特許 6906410 超伝導環状部材、超伝導磁気シールド装置、及び脳磁計装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6906410

(24)【登録日】2021年7月1日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】超伝導環状部材、超伝導磁気シールド装置、及び脳磁計装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 39/04 20060101AFI20210708BHJP

   A61B 5/0515 20210101ALI20210708BHJP

【ＦＩ】

   H01L39/04

   A61B5/0515

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-182504(P2017-182504)

(22)【出願日】2017年9月22日

(65)【公開番号】特開2019-57681(P2019-57681A)

(43)【公開日】2019年4月11日

【審査請求日】2020年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】江原 悠太

(72)【発明者】

【氏名】森江 孝明

【審査官】 岩本 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１３４４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５５０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３９９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７５０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０６７８２８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３９／０４

Ａ６１Ｂ ５／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超伝導層と、
前記超伝導層を覆う保護層と、
前記超伝導層と前記保護層とを備える超伝導線材の両端が接合されている接合部と、
前記接合部を補強する補強手段と、を備え、
前記超伝導層は、全周に亘って連続した環状をなし、
前記補強手段は、前記接合部へ圧力を付与している、超伝導環状部材。

【請求項2】

前記接合部では、前記両端において前記保護層から前記超伝導層が露出している面が、互いに接合されている、請求項１に記載の超伝導環状部材。

【請求項3】

前記超伝導層が露出した面の裏側の面は、前記保護層によって覆われている、請求項２に記載の超伝導環状部材。

【請求項4】

前記両端のうち一端における、前記保護層から前記超伝導層が露出している面が前記超伝導線材の表面に形成されており、
前記両端のうち他端における、前記保護層から前記超伝導層が露出している面が前記超伝導線材の裏面に形成されている、請求項２又は３に記載の超伝導環状部材。

【請求項5】

円筒形状の基板と、
請求項１〜４の何れか一項に記載の超伝導環状部材と、を備え、
前記超伝導環状部材は、前記基板の内周側又は外周側に複数設置されている、超伝導磁気シールド装置。

【請求項6】

請求項５に記載の超伝導磁気シールド装置を備える、脳磁計装置。

【請求項7】

円筒状の基板と、
前記基板の内周側又は外周側に設置されており、螺旋状に巻かれた超伝導部材と、を備え、
前記超伝導部材は、
第１の超伝導線材と、前記第１の超伝導線材の端部にその一端が接合された第２の超伝導線材と、を有し、
前記第１の超伝導線材および前記第２の超伝導線材は、超伝導層と、前記超伝導層を覆う保護層と、を有し、
前記第１の超伝導線材と前記第２の超伝導線材とが接合された接合部を補強する補強手段を更に備え、
前記補強手段は、前記接合部へ圧力を付与している、超伝導磁気シールド装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超伝導環状部材、超伝導磁気シールド装置、及び脳磁計装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、超伝導層と、超伝導層を覆う保護層と、を備えた超伝導環状部材が用いられている。この超伝導環状部材の利用方法として、例えば、超伝導磁気シールドがある。特許文献１では、超伝導量子干渉計（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＱＵＩＤ）センサと、ＳＱＵＩＤセンサを取り囲む超伝導磁気シールド装置と、を用いた脳磁計装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２５１５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような超伝導環状部材は、例えば、超伝導線材の両端を接合して環状とすることで構成される場合がある。ここで、通常、市販の超伝導線材を用いて環状に形成する際、線材の両端の接合部において超伝導線材の保護層（例えば、銀層）が重なり合う。その場合、抵抗値が所望の値よりも高くなり、内部電流が短時間で減衰する。そのため、超伝導環状部材を超伝導磁気シールド装置に用いる場合においては、ＤＣ磁場の遮蔽が短期間でできなくなる恐れがあった。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で低抵抗な超伝導環状部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る超伝導環状部材は、超伝導層と、超伝導層を覆う保護層と、超伝導層と保護層とを備える超伝導線材の両端が接合されている接合部と、接合部を補強する補強手段と、を備え、超伝導層は、全周に亘って連続した環状をなし、補強手段は、接合部へ圧力を付与している。

