DE4325059C2 - Gerät zum Messen des Magnetfelds einer oder mehrerer Magnetquellen - Google Patents
Gerät zum Messen des Magnetfelds einer oder mehrerer MagnetquellenInfo
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Description
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Messen des Magnetfelds einer oder
mehrere Magnetfeldquellen, und insbesondere auf ein Gerät mit einem Quanteninter
ferometer (SQUID = Superconducting Quantum Interference Device = Supraleitender
Quanten-Interferometrischer Detektor) zum Erfassen eines beispielsweise durch einen zu
untersuchenden lebenden Körper erzeugten Magnetfelds.
Methoden zum empfindlichen Messen der Daten von Magnetfeldquellen sind ein wichtiger
Faktor beispielsweise auf dem Gebiet der Messung von Biomagnetismus und der Suche
nach Rohstoffvorkommen geworden. In einem zur Durchführung einer solchen Messung
eingesetzten Meßgerät wird oftmals bevorzugt ein Quanteninterferometer (SQUID) als Ma
gnetsensor verwendet.
Bekanntlich enthält ein Quanteninterferometer einen aus einem Supraleiter hergestellten
supraleitenden Ring mit in seinem Pfad eingefügten Josephson-Übergängen und kann
Magnetflüsse bis herab zu dem 10-5 bis 10-6-fachen eines Fluxoid- bzw. Fluxquants Φ0 =
2,07×10-15 (Wb) erfassen. Daher können schwache Magnetflüsse, die durch zwischen
Nervenzellen fließende Impulsströme verursacht werden, erfaßt werden. Insbesondere wird
ein mit einem Quanteninterferometer ausgestattetes Meßgerät bevorzugt bei der Unter
suchung von Nervenaktivitäten von Gehirnen eingesetzt, die beispielsweise durch Licht und
Schall stimuliert wurden.
Ein herkömmliches Gerät zum Messen von Magnetfeldern umfaßt einen Teil zum Erfassen
eines durch Magnetquellen in einem lebenden, zu untersuchenden Körper erzeugten Ma
gnetflusses und einen Teil zum Bestimmen von Positionen der Quellen unter Heranziehung
des erfaßten Magnetflusses. Der Erfassungsteil besitzt in typischer Ausgestaltung Auf
nehmerspulen, die den von den Quellen erzeugten Magnetfluß aufnehmen, und Quan
teninterferometer (SQUIDs), die den aufgenommenen Magnetfluß erfassen. Die Anzahl der
Aufnehmerspulen beträgt beispielsweise 122 Kanäle, die um einen lebenden Körper herum
angeordnet sind, so daß auch die Anzahl der SQUIDs gleich groß ist.
Andererseits empfängt der Bestimmungsteil von den SQUIDs Daten betreffend den jeweili
gen Magnetfluß an den Positionen der Aufnehmerspulen und kann die Positionen der Ma
gnetquellen unter Heranziehung der Magnetflußdaten berechnen.
Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Berechnung der Positionen von Magnetquellen
wird eine Verteilungskarte des Magnetfelds auf der Basis der durch eine Mehrzahl von
Aufnehmerspulen aufgenommenen Magnetflußdaten erstellt und die Positionen der Magnet
quellen auf der Verteilungskarte werden geschätzt.
Ein die Verteilungskarten betreffendes Verfahren ist in Fig. 17 gezeigt. Gemäß dieser
Figur kann eine Magnetquelle (d. h. ein Strom-Dipol) als auf dem Mittelpunkt einer Linie
(Abstand = L) angeordnet geschätzt werden, die die beiden Spitzenwertpositionen der
entgegengesetzten, auf ihr aufgetragenen Polaritäten N und S verbindet. Die Tiefe der
Quelle kann beim Mittelpunkt auf L/21/2 geschätzt werden.
Wenn die Positionen von Quellen auf der Verteilungskarte geschätzt werden, bewirken
Unterschiede in Positionen und Größen der Aufnehmerspulen manchmal einen Fehler, der
als "lokales Minimum" bezeichnet wird.
Ein weiteres Verfahren besteht im Einsatz einer Wirksamkeitsfunktion. Anders ausgedrückt
werden zunächst die Positionen der Magnetquellen geschätzt, wonach eine Wirksamkeits
funktion zwischen der Magnetfeldverteilung aufgrund der Magnetquellen an den geschätzen
Positionen und der gemessenen Magnetfeldverteilung bestimmt wird. Danach werden die
Positionen, Größe und Richtung der Magnetquellen derart bestimmt, daß der kleinste
quadratische Fehler der Wirksamkeitsfunktion minimiert ist.
Allerdings existiert beim Messen von Magnetquellen in dem Kopf eines Patienten in
großem Umfang eine Vielzahl von Nervenimpulsströmen, die als Vielzahl von Quellen
wirken und jeweils einen Magnetfluß erzeugen. Die Vielzahl von Quellen und ihre Aus
dehnung erschweren die vorstehend angegebenen Schätzverfahren aufgrund der komplexen
Berechnung erheblich, was zu einer langen Berechnungszeitdauer führt.
Weiterhin sind bei einem herkömmlich eingesetzten Meßgerät eine Mehrzahl von Auf
nehmerspulen derart angeordnet, daß ihre Achsenrichtungen parallel zu einander verlaufen.
Aufnehmerspulen können einen Magnetfluß erfassen, der durch sie entlang ihrer axialen
Richtung hindurch verläuft. Wenn jedoch die Richtung der Ströme diesselbe ist wie die
axiale Richtung der Aufnehmerspulen, ist es nicht möglich, die Positionen von Magnet
quellen zu messen.
Zusätzlich ist, wie in Fig. 18 gezeigt ist, die axiale Richtung einer Aufnehmerspule 2 mit
einer in Richtung der Tiefe eines zu untersuchenden Objekts 1 führenden Richtung ausge
richtet. Dies bedeutet, daß die Richtung des erzeugten Magnetflusses sich um so mehr
einer rechtwinklig zur axialen Richtung verlaufenden Richtung, das heißt einer zu einer
Abnahme der Meßempfindlichkeit der Aufnehmerspule 2 führenden Richtung, annähert,
je tiefer sich die Magnetquelle befindet.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, besitzt das herkömmliche Meßge
rät begrenzte Meßtiefe. Beispielsweise ist es bei einem Kopf möglich, dessen oberflächen
nahen Bereich, wie etwa den Gehirn-Kortex zu messen, während seine tieferen Abschnitte,
wie etwa der Thalamus usw. nicht meßbar sind.
