CN101322646B - 磁性微粒子成像装置及其检测线圈配置方法、磁通检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性微粒子成像装置、磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法以及磁通检测装置，在根据通过磁性微粒子的磁化产生的磁通的变化来对该磁性微粒子的分布进行图像化的磁性微粒子成像装置(10)中，具有：调制线圈(15a以及15b)，通过对零磁场区域施加调制磁场(3)而使存在于该零磁场区域内的磁性微粒子磁化；检测线圈(16a以及16b)，分别配置抑制由于包含在交链的磁通中的由调制线圈(15a)以及(15b)施加的调制磁场(3)的磁通所引起的影响。

Description

磁性微粒子成像装置及其检测线圈配置方法、磁通检测装置

本申请享受2007年6月15日申请的日本专利申请号2007-158546的优先权的利益，并将该日本专利申请的所有内容引用在本申请中。

技术领域

本发明涉及根据由于磁性微粒子的磁化产生的磁通的变化来对该磁性微粒子的分布进行图像化的磁性微粒子成像(imaging)装置、以及磁性微粒子成像装置的检测线圈(coil)配置方法以及磁通检测装置，特别涉及提高检测线圈的检测灵敏度的技术。

背景技术

近年来，提出了将超常磁性氧化铁等磁性微粒子作为造影剂而注入到被检体的体内，并对该造影剂的分布进行图像化的方法(例如参照日本特开2003-199767号公报，或者B.Gleich，J.Borgert，J.Weizenecker，“Magnetic Particle Imaging(MPI)”，Philips MedicMundi Vol.50no.1，2006/5[online]，May 23 2007，检索自互联网：<URL：http://www.medical.philips.com/main/news/assets/docs/medicamundi/mm_vol50_nol/12_Gleich.pdf>)。该方法被称为磁性微粒子成像(Magnetic Particle Imaging)。图16是用于说明磁性微粒子成像的原理的图。如该图所示，在磁性微粒子成像中，例如，对磁性微粒子分布的区域，使用永久磁铁等从上下方向发生相对的静磁场1。

此时，在静磁场1的大致中心，来自上方的磁场和来自下方的磁场被相互抵消，局部地产生磁场为零(zero)的区域2。将该区域称为“零磁场区域”。然后，在该区域中，分别配置发生调制磁场(modulation magnetic field)的调制线圈(modulation coil)4和对交链的磁通的变化进行检测的检测线圈5。

在此，通过使电流流过调制线圈4，而向磁性微粒子所分布的区域施加调制磁场3。此时，在零磁场区域2以外的区域中，由于静磁场而产生磁饱和，所以即使施加调制磁场3，区域中的磁通也不变化。与其相对，在零磁场区域2中，由于磁场为零，所以不产生磁饱和，如果施加调制磁场3，则存在于区域内的磁性微粒子被磁化。伴随着该磁化而从零磁场区域2产生磁通。

从零磁场区域产生的磁通使与检测线圈2交链的磁通产生变化。该磁通的变化表现为在检测线圈5中感应出的电压的变化，电压的变化的大小依存于零磁场区域2内存在的磁性微粒子的量。即，检测线圈5中感应出的电压与存在于零磁场区域2内的磁性微粒子的量对应地变化。

利用以上的原理，通过一边在注入有磁性微粒子的被检体内使零磁场区域逐次少许移动一边对检测线圈中感应出的电压的变化进行计测，可以对被检体内的磁性微粒子的分布进行图像化。而且，近年来，开始研究将该磁性微粒子成像应用于临床。

但是，在上述的磁性微粒子成像中，需要使用检测线圈来对由于磁性微粒子的磁化而感应出的电压的变化进行计测，但在该检测线圈中，还由于由调制线圈施加的调制磁场而感应出电压。在检测线圈中，作为高频信号而检测出电压，但在该情况下，重叠地检测出表示由于磁性微粒子的磁化而引起的电压的变化的信号、和表示由于调制磁场而引起的电压的变化的信号。因此，在对磁性微粒子的分布进行图像化时，需要从由检测线圈检测出的信号中，仅取出伴随磁性微粒子的磁化而感应出的电压的信号。

