構成となる。According to the above construction, the SQ of the first aspect is
By adding and averaging the output signal of the UID magnetometer (B) for each vibration cycle of the refrigerator (A), signals and other noises are removed, and periodic noise caused only by the vibration of the refrigerator (A) is removed. A template is generated. Thereafter, when this template is subtracted from the output signal of the original magnetometer (B), a target signal is obtained. In this way, the output signal of the magnetometer (B) is processed to form a noise template, and the noise template is used to remove noise from the output signal of the magnetometer (B). The noise due to the vibration of the refrigerator (A) can be removed from the output signal of the magnetometer (B) without requiring any countermeasures against vibration, and the target signal can be accurately obtained. In addition, a single system is required for the signal system, and the number of measurements is one.
【0017】請求項4の発明では、雑音テンプレート生
成手段(46)において、SQUID磁束計(B)の出
力信号を冷凍機(A)の振動周期分ずつ加算平均して、
冷凍機(A)の振動による周期性雑音のテンプレートが
生成され、周期性雑音除去手段(47)により、テンプ
レートが元の磁束計(B)の出力信号から引算されて、
目的の信号が得られる。この場合でも請求項1の発明と
同様の作用効果を奏することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the noise template generating means (46) adds and averages the output signals of the SQUID magnetometer (B) for each oscillation cycle of the refrigerator (A),
A template of the periodic noise due to the vibration of the refrigerator (A) is generated, and the template is subtracted from the original output signal of the magnetometer (B) by the periodic noise removing means (47).
The desired signal is obtained. In this case, the same operation and effect as the first aspect can be obtained.
【0018】請求項2又は5の発明では、上記磁束計
(B)の出力信号の加算時に信号の位相合せを行うの
で、冷凍機(A)の振動周期にふらつきがあっても、冷
凍機(A)の振動による雑音とテンプレートの周期を正
確にマッチングさせることができ、より正確な雑音の除
去を行うことができる。According to the second or fifth aspect of the present invention, the phase of the signals is adjusted when the output signals of the magnetometer (B) are added. Therefore, even if the vibration cycle of the refrigerator (A) fluctuates, the refrigerator ( The noise due to the vibration in A) can be accurately matched with the period of the template, and more accurate noise can be removed.
【0019】請求項3又は6の発明では、上記磁束計
(B)に含まれる目的とする信号が加算平均可能である
場合、雑音テンプレートの生成前に磁束計出力信号から
目的とする信号の加算平均波形を差し引くことにより、
雑音テンプレートに含まれる目的とする信号の影響をさ
らに抑えることができる。その結果として、上記請求項
1又は4の発明による雑音除去によって得られる波形に
含まれる波形歪みを小さく抑えることができる。According to the third or sixth aspect of the present invention, when the target signal included in the magnetometer (B) can be added and averaged, the addition of the target signal from the magnetometer output signal before generating the noise template is performed. By subtracting the average waveform,
The effect of the target signal included in the noise template can be further suppressed. As a result, the waveform distortion included in the waveform obtained by the noise removal according to the first or fourth aspect of the invention can be suppressed to a small level.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図3は本発明の実施例に係るSQUID磁束計及
びその周辺機器の構成を示し、この実施例ではSQUI
D磁束計は人体の心磁波(心臓から発せられる生体磁気
の一種)を検出するために使用される。同図において、
(1)は心磁波を検出する被験者(M)を上載する支持
台で、電磁シールドルーム(R)(或いは磁気シールド
ルーム)の内部に設置されている。支持台(1)の下方
には受台(2)が設置され、この受台(2)上に密閉状
の真空容器(3)が下端部を受台(2)内に没入せしめ
て固定支持されている。この真空容器(3)の内部は真
空状態に保たれていて、その内部上端にSQUID磁束
計(B)が収容されている。(A)はSQUID磁束計
(B)を作動可能な極低温レベルに冷却する2元回路の
ヘリウム冷凍機である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows a configuration of a SQUID magnetometer and its peripheral devices according to an embodiment of the present invention.
The D magnetometer is used to detect a magnetocardiogram of the human body (a type of biomagnetism emitted from the heart). In the figure,
(1) is a support on which a subject (M) for detecting a magnetocardiogram is mounted, and is installed inside an electromagnetically shielded room (R) (or a magnetically shielded room). A receiving table (2) is installed below the supporting table (1), and a closed vacuum vessel (3) is fixed on the receiving table (2) by lowering its lower end into the receiving table (2). Have been. The inside of the vacuum vessel (3) is kept in a vacuum state, and a SQUID magnetometer (B) is housed at the upper end of the inside. (A) is a binary circuit helium refrigerator that cools the SQUID magnetometer (B) to an operable cryogenic level.
【0021】上記真空容器(3)には冷凍機(A)の一
部を構成する予冷冷凍回路(4)の膨張機(5)及びJ
−T回路(10)の膨張ユニット(11)が取り付けら
れている。上記予冷冷凍回路(4)は、G−M(ギフォ
ード・マクマホン)サイクルの冷凍機で構成されてい
て、J−T回路(10)におけるヘリウムガスを予冷す
るためにヘリウムガスを圧縮膨張させるものであり、図
外の予冷用圧縮機と上記膨張機(5)とを閉回路に接続
してなる。上記膨張機(5)は真空容器(3)の底壁に
対し振動を絶縁された状態で取り付けられている。この
膨張機(5)は、真空容器(3)の底壁下面に固定配置
されたケーシング(6)と、該ケーシング(6)の上部
に連設された2段構造のシリンダ(7)とを有し、上記
ケーシング(6)には予冷用圧縮機の吐出側に接続され
る高圧ガス入口(6a)と、同吸入側に接続される低圧
ガス出口(6b)とが開口されている。上記シリンダ
(7)は真空容器(3)の底壁を気密状に貫通して内部
に上方に延びており、その大径部の上端部には55〜6
0Kの温度レベルに保持される第1ヒートステーション
(8)が、また小径部の上端には上記第1ヒートステー
ション(8)よりも低い15〜20Kの温度レベルに保
持される第2ヒートステーション(9)がそれぞれ形成
されている。The vacuum vessel (3) has an expander (5) and a J in a pre-cooling refrigeration circuit (4) constituting a part of the refrigerator (A).