Die EP 0 359 864 A1 offenbart eine Einrichtung zur Messung von schwachen, orts- und
zeitabhängigen Magnetfeldern, die mit Gradiometern erster Ordnung ausgestattet ist. Sämt
liche Gradiometer-Spulen sind bei dem bekannten Magnetfeldmeßgerät auf einer planen
Beobachtungsfläche angeordnet. Zur Erzielung dreidimensionaler Bilder des Untersu
chungsobjekts wird ein zusätzliches Schnittbildgerät, z. B. ein Magnetoresonanz-Tomo
graph, eingesetzt, der über eine Schnittstelle mit einer Datenverarbeitungsanlage gekoppelt
wird.
In der US 5 133 136 ist ein Magnetfeldmeßgerät beschrieben, bei dem ein Gradiometer
jeweils von drei Kompensationsspulen mit rechtwinklig zueinander orientierten Mittel
achsen umgeben ist. Hiermit wird ein Verfahren zur Auslöschung von externen magneti
schen Störfeldern, d. h. ein aktives Abschirmverfahren realisiert. Die externen magneti
schen Störfelder werden durch eine Vektorspule, die durch die drei Kompensationsspulen
gebildet ist, ermittelt und das erfaßte Signal wird in ein Rückkopplungssystem einer
Treiberschaltung zum Messen des vom Patienten ausgesandten Magnetfelds eingespeist.
Die Kompensationsspulen dienen nicht zur aktiven Erfassung des aus dem Patientenkörper
austretenden Magnetfelds.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Messen des Magnetfelds
einer oder mehrerer Magnetquellen zu schaffen, das zur dreidimensionalen Messung des
Magnetfelds mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit imstande ist.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß dem Patentanspruch 1 ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät der Erfassungsab
schnitt der Erfassungseinrichtung durch eine Mehrzahl von Erfassungsblöcken gebildet, die
jeweils drei oder mehr Erfassungsebenen mit unterschiedlich gerichteten Sensorebenen
enthalten. Jeder Erfassungsblock ermöglicht somit eine mehrdimensionale Magnetfeldde
tektion. Durch die Bewertungseinrichtung wird das Magnetfeld an einer Mehrzahl von
Bewertungsposition hinsichtlich seiner jeweiligen lokalen Intensitäten bewertet. Auf der
Basis dieser ermittelten Intensitäten gewinnt dann die Datenermittlungseinrichtung sowohl
Positionsinformation als auch Größeninformation für die Magnetquelle.
Mit dieser Gestaltung läßt sich eine sehr präzise Erfassung der dreidimensionalen Ver
teilung und Lokalisierung der Magnetquelle erhalten. Es ist somit möglich, Magnetquellen
in einem Objekt, z. B. einem Patienten, hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Position und
ihrer Vektorgröße (Intensität und Richtung) zu analysieren. Die dreidimensionale Lage und
die Vektorgrößen der Magnetquellen wie etwa der Strom-Dipole läßt sich mit sehr hoher
Empfindlichkeit und Genauigkeit bestimmen. Dieser Vorteil ergibt sich, verglichen mit
herkömmlichen Geräten, aus der höheren Dichte der Bewertung bezüglich einer Basisplatte
bei gleicher Anzahl an Aufnehmerspulen, was wesentlich auch auf der Vielzahl von
Sensorblöcken und deren Gestaltung sowie der sich hierdurch erbgebenden Vielzahl von
Bewertungspositionen beruht. Weiterhin lassen sich der Rechenaufwand und die Rechenzeit
bei der Messung verringern.
Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist auch dessen Empfindlichkeit in Richtung der Tiefe
eines zu messenden Objekts erhöht. Ferner können Magnetquellen gemessen werden, selbst
wenn diese in beliebiger Richtung angeordnet sind. Darüber hinaus wird der Fehler des
"lokalen Minimums" vermieden. Auch kann die Anzahl von Magnetsensoren verringert
werden.
Vorzugsweise ist das Objekt ein Körper eines menschlichen Patienten, bei dem die Tiefen
richtung spezifiziert ist und die Magnetquelle durch eine Vielzahl von Strom-Dipolen in
dem Körper gebildet ist.
Vorzugsweise sind die Erfassungsebenen jedes Erfassungsblocks an ihren Seiten mitein
ander gekoppelt, um angenähert eine Pyramide zu bilden, und die Erfassungsblöcke sind
miteinander derart gekoppelt, daß sie eine dem Objekt zugewandte Beobachtungsebene
bilden, die eine zweidimensionale, nichtebene Gestalt mit einer Vielzahl von durch
Koppeln der Seiten der Erfassungsebenen gebildeten Scheiteln bzw. Spitzen enthält.
Vorzugsweise beträgt die Anzahl der in jedem Erfassungsblock enthaltenen Erfassungs
ebenen drei oder vier. Jede der Erfassungsebenen besitzt quadratische oder dreieckförmige
Gestalt. Die Pyramide ist im wesentlichen eine umgekehrte Dreieck-Pyramide, im wesent
lichen eine umgekehrte Viereck-Pyramide oder eine vierseitige Pyramide, jeweils bezogen
auf das Objekt.
Weiterhin ist vorzugsweise die Beobachtungsebene durch eine Basisplatte gebildet. In
bevorzugter Ausführungsform ist der Magnetsensor eine Aufnehmerspule, die auf indukti
vem Weg das durch die Strom-Dipole erzeugte Magnetfeld erfaßt. Weiterhin enthält der
Erfassungsabschnitt vorzugsweise eine supraleitende quanten-interferometrische Detektor
einrichtung für den Empfang eines durch die Aufnehmerspule aufgenommenen Signals,
wobei die supraleitende quanten-interferometrische Detektoreinrichtung eine Magnetometer
bildet. Vorzugsweise ist der Magnetsensor ein supraleitender Quanteninterferometer.
Ferner ist bevorzugt, daß das Bildungs- bzw. Ermittlungselement einen Teil zum Bestim
men angenommener Positionen der Strom-Dipole in einem gegebenen dreidimensionalen
Bereich des Körpers, einen Abschnitt zum Bestimmen einer Beziehungsfunktion bzw.