但是，由于由调制磁场感应出的电压的大小明显地大于由磁性微粒子感应出的电压的大小，所以存在非常难以分离各个电压的信号的问题。该问题在假设应用于临床的情况下更为显著。

例如，在根据B.Gleich，J.Borgert，J.Weizenecker，“MagneticParticle Imaging(MPI)”的记载，构成了以人为对象的比例(scale)的磁性微粒子成像装置的情况下，如果将调制线圈所施加的调制磁场的大小设为作为磁性微粒子易于磁饱和的强度的10mT/μ₀，则由该调制磁场在检测线圈中感应出的电压的大小大约为150V。与此相对，如果将例如示出磁化率-7.1×10^-6的反磁性的初期的癌细胞10mm³作为对象，则检测线圈中感应出的电压的大小大约为50nV左右。

在公知文献中，作为上述的信号的分离方法，记载有基于频率的分离方法。具体而言，是如下的方法：针对由调制磁场感应出的电压的信号是正弦波的情况，利用由于磁性微粒子的磁化感应出的电压的信号包含畸变这一点，从由检测线圈检测出的信号抽出高频成分，从而仅取出由于磁性微粒子的磁化感应出的电压的信号。

但是，在假设应用于临床的情况下，如上所述，由调制磁场感应出的电压的大小远远大于由于磁性微粒子的磁化而感应出的电压，所以即使使用该方法也难以取得充分的检测灵敏度。因此，为了将磁性微粒子成像应用于临床，需要使检测线圈的检测灵敏度与以往相比大幅提高。

发明内容

本发明是为了解决上述的现有技术的问题以及课题而提出的，其目的在于：提供一种通过提高检测线圈的检测灵敏度而可以应用于临床的磁性微粒子成像装置、其信号检测方法以及信号检测装置。

为了解决上述课题而达到目的，本发明的一个方式的磁性微粒子成像装置具备：磁铁单元(unit)，在检测空间中形成无磁场区域那样地发生磁场；调制线圈，通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化；检测线圈，被配置成检测本线圈的交链磁通的变化，并且抑制由于包含在检测出的磁通中的由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响；以及图像处理部件，根据由上述检测线圈检测出的磁通的变化来对该磁性微粒子的分布进行图像化。

另外，本发明的其他方式的磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法包括如下的步骤：将检测与本线圈交链的磁通的变化的检测线圈与通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化的调制线圈一起，配置成抑制由于包含在检测出的磁通中的由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响。

另外，本发明的其他方式的磁性微粒子成像装置的磁通检测装置具备：调制线圈，通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化；检测线圈，被配置成检测与本线圈交链的磁通的变化，并且抑制由于包含在检测出的磁通中的由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响。

附图说明

图1是表示本实施例1的磁性微粒子成像装置的结构的立体图。

图2A以及2B是用于说明永久磁铁的图。

图3A～3F是用于说明零磁场扫描线圈的图。

图4A以及4B是用于说明调制线圈的图。

图5A～5C是示意地表示从零磁场区域发生的磁场的波形的图。

图6是表示本实施例1的检测线圈的配置的图。

图7是表示由调制线圈施加的调制磁场的分布的分布图。

图8是表示图6所示的检测线圈的配置例子的图。

图9是表示检测线圈的其他配置例子的图(1)。

图10是表示检测线圈的其他配置例子的图(2)。

图11是表示检测线圈的其他配置例子的图(3)。

图12是表示检测线圈的其他配置例子的图(4)。

图13是用于说明本实施例2的反馈线圈的控制的图。

图14是表示反馈线圈的其他配置例子的图。

图15是表示磁性微粒子成像装置的其他结构例子的图。

图16是用于说明磁性微粒子成像的原理的图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的磁性微粒子成像装置、检测线圈配置方法以及磁通检测装置的优选的实施例进行详细说明。

图1是表示本实施例1的磁性微粒子成像装置的结构的立体图。如该图所示，该磁性微粒子成像装置10具有框架(frame)11、顶板12、永久磁铁13a以及13b、零磁场扫描线圈(scan coil)14a～14h、调制线圈15a以及15b、检测线圈16a以及16b、图像处理部件30。