-The expansion unit (11) of the T circuit (10) is attached. The pre-cooling refrigeration circuit (4) is constituted by a GM (Gifford McMahon) cycle refrigerator, and compresses and expands helium gas in order to pre-cool helium gas in the JT circuit (10). Yes, a pre-cooling compressor (not shown) and the expander (5) are connected in a closed circuit. The expander (5) is attached to the bottom wall of the vacuum vessel (3) in a state where vibration is insulated. The expander (5) includes a casing (6) fixedly arranged on the lower surface of the bottom wall of the vacuum vessel (3), and a two-stage cylinder (7) connected to an upper part of the casing (6). The casing (6) has a high-pressure gas inlet (6a) connected to the discharge side of the pre-cooling compressor and a low-pressure gas outlet (6b) connected to the suction side. The cylinder (7) extends upward through the bottom wall of the vacuum vessel (3) in an airtight manner, and has an upper end with a diameter of 55-6.
A first heat station (8) maintained at a temperature level of 0K, and a second heat station (8) maintained at the upper end of the small diameter portion at a temperature level of 15-20K lower than the first heat station (8). 9) are formed respectively.
【0022】そして、図示しないが、上記シリンダ
(7)内には、シリンダ(7)内に上記ヒートステーシ
ョン(8),(9)に対応する位置に膨張室を区画形成
するディスプレーサ(置換器)が往復動可能に嵌挿され
ている。一方、上記ケーシング(6)内には、回転する
毎に開弁して上記高圧ガス入口(6a)から流入したヘ
リウムガスを上記シリンダ(7)内の膨張室に供給し又
は膨張室内で膨張したヘリウムガスを低圧ガス出口(6
b)から排出するように切り換わるロータリバルブと、
該ロータリバルブを駆動するバルブモータとが嵌装され
ている。そして、膨張機(5)におけるロータリバルブ
の開弁により高圧ヘリウムガスをシリンダ(7)内の膨
張室でサイモン膨張させて、その膨張に伴う温度降下に
より極低温レベルの寒冷を発生させ、その寒冷をシリン
ダ(7)における第1及び第2ヒートステーション
(8),(9)にて保持する。よって、予冷用圧縮機か
ら吐出された高圧のヘリウムガスを膨張機(5)に供給
し、その膨張機(5)での断熱膨張によりヒートステー
ション(8),(9)の温度を低下させて、J−T回路
(10)における後述の予冷器(15),(16)を予
冷するとともに、膨張した低圧ヘリウムガスを圧縮機に
戻して再圧縮するようにした閉回路の予冷冷凍回路
(4)が構成されている。Although not shown, a displacer (replacer) is formed in the cylinder (7) to define an expansion chamber in the cylinder (7) at a position corresponding to the heat stations (8) and (9). Are reciprocally fitted. On the other hand, in the casing (6), the valve is opened each time it rotates, and the helium gas flowing from the high-pressure gas inlet (6a) is supplied to the expansion chamber in the cylinder (7) or expanded in the expansion chamber. Helium gas is supplied to the low pressure gas outlet (6
b) a rotary valve that switches to discharge from
A valve motor for driving the rotary valve is fitted. Then, the high-pressure helium gas is Simon-expanded in the expansion chamber in the cylinder (7) by opening a rotary valve in the expander (5), and a cryogenic level of cold is generated due to a temperature drop accompanying the expansion. At the first and second heat stations (8) and (9) in the cylinder (7). Therefore, high-pressure helium gas discharged from the pre-cooling compressor is supplied to the expander (5), and the temperatures of the heat stations (8) and (9) are reduced by adiabatic expansion in the expander (5). , J-T circuit (10), a pre-cooler (15), (16), which will be described later, is pre-cooled, and the expanded low-pressure helium gas is returned to the compressor to be re-compressed. ) Is configured.
【0023】一方、上記J−T回路(10)は、約4K
の極低温レベルの寒冷を発生させるためにヘリウムガス
を圧縮してジュール・トムソン膨張させる冷凍回路であ
って、ヘリウムガスを圧縮するJ−T圧縮機(図示せ
ず)と、その圧縮されたヘリウムガスをジュール・トム
ソン膨張させる上記膨張ユニット(11)とを備えてい
る。この膨張ユニット(11)は上記真空容器(3)の
底壁を気密状に貫通する第1のJ−T熱交換器(12)
を有し、該第1のJ−T熱交換器(12)には、真空容
器(3)の内部に配置された第2及び第3のJ−T熱交
換器(13),(14)が接続されている。上記各J−
T熱交換器(12)〜(14)は1次側及び2次側をそ
れぞれ通過するヘリウムガス間で互いに熱交換させるも
ので、第1のJ−T熱交換器(12)の1次側は上記J
−T圧縮機の吐出側に接続されている。また、第1及び
第2のJ−T熱交換器(12),(13)の各1次側同
士は、上記膨張機(5)の第1ヒートステーション
(8)外周に配置した熱交換器からなる第1予冷器(1
5)を介して接続されている。同様に、第2及び第3の
J−T熱交換器(13),(14)の各1次側同士は、
膨張機(5)の第2ヒートステーション(9)外周に配
置した熱交換器からなる第2予冷器(16)を介して接
続されている。さらに、上記第3のJ−T熱交換器(1
4)の1次側は、高圧のヘリウムガスをジュール・トム
ソン膨張させるJ−T弁(17)を介して冷却器(1
8)に接続されている。上記J−T弁(17)は真空容
器(3)外から図外の操作ロッドによって開度が調整さ
れる。上記冷却器(18)は受冷プレート(19)下面
の受冷部(19a)外周に巻かれたコイル状の配管から
なるもので、この構造によって受冷プレート(19)が
冷却器(18)と伝熱可能に接触して、それと同じ温度
の約4Kステージに保たれる。また、受冷プレート(1
9)の上面に上記SQUID磁束計(B)が伝熱可能に
一体的に取り付けられている。On the other hand, the JT circuit (10) has a capacity of about 4K.