【0007】

この超伝導環状部材は、超伝導層が全周に亘って連続しているため、保護層を介して超伝導線材の両端部を接合した場合よりも抵抗を低くすることができる。これによって、簡単な構成で低抵抗な超伝導環状部材を得ることができる。また、超伝導環状部材は、超伝導層と保護層とを備える超伝導線材の両端が接合されている接合部を更に備える。このような構成により、超伝導線材を利用した、安価かつ簡単な構成でありながら低抵抗な超伝導環状部材を得ることができる。また、超伝導環状部材は、接合部を補強する補強手段を、更に備える。このような構成により、接合部の強度を上げることができ、破損を抑止することができる。補強手段は、接合部へ圧力を付与している。このような構成によれば、超伝導環状部材の臨界電流の低下を抑制することができる。

【0008】

本発明に係る超伝導環状部材において、接合部では、両端において保護層から超伝導層が露出している面が互いに接合されていてもよい。このような構成により、両端の露出面同士を接合していない超伝導環状部材よりも、容易に低抵抗な超伝導環状部材を得ることができる。

【0009】

本発明に係る超伝導環状部材において、超伝導層が露出した面の裏側の面は、保護層によって覆われていてもよい。このような構成により、端部の両面において保護層を残さずに超伝導層を露出させた場合よりも、接合部における超伝導層の露出を抑えることができる。

【0010】

本発明における超伝導環状部材において、両端のうち一端における保護層から超伝導層が露出している面が超伝導部材の表面に形成されており、両端のうち他端における保護層から超伝導層が露出している面が超伝導線材の裏面に形成されていてもよい。このような構成により、超伝導線材がねじれることなく（メビウスの輪となることなく）環状に接合されている。

【0011】

本発明に係る超伝導磁気シールド装置は、円筒状の基板と、基板の内周側又は外周側に設置されており、螺旋状に巻かれた超伝導部材と、を備え、超伝導部材は、第１の超伝導線材と、第１の超伝導線材の端部にその一端が接合された第２の超伝導線材と、を有し、第１の超伝導線材および第２の超伝導線材は、超伝導層と、超伝導層を覆う保護層と、を有し、第１の超伝導線材と第２の超伝導線材とが接合された接合部を補強する補強手段を更に備え、補強手段は、接合部へ圧力を付与している。

【0012】

この超伝導磁気シールド装置は、超伝導層と保護層とを備える第１及び第２の超伝導線材の端部同士が接合されている接合部を更に備える。このような構成により、超伝導線材を利用した、安価かつ簡単な構成でありながら低抵抗な超伝導部材を得ることができる。また、超伝導磁気シールド装置は、接合部を補強する補強手段を、更に備える。このような構成により、接合部の強度を上げることができ、破損を抑止することができる。補強手段は、接合部へ圧力を付与している。このような構成によれば、超伝導環状部材の臨界電流の低下を抑制することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、簡単な構成で低抵抗な超伝導環状部材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る脳磁計装置を示す概略図である。

【図2】図１に示す脳磁計装置の中心線軸Ｃに沿った断面図である。

【図3】（ａ）実施形態に係る超伝導環状部材の斜視図である。（ｂ）実施形態に係る超伝導環状部材の接合処理前の状態を示す概念図である。

【図4】実施形態に係る超伝導環状部材の接合部を上面から見た概念図である。

【図5】実施形態に係る超伝導環状部材の断面図である。

【図6】実施形態に係る超伝導環状部材の補強部材の断面図である。

【図7】実施形態に係る超伝導環状部材の製造方法のフローチャートである。

【図8】実施形態に係る超伝導環状部材の接合処理を示す概念図である。

【図9】実施形態に係る超伝導環状部材の接合部に加圧治具を設けた状態を示す図である。

【図10】変形例に係る超伝導環状部材の補強部材の断面図である。

【図11】変形例に係る超伝導環状部材の補強部材の断面図である。

【図12】変形例に係る超伝導環状部材の補強部材の押圧部材を示す斜視図である。

【図13】溝部を有する押圧部材を示す模式図である。

【図14】溝部を有さない押圧部材を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本実施形態に係る超伝導環状部材の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、特に明示する場合を除き、上下方向は説明図面中の方向を示す。また、各図において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0016】

図１に示す脳磁計装置１は、計測ユニット１Ａ内の計測位置Ｈに頭が位置するように着座した被験者Ｐに対して、脳の神経活動に伴って発生する微弱な磁場を非接触で計測、解析する装置である。この計測ユニット１Ａは、脳で発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサ３を備えている。この脳磁計装置１では、被験者Ｐの脳の様々な位置から発生する磁場を検出するため、数十個〜数百個（６４個，１２８個，２５６個など）といった多数の上記ＳＱＵＩＤセンサ３が、計測位置Ｈの周囲に配置され、センサホルダ４で固定されている。