框架11是形成为コ字形的构件，分别支撑着永久磁铁13a以及13b、零磁场扫描线圈14a～14h、调制线圈15a以及15b、检测线圈16a以及16b。

顶板12是设置在由框架11围起来的区域的大致中心的板状的构件，承载成为摄影对象的被检体P(患者等)，并且通过未图示的装置而移动。另外，在此如该图所示，以仰面承载在顶板12上的被检体P为基准，分别定义上/下、左/右以及头/脚方向。

永久磁铁13a以及13b是用于在框架11的内侧发生零磁场区域的磁铁。图2A以及2B是用于说明永久磁铁13a以及13b的图。如图2A所示，永久磁铁13a以及13b分别在框架11内壁的上面以及下面被配置成相互对置。

在此，永久磁铁13a以及13b被配置成各自生成的磁场的方向相反。通过这样配置永久磁铁13a以及13b，如图2B所示，在各自的中间点，永久磁铁13a生成的磁场6a和永久磁铁13b生成的磁场6b相互抵消，而产生零磁场区域2。

另外，在此，把如该图所示那样通过零磁场区域2的中心而将由框架11围起来的区域分隔成左/右、上/下的面分别定义为“左右中心面”、“上下中心面”。

零磁场扫描线圈14a～14h是用于控制零磁场区域2的位置的电磁铁。图3A～3F是用于说明零磁场扫描线圈14a～14h的图。图3A表示图2B所示的上下中心面中的磁场的状态。如该图所示，在上下中心面，产生合成了图2B中表示的磁场6a和磁场6b的磁场6c，在中心部分，产生零磁场区域2。

另外，图3B分别示出顶板12、配置在框架11内壁的上面的永久磁铁13a、零磁场扫描线圈14a～14d。如该图所示，零磁场扫描线圈14a～14d被分别配置在永久磁铁13a的周围。具体而言，从被检体P观察时在头侧的右侧配置有零磁场扫描线圈14a，并在头侧的左侧配置有零磁场扫描线圈14b，在脚侧的右侧配置有零磁场扫描线圈14c，并在脚侧的左侧配置有零磁场扫描线圈14d。

在此，例如调整流过各线圈的电流，使得分别产生从零磁场扫描线圈14b朝向14a的磁场、和从零磁场扫描线圈14d朝向14c的磁场。在该情况下，如图3C所示，产生从左侧流向右侧的磁场。如果合成该磁场和图3A所示的磁场6c，则处于右侧的合成磁场强于处于左侧的合成磁场，其结果是如图3D所示，零磁场区域2向左侧移动。另外，与其相反，如果调整电流使得分别产生从零磁场扫描线圈14a朝向14b的磁场和从零磁场扫描线圈14c朝向14d的磁场，则零磁场区域2向右侧移动。

另一方面，例如调整流过各线圈的电流，使得分别产生从零磁场扫描线圈14c朝向14a的磁场和从零磁场扫描线圈14d朝向14b的磁场。在该情况下，如图3E所示，产生从脚侧流向头侧的磁场。如果合成该磁场和图3A所示的磁场6c，则处于脚侧的合成磁场强于处于头侧的合成磁场，其结果是如图3F所示，零磁场区域2向脚侧移动。另外，与其相反，如果调整电流使得分别产生从零磁场扫描线圈14a朝向14c的磁场和从零磁场扫描线圈14b朝向14d的磁场，则零磁场区域2向头侧移动。

这样，通过分别调整流过零磁场扫描线圈14a～14d的电流，可以向左/右方向、头/脚方向移动零磁场区域2。另外，在此虽然省略了说明，但在使用了配置于框架11内壁的下面的零磁场扫描线圈14e～14h的情况下，也可以同样地移动零磁场区域2。

另外，在上述说明的零磁场扫描线圈14a～14h的结构中，虽然无法上下移动零磁场区域2，但通过向上/下方向移动顶板12，可以等价地在被检体P中上下移动零磁场区域2的位置。