A JT compressor (not shown) for compressing helium gas and compressing helium gas to generate Joule-Thomson expansion in order to generate a cryogenic level of refrigeration; The expansion unit (11) for expanding the gas by Joule-Thomson. This expansion unit (11) is a first JT heat exchanger (12) that penetrates the bottom wall of the vacuum vessel (3) in an airtight manner.
The first and second JT heat exchangers (12) have second and third JT heat exchangers (13) and (14) disposed inside the vacuum vessel (3). Is connected. Each of the above J-
The T heat exchangers (12) to (14) exchange heat with each other between the helium gas passing through the primary side and the secondary side, respectively, and the primary side of the first JT heat exchanger (12). Is J
-Connected to the discharge side of the T compressor. The primary sides of the first and second JT heat exchangers (12) and (13) are connected to the heat exchanger (8) disposed around the first heat station (8) of the expander (5). The first precooler (1
5). Similarly, each primary side of the second and third JT heat exchangers (13) and (14)
The heat exchanger (9) of the expander (5) is connected via a second precooler (16) composed of a heat exchanger arranged on the outer periphery. Further, the third JT heat exchanger (1)
The primary side of 4) is provided with a cooler (1) through a J-T valve (17) for expanding high-pressure helium gas by Joule-Thomson.
8). The opening of the JT valve (17) is adjusted by an operation rod (not shown) from outside the vacuum vessel (3). The cooler (18) is composed of a coiled pipe wound around the outer periphery of the cold receiving portion (19a) on the lower surface of the cold receiving plate (19). With this structure, the cold receiving plate (19) is used to cool the cooler (18). And is kept at about the same temperature of about 4K stage. The cooling plate (1
The SQUID magnetometer (B) is integrally mounted on the upper surface of 9) so as to be able to conduct heat.
【0024】さらに、上記冷却器(18)は上記第3及
び第2のJ−T熱交換器(14),(13)の各2次側
を経て第1のJ−T熱交換器(12)の2次側に接続さ
れ、該第1のJ−T熱交換器(12)の2次側は上記J
−T圧縮機の吸入側に接続されている。よって、J−T
回路(10)では、J−T圧縮機によりヘリウムガスを
高圧に圧縮して真空容器(3)側に供給し、それを真空
容器(3)の第1〜第3のJ−T熱交換器(12)〜
(14)において圧縮機側に戻る低温低圧のヘリウムガ
スと熱交換させるとともに、第1及び第2予冷器(1
5),(16)でそれぞれ膨張機(5)の第1及び第2
ヒートステーション(8),(9)と熱交換させて冷却
したのち、J−T弁(17)でジュール・トムソン膨張
させて冷却器(18)で1気圧、約4Kの気液混合状態
のヘリウムとなし、このヘリウムの蒸発潜熱により受冷
プレート(19)及びそれに接触するSQUID磁束計
(B)を約4Kの極低温レベルに冷却保持し、しかる
後、上記膨張によって低圧となったヘリウムガスを第1
〜第3のJ−T熱交換器(12)〜(14)の各2次側
を通してJ−T圧縮機に吸入させて再圧縮するように構
成されている。Further, the cooler (18) passes through the secondary sides of the third and second JT heat exchangers (14) and (13), and the first JT heat exchanger (12). ) Is connected to the secondary side of the first JT heat exchanger (12).
-Connected to the suction side of the T compressor. Therefore, JT
In the circuit (10), the helium gas is compressed to a high pressure by the JT compressor and supplied to the vacuum vessel (3) side, and the helium gas is supplied to the first to third JT heat exchangers of the vacuum vessel (3). (12)-
In (14), heat is exchanged with the low-temperature and low-pressure helium gas returning to the compressor side, and the first and second precoolers (1) are exchanged.
5) and (16), the first and second expanders (5) respectively.
After cooling by heat exchange with the heat stations (8) and (9), it is expanded by Joule-Thomson by the J-T valve (17) and helium in a gas-liquid mixed state of about 1 atm and about 4K by the cooler (18) Then, the cooling plate (19) and the SQUID magnetometer (B) in contact therewith are cooled and kept at a cryogenic level of about 4K by the latent heat of vaporization of helium. First
The third to third JT heat exchangers (12) to (14) are configured to be sucked into the JT compressor through the respective secondary sides and recompressed.
【0025】上記SQUID磁束計(B)は、極低温レ
ベルで超電導状態となる超電導量子干渉素子(31)
と、該超電導量子干渉素子(31)に接続される磁束入
力回路(32)とを備えてなり、上記超電導量子干渉素
子(31)は上記受冷プレート(19)の上面に伝熱可
能に取付固定されている。一方、磁束入力回路(32)
は、円筒状のボビン(34)にループ状に巻き付けられ
た超電導線からなるピックアップコイル(33)を有
し、このピックアップコイル(33)はループが例えば
合計4つとされていて、そのうち上下のループの各々と
中央の2つのループとを電流が互いに交互に逆向きに流
れるよう一定間隔をあけて直列に接続した2回差動形の
もので構成されている。つまり、SQUID磁束計
(B)は、4つのループに巻かれたピックアップコイル
(33)で磁場勾配を測定するグラジオメータを構成し
ている。The SQUID magnetometer (B) is a superconducting quantum interference device (31) which is in a superconducting state at a cryogenic level.
And a magnetic flux input circuit (32) connected to the superconducting quantum interference device (31), wherein the superconducting quantum interference device (31) is mounted on the upper surface of the cooling plate (19) so as to be able to conduct heat. Fixed. On the other hand, a magnetic flux input circuit (32)
Has a pickup coil (33) composed of a superconducting wire wound in a loop around a cylindrical bobbin (34), and the pickup coil (33) has, for example, a total of four loops, of which upper and lower loops are provided. And two central loops are connected in series at regular intervals so that currents alternately flow in opposite directions. That is, the SQUID magnetometer (B) constitutes a gradiometer that measures a magnetic field gradient with the pickup coil (33) wound around four loops.