【0017】

計測ユニット１Ａは、ＳＱＵＩＤセンサ３を冷却する液体ヘリウム５を収納するためのデュワー（容器）７を備えている。デュワー７は、図１に示すように、円筒状で有底の断熱容器である。また、デュワー７の底部７ｂは、被験者Ｐの頭部を覆うように内に凹んでいる。

【0018】

センサホルダ４は、ＳＱＵＩＤセンサ３の耐震性を向上させて、生体磁場の計測に対する振動の影響を低減させるべく、デュワー７の内側面７ａに固定されている。

【0019】

更に、計測ユニット１Ａは、デュワー７を包囲するように配置される、被験者Ｐを覆う二重構造の筒型体１５を備えている。この二重構造の筒型体１５の外筒部１５ａと内筒部１５ｂとの間には、超伝導磁気シールド装置１１が内蔵されている。また、筒型体１５とデュワー７との間には断熱材１９が充填されている。

【0020】

脳磁計装置１は、被験者Ｐの脳で発生する極めて微弱な磁場を検出するため、計測位置Ｈの近傍における外部磁場の影響を除去する必要がある。このため、脳磁計装置１は、中心軸線Ｃが計測位置Ｈを通るように配置された筒状の超伝導磁気シールド装置１１を備えている。超伝導磁気シールド装置１１は、デュワー７を包囲して筒型体１５の外筒部１５ａに支持されると共に、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法で延在している。また、計測位置Ｈは、中心軸線Ｃ上に位置すると共に、上下方向においても超伝導磁気シールド装置１１の全高のほぼ中央に位置している。

【0021】

また、脳磁計装置１は、超伝導磁気シールド装置１１を冷却するための極低温の冷却ガスを超伝導磁気シールド装置１１へ送出すると共に、超伝導磁気シールド装置１１を冷却した後の冷却ガスが流入する冷凍機１Ｂを有している。なお、冷凍機１Ｂとして、ＧＭ冷凍機、スターリング冷凍機、パルスチューブ冷凍機等が特に好ましい。また、冷却ガスとして、例えばヘリウムガスを用いることもできる。

【0022】

次に、本実施形態の超伝導環状部材２１を用いた超伝導磁気シールド装置１１の構成について説明する。

【0023】

図２に示す超伝導磁気シールド装置１１は、計測位置Ｈの近傍において、例えば地磁気、外部磁場の変動等の影響を除去するためのものである。超伝導磁気シールド装置１１は、基板２０と、複数の超伝導環状部材２１と、冷却ガス配管２２と、を備えている。

【0024】

基板２０は、超伝導環状部材２１を支持すると共に、冷却ガスが流通する冷却ガス配管２２により冷却されることで超伝導環状部材２１を冷却するためのものである。基板２０は、中心軸線Ｃを中心とした中空の円筒形状をなしており、全体の上下寸法は、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法となっている。なお、本実施形態では脳磁計装置１へ好適に適用される超伝導磁気シールド装置１１の基板２０の一例として、外径寸法が約６５０ｍｍ、基板２０全体での上下寸法が約１６００ｍｍ程度のものを用いる。また、本実施形態における基板２０は、ニッケルを含む金属によって構成されているが、ＳＵＳ３０４、真鍮、銅等の材料によって構成してもよい。

【0025】

超伝導環状部材２１は、基板２０に設置される。超伝導環状部材２１は、超伝導転移温度以下まで冷却されて超伝導状態となることで完全反磁性を示すため、基板２０の内周側の磁場変動を除去することができる。すなわち、超伝導環状部材２１の完全反磁性によって、基板２０に包囲された計測位置Ｈが外部磁場から遮蔽される。これにより、ＳＱＵＩＤセンサ３では、外部磁場によるノイズの影響をほとんど受けることなく、微弱な磁場計測が可能になる。

【0026】

また、超伝導環状部材２１は、基板２０の内周側に複数設置され、それぞれが基板２０の内周に沿って一周する環状に形成されている。また、超伝導環状部材２１は、基板２０の中心軸線Ｃ方向に沿って略等間隔に並んで配置されているため、超伝導環状部材２１の内周側の磁場変動を除去する作用を中心軸方向において均一できる。なお、超伝導環状部材２１は、基板２０の外周に沿って一周する環状に形成されるように、基板２０の外周側に設置してもよい。