调制线圈15a以及15b通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化。具体而言，该调制线圈15a以及15b是用于向由框架11围起来的区域施加调制磁场的电磁铁，例如，施加10kHz到100kHz左右的调制磁场。图4A以及4B是用于说明调制线圈15a以及15b的图。如图4A所示，调制线圈15a以及15b分别在由框架11围起来的区域的上侧以及下侧被配置成相互对置，从下侧朝向上侧地施加调制磁场3。

如果由这些调制线圈15a以及15b施加了调制磁场3，则如图4B所示，存在于零磁场区域2内的磁性微粒子被磁化而产生磁化M，与其相伴，从零磁场区域2产生磁场7。该磁场7的波形与磁化M的波形相同，与存在于零磁场区域2内的磁性微粒子的量对应地包含畸变。

图5A～5C是示意地表示从零磁场区域2产生的磁场的波形的图。图5A是表示零磁场区域2中的磁场的强度H的变化的曲线，图5B是表示零磁场区域2中的磁通密度B的变化的曲线，图5C是表示零磁场区域2中的磁化M的变化的图。

在零磁场区域2附近产生的磁场的强度H成为永久磁铁13a以及13b的磁场的强度和调制线圈15a以及15b的调制磁场的强度的和。但是，由于在零磁场区域2中永久磁铁13a以及13b的磁场为零，所以如图5A所示，磁场的强度H的波形成为正弦波。另一方面，磁通密度B由于磁饱和，而如图5B所示那样以预定的饱和磁通密度达到稳定水平。因此，磁化M由于是B和μ₀之差，所以如图5C所示那样成为畸变的波形。

检测线圈16a以及16b是用于检测交链的磁通的电磁铁。当在由框架11围起来的区域内的任意的位置配置了检测线圈的情况下，在由检测线圈检测出的磁通中，不仅包含由磁性微粒子的磁化M产生的磁场7的磁通，而且还包含永久磁铁13a以及13b的磁场6a以及6b的磁通、由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通。

但是，在对磁性微粒子的分布进行图像化时，仅需要通过磁性微粒子的磁化M而产生的磁场7的磁通。永久磁铁13a以及13b的磁场6a以及6b都是静磁场，所以频率与通过磁化M产生的磁场7不同，可以使用公知的技术来容易地分离。

另一方面，调制线圈15a以及15b的调制磁场3在假设应用于临床的情况下，如上述那样远远大于通过磁性微粒子的磁化M而产生的磁场7，因此难以进行分离。

因此，在本实施例1的磁性微粒子成像装置10中，把检测线圈16a、16b配置成将由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的检测抑制为最小限(在设计上设为0)，从而可以高效地计测通过磁性微粒子的磁化M产生的磁场7，从而即使应用于临床，也可以取得充分的检测灵敏度。

以下，对上述检测线圈16a以及16b的配置进行具体说明。图6是表示本实施例1的检测线圈16a以及16b的配置的图。如该图所示，在本实施例1的磁性微粒子成像装置10中，在由框架11围起来的区域的右侧的上侧，将检测线圈16a配置成位于调制线圈15a的外侧，并在右侧的下侧，将检测线圈16b配置成位于调制线圈15b的外侧。

在此，检测线圈16a被配置成与调制线圈15a之间的互感(mutualinductance)实质上为零，检测线圈16b被配置成与调制线圈15b之间的互感实质上为零。

具体而言，在本实施例1中，为了使与调制线圈15a之间的互感实质上成为零，以通过线圈面的中心的轴(中心轴)与由调制线圈15a施加的调制磁场3的磁通大致正交的朝向配置检测线圈16a。为了使与调制线圈15b之间的互感实质上成为零，以通过线圈中心的轴(中心轴)与由调制线圈15b施加的调制磁场3大致正交的朝向配置检测线圈16b。

通过以这样的朝向分别配置检测线圈16a以及16b，使由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通不与各检测线圈交链。其结果是可以抑制由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通对检测线圈16a以及16b的影响。

另一方面，各检测线圈的中心轴相对于通过磁性微粒子的磁化M产生的磁场7的磁通不是大致正交。因此，检测线圈16a以及16b针对由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3具有极低的检测灵敏度，而针对通过磁性微粒子的磁化M产生的磁场7具有一定量的检测灵敏度。