- Gleichung zwischen jeder gerichteten Komponente des Strom-Dipols an jeder angenom
menen Position und jeder gerichteten Komponente des weiteren, an der Bewertungsposition
erzeugten Magnetfelds und einen Abschnitt zum Berechnen jeder der gerichteten Kom
ponenten der Strom-Dipole an den angenommenen Positionen auf der Basis der mittels des
Bewertungselements bewerteten Intensität des weiteren Magnetfelds und der Beziehungs
funktion aufweist.
Vorzugsweise besteht die Bewertungsposition aus einer Vielzahl von Schnittpunkten an
Enden der Seiten der Erfassungsebenen. Die Schnittpunkte bzw. Schnittstellen sind
beispielsweise der Scheitel. Die Bewertungseinrichtung enthält eine Vorrichtung zum
Bewerten der Intensität des weiteren Magnetfelds an zumindest zwei der Schnittstellen
unter Heranziehung desselben, durch die Erfassungseinrichtung aus derselben Erfassungs
ebene erfaßten Magnetfelds.
Desweiteren ist vorzugsweise die Beobachtungsebene durch eine Vielzahl von Basisplatten
gebildet, die in der Tiefenrichtung gestapelt sind. Die Meßempfindlichkeit der Magnetsen
soren, die an den Erfassungsebenen der Mehrzahl von Basisplatten montiert sind, verändert
sich vorzugsweise bei jeder Basisplatte.
Ferner ist vorzugsweise die Beobachtungsebene übereinstimmend mit einer Krümmung
einer Oberfläche des Körpers gekrümmt.
Darüber hinaus ist ein einziger Magnetsensor vorzugsweise an jeder der Erfassungsebenen
vorgesehen oder es ist eine Vielzahl von Magnetsensoren an jeder der Erfassungsebenen
angebracht.
In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Die Zeichnungen dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der
Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Meßgeräts,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Erfassungsabschnitts des Meßgeräts gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2B eine Draufsicht auf den Erfassungsabschnitt,
Fig. 2C eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie IIC-IIC in Fig. 2B,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines SQUIDs und einer Treiberschaltung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungsschaltung,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das durch einen Computer beim ersten Ausführungsbei
spiel abgearbeitet wird,
Fig. 6 eine geometrische Beziehung eines Erfassungsblocks in einem orthogonalen
Koordinatensystem,
Fig. 7 eine geometrische Beziehung zwischen einem Strom-Dipol und seinem Magnet
feld,
Fig. 8 eine geometrische Beziehung zwischen einem Strom-Dipol und seinem Magnet
feld gemäß der Grundlage vorliegender Erfindung,
Fig. 9 einen gekrümmten Erfassungsabschnitt gemäß einem zweiten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 einen Erfassungsbereich gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung,
Fig. 11 eine Ansicht einer weiteren Abänderung eines Erfassungsabschnitts bei der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 einen Erfassungsabschnitt gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung,
Fig. 13 einen Erfassungsabschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 14 eine Ansicht zur Erläuterung der Anordnung einer Vielzahl von Erfassungs
abschnitten bei dem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 15 ein Ablaufdiagramm, das durch einen Computer beim fünften Ausführungsbei
spiel abgearbeitet wird,
Fig. 16 eine Ansicht einer weiteren Abänderung eines Erfassungsabschnitts bei vor
liegender Erfindung,
Fig. 17 eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des Einsatzes einer Vertei
lungskarte von Magnetquellen, und
Fig. 18 ebenfalls eine erläuternde Darstellung einer herkömmlichen Anordnung einer
Aufnehmerspule.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Gerät 10 zum Messen von Magnetquellen gemäß dem ersten Ausführungs
beispiel gezeigt. Das Meßgerät 10 dient zur Messung von biomagnetischen Quellen in
einem als Untersuchungsobjekt dienenden menschlichen Körper 11. Ein rechtwinkliges
Koordinatensystem (x-, y-, z-Achsen) wird festgelegt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wobei
in diesem Fall die x-, y-Ebene (im folgenden als Meßebene bezeichnet) der Oberfläche des
Körpers 11 zugeordnet ist.
Das Meßgerät 10 enthält eine Erfassungseinheit 20 zum Erfassen von durch biomagneti
sche Quellen, d. h. Strom-Dipole im Körper 11 erzeugten Magnetfeldern. Die Erfassungs
einheit 20 ist in einem, bei Tiefsttemperaturen zu betreibenden, Flüssighelium-Kryostat 21
enthalten.
In der Erfassungseinheit 20 befindet sich ein Erfassungsabschnitt 22 mit einem als eine
Basisplatte der vorliegenden Erfindung dienenden Substrat 23. Das Substrat 23 ist durch
eine gedruckte Schaltplatine bzw. Leiterplatte hergestellt und besitzt eine unebene Gestalt
mit einem zerhackungswellenförmigen bzw. sägezahnförmigen Querschnitt. Zusätzlich ist
es möglich, eine aus Glas oder aus Keramik hergestellte Platte als die Basisplatte ein
zusetzen. Insgesamt ist das Substrat 23 so angeordnet, daß es der x-y-Meßebene zugewandt
ist.
Wie in den Fig. 2A bis 2C im einzelnen gezeigt ist, ist das Substrat 23 regelmäßig und
kontinuierlich so wellenförmig ausgelegt, daß es im Querschnitt den Zustand einer zer
hackten Welle bzw. Dreiecks- oder Sägezahnwelle (Chopping-wave) in zwei senkrecht
zueinander stehenden x- und y-Achsenrichtungen besitzt. Als Ergebnis sind an der oberen
Seite (eine Seite hinter dem Körper 11) des Substrats 23, die eine Beobachtungsebene
gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, eine Vielzahl von schrägen und quadratischen
Erfassungsebenen 23a-1, 23b-1, ..., 23c-4, 23d-4 in der x-y-Ebene durch die Welligkeit
gebildet. Die Erfassungsebenen 23a-1, 23b-1, ..., 23c-4, 23d-4 sind bei diesem Aus
führungsbeispiel in vier Gruppen, nämlich in vier Sensorblöcke SB1 bis SB4 unterteilt.
In einem aus vier quadratischen Sensorebenen 23a-1, 23b-1, 23c-1, 23d-1 gebildeten
Erfassungsblock SB1 ist ein Paar 23a-1 und 23c-1 einander mit einem gewissen, dazwi
schen gebildeten Elevationswinkel zugewandt und auch das andere Paar 23b-1 und 23d-1
ist sich unter demselben, dazwischen ausgebildeten Elevationswinkel zugewandt. Insgesamt
sind die Sensorebenen 23a-1, 23b-1, 23c-1, 23d-1 so zusammen gefaßt, daß sie eine
ungefähre, invertierte vierseitige Pyramide bilden. Die übrigen drei Sensorblöcke SB2 bis
SB4 besitzen dieselbe, vorstehend erläuterte, Konstruktion.