【0027】

冷却ガス配管２２は、複数の基板２０全体の外周側を、基板２０に沿って上下に往復するように取り付けられている。また、冷却ガス配管２２は、１本の流路を形成する、複数本の管で構成されている。これら複数本の管は、管同士を公知の手段で連結することで一本の流路を形成する。また、冷却ガス配管２２は、途中で分岐も合流もしていない。なお、１本の管で１本の流路を構成する冷却ガス配管や複数の流路を構成する冷却ガス配管を超伝導磁気シールド装置１１に用いてもよい。更には、途中で分岐又は合流をする冷却ガス配管を超伝導磁気シールド装置１１に用いてもよい。

【0028】

次に、本実施形態に係る超伝導環状部材２１の構成について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。

【0029】

図３（ａ）に示すように、超伝導環状部材２１は、全体として円形の環状をなしている。超伝導環状部材２１は、超伝導層３０と、それを覆う保護層３１と、を備えている（図５参照）。また、超伝導環状部材２１は、補強部材４０を備える（図３（ａ）参照）。補強部材４０の詳細については後述する。超伝導環状部材２１は、超伝導層３０と保護層３１とを備える帯状の超伝導線材２５の両側の端部３２Ａ，３２Ｂ（図３（ｂ）参照）を互いに接合することで、環状に形成されている。従って、超伝導環状部材２１は、超伝導線材２５の両端が接合されている接合部３３を備える。接合部３３では、超伝導線材２５の一端における表面２６Ａと他端における裏面２６Ｂとが、互いに接合されている。なお、表面２６Ａは、保護層３１が施された面と保護層３１が剥離された後述の露出面３４Ａとを含む。また、裏面２６Ｂは、保護層３１が施された面と保護層３１が剥離された後述の露出面３４Ｂとを含む。また、図４は接合部３３を外周面から垂直な方向から見た概念図であり、実線及び破線は両端の端部３２Ａ，３２Ｂの境界を示している。

【0030】

超伝導層３０は、ビスマス系酸化物超伝導体であり、磁束侵入長よりも十分に大きい膜厚を有している。例えば、超伝導層３０の厚さは、０．１〜０．２ｍｍとしてよい。ここで、超伝導環状部材２１に用いられるビスマス系酸化物超伝導体として、例えば、組成式Ｂｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏｘで表されるＢｉ２２２３が好ましい。なお、超伝導環状部材２１に用いられる超伝導体としては、Ｂi２２１２等が採用されてもよい。

【0031】

超伝導層３０は、全周に亘って連続した環状をなしている。超伝導層３０が全周に亘って連続した状態とは、超伝導層３０が全周に亘って途切れることなく、電気的にかつ物理的に連続している状態である。すなわち、超伝導環状部材２１の内部において、超伝導層３０は、全周に亘って間に他の部材を挟むことなく、電気的かつ物理的に連続するように形成されている。

【0032】

保護層３１は、銀を材料として構成される。なお、保護層３１には、銅、ステンレス等を材料として用いてもよい。保護層３１は、超伝導層３０を内周面及び外周面から挟み込むようにして形成されていてもよいし、超伝導層３０の横断面視における四方を囲むようにして形成されていてもよい。例えば、保護層３１の厚さは、０．０２〜０．１ｍｍとしてよい。

【0033】

図３（ｂ）及び図８に示すように、接合部３３では、超伝導線材２５の両端において保護層３１から超伝導層３０が露出している露出面３４Ａ，３４Ｂが、互いに接合されている。超伝導線材２５の一端側の露出面３４Ａは、表面２６Ａ（外周側）の保護層３１が線方向に剥離されることで形成される。また、一端側の露出面３４Ａの裏側の面３６Ａ（内周側の面）では保護層３１が剥離されていない。従って、超伝導層３０における露出面３４Ａの裏側の面３６Ａは保護層３１によって覆われている。超伝導線材２５の他端側の露出面３４Ｂは、裏面２６Ｂ（内周側）の保護層３１が線方向に剥離されることで形成される。他端側の露出面３４Ｂの裏側の面３６Ｂ（外周側の面）では保護層３１が剥離されていない。従って、超伝導層３０における露出面３４Ｂの裏側の面３６Ｂは保護層３１によって覆われている。