【0026】そして、上記受冷プレート(19)の上面
には伝熱ブラケット(20)が超電導量子干渉素子(3
1)を上方から覆うように取り付けられ、このブラケッ
ト(20)の上面に上記ボビン(34)が立設されてい
る。このボビン(34)は200〜300mm程度の長さ
のもので、真空容器(3)の上壁中心に形成した上方膨
出部(3a)内を上方に延び、その上側部分にピックア
ップコイル(33)が巻き付けられており、このボビン
(34)を介してピックアップコイル(33)をその超
電導転移温度以下まで冷却するようにしている。On the upper surface of the cooling plate (19), a heat transfer bracket (20) is provided with a superconducting quantum interference device (3).
1) is mounted so as to cover it from above, and the bobbin (34) is erected on the upper surface of the bracket (20). The bobbin (34) has a length of about 200 to 300 mm, extends upward in an upper bulge (3a) formed in the center of the upper wall of the vacuum vessel (3), and has a pickup coil (33) on its upper part. ) Is wound around the bobbin (34) to cool the pickup coil (33) below its superconducting transition temperature.
【0027】尚、上記真空容器(3)の膨出部(3a)
の上端は支持台(1)中心の開口(1a)に臨んでお
り、この開口(1a)を通して支持台(1)上面の被験
者(M)の心磁波を測定するようにしている。The bulge (3a) of the vacuum vessel (3)
The upper end faces the opening (1a) at the center of the support (1), and the magnetocardiogram of the subject (M) on the upper surface of the support (1) is measured through the opening (1a).
【0028】また、図3中、(21)は受冷プレート
(19)、超電導量子干渉素子(31)、ブラケット
(20)、ボビン(34)の下部等を覆うように真空容
器(3)内上部に配置された輻射シールドで、予冷冷凍
回路(32)の膨張機における第1ヒートステーション
(8)に接触して80K程度に保持される。In FIG. 3, reference numeral (21) denotes the inside of the vacuum vessel (3) so as to cover the cooling plate (19), the superconducting quantum interference device (31), the bracket (20), the lower part of the bobbin (34), and the like. The radiation shield arranged at the upper part contacts the first heat station (8) in the expander of the pre-cooling refrigeration circuit (32) and is maintained at about 80K.
【0029】上記SQUID磁束計(B)の超電導量子
干渉素子(31)の出力信号はFLLコントローラ(4
1)、光アイソレーション・アンプ(42)、アンチ・
エリアス・フィルタ(43)及びAD変換器(44)を
介してコンピュータ(45)に入力されている。このコ
ンピュータ(45)において磁束計(B)の出力信号を
処理するときの手順について図2に示すフローチャート
図により説明する。The output signal of the superconducting quantum interference device (31) of the SQUID magnetometer (B) is output from the FLL controller (4).
1), optical isolation amplifier (42), anti-
It is input to a computer (45) via an alias filter (43) and an AD converter (44). The procedure for processing the output signal of the magnetometer (B) in the computer (45) will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
【0030】まず、目的とする信号と周期性雑音(基本
周波数成分及びその高調波成分からなる雑音)とからな
る計測データ(D)について考える。目的とする信号が
心磁波や誘発脳磁波のように加算平均可能な信号である
YESの場合、スタート後のステップS0 からステップ
S1 へと処理を進める。一方、不整脈波や自発脳磁波の
ように加算平均が不可能なNOの場合には、ステップS
0 からステップS3 で計測データ(D)を目的のデータ
(D′)とした後、ステップS4 へ進む。First, consider the measurement data (D) composed of a target signal and periodic noise (noise comprising a fundamental frequency component and its harmonic components). If the target signal is a signal that can be averaged, such as a cardiac magnetic wave or an induced brain magnetic wave, the process proceeds from step S0 after the start to step S1. On the other hand, in the case of NO where averaging cannot be performed, such as an arrhythmia wave or a spontaneous brain wave, step S
From 0, the measurement data (D) is set to the target data (D ') in step S3, and then the process proceeds to step S4.
【0031】上記ステップS1 では、計測データ(D)
から目的の信号に同期した波形をトリガーとして(雑音
に比べ信号が十分に大きい場合、データ(D)自身をト
リガーとして)、信号についての加算平均波形(Sa)
を得る。In step S1, the measurement data (D)
, A waveform synchronized with a target signal is used as a trigger (when the signal is sufficiently large compared to noise, the data (D) itself is used as a trigger), and an averaged waveform (Sa) of the signal is obtained.
Get.
【0032】次に、ステップS2 において、上記データ
(D)から信号の影響を除き、大部分が雑音からなる波
形(D′)を得るために、データ(D)の信号部分から
上記の加算平均波形(Sa)をそれぞれ引算する。この
引算により、得られるデータ(D′)に不連続な部分が
生じる場合があり得るが、引算する波形(Sa)から直
流成分を除去したり、或いは両端の値と勾配が0に収束
するような窓関数を掛けることにより、この不連続性の
発生を防ぐことができる。Next, in step S2, in order to remove the influence of the signal from the data (D) and obtain a waveform (D ') mainly composed of noise, the above-mentioned averaging is performed from the signal portion of the data (D). Each of the waveforms (Sa) is subtracted. This subtraction may cause a discontinuous portion in the obtained data (D '). However, the DC component may be removed from the waveform (Sa) to be subtracted, or the values and gradients at both ends may converge to zero. The discontinuity can be prevented from occurring by multiplying the window function as follows.
【0033】この後、ステップS4 において、データ
(D)のデータ長(p)(=サンプリング周波数/雑音
の基本周波数)の任意の位置(n)に含まれる、雑音波
形になるべく近い波形を得るために、以下の処理を行
う。つまり、ステップS0 からステップS1 への経路を
経た場合にはデータ(D)についての、またそれ以外の
場合にはステップS2 で得た波形(D′)についての同
時刻の区間(n)から前後に(k)区間、データ長
(p)ずつ加算平均することにより、平均の雑音波形
(Na)を得る。Thereafter, in step S4, in order to obtain a waveform as close as possible to the noise waveform included at an arbitrary position (n) of the data length (p) of the data (D) (= sampling frequency / basic frequency of noise). Then, the following processing is performed. In other words, when the route from step S0 to step S1 is passed, the data (D) is obtained, and otherwise, the waveform (D ') obtained in step S2 is shifted back and forth from the same time interval (n). The average noise waveform (Na) is obtained by adding and averaging (k) section and data length (p).