Bei den vier Erfassungsblöcken SB1 bis SB4 sind neun Schnittstellen bzw. Schnittpunkte
Ea bis Ei vorhanden, an denen sich die Seiten von vier benachbarten Sensorebenen
kreuzen. Diese Schnittstellen Ea bis Ei sind Bewertungspositionen für Magnetfelder, wie
nachstehend noch näher erläutert wird.
An allen Erfassungsebenen 23a-1, 23b-1, ..., 23c-4, 23d-4 ist die jeweils einzeln eine
Erfassungsspule 24 angebracht. Somit besitzt jeder der Erfassungsblöcke SB1 bis SB4 vier
Erfassungsspulen 24, ...24, die einander schräg in zwei x- und y-Richtungen zugewandt
sind. Die Aufnehmerspule 24 ist durch eine Dünnfilm-Spule aus supraleitenden Materialien
gebildet. Vorzugsweise ist die Aufnehmerspule 24 mit Hilfe eines Sputter- oder Dampf
abscheidungsverfahrens unter Einsatz von Materialien, wie etwa NbTi, aufgebracht. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und es kann auch ein aus einem
supraleitenden Draht hergestelltes Magnetometer oder Gradiometer (Neigungsmesser)
angesetzt werden. Im Fall des Einsatzes eines Magnetometers als Aufnehmerspule ist es
wünschenswert, eine magnetische Abschirmung zur Abschirmung des Meßgeräts gegenüber
den Umgebungs-Meßfeldern einzusetzen.
Weiterhin ist bei der Erfassungseinheit 20 jede der Aufnehmerspulen 24, ... 24 jeweils
magnetisch mit einer supraleitenden quanten-interferometrischen Detektoreinrichtung 25
(bzw. Quanteninterferometer = SQUID) gekoppelt. Das bedeutet, daß die SQUIDs 25,
... 25 in gleicher Anzahl wie die Aufnehmerspulen 24, ... 24 an diesen angeordnet sind.
Das Quanteninterferometer 25 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom Gleichstrom-Typ,
wie in Fig. 3 gezeigt ist. Das Quanteninterferometer 25 des Gleichstromtyps besitzt einen
supraleitenden Ring 30, in dessen Pfad zwei Josephson-Übergänge 31a und 31b enthalten
sind und der im Betrieb einen Vorspannungs-Gleichstrom Ib erhält. Ein durch die Auf
nehmerspule 24 erfaßter Magnetfluß wird über eine Eingangsspule 32 an das Quanteninter
ferometer 25 angelegt. Die Quanteninterferometer 25, ... 25 sind zusammen mit dem
vorstehend beschriebenden Erfassungsabschnitt 22 in flüssigem Helium im Kryostat 21
untergetaucht, so daß sie in diesem bei einer Temperatur von 4,2 K gehalten werden. Als
Ergebnis erzeugt das Quanteninterferometer 25 an seinen Ausgangsanschlüssen ein Span
nungssignal Vs, das sich mit der Stärke der durch die Aufnehmerspule 24 erfaßten Ma
gnetflüsse verändert.
Die Ausgangssignale Vs, ...Vs der Quanteninterferometer 25, ... 25 werden dann jeweils
an eine Mehrzahl von Treiberschaltungen 35, ... 35 angelegt, die außerhalb des Kryostaten
21 vorgesehen sind. Jeder Treiberschaltung 40, ... 40 ist derart aufgebaut, daß sie in einer
Betriebsart arbeitet, die als "Flußregelschleifenbetrieb" ("flux locked loop (FLL) opera
tion") bekannt ist. Dies bedeutet, daß, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Phasenschieber 36, ein
Vorverstärker 37, ein Multiplizierer 38, ein Integrator 39 (ein integrierender Verstärker
39a, ein integrierender Kondensator 39b und ein Integratorschalter 39c) und ein Rückkopp
lungswiderstand 41a vorhanden sind. Ein Oszillator 41 ist vorgesehen, der ein Modula
tionssignal für die Signaldetektion an die Quanteninterferometer 25, ... 25 und ein Refe
renzsignal an die Treiberschaltung 35, ... 35 abgibt. Das Modulationssignal wird an den
supraleitenden Ring 30 über eine Modulations-Rückkopplungsspule 42 im Quanteninter
ferometer 25 angelegt.
Weiterhin ist in jeder Treiberschaltung 35 eine Gleichstromquelle 43 zum Zuführen des
vorstehend erwähnten Vorspann-Gleichstroms Ib zu dem jeweiligen Quanteninterferometer
25 enthalten.
Der Flußregelkreisbetrieb bzw. flußstarre Regelbetrieb ermöglicht den Treiberschaltungen
35, ... 35 die Abgabe eines Spannungssignals Vout, das proportional ist zur Stärke der
durch die Aufnehmerspule 24 erfaßten Magnetflüsse. Die in dieser Weise erhaltenen
Spannungssinale Vout, ...Vout werden einer. Datenverarbeitungsschaltung 45 zugeführt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält die Datenverarbeitungsschaltung 45 Verstärker 46a,
...46n, Analog/Digital-Wandler 47a, ...47n, Filter 48a, ...48n und einen Computer 49.
Die Verstärker 46a, ...46n, die Analog/Digital-Wandler 47a, ...47n und die Filter 48a,
...48n sind in einer 1 : 1-Entsprechung mit den Quanteninterferometern 25, ...25 angeord
net. Somit wird jedes Signal Vout über einen Verstärker 46a (...46n), einen Analog/-
Digital-Wandler 47a (...47n) und ein Filter 48a (...48n) an den Computer 49 angelegt. Mit
dem Computer 49 ist eine Eingabeeinrichtung 50, wie etwa eine Tastatur, und eine
Ausgabeeinrichtung wie etwa eine Kathodenstrahlröhre (CRT) verbunden.
Der vorstehend angegebene Computer 49 ist mit einer Zentraleinheit CPU (central proces
sing unit) 49A zur Berechnung der Positionen und Größen der Strom-Dipole in einem
menschlichen Körper 11 auf der Grundlage der eingegebenen Signale Vout versehen. Diese
Berechnung sollte allgemein in zwei Stufen erfolgen, wobei eine Stufe zur Bewertung bzw.