以下，对上述检测线圈16a以及16b的配置方法进行说明。具体而言，首先，在由框架11围起来的区域内定义预定个数的点。在此，将该点称为“计测点”。接着，针对每个计测点，计算出由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的强度以及朝向。图7是表示由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的分布的分布图。该图所示的各直线的朝向表示各测定点处的调制磁场3的朝向，各直线的长度表示各测定点处的调制磁场3的强度。

然后，从所定义出的计测点中选择任意一个计测点，确定出线圈的中心与选择出的计测点重叠并且线圈的轴与选择出的计测点处的调制磁场3的朝向大致正交那样的位置以及朝向，来配置检测线圈。

图8是表示图6所示的检测线圈16a以及16b的配置例子的图。例如，如该图所示，从位于由框架11围起来的区域右侧并且位于调制线圈15a以及15b的外侧的计测点中，从上侧以及下侧分别选择一个计测点，以各个计测点为基准，配置检测线圈16a以及16b，

这样，通过将检测线圈16a以及16b配置成线圈的中心轴与由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通大致正交，可以将由调制线圈15a以及15b产生的调制磁场3的磁通中的、由检测线圈16a以及16b检测出的磁通抑制到最小限度。

在以上例子中，检测线圈与调制磁场3的磁通大致正交。更详细地说，排列检测线圈使得检测线圈与调制线圈的互感被抑制为最小限。

回到图1，图像处理部件30是根据由检测线圈16a以及16b检测出的磁通的变化，来产生表示磁性微粒子的分布的图像的处理部件。该图像处理部件30例如向监视器(monitor)等显示装置、打印机(printer)等输出装置输出所生成的图像。

如上所述，在本实施例1中，将对交链的磁通的变化进行检测的检测线圈16a以及16b配置成抑制由于包含在检测出的磁通中的由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通所引起的影响，所以可以提高检测线圈的检测灵敏度，即使应用于临床也可以取得充分的检测灵敏度。

另外，在本实施例1中，对将检测线圈16a以及16b配置成中心轴与由调制线圈15a以及15b产生的调制磁场3的朝向大致正交的情况进行了说明，但本发明不限于此，还可以考虑其他各种检测线圈配置方法。因此，以下，使用图9～图12对检测线圈的其他配置例子进行说明。

图9是表示检测线圈的其他配置例子的图(1)。例如，如该图所示，可以在调制线圈15a以及15b的内侧配置检测线圈。在该图所示的例子中，以位于调制线圈15a以及15b的内侧的计测点为基准，分别配置有4个检测线圈16c～16f。

这样，通过在调制线圈15a以及15b的内侧配置检测线圈16c～16f，与配置在外侧的情况相比，各检测线圈位于接近磁化M的位置，所以可以进一步提高信号的检测灵敏度。

另外，如果参照图7所示的分布图，则可知由于由调制线圈15a施加的调制磁场3和由调制线圈15b施加的调制磁场3相互抵消，所以存在磁场成为零的计测点。通过在这样的位置配置检测线圈，还可以使由调制线圈15a以及15b施加而与检测线圈交链的调制磁场3成为零。

图10是表示检测线圈的其他配置例子的图(2)。例如，如该图所示，在调制线圈15a的右侧产生的调制磁场3和在调制线圈15b的右侧产生的调制磁场3相互抵消的位置配置检测线圈16g。在该情况下，不论以什么样的朝向配置检测线圈，与该检测线圈交链的调制磁场3都成为零，但为了高效地对通过磁性微粒子的磁化M产生的磁场7的磁通进行检测，优选按照线圈面与磁场7的磁通正交那样的朝向配置检测线圈。其原因是：在这样配置的情况下，与检测线圈交链的磁场7的磁通变得最大，检测线圈对磁场7的检测灵敏度变得最大。

另外，还可以使用绕线的朝向相反并且串联地连接的2个检测线圈，来使由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3成为零。

图11是表示检测线圈的其他配置例子的图(3)。例如，如该图所示，将绕线的朝向相反并且串联地连接的检测线圈16h以及16i分别配置在调制线圈15a的上以及下。在此，各检测线圈的线圈面的面积以及匝数相等，并且各检测线圈分别配置在从调制线圈15a离开相同距离的位置上，以使中心轴与调制线圈15a的中心轴一致。