【0034】そして、ステップS5 で、これをデータ
(D)の同区間(n)から引算することにより、データ
(D)の任意の区間(n)から雑音を除去することがで
きる。Then, in step S5, by subtracting this from the same section (n) of the data (D), noise can be removed from any section (n) of the data (D).
【0035】ステップS6 では、ステップS4 ,S5 を
データ(D)の全ての区間に施すことにより、雑音を殆
ど含まない波形(D″)を得る。In step S6, steps S4 and S5 are applied to all sections of the data (D) to obtain a waveform (D ") containing almost no noise.
【0036】尚、ステップS4 ,S5 について、雑音が
多少の周波数変動を含む場合、雑音についての加算平均
時に、上記データ(D′)の区間(n)の部分との相互
相関を各々の区間について計算することにより、その変
動分を考慮することができる。また、周波数のずれとい
っても雑音源が冷凍機(A)の振動である場合、基本周
波数の1周期に対して隣り合う雑音のずれは通常0.1
%以下であるので、全区間に亘って相互相関を計算する
必要はなく、雑音の基本周波数の1周期の1%程度に対
応する区間について計算すれば十分であり、僅かな処理
時間しか必要としない。In steps S4 and S5, if the noise includes some frequency fluctuations, the cross-correlation with the section (n) of the data (D ') is calculated for each section during the averaging of the noise. By calculating, the variation can be considered. In addition, when the noise source is the vibration of the refrigerator (A), the deviation of the noise adjacent to one cycle of the fundamental frequency is usually 0.1.
% Or less, it is not necessary to calculate the cross-correlation over the entire section. It is sufficient to calculate the section corresponding to about 1% of one cycle of the fundamental frequency of noise, and only a small processing time is required. do not do.
【0037】また、ステップS0 からステップS3 を経
由してステップS4 への経路をとる場合、ステップS4
における加算平均回数(2k+1)は十分に多くとらな
ければならない。なぜなら、ステップS1 ,S2 を省略
したとき、平均の雑音波形(Na)に含まれる信号の影
響は(2k+1)に反比例するからである。When a route is taken from step S0 to step S4 via step S3, step S4
Must be sufficiently large. This is because when steps S1 and S2 are omitted, the influence of the signal contained in the average noise waveform (Na) is inversely proportional to (2k + 1).
【0038】この実施例では、上記ステップS4 によ
り、SQUID磁束計(B)の出力信号を冷凍機(A)
の振動の基本周波数ずつ位相合せを行いながら加算平均
し、目的とする信号やその他の雑音が除去された周期性
雑音のテンプレートを生成するようにした雑音テンプレ
ート生成手段(46)が構成される。In this embodiment, in step S4, the output signal of the SQUID magnetometer (B) is output to the refrigerator (A).
A noise template generating means (46) is configured to generate an average of periodic noise from which a target signal and other noises have been removed by performing averaging while performing phase adjustment for each fundamental frequency of the vibration.
【0039】また、ステップS5 ,S6 により、上記磁
束計(B)の出力信号から、上記雑音テンプレート生成
手段(46)により生成された雑音テンプレートを位相
合せを行いながら引算して目的の信号を得るようにした
周期性雑音除去手段(47)が構成される。In steps S5 and S6, the target signal is obtained by subtracting the noise template generated by the noise template generating means (46) from the output signal of the magnetometer (B) while performing phase matching. A periodic noise removing means (47) is obtained.
【0040】次に、上記実施例の作用について説明す
る。ヘリウム冷凍機(A)の運転に伴ってSQUID磁
束計(B)が冷却され、そのSQUID磁束計(B)の
温度が約4Kの極低温レベルまで降下すると、該SQU
ID磁束計(B)が作動状態になる。Next, the operation of the above embodiment will be described. When the SQUID magnetometer (B) is cooled with the operation of the helium refrigerator (A) and the temperature of the SQUID magnetometer (B) drops to a cryogenic level of about 4K, the SQUID magnetometer (B) is cooled.
The ID magnetometer (B) is activated.
【0041】すなわち、まず、予冷冷凍回路(4)及び
J−T回路(10)の各圧縮機が起動されてヘリウム冷
凍機(A)が定常運転状態になると、予冷冷凍回路
(4)における膨張機(5)で予冷用圧縮機から供給さ
れた高圧のヘリウムガスが膨張し、このガスの膨張に伴
う温度降下によりシリンダ(7)の第1ヒートステーシ
ョン(8)が55〜60Kの温度レベルに、また第2ヒ
ートステーション(9)が15〜20Kの温度レベルに
それぞれ冷却される。That is, first, when the compressors of the pre-cooling refrigeration circuit (4) and the JT circuit (10) are started and the helium refrigerator (A) is in a steady operation state, the expansion in the pre-cooling refrigeration circuit (4) is performed. The high-pressure helium gas supplied from the pre-cooling compressor expands in the machine (5), and the first heat station (8) of the cylinder (7) reaches a temperature level of 55 to 60K due to a temperature drop accompanying the expansion of the gas. And the second heat station (9) is cooled to a temperature level of 15-20K, respectively.