Abschätzung von Magnetfeldern an gegebenen Bewertungspositionen an bzw. bezüglich
der erhaltenen Spannungssignale Vout, ...Vout und die andere Stufe zur Berechnung der
vorstehend angegebenen Positionen und Größen unter Heranziehung der Schätzergebnisse
dient.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Erfassungseinheit 20 und die Treiberschaltungen
35, ...35 die Erfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung und die Datenverarbei
tungsschaltung 45 bildet die Bewertungs- und Datenermittlungseinrichtung.
Um die vorstehend angegebene Berechnung zu bewerkstelligen, führt die Zentraleinheit
49A des Computers 49 die in Fig. 5 gezeigte Verarbeitung aus, die vorab bestimmt und
in seinem nicht gezeigten Speicher gespeichert ist.
In Fig. 5 entspricht die Verarbeitung gemäß den Schritten S1 und S3 der Bewertungsein
richtung der Erfindung und die Verarbeitung gemäß den Schritten S4 bis S9 entspricht der
Datenermittlungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Zur Messung ist die Erfassungseinheit 20 nahe bei der Oberfläche des Körpers 11 angeord
net. Wenn der Körper bzw. Untersuchungsgegenstand 11 beispielsweise der Kopf ist, wird
die Erfassungseinheit 20 hinsichtlich ihrer Lage derart justiert, daß ihre Achse z entlang
der radialen Richtung der Kopfs ausgerichtet ist (d. h. in einer von der inneren Kopfmitte
zu dessen Oberfläche führenden Richtung). Der Erfassungsabschnitt 22 einschließlich der
Aufnehmerspulen 24, ...24 und der Quanteninterferometer 25, ...25 sind bis auf eine
Temperatur herabgekühlt, bei denen ihre supraleitenden Zustände erhalten bleiben.
Bei einer solchen Vorbereitung können die Aufnehmerspulen 24, ...24 magnetisch die
Magnetflüsse aufnehmen, die von den Strom-Dipolen in dem zu untersuchenden Körper 11
herrühren. Wenn die Magnetflüsse aufgenommen sind, geben die die aufgenommenen
magnetischen Signale empfangenden Quanteninterferometer 25, ... 25 Spannungssignale Vs,
...Vs, die sich mit den Magnetflüssen verändert, jeweils an die Treiberschaltungen 35,
...35 ab. Daher führen die Treiberschaltungen 35, ... 35 Spannungssignale Vout, ...Vout,
die proportional zu den Intensitäten der Magnetflüsse sind, dem Computer 49 zu. Diese
Erfassung wird unabhängig voneinander durch jede Aufnehmerspule 24 durchgeführt.
Parallel mit dieser Detektion wird die in Fig. 5 gezeigte Verarbeitung durch die Zentral
einheit 49A des Computers 49 durchgeführt.
In einem Schritt S1 in Fig. 5 empfängt die Zentraleinheit 49A Spannungssignale Vout,
...Vout von den Treiberschaltungen 35, ...35 über die Verstärker 46a, ...46n, die Analog/-
Digital-Wandler 47a, ...47n und die Filter 48a, ...48n.
Danach werden im Schritt S2 die jeweiligen Magnetflußdichten auf der Basis der den
Intensitäten der Magnetflüsse an den Aufnehmerspulen 24, ...24 entsprechenden eingege
benen Spannungssignale Vout, ...Vout jeweils dadurch berechnet, daß die Intensitäten der
Magnetflüsse durch die Flußaufnahmeflächen der Aufnehmerspulen 24, ...24 geteilt
werden. Die berechneten Magnetflußdichten B, ...B werden dann gemäß der Gleichung B
= µH(µ = Permeabilität) in die Magnetfeldintensitäten H, ...H umgewandelt.
Danach werden im Schritt S3 die Magnetfeldintensitäten an vorbestimmten Bewertungs
positionen in dreidimensionaler Weise unter Heranziehung der in der vorstehend beschrie
benen Weise berechneten Magnetfeldintensitäten bewertet. Der Ablauf der Bewertung wird
nachstehend im einzelnen beschrieben.
Fig. 6 zeigt die Korrelation zwischen den Magnetfeldern H1 und H2 an Erfassungsebenen
23a-1 und 23c-1 und ihrer Aufnahmepositionen in Richtung der x-y-Meßebene. In Fig. 6
ist eine Bewertungsposition einer Schnittstelle Ea zugeordnet, an der sich die Seiten der
vier Erfassungsebenen 23a-1, 23b-1, 23c-1, 23d-1 schneiden, d. h., die Bewertungsposition
Ea stellt die Mitte eines Erfassungsblocks SB1 dar. Zwischen den Erfassungsebenen 23a-1
und 23c-1 und der x-y-Meßebene sind jeweils Winkel α und β vorhanden.
Die Aufnehmerspule 24 kann lediglich die Normalenkomponente eines durch die Spule 24
hindurchgehenden Magnetfelds H0 erfassen. Im allgemeinen verläuft aber das Magnetfeld
H0 in einem gewissen Winkel zu der normalen Richtung der Aufnehmerspule 24. Diese
Winkel der Aufnehmerspulen 24 und 24 bezüglich der Erfassungsebenen 23a-1 und 23c-1
sind jeweils θ1, und θ2, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Normalen- bzw. Senkrechtenkom
ponenten der Magnetfelder H0, H0 bei den Erfassungsebenen 23a-1 und 23c-1 wurden bei
der vorstehend angegebenen Bearbeitung gemäß dem Schritt S2 als H, und Hz berechnet.
Folglich ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, der Winkel θ1 zwischen H0 und H1 und der Winkel
θ2 zwischen H0 und H2 vorhanden.
Daher werden bei einer gegebenen Bewertungsposition Ea die magnetische Komponente Hx
von H0 in x-Richtung und die magnetische Komponente Hz von H0 in z-Richtung unter
Heranziehung der bekannten Größen α, β, H1, H2 ausgedrückt und bewertet.
Dasselbe Bewertungsverfahren wird auch bei dem verbleibenden Paar der Erfassungs
ebenen 23b-1 und 23d-1 angewendet, so daß die magnetischen Komponenten Hy und Hz in
der y- und der z-Richtung bei derselben Bewertungsposition Ea berechnet werden. Damit
können alle Komponenten Hx, Hy und Hz von H0 an der Bewertungsposition Ea bestimmt
werden.