通过这样配置检测线圈16h以及16i，由各个检测线圈检测的由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3相互抵消，在将检测线圈16h以及16i视为一个检测线圈的情况下，可以将与检测线圈整体交链的调制磁场3视为零。

另一方面，对于通过磁化M产生的磁场7，由于检测线圈16i位于与检测线圈16h相比更接近于零磁场区域2的位置，所以交链的磁场的大小对于每个检测线圈都不同。其结果是即使在将检测线圈16h以及16i视为一个检测线圈的情况下，与检测线圈整体交链的磁场7不为零，而在与各个检测线圈交链的磁场7中产生差异。通过对该差异进行检测，可以检测出通过磁化M产生的磁场7。

另外，在此设为检测线圈16h以及16i的线圈面的面积以及匝数相等，并且分别配置于从调制线圈15a离开相同距离的位置上，以使中心轴与调制线圈15a的中心轴对齐，但线圈面的面积、匝数以及配置位置并不限于此。

即，即使在离调制线圈15a的距离不同的位置上配置了各个检测线圈的情况下，通过改变线圈面的面积的大小或匝数以使与各检测线圈交链的调制磁场3相互抵消，也可以使与检测线圈整体交链的调制磁场3成为零。此时，优选将各检测线圈配置成使通过磁化M产生的磁场7的合计尽可能大。

另外，通过向调制线圈以及检测线圈分别串联地插入补偿线圈，并对置地配置该补偿线圈，还可以使由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3成为零。

图12是表示检测线圈的其他配置例子的图(4)。例如，如该图所示，与调制线圈15a串联地插入补偿线圈17a以及17b，并与检测线圈16j串联地插入补偿线圈17a。此时，将补偿线圈17a以及17b配置成对置，并设定补偿线圈17a和17b的匝数之比，以使由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通中的与检测线圈16j交链的磁通、与由补偿线圈17a产生并与补偿线圈17b交链的磁通之和成为零。

另外，如图12所示的例子那样，使用补偿线圈的方法对用于使由检测线圈检测的磁通中的、由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通的总量成为零的微调节是有用的，并且对与上述说明的各例子组合的情况是有效的。

如上所述，在实施例1中，对通过调整配置检测线圈时的位置和朝向，来使由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场3的磁通中的交链的磁通成为最小的情况进行了说明。但是，即使设计成如上述那样配置检测线圈，在制造时有时也产生机械误差，所以难以使与检测线圈交链的、由调制线圈15a以及15b产生的磁场完全成为零。

因此，以下作为实施例2，对如下的结构、方法进行说明：设置用于调整由调制线圈15a以及15b施加的调制磁场的平衡(balance)的反馈线圈(feedback coil)，根据由检测线圈实际检测出的结果来驱动反馈线圈，从而使与检测线圈交链的、由调制线圈15a以及15b产生的磁场完全成为零。另外，在此为了便于说明，对起到与图1所示的各部件相同的作用的功能部分附加相同标号，省略其详细的说明。

图13是用于说明本实施例2的反馈线圈的控制的图。该图表示将串联地连接的4个检测线圈16k～16n在调制线圈15a的内侧以及外侧分别配置2个，并将反馈线圈18a设置在调制线圈15b的大致中心的情况。

在此，利用经由放大电路19a从交流电源19b供给的高频信号来驱动调制线圈15a以及15b。该信号一般为近似于正弦波的信号，但为了信号的接通(on)/断开(off)控制和脉冲(pulse)驱动等，而实际上成为包含若干个高频成分的信号。

另外，由检测线圈16k～16n检测出的信号经由放大电路19c输入到检波电路19d。在检波电路19d中，对输入的信号，使用流过调制线圈15a以及15b的电流的信号波形来进行检波，由此，从输入信号提取出基本频率成分。由检波电路19d提取出的基本频率的信号被输入到积分电路19e。

在积分电路19e中，对输入的信号进行积分，积分结果经由放大电路19f输入到增益调整电路19g。在增益(gain)调整电路19g中，将积分结果作为增益，生成与驱动调制线圈15a以及15b的高频信号相同的频率波形的高频信号。然后，根据所生成的高频信号，经由放大电路19h供给到反馈线圈18a。