【0034】

以上によって、超伝導環状部材２１では、両端のうち一端における露出面３４Ａが超伝導線材２５の表面２６Ａに形成されており、両端のうち他端における露出面３４Ｂが超伝導線材２５の裏面２６Ｂに形成されている。これにより、超伝導線材２５がねじれることなく（メビウスの輪となることなく）環状に接合されている。また、接合部３３においては、露出面３４Ａ，３４Ｂにおける超伝導層３０が一体となるように形成される。これにより、接合部３３においても、超伝導層３０が電気的及び物理的に途切れることなく、連続した状態となる。なお、製造時において露出面同士が圧縮及び焼成されて露出面３４Ａ，３４Ｂが一体となる。そのため、図５では、互いの境界は示されていない。

【0035】

露出面３４Ａ，３４Ｂにおいて、保護層３１は、図４に示すように線淵を底辺、線幅を高さとする略平行四辺形状に剥離されている。なお、接合処理において、両端の位置決めを容易にするために、先端Ａにおいて線幅方向に長さＷの遊びを設けている。例えば、遊びの長さＷは１ｍｍ、露出面３４Ａ，３４Ｂの線方向における全長にあたる長さＬは２０ｍｍ、略平行四辺形形状の底辺部分の長さＴは１０ｍｍとしてよい。なお、各部分の長さはこれに限定されない。例えば、Ｗが０ｍｍ〜線幅、Ｌが２〜５０ｍｍ、Ｔが１〜４９ｍｍの範囲で構成されてもよい。また、露出面３４Ａ，３４Ｂの形状も略平行四辺形状に限定されない。例えば、単に線幅を短辺又は長辺とする長方形形状であってもよく、線幅を一辺とする正方形であってもよい。

【0036】

次に、図６を参照して、補強部材（補強手段）４０について説明する。補強部材４０は、上述の接合部３３を補強する部材である。補強部材４０は、接合部３３へ圧力を付与している。これにより、端部３２Ａにおける超伝導層３０の露出面３４Ａと端部３２Ｂにおける超伝導層３０の露出面３４Ｂとを強固に押圧することができる。なお、図６では、理解を容易とするために、加圧前の状態における端部３２Ａ，３２Ｂの様子を示している。ただし、完成品としての超伝導環状部材２１では、図５に示すように、露出面３４Ａ，３４Ｂは一体となる。

【0037】

補強部材４０は、接合部３３に対して圧力を付与し、補強することができる構造であれば、どのような構造を採用されてもよい。図６に示す例においては、補強部材４０は、接合部３３を挟み込む押圧部材４１，４２を備えている。押圧部材４１は、露出面３４Ａとは反対側の保護層３１から接合部３３を押圧する。押圧部材４２は、露出面３４Ｂとは反対側の保護層３１から接合部３３を押圧する。押圧部材４１は、板状の部材である。押圧部材４１，４２は四隅に貫通孔を有している。この貫通孔にはボルト４３が挿通されている。これにより、押圧部材４１，４２は、ボルト４３の締結力によって接合部３３に圧力を付与する。なお、補強部材４０は、磁化率の小さい材料によって構成される。

【0038】

超伝導環状部材２１は、基板２０に対して、補強部材４０の部分で取り付けられてよい。例えば、押圧部材４１が基板２０に固定されてよい。補強部材４０の基板２０に対する固定方法は特に限定されず、ボルト４３を用いて基板２０に固定してよく、接着剤等で固定してもよい。

【0039】

次に、本実施形態に係る超伝導環状部材２１の製造方法について、図７、図８、及び図９を用いて説明する。図７は、超伝導環状部材２１の製造方法のフローチャートである。まず、各端部３２Ａ，３２Ｂの片面のみにおいて保護層３１としての銀被膜を剥離することで、超伝導層３０の露出した露出面３４Ａ，３４Ｂが形成される（ステップＳ１）。ここで、図８に示すように、両端の保護層３１の剥離により形成された段の線方向の長さＳを両端で同程度とすることで、接合処理後、接合部３３において超伝導層３０が露出する部分を無くす或いは微小にすることができる。

【0040】

次に、露出面３４Ａ，３４Ｂの間に、超伝導層３０と同様の超伝導体である原料粉３５が塗布される（ステップＳ２）。

【0041】

次に、露出面３４Ａ，３４Ｂを対向させて両端の端部３２Ａ，３２Ｂを接合させた状態で、図９に示すように加圧治具としての補強部材４０によって露出面３４Ａ，３４Ｂと垂直方向Ｄに圧力が加えられる（ステップＳ３）。ここで加える圧力は、１００〜１０００ＭＰaとしてよい。