Weiterhin werden für die übrigen zugeordneten Bewertungspositionen Eb bis Ei (siehe Fig.
2B) dieselben Berechnungen durchgeführt, so daß alle drei Komponenten Hx, Hy und Hz
von H0 jeweils bei diesen Positionen Eb bis Ei bestimmt werden.
Nachfolgend übernimmt die Zentraleinheit 49A im Schritt S4 die angenommene bzw.
geschätzte Anzahl und die Positionen der Strom-Dipole innerhalb des Körpers 11. Bei
spielsweise wird angenommen, daß die Anzahl in einem dreidimensionalen Bereich des
Gehirn-Kortex im Patientenkopf n (ganze Zahl < als 1) beträgt.
Im Schritt S5 übernimmt die Zentraleinheit 49A dann die Anzahl und die dreidimensionale
Position der vorbestimmten Bewertungspositionen. Beispielsweise beträgt die Anzahl m der
Bewertungspositionen 9, wie in Fig. 2B gezeigt ist, und zwar von Ea bis Ei. Da der
Abstand zwischen den Aufnehmerspulen 24 und 24 einen gewissen Minimalwert besitzt,
ist es manchmal schwierig, so viele Aufnehmerspulen wie Strom-Dipole anzuordnen. In
einem solchen Fall ist es möglich, Bewertungspositionen unter Einsatz bekannter Inter
polationsverfahren zu vergrößern bzw. in ihrer Anzahl zu erhöhen.
Danach bildet die Zentraleinheit 49A in einem Schritt S6 Gleichungen für {Ix}, {Iy} und
{Iz}, die die Korrelation zwischen Richtungskomponenten jedes Strom-Dipols (bzw.
aktuellen Dipols) bei jeder angenommenen Position und Richtungskomponenten jedes an
jeder Bewertungsposition durch die Richtungskomponenten jedes Strom-Dipols erzeugten
Magnetfelds repräsentieren.
Die Bildung der Gleichungen für {Ix}, {Iy} und {Iz} wird nachstehend unter Bezugnahme
auf Fig. 7 erläutert.
Zunächst sei angenommen, wie in Fig. 7 gezeigt ist, daß eine angenommene Position eines
Strom-Dipols bei Pi und eine Bewertungsposition bei Qk im dreidimensionalen orthogona
len Koordinatensystem liegt. Bei dieser Situation sind Magnetfelder Hx, Hy und Hz zu
ermitteln, die an der Position Qk durch die Komponenten Ix, Iy und Iz eines an der Position
P; vorhandenen Strom-Dipols erzeugt werden.
Fig. 7 dient zum Erhalten einer Magnetkomponente Hx an der Position Qk, die durch
Komponenten Iy und Iz eines Strom-Dipols an der Position Pi erzeugt wird. Eine Strom
komponente Ix trägt nicht zur Magnetkomponente Hx bei, so daß Ix hier nicht berücksich
tigt wird.
Gemäß dem Biot-Savart'schen Gesetz ist die Magnetkomponente bzw. magnetische
Komponente Hx aufgrund der Stromkomponenten Iy und Iz an der angenommenen Position
P; wie folgt gegeben:
Wenn
eingesetzt wird, ergibt sich:
Nachfolgend werden für alle Strom-Dipole (bzw. aktuellen Dipole) und alle Bewertungs
positionen gxy und gxz ebenfalls bestimmt und dann deren Matrizen [Gxy] und [Gxz] gebildet.
Somit ergibt sich die Intensität des an m Bewertungspositionen durch die y- und z-Rich
tungskomponenten {Iy} und {Iz} von n Strom-Dipolen erzeugten Magnetfelds {HX} in der
x-Richtungskomponente wie folgt:
Ebenso werden in derselben Weise [Gxy], [Gxz], [Gyx], [Gyz], (Gzx] und [Gzy] gebildet.
Somit ergeben sich die nachstehenden Gleichungen:
Nachstehend wird eine relationale Beziehung bzw. eine Gleichung, bei der {IX}, {Iy} und
{Iz} auf der Basis von [Gxy], [Gxz], [Gyx], (Gyz], [Gzx] und [Gzy] und HX, Hy und Hz berech
net werden, unter Heranziehung der vorstehend angegebenen drei Gleichungen (4) bis (6)
wie folgt gebildet:
wobei gilt:
Dieselbe relationale Gleichung bzw. Beziehungsgleichung kann auch für {Iy} und {Iz}
erhalten werden.
Es wird nun erneut auf den Verarbeitungsablauf gemäß Fig. 5 Bezug genommen. Im
Schritt S7 werden die im Schritt S3 bewerteten {Hx}, {Hy} und {Hz} in die Zentraleinheit
49A aus deren internem Speicher übernommen. Dann werden in einem Schritt S8 die
übernommenen Größen {Hx}, {Hy} und {Hz} in die Gleichung (7) zur Berechnung von {Ix}
eingesetzt. In derselben Weise werden {Hx}, {Hy} und {Hz}in die nicht gezeigten Glei
chungen zur Berechnung von {Iy} und {Iz} eingesetzt. Die in dieser Weise erhaltenen
Größen {Ix}, {Iy} und {Iz} repräsentieren jede Richtungskomponente der Strom-Dipole.
Danach wird in einem Schritt S9 auf der Grundlage der in dieser Weise erhaltenen {Ix},
{Iy} und {Iz} der Vektorstrom bzw. Stromvektor jedes Strom-Dipols durch Vektorsynthese
berechnet.
Wie vorstehend erläutert wurde, sind {Ix}, {Iy} und {Iz} die Stromkomponenten der Strom-
Dipole an den angenommenen räumlichen Positionen innerhalb des Körpers 11. Falls aber
ein Strom-Dipol tatsächlich nicht bei den angenommenen Positionen vorhanden ist, werden
die Strom-Komponenten an den Positionen ungefähr zu 0, wohingegen die Strom-Kom
ponenten, die einen gewissen Wert besitzen, an Positionen auftreten, an denen Strom-
Dipole existieren. Daher ist es dem Meßgerät 10 bei Erhöhung der Anzahl von angenom
menen Strom-Dipolen im Körper 11 oder durch Einstellung der Verteilung der Strom-
Dipole möglich, die dreidimensionalen Positionen von tatsächlich in ihm vorhandenen
Strom-Dipolen mit ausreichender Genauigkeit zu messen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Meßgeräts ist eine Vielzahl von Auf
nehmerspulen 24, ... 24 gegenüber der x-y-Beobachtungsebene mit einem gegenseitigen
Elevationswinkel angeordnet. Durch diese Anordnung wird es ermöglicht, Magnetflüsse,
die durch Magnetquellen innerhalb eines Körpers erzeugt werden, dreidimensional zu
bewerten.