【0042】一方、これと同時に、J−T回路(10)
では、圧縮機から吐出された高圧のヘリウムガスが真空
容器(3)側に供給され、この真空容器(3)側に供給
された高圧ヘリウムガスは、第1のJ−T熱交換器(1
2)の1次側に入り、そこで圧縮機側へ戻る2次側の低
圧ヘリウムガスと熱交換されて常温300Kから約70
Kまで冷却され、その後、上記膨張機(5)の55〜6
0Kに冷却されている第1ヒートステーション(8)外
周の第1予冷器(15)に入って約55Kまで冷却され
る。この冷却されたガスは第2のJ−T熱交換器(1
3)の1次側に入って、同様に2次側の低圧ヘリウムガ
スとの熱交換により約20Kまで冷却された後、膨張機
(5)の15〜20Kに冷却されている第2ヒートステ
ーション(9)外周の第2予冷器(16)に入って約1
5Kまで冷却される。さらに、ガスは第3のJ−T熱交
換器(14)の1次側に入って2次側の低圧ヘリウムガ
スとの熱交換により約5Kまで冷却され、しかる後にJ
−T弁(17)に至る。このJ−T弁(17)では高圧
ヘリウムガスは絞られてジュール・トムソン膨張し、1
気圧、約4Kの気液混合状態のヘリウムとなってJ−T
弁(17)下流の冷却器(18)へ供給される。そし
て、この冷却器(18)において、上記気液混合状態の
ヘリウムにおける液部分の蒸発潜熱により受冷プレート
(19)が冷却される。この受冷プレート(19)が冷
却されると、該受冷プレート(19)に伝熱可能に接触
しているSQUID磁束計(B)の超電導量子干渉素子
(31)、ボビン(34)及び磁束入力回路(32)の
ピックアップコイル(33)も冷却される。On the other hand, at the same time, the JT circuit (10)
In this example, the high-pressure helium gas discharged from the compressor is supplied to the vacuum vessel (3), and the high-pressure helium gas supplied to the vacuum vessel (3) is supplied to the first JT heat exchanger (1).
It enters the primary side of 2), where it exchanges heat with the low-pressure helium gas on the secondary side, which returns to the compressor side.
K, and then 55 to 6 of the expander (5).
It enters the first precooler (15) on the outer periphery of the first heat station (8) cooled to 0K and is cooled to about 55K. This cooled gas is supplied to the second JT heat exchanger (1).
The second heat station which enters the primary side of 3), is similarly cooled to about 20K by heat exchange with the low-pressure helium gas on the secondary side, and is then cooled to 15 to 20K of the expander (5). (9) Approximately 1 after entering the second precooler (16)
Cool down to 5K. Further, the gas enters the primary side of the third JT heat exchanger (14) and is cooled to about 5K by heat exchange with the low pressure helium gas on the secondary side, after which the JT is cooled.
-To the T-valve (17). In this JT valve (17), the high-pressure helium gas is throttled and expanded by Joule-Thomson,
Atmospheric pressure, approx. 4K gas-liquid helium becomes J-T
It is supplied to a cooler (18) downstream of the valve (17). Then, in the cooler (18), the cooling plate (19) is cooled by the latent heat of vaporization of the liquid portion of the helium in the gas-liquid mixed state. When the cooling plate (19) is cooled, the superconducting quantum interference device (31), the bobbin (34), and the magnetic flux of the SQUID magnetometer (B) in contact with the cooling plate (19) so as to be able to conduct heat. The pickup coil (33) of the input circuit (32) is also cooled.
【0043】そして、上記蒸発した低圧ヘリウムガスは
冷却器(18)から第3のJ−T熱交換器(14)の2
次側に戻ってその間に約4Kの飽和ガスとなり、このヘ
リウムガスは第2及び第1のJ−T熱交換器(13),
(12)の2次側を通って順に1次側の高圧ヘリウムガ
スを冷却しながら最後に約300K(室温)まで温度上
昇し、しかる後、圧縮機の吸入側へ戻る。以上で予冷冷
凍回路(4)及びJ−T回路(10)の1サイクルが終
了し、以後、同様なサイクルが繰り返されて冷凍機
(A)の冷凍運転が行われる。このような冷凍運転の継
続によりSQUID磁束計(B)の温度が極低温レベル
(作動温度レベル)に向かって降下し、その極低温レベ
ルへの到達の後にSQUID磁束計(B)が作動状態と
なる。Then, the evaporated low-pressure helium gas is supplied from the cooler (18) to the second JT heat exchanger (14).
Returning to the next side, in the meantime, a saturated gas of about 4K is obtained, and this helium gas is supplied to the second and first JT heat exchangers (13),
Finally, while cooling the high-pressure helium gas on the primary side through the secondary side of (12), the temperature finally rises to about 300 K (room temperature), and then returns to the suction side of the compressor. Thus, one cycle of the pre-cooling refrigeration circuit (4) and the JT circuit (10) is completed, and thereafter, the same cycle is repeated to perform the refrigeration operation of the refrigerator (A). The continuation of such refrigeration operation lowers the temperature of the SQUID magnetometer (B) toward the cryogenic level (operating temperature level), and after reaching the cryogenic level, the SQUID magnetometer (B) changes to the operating state. Become.
【0044】この実施例において、上記SQUID磁束
計(B)の出力信号データ(D)から冷凍機(A)の振
動による雑音を消去して目的の心磁波信号を得るための
処理過程を図4によって説明する。まず、波形1は、心
磁波信号と冷凍機(A)の振動による雑音とを含むデー
タ(D)である。この心磁波信号は加算平均であるか
ら、図2のフローチャートではステップS0 からステッ
プS1 へと進み、心磁波についてデータ(D)を加算平
均して波形2(加算平均波形(Sa))を得る。In this embodiment, a process for obtaining a target magnetocardiogram signal by eliminating noise due to the vibration of the refrigerator (A) from the output signal data (D) of the SQUID magnetometer (B) is shown in FIG. It will be explained by. First, waveform 1 is data (D) including a magnetocardiogram signal and noise due to vibration of the refrigerator (A). Since the magnetocardiogram signal is an addition average, the process proceeds from step S0 to step S1 in the flowchart of FIG. 2, and data (D) is added and averaged for the magnetocardiogram to obtain waveform 2 (addition average waveform (Sa)).
【0045】次に、波形1から波形2を引算し(フロー
チャートのステップS2 参照)、心磁波信号を含まない
殆ど雑音のみからなる波形3(データ(D′))を得
る。Next, the waveform 2 is subtracted from the waveform 1 (see step S2 in the flow chart) to obtain a waveform 3 (data (D ')) containing almost no noise including the magnetocardiographic signal.