以上的电路结构构成一次延迟系统，由该一次延迟系统控制成使与检测线圈16k～16n交链的磁通中的、频率与调制线圈15a以及15b相同的成分成为零。根据该结构，即使在存在机械误差的情况下，由于将由反馈线圈18a产生的磁场控制成消除误差，所以可以使基于由调制线圈产生的调制磁场的检测线圈的计测信号成为零。另一方面，由于包含在通过磁化M产生的磁场中的高频成分没有被消除而留下，所以信号检测的精度不会恶化。

如上所述，在本实施例2中，利用高频信号波形来驱动调制线圈15a以及15b，从由检测线圈检测出的信号中提取出与高频信号波形同步的成分，控制反馈线圈18a，以使该同步成分成为零，因此可以大幅减小由调制线圈15a以及15b产生的调制磁场中的由检测线圈检测出的信号，可以进一步提高检测线圈的检测灵敏度。

另外，在本实施例2中，对将反馈线圈18a设置在调制线圈15b的大致中心的情况进行了说明，但本发明不限于此。例如，也可以将补偿线圈与检测线圈连接，并将反馈线圈配置成与该补偿线圈对置。图14是表示反馈线圈的其他配置例子的图。

具体而言，例如如该图所示，在检测线圈16k～16n和放大电路19c之间插入补偿线圈17c，并将反馈线圈18b配置成与该补偿线圈17c对置。而且，构成为向反馈线圈18b供给由增益调整电路19g产生的、与驱动调制线圈15a以及15b的高频信号相同的频率波形的高频信号。

由此，控制成从反馈线圈18b产生消除误差的磁通，而使与检测线圈16k～16n交链的磁通中的、频率与调制线圈15a以及15b相同的成分成为零。

另外，也可以向调制线圈15a或15b中的任意一方直接施加由增益调整电路19g生成的高频信号。在该情况下，控制成从被施加了高频信号的调制线圈产生消除误差的磁通，而使与检测线圈16k～16n交链的磁通中的、频率与调制线圈15a以及15b相同的成分成为零。

以上，对实施例1以及2分别进行了说明，但在这些实施例中，对如图1所示那样对于调制线圈15a以及15b分别在永久磁铁13a以及13b的附近配置了检测线圈的情况进行了说明。但是，即使是与其不同的调制线圈的结构，也可以同样地应用。

图15是表示磁性微粒子成像装置的其他结构例子的图。表示了在该图所示的磁性微粒子成像装置20中，将调制线圈25和检测线圈26a～26d分别配置在顶板12上的情况。在该情况下，在图像的扫描(scan)中，通过向上/下方向逐次少许移动顶板12，来进行三维扫描。进而，也可以向头方向、脚方向移动顶板12。

而且，在该情况下，由于伴随顶板12的移动，调制线圈25和检测线圈26a以及26b也移动，所以各线圈总是位于被检体P的附近，进一步提高了检测灵敏度。

另外，即使在该情况下，也与实施例1同样地，配置检测线圈时的位置和朝向可以考虑各种模式(pattern)。例如，在该图所示的例子中，将检测线圈26a～26d配置在与图9所示的检测线圈16d以及16f相同的位置。

从上述的例子类推，本发明可以同样地适用于调制线圈、永久磁铁的各种结构。

如上所述，在本发明的磁性微粒子成像装置中，在检测线圈中不会检测出由调制线圈产生的磁通，而可以高效地提取并检测出从图像化区域产生的磁场，所以大幅提高检测灵敏度。根据现有的结构，难以实现针对人的图像化装置，但通过使用本发明，可以大幅提高灵敏度，可以实现用于应用于临床的图像化装置。

另外，在以现有的结构来构成了图像化装置的情况下，使用高浓度的磁性微粒子，并且在成为非常大的病灶后才被检测出，但通过使用本结构，即使集聚在患部的磁性微粒子的浓度比以往小，也可以进行检测，或者可以检测出集聚在小的区域(患部)的磁性微粒子，由此，可以检测出更早期或更轻微的疾病，可以有助于诊断质量的提高。