Im Gegensatz hierzu erfaßte, wie vorstehend erläutert, das herkömmliche Meßgerät
lediglich Magnetflüsse entlang der normalen z-Richtung bei der x-y-Meßebene und
konzentrierte sich hauptsächlich auf parallel zur x-y-Meßebene liegende Strom-Dipole. Bei
dem Meßgerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich,
Magnetflüsse von aktuellen Dipolen bzw. Strom-Dipolen, die in beliebiger Richtung
gerichtet sind, zu detektieren.
Weiterhin werden durch die Quanteninterferometer 25, ...25 aufgenommene Magnetflüsse
zur Bewertung von Magnetfeldern an einer Vielzahl von Bewertungspositionen herangezo
gen. Wie aus Fig. 2B ersichtlich ist, ist es dann, wenn die Anzahl der Aufnehmerspulen
25, ...25 "N×N" beträgt (wobei N eine ganze Zahl < 2 ist), möglich, sie an den
Positionen von (oder in einer Anzahl von) "(N-1)×(N-1)" zu bewerten, wodurch sich eine
höhere Dichte der Bewertung bei derselben Anzahl von Aufnehmerspulen wie beim
herkömmlichen Gerät ergibt.
Hinsichtlich der Anzahl von angeordneten Aufnehmerspulen ist vorliegende Erfindung
nicht auf die in den Fig. 2A bis 2C gezeigte Gestaltung mit "4×4" beschränkt. Es ist
möglich, eine geeignete Anzahl von Aufnehmerspulenanordnungen bzw. Aufnehmerspulen
in Verbindung mit der gewünschten Anzahl von Erfassungskanälen zu wählen.
Beim vorliegenden Meßgerät werden zunächst die Positionen der Strom-Dipole angenom
men und danach die relationalen Gleichungen bzw. Beziehungsgleichungen zwischen jedem
der angenommenen Strom-Dipole und den dreidimensionalen Magnetfeldintensitäten an
Bewertungspositionen bestimmt, wonach die Magnetfeldintensitäten in die Beziehungs
gleichungen eingesetzt werden. Durch diesen Ablauf der Berechnung ist es möglich, jede
Komponente der Größe der Strom-Dipole an den angenommenen Positionen zu ermitteln.
Dies ermöglicht folglich die Bestimmung der Positionen und Richtungen einer Vielzahl von
Strom-Dipolen.
Da weiterhin die Aufnehmerspulen 25, ... 25 schräg zu der x-y-Meßebene angeordnet sind,
ist die Meßempfindlichkeit bezüglich der Magnetquellenposition in der z-Tiefenrichtung
erheblich selbst dann verbessert, wenn derselbe Spulendurchmesser wie herkömmlich
eingesetzt wird.
Es sei angemerkt, daß die Treiberschaltung 35 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
unter Einsatz einer Schaltung des sogenannten "Ketchen-Typs" aufgebaut ist. Stattdessen
ist es auch möglich, Treiberschaltungen etwa gemäß dem "Drung-Typs" ohne Modula
tionsrückkopplung, des "Relaxationsoszilierenden Tys" und des "Digitalen Typs" ein
zusetzten.
Zusätzlich können bei der Erfassungseinheit 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei
spiel die Aufnehmerspulen 24, ...24 entfallen, wobei die Quanteninterferomenter 25, ...25
derart aufgebaut sind, daß sie direkt den durch Storm-Dipole erzeugten Magnetfluß
erfassen. In einem solchen Fall sind die Quanteninterferometer 25, ...25 mit derselben
Konstruktion bzw. Anordnung wie die vorstehend angegebenen Aufnehmerspulen 24, ...24
angeordnet und es werden die durch die Quanteninterferometer 25, ...25 erfaßten Signale
für die dreidimensionale Bewertung von Magnetfeldern an gebenen Bewertungspositionen
eingesetzt, wobei die bewerteten Magnetfelder dann für die Messung von Positionen von
Magnetquellen herangezogen werden.
Um die Beziehung zwischen Strom-Dipolen und ihren Magnetfeldern, auf die sich die
Berechnungsregel bei vorliegender Erfindung stützt, klar darzulegen, wird nachstehend
gezeigt, daß ein durch I1(Ix1, Iy1, Iz1) in Fig. 8 ausgedrückter Strom-Dipol als allgemeine
Lösung gelöst werden kann. In Fig. 8 sind zwei Positionsvektoren an zwei Meßpunkten
durch = (rx1, ry1, rz1) und = (rx2, ry2, rz2) bezüglich der (nicht gezeigten) x-, y- und
z-Achse ausgedrückt.
Wenn die durch einen Strom-Dipol I1 (Ix1, Iy1, Iz1) an einer Position Q1 erzeugten Magnet
felder B1 und B2 an Positionen P1 und P2 gemessen werden, läßt sich die Beziehung
zwischen I1 und B1 (Bx1, By1, Bz1), B2 (Bx2, By2, Bz2) durch die folgenden Gleichungen (11)
und (12) ausdrücken:
hierbei sind [R1], [R2] Matrizen, die durch geometrische Beziehung in den Gleichungen (9)
und (10) bestimmt sind, während K1 und K2 Konstanten bezeichnen.
Wenn [R1] in der Gleichung (9)
ist allgemein die Determinante von [R1]
Hierbei besitzt [R1] keine inverse Matrix. Dies bedeutet, daß I1 (Ix1, Iy1, Iz1) keine all
gemeine Lösung hat.
Jedoch ermöglicht das Heranziehen jedes Elements von [R1], [R2] in den Gleichungen (9)
und (10) es, daß I1 (Ix1, Iy1, Iz1) eine allgemeine Lösung besitzt.
Beispielsweise läßt sich die Beziehung zwischen [I1] und [B'] = B'(Bx1, By1, Bz1) wie folgt
darstellen:
Anders ausgedrückt bedeutet dies:
Hierbei kann die Matrix [R'], die folgendermaßen aussieht:
ihre inverse Matrix haben, wenn rz1 nicht gleich rz2 ist.