【0042】

次に、補強部材４０により圧力を加えた状態で、焼成を行う（ステップＳ４）。ここでの焼成条件は、８３０〜８５０℃で５０〜１５０時間としてもよい。ステップＳ３で用いられた補強部材４０は、取り外されることなく、接合部３３を加圧した状態を維持しておく。以上の手順により、接合部３３において超伝導層３０が連続した、超伝導環状部材２１が製造される。

【0043】

ここで、接合部３３において超伝導層３０が露出するのを防ぐため、樹脂により接合部３３を覆ってもよい。

【0044】

次に、本実施形態に係る超伝導環状部材２１の作用・効果について説明する。

【0045】

以上説明したように、超伝導環状部材２１は、超伝導層３０と、それを覆う保護層３１と、を備えている。そして、超伝導層３０は、全周に亘って連続した環状をなしている。この構成により、保護層３１を介して超伝導線材２５の端部３２Ａ，３２Ｂを接合した場合よりも抵抗を低くすることができる。そのため、簡単な構成で低抵抗な超伝導環状部材２１を得ることができる。例えば、ステップＳ４において、大気雰囲気の環境下、８３８℃で１００時間の熱処理を行ったところ、７０〜９０Ｋで０．５〜５．０Ａの超伝導電流が維持される、超伝導環状部材２１を形成できた。一方、保護層を介して超伝導線材の両端部を接合した場合は、前述の超電導電流を維持できなかった。

【0046】

また、超伝導環状部材２１は、超伝導層３０と保護層３１とを備える超伝導線材２５の両端が接合されている接合部３３を有している。そのため、超伝導線材２５を利用した、安価かつ簡単な構成でありながら低抵抗な超伝導環状部材２１を得ることができる。なお、基板に超伝導材料を溶射する製法により、繋ぎ目のない円筒状の超伝導磁気シールド装置を形成する構成を採用してもよい。その場合、上述の実施形態に比して、工数や材料費等の問題でコストが高くなる。

【0047】

例えば、接合部３３が補強部材４０で押圧された後に当該補強部材４０を外した場合、超伝導環状部材の接合部３３が機械的に脆弱になる場合がある。また、超伝導環状部材の臨界電流が低下する場合がある。臨界電流は大きい程性能が良いとされるため、補強部材４０を外すことで、性能が低下する場合がある。一方、本実施形態に係る超伝導環状部材２１は、接合部３３を補強する補強部材４０を、更に備える。補強部材４０は、接合部３３へ圧力を付与している。これにより、接合部３３の強度を上げることができ、破損を抑止することができる。また、超伝導環状部材２１の臨界電流の低下を抑制することができる。

【0048】

また、接合部３３では、両端において保護層３１から超伝導層３０が露出している露出面３４Ａ，３４Ｂが互いに接合されている。この構成に限らず、両端の露出面同士を接合せずに端部３２Ａと端部３２Ｂの先端同士を突き合わせて接合することにより、両端の超伝導層３０を接触させてもよい。なお、両端の露出面同士を互いに接合した方が、上記のような露出面同士を接合せずに端部３２Ａ，３２Ｂの先端同士を突き合わせて接合するよりも、容易に低抵抗な超伝導環状部材を容易に得ることができる。

【0049】

また、超伝導層３０が露出した露出面３４Ａ，３４Ｂの裏側の面３６Ａ，３６Ｂは、保護層３１によって覆われている。そのため、各端部の両面において保護層３１を残さずに超伝導層３０を露出させた場合よりも、接合部３３における超伝導層３０の露出を抑えることができる。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態に係る超伝導環状部材、超伝導磁気シールド、脳磁計、及び超伝導環状部材の製造方法は上記に限定されず、種々の変更を行うことができる。

【0051】

例えば、超伝導環状部材は、内周面及び外周面の両側に保護層３１が設けられていたが、少なくとも一方に設けられていればよい。

【0052】

なお、上記実施形態では、超伝導環状部材２１を超伝導磁気シールド装置１１に用いることとしたが、これに限定されず、ケーブルや永久電流モードで使用するマグネット、超伝導センサ等にも適用できる。