【0046】波形1のデータ長(p)(=サンプリング
周波数/雑音の基本周波数)の任意の部分(c)に含ま
れる雑音波形になるべく近い雑音テンプレート(Na)
を得るために、波形3(データ(D′))の同時刻の同
区間(c)を中心に2(=k)区間ずつ雑音について加
算平均を行い、波形4(平均の雑音波形(Na))を得
る。このとき、雑音の周波数変動を考慮するために、区
間(c)と各区間(a),(b),(d),(e)とに
ついてデータ長(p)の1%程度ずつ相互相関をとりな
がら加算平均が行われる。Noise template (Na) as close as possible to the noise waveform contained in any part (c) of data length (p) (= sampling frequency / basic frequency of noise) of waveform 1
In order to obtain the noise, an average of the noise is performed by 2 (= k) sections around the same section (c) at the same time of the waveform 3 (data (D ′)), and the waveform 4 (average noise waveform (Na)) Get) At this time, in order to consider the frequency variation of noise, the cross-correlation between the section (c) and each of the sections (a), (b), (d), and (e) is about 1% of the data length (p). The averaging is performed while taking.
【0047】波形1(データ(D))の区間(c)から
波形4(平均の雑音波形(Na))を引算することによ
り、波形1(データ(D))の区間(c)から雑音を除
去できる。これを全区間について施すことにより、波形
5(雑音を殆ど含まない波形(D″))を得る。By subtracting waveform 4 (average noise waveform (Na)) from section (c) of waveform 1 (data (D)), noise from section (c) of waveform 1 (data (D)) is obtained. Can be removed. By applying this to all sections, a waveform 5 (a waveform (D ″) containing almost no noise) is obtained.
【0048】したがって、このように、磁束計(B)の
出力信号データを加工して雑音テンプレートを作り、こ
の雑音テンプレートにより磁束計(B)出力信号から冷
凍機(A)の振動による雑音を除去するので、冷凍機
(A)に振動があっても、その防振対策を要することな
く、磁束計(B)の出力信号から冷凍機(A)の振動に
よる雑音を除去でき、目的の心磁波信号を正確に得るこ
とができる。また、信号系統が1チャンネルで済み、し
かも測定回数も1回で済み、単純なシステム構成とな
る。Accordingly, a noise template is created by processing the output signal data of the magnetometer (B), and noise due to the vibration of the refrigerator (A) is removed from the output signal of the magnetometer (B) using the noise template. Therefore, even if there is vibration in the refrigerator (A), noise due to the vibration of the refrigerator (A) can be removed from the output signal of the magnetic flux meter (B) without taking measures to prevent the vibration, and the desired magnetocardiogram can be obtained. The signal can be obtained accurately. In addition, a single system is required for the signal system, and the number of measurements is one.
【0049】また、上記磁束計(B)の出力信号の加算
時及び磁束計(B)の出力信号からの雑音テンプレート
の引算時に信号の位相合せを行って、信号と雑音との周
期を正確にマッチングさせるので、より正確な検出を行
うことができる。Further, when adding the output signals of the magnetometer (B) and subtracting the noise template from the output signals of the magnetometer (B), the phases of the signals are adjusted so that the period between the signal and the noise can be accurately determined. Therefore, more accurate detection can be performed.
【0050】尚、本発明は、心磁波測定用以外のSQU
ID磁束計に対しても適用できるのは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the SQUA
Of course, it can be applied to an ID magnetometer.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上説明した如く、請求項1又は4の発
明によると、極低温冷凍機により冷却されるSQUID
磁束計において、その出力信号を冷凍機の振動周期分ず
つ加算平均して該冷凍機による周期性雑音のテンプレー
トを作り、このテンプレートを元の磁束計の出力信号か
ら引算して雑音を除去するので、冷凍機に振動があって
も、その防振対策或いは繁雑なハードやソフトを要する
ことなく簡単なシステム構成で、磁束計の出力信号から
冷凍機の振動による雑音を除去して、目的の信号を正確
に得ることができる。As described above, according to the present invention, the SQUID cooled by the cryogenic refrigerator is provided.
In the magnetometer, the output signal is added and averaged for each vibration cycle of the refrigerator to create a template of the periodic noise by the refrigerator, and the template is subtracted from the original output signal of the magnetometer to remove the noise. Therefore, even if there is vibration in the refrigerator, the noise caused by the vibration of the refrigerator can be removed from the output signal of the magnetometer with a simple system configuration without the need for anti-vibration measures or complicated hardware and software. The signal can be obtained accurately.
【0052】また、請求項2又は5の発明によると、上
記磁束計の出力信号の加算時、及び磁束計の出力信号か
らの雑音テンプレートの引算時に信号の位相合せを行う
ので、冷凍機の振動周期にふらつきがあっても、信号と
雑音との周期を正確にマッチングでき、より正確な雑音
除去が行える。According to the second or fifth aspect of the present invention, when the output signals of the magnetometers are added and when the noise template is subtracted from the output signals of the magnetometers, the phases of the signals are adjusted. Even if the oscillation period fluctuates, the period of the signal and the period of the noise can be accurately matched, and more accurate noise removal can be performed.
【0053】請求項3又は6の発明によれば、上記磁束
計(B)に含まれる目的とする信号が加算平均可能であ
る場合、雑音テンプレートの生成前に磁束計出力信号か
ら目的とする信号の加算平均波形を差し引くことによ
り、雑音テンプレートに含まれる目的とする信号の影響
をさらに抑えることができ、結果として、上記請求項1
又は4の発明による雑音除去によって得られる波形に含
まれる波形歪みを小さく抑えることができる。According to the third or sixth aspect of the present invention, when the target signal included in the magnetometer (B) can be averaged, the target signal is output from the magnetometer output signal before generating the noise template. By subtracting the averaging waveform, the effect of the target signal included in the noise template can be further suppressed, and as a result,
Alternatively, the waveform distortion included in the waveform obtained by the noise removal according to the fourth aspect can be suppressed to a small value.
【図1】本発明の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the present invention.
【図2】本発明の実施例においてコンピュータで行われ
る信号処理手順を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart illustrating a signal processing procedure performed by a computer in the embodiment of the present invention.
【図3】実施例における極低温冷凍機、SQUID磁束
計及びその信号系を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a cryogenic refrigerator, a SQUID magnetometer, and a signal system thereof in the embodiment.
【図4】実施例において区間kをk=2としたときの実
際の処理手順を波形によって示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing waveforms of an actual processing procedure when a section k is set to 2 in the embodiment.