Claims (20)

1.一种磁性微粒子成像装置，其特征在于包括：

磁铁单元，以在检测空间中形成无磁场区域的方式发生磁场；

调制线圈，通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化；

检测线圈，被配置成检测与本线圈交链的磁通的变化，并且抑制由于包含在检测出的磁通中的由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响，并被配置成与上述调制线圈之间的互感为零；和

图像处理部件，根据由上述检测线圈检测出的磁通的变化来对该磁性微粒子的分布进行图像化。

2.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于还包括：

反馈线圈，该反馈线圈根据包含在由上述检测线圈检测出的磁通中的上述调制磁场的磁通来施加磁场，使得对由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通的大小进行调整。

3.根据权利要求2所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈具有与该检测线圈串联连接的补偿线圈，

上述反馈线圈通过向上述检测线圈的补偿线圈施加磁场，来对上述调制磁场的磁通的大小进行调整。

4.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈被配置成中心轴与由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通大致正交。

5.根据权利要求4所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于还包括：

反馈线圈，该反馈线圈根据包含在由上述检测线圈检测出的磁通中的上述调制磁场的磁通来施加磁场，使得对由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通的大小进行调整。

6.根据权利要求5所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈具有与该检测线圈串联连接的补偿线圈，

上述反馈线圈通过向上述检测线圈的补偿线圈施加磁场，来对上述调制磁场的磁通的大小进行调整。

7.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈被配置在上述调制线圈的外侧。

8.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈被配置在上述调制线圈的内侧。

9.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置在由构成上述调制线圈的各线圈施加的调制磁场相互抵消的位置上。

10.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置成线圈面与通过存在于上述无磁场区域中的磁性微粒子的磁化而产生的磁通大致正交。

11.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈由串联连接的至少2个线圈构成，且各个线圈被配置成包含在检测出的磁通中的上述调制磁场的磁通相互抵消。

12.根据权利要求1所述的磁性微粒子成像装置，其特征在于：

上述检测线圈具有与该检测线圈串联连接的第一补偿线圈，

上述调制线圈具有第二补偿线圈，该第二补偿线圈与该调制线圈串联连接，并向上述第一补偿线圈施加磁场，使得抵消包含在由上述检测线圈检测出的磁通中的上述调制磁场的磁通。

13.一种磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法，其特征在于包括如下的步骤：

与通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化的调制线圈一起，将检测对本线圈交链的磁通的变化的检测线圈，配置成抑制由于包含在所检测出的磁通中的、由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响，同时被配置成与上述调制线圈之间的互感为零。

14.根据权利要求13所述的磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法，其特征在于：

上述检测线圈被配置成中心轴与由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通大致正交。

15.根据权利要求13所述的磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置在由构成上述调制线圈的各线圈施加的调制磁场相互抵消的位置上。

16.根据权利要求13所述的磁性微粒子成像装置的检测线圈配置方法，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置成线圈面与通过存在于在检测空间中形成的无磁场区域中的磁性微粒子的磁化而产生的磁通大致正交。

17.一种磁性微粒子成像装置的磁通检测装置，其特征在于包括：

调制线圈，通过施加调制磁场而使磁性微粒子磁化；

检测线圈，被配置成检测与本线圈交链的磁通的变化，并且抑制由于包含在检测出的磁通中的由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通所引起的影响，并被配置成与上述调制线圈之间的互感为零。

18.根据权利要求17所述的磁性微粒子成像装置的磁通检测装置，其特征在于：

上述检测线圈被配置成中心轴与由上述调制线圈施加的调制磁场的磁通大致正交。

19.根据权利要求17所述的磁性微粒子成像装置的磁通检测装置，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置在由构成上述调制线圈的各线圈施加的调制磁场相互抵消的位置上。

20.根据权利要求17所述的磁性微粒子成像装置的磁通检测装置，其特征在于：

上述调制线圈由至少2个线圈构成，

上述检测线圈被配置成线圈面与通过存在于在检测空间中形成的上述无磁场区域中的磁性微粒子的磁化而产生的磁通大致正交。

Images