【0053】

超伝導環状部材２１の補強部材を介した基板２０への固定方法は特に限定されない。例えば、図１０に示すように、基板２０に構造部材４５を設けてよい。構造部材４５は、円筒状の基板２０の周面において、当該基板２０の軸方向に沿って延びてよい。補強部材４０は、構造部材４５に対して固定されてよい。なお、図１０では、基板２０の外周側に超伝導環状部材２１が配置されているが、図２に示すように、基板２０の内周側に配置されてよい。

【0054】

また、図１１に示すように、基板２０自体を補強部材４０の一部として構成してもよい。接合部３３は、端部３２Ｂ側で押圧部材４２により支持され、端部３２Ａ側で基板２０の部分２０ａにより支持される。このような構造により、押圧部材４２がボルト４３によって基板２０側に締め付けられることにより、接合部３３に圧力が付与される。なお、図１１に示すように、部分２０ａの周面は、押圧部材４２と対向する位置にて平面状に形成されてよい。または、部分２０ａの周面は、湾曲してよい。

【0055】

なお、押圧部材は様々な形状を有してよい。例えば、図１２（ａ）に示す押圧部材４６のうち、超伝導環状部材２１と接触する縁部４６ａ、４６ａは、面取り加工によって湾曲形状に構成されてよい。

【0056】

図１２（ｂ）に示すように、押圧部材４７には、溝部４７ａが形成されてよい。当該溝部４７ａには、超伝導環状部材２１の端部が配置される。また、図１２（ｃ）に示す様に、押圧部材４８には、縁部付近の一部にのみ溝部４８ａが形成されている。

【0057】

ここで、溝部を有さない押圧部材について、図１４を参照して説明する。押圧部材１４７は平面を有しており、当該平面に超伝導環状部材２１の端部３２Ａが載置される。また、押圧部材１４７の平面に原料粉３５が配置される。この場合、押圧部材１４７、１４９で接合部３３を挟むと、原料粉３５の量にばらつきが生じる場合がある。従って、加圧力に分布が出来てしまい、接合部３３の接続性にばらつきが生じる場合がある。

【0058】

これに対して、図１３（ａ）に示すように押圧部材４７に形成された溝部４７ａは、端部３２Ａを原料粉３５と共に収容する。このとき、溝部４７ａからはみ出た原料粉３５をヘラでならすことで、図１３（ｂ）に示すように原料粉３５を均一に広げることができる。これにより、上述の問題を解決し、性能を向上及び安定させることができる。

【0059】

また、上記実施形態では、複数の超伝導環状部材２１を超伝導磁気シールド装置１１に用いることとしたが、螺旋状に巻かれた超伝導部材を超伝導磁気シールド装置に用いてもよい。すなわち、超伝導部材は、基板の内周側又は外周側に設置されており、螺旋状に巻かれている。この場合、複数の超伝導線材の端部同士を接合し（第１の超伝導線材の一端と第２の超伝導線材の一端とを接合し）、当該接合部を補強部材によって補強することで、１つの螺旋状の超伝導磁気シールドを構成することが可能となる。超伝導線材の数は２つに限らず、３つ以上としてもよい。それぞれの超伝導部材は、超伝導層と、超伝導層を覆う保護層と、を有している。補強部材は、一方の超伝導線材と他方の超伝導線材とが接合された接合部を補強する。補強部材は、接合部へ圧力を付与している。

【0060】

このような超伝導磁気シールド装置は、超伝導層と保護層とを備える第１及び第２の超伝導線材の端部同士が接合されている接合部を更に備える。このような構成により、超伝導線材を利用した、安価かつ簡単な構成でありながら低抵抗な超伝導部材を得ることができる。また、超伝導磁気シールド装置は、接合部を補強する補強部材を、更に備える。このような構成により、接合部の強度を上げることができ、破損を抑止することができる。補強部材は、接合部へ圧力を付与している。このような構成によれば、超伝導環状部材の臨界電流の低下を抑制することができる。

【符号の説明】

【0061】

１…脳磁計装置、１１…超伝導磁気シールド装置、２０…基板、２１…超伝導環状部材、２５…超伝導線材、２６Ａ…表面、２６Ｂ…裏面、３０…超伝導層、３１…保護層、３２Ａ，３２Ｂ…端部、３３…接合部、３４Ａ，３４Ｂ…露出面、３６Ａ，３６Ｂ…裏側の面、４０…補強部材（補強手段）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】