(A) ヘリウム冷凍機 (3) 真空容器 (4) 予冷冷凍回路 (5) 膨張機 (10) J−T回路 (17) J−T弁 (18) 冷却器 (19) 受冷プレート (B) SQUID磁束計 (31) 超電導量子干渉素子 (32) 磁束入力回路 (45) コンピュータ (46) 雑音テンプレート生成手段 (47) 周期性雑音除去手段 (A) Helium refrigerator (3) Vacuum container (4) Pre-cooling refrigeration circuit (5) Expander (10) JT circuit (17) JT valve (18) Cooler (19) Cooling plate (B) SQUID magnetometer (31) Superconducting quantum interference device (32) Magnetic flux input circuit (45) Computer (46) Noise template generating means (47) Periodic noise removing means
Claims (6)
量子干渉素子(31)及び磁束入力回路(32)を備
え、上記超電導量子干渉素子(31)及び磁束入力回路
(32)が極低温冷凍機(A)により冷却されるSQU
ID磁束計(B)の出力信号から上記冷凍機(A)の振
動による周期性雑音を除去して目的の信号を得るSQU
ID磁束計出力の雑音除去方法であって、 SQUID磁束計(B)の出力信号を冷凍機(A)の振
動による雑音の基本周期分ずつ加算平均して、信号や他
の雑音等が除去された周期性雑音のテンプレートを生成
し、磁束計(B)の出力信号から上記雑音テンプレート
を引算して目的の信号を得ることを特徴とするSQUI
D磁束計出力の雑音除去方法。1. A superconducting quantum interference device (31) and a magnetic flux input circuit (32) which enter a superconducting state at a cryogenic level, wherein the superconducting quantum interference device (31) and the magnetic flux input circuit (32) are cryogenic refrigerators. SKU cooled by (A)
SQUI for removing a periodic noise due to the vibration of the refrigerator (A) from an output signal of the ID magnetometer (B) to obtain a target signal
A method of removing noise from an output of an ID magnetometer, wherein an output signal of the SQUID magnetometer (B) is added and averaged for each fundamental period of noise due to vibration of the refrigerator (A), thereby removing a signal and other noise. And generating a desired signal by subtracting the noise template from the output signal of the magnetometer (B).
A method for removing noise from the output of the D magnetometer.
雑音除去方法において、 磁束計(B)の出力信号の加算時に、信号の位相合せを
行うことを特徴とするSQUID磁束計出力の雑音除去
方法。2. The method for removing noise from the output of a SQUID magnetometer according to claim 1, wherein the phase of the signal is adjusted when the output signals of the magnetometer (B) are added. Method.
雑音除去方法において、 目的とする信号が加算平均可能である場合、周期性雑音
のテンプレート生成時に出力信号から平均の目的信号を
差し引いたデータを用いることを特徴とするSQUID
磁束計出力の雑音除去方法。3. The method for removing noise from an output of a SQUID magnetometer according to claim 1, wherein, when a target signal can be averaged, data obtained by subtracting the average target signal from the output signal when a template of periodic noise is generated. SQUID characterized by using
How to remove noise from the magnetometer output.
量子干渉素子(31)及び磁束入力回路(32)を備
え、上記超電導量子干渉素子(31)及び磁束入力回路
(32)が極低温冷凍機(A)により冷却されるSQU
ID磁束計(B)の出力信号から上記冷凍機(A)の振
動による周期性雑音を除去して目的の信号を得るように
したSQUID磁束計出力の雑音除去装置であって、 SQUID磁束計(B)の出力信号を冷凍機(A)の振
動による雑音の基本周期分ずつ加算平均して、信号や他
の雑音等が除去された周期性雑音のテンプレートを生成
する雑音テンプレート生成手段(46)と、 上記磁束計(B)の出力信号から、上記雑音テンプレー
ト生成手段(46)により生成された雑音テンプレート
を引算して目的の信号を得る周期性雑音除去手段(4
7)とを備えたことを特徴とするSQUID磁束計出力
の雑音除去装置。4. A cryogenic refrigerator comprising a superconducting quantum interference device (31) and a magnetic flux input circuit (32) which are brought into a superconducting state at a cryogenic level, wherein said superconducting quantum interference device (31) and magnetic flux input circuit (32) are provided. SKU cooled by (A)
A SQUID magnetometer output noise eliminator for removing a periodic noise due to the vibration of the refrigerator (A) from an output signal of the ID magnetometer (B) to obtain a target signal, comprising: a SQUID magnetometer ( A noise template generating means (46) for adding and averaging the output signal of B) for each basic period of noise due to the vibration of the refrigerator (A) to generate a template of periodic noise from which signals and other noises are removed. And a periodic noise removing means (4) for subtracting the noise template generated by the noise template generating means (46) from the output signal of the magnetometer (B) to obtain a target signal.
7) A noise eliminator for SQUID magnetometer output, comprising:
雑音除去装置において、 雑音テンプレート生成手段(46)は、磁束計(B)の
出力信号の加算時に信号の位相合せを行うように構成さ
れていることを特徴とするSQUID磁束計出力の雑音
除去装置。5. The noise removing device for SQUID magnetometer output according to claim 4, wherein the noise template generating means (46) is configured to perform signal phase matching when adding the output signals of the magnetometer (B). A noise eliminator for SQUID magnetometer output.
雑音除去装置において、 目的とする信号が加算平均可能である場合、雑音テンプ
レートを生成する前にSQUID磁束計出力から目的と
する信号の加算平均波形を差し引くように構成されてい
ることを特徴とするSQUID磁束計出力の雑音除去装
置。6. A noise removing device for an SQUID magnetometer output according to claim 4, wherein, when a target signal can be added and averaged, adding the target signal from the SQUID magnetometer output before generating a noise template. An SQUID magnetometer output noise eliminator configured to subtract an average waveform.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049398A JP2822754B2 (en) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | Method and apparatus for removing noise from SQUID magnetometer output |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049398A JP2822754B2 (en) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | Method and apparatus for removing noise from SQUID magnetometer output |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05249208A JPH05249208A (en) | 1993-09-28 |
| JP2822754B2 true JP2822754B2 (en) | 1998-11-11 |
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