Nachstehend ist ein praktisches Beispiel gezeigt. Wenn gilt:
sind B1 (Bx1, By1, Bz1) und B2 (Bx2, By2, Bz2):
Somit gilt:
Daher gilt:
Offensichtlich stimmen die resultierenden Werte von I1(Ix1, Iy1, Iz1) in der Gleichung (24)
mit ihren gegebenen Werten in der Gleichung (16) überein. Dies bedeutet, daß das
vorstehende Berechnungsverfahren bei der Bestimmung der allgemeinen Lösung effektiv
ist und vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Beim vorstehenden
Beispiel wurde ein Strom-Dipol für die Erläuterung vorausgesetzt. Diesselbe Berechnungs
methode kann selbstverständlich auch bei einer Mehrzahl von Strom-Dipolen angewendet
werden.
Es wird nun wieder auf das vorliegende Ausführungsbeispiel Bezug genommen. Anstelle
von supraleitenden Materialien, wie etwa NbTi, die für die Aufnehmerspulen und Quanten
interferometer eingesetzt werden, können auch supraleitende Materialien eingesetzt
werden, die bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff oder einer kalten Temperatur
(Hochtemperatur) in den supraleitenden Zustand gelangen. Im Fall des Einsatzes von
Hochtemperatur-supraleitenden Materialien besitzt der Kryostat als Kühlbehälter ein
facheren Aufbau.
Weiterhin ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Datenverarbeitungsschaltung
45 derart hergestellt bzw. ausgelegt, daß Matrizen, die jeden Richtungskomponentenvektor
von Strom-Dipolen bei angenommenen, innerhalb eines dreidimensionalen Bereichs eines
Körpers eines Patienten bestimmten Positionen mit jedem Richtungskomponentenvektor
von Magnetfeldintensitäten, die an gegebenen Bewertungspositionen durch jede Richtungs
komponente der Strom-Dipole erzeugt werden, korrelieren, bestimmt werden, wonach die
Matrizen und die aktuell an den gegebenen Bewertungspositionen bewerteten Magnetfeld
intensitäten zur Gewinnung jedes Richtungskomponentenvektors der Strom-Dipole an den
angenommenen Position eingesetzt werden. Jedoch kann bei einer derartigen Berechnungs
auslegung eine Verteilung von magnetischen Kraftlinien bei den bewerteten Komponenten
von Magnetfeldintensitäten gezeichnet werden und die Verteilung kann zur Ermittlung von
Positionen von Strom-Dipolen bzw. aktuellen Dipolen eingesetzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Der Erfassungsabschnitt 22 des ersten Ausführungsbeispiels besitzt insgesamt eine flache
Beobachtungsebene, auch wenn auf ihr im Querschnitt gesehen Unregelmäßigkeiten in
Form einer Zerhackungswelle bzw. Sägezahnwelle ausgebildet sind. Im Unterschied hierzu
kann das gesamte Substrat 23 beim zweiten Ausführungsbeispiel unter Beibehaltung der
Zerhackungswellen- bzw. sägezahnwellenförmigen Gestalt in Übereinstimmung mit der
Krümmung einer Oberfläche eines Patientenkörpers 11 gekrümmt werden, wie in Fig. 9
gezeigt ist.
Als Ergebnis ist der Erfassungsabschnitt 22 in geeigneter Weise an unterschiedliche
diagnostische Bereiche eines Patientenkörpers angepaßt und es ist die Meßempfindlichkeit
noch weiter erhöht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Abänderung des Erfassungsabschnitts 22.
Beim ersten Ausführungsbeispiel ist eine Konstruktion eingesetzt, bei der ein Erfassungs
block aus vier quadratischen Erfassungsebenen besteht und jede Erfassungsebene eine
Aufnehmerspule besitzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Gestaltung
beschränkt und die geringste und einfache Anforderung besteht darin, daß drei Erfassungs
ebenen vorhanden sind, deren drei Normalenrichtungen sich voneinander unterscheiden,
wobei zumindest eine Aufnehmerspule auf jeder der drei Erfassungsebenen angebracht ist.
Fig. 10 zeigt den Erfassungsabschnitt 22 des dritten Ausführungsbeispiel, der mit einer
Mehrzahl von Erfassungsblöcken SB1 bis SB4 versehen ist. Jeder Erfassungsblock SB1 bis
SB4 ist aus drei quadratischen Erfassungsebenen 61a-1, 61b-1 und 61c-1 (...61a-4, 61b-4
und 61c-4) zusammengesetzt, die orthogonal zueinander orientiert sind, um eine im
wesentlichen dreieckförmige Pyramide zu bilden, wobei eine Aufnehmerspule 24 auf jeder
der Erfassungsebenen 61a-1, 61b-1 und 61c-1 (...61a-4, 61b-4 und 61c-4) angebracht ist.
Weiterhin besitzt jeder Erfassungsblock SB1 bis SB4 eine Bewertungsposition E1 (...E4)
an dem durch die drei Ebenen 61a-1, 61b-1 und 61c-1 (...61a-4, 61b-4 und 61c-4) ausge
bildeten Scheitelpunkt. In dieser Figur repräsentieren die gepunkteten Linien Täler, die
Kanten von umgekehrten Dreieckspyramiden sind, die zwischen benachbarten Erfassungs
blöcken gebildet sind.
Daher werden die Magnetfelder an den Bewertungspositionen E1 bis E4 unter Heranzie
hung derselben Vorgehensweise wie beim ersten Ausführungsbeispiel dreidimensional
jeweils anhand der Signale von den drei Aufnehmerspulen 24, ...24 im Erfassungsblock
SBl (...SB4) berechnet. Beispielsweise werden für die Bewertung an der Position E1 die
Winkel α, β und γ (nicht gezeigt) der Erfassungsebenen 61a-1, 61b-1 und 61c-1 bezüglich
der x-y-Meßebene eingesetzt und es werden dieselben Berechnungsvorgänge wie beim
ersten Ausführungsbeispiel angewendet.
Am Erfassungsabschnitt 22 sind weitere Bewertungspositionen E5 und E6 an den umge
kehrten Scheitelpunkten ausgebildet, wie in der Figur dargestellt ist. Die Magnetfelder
werden für diese Bewertungspositionen ES und E6 dreidimensional mithilfe der Signale
von 3 Aufnehmerspulen 24, ...24 auf drei oder mehr benachbarten Erfassungsebenen
berechnet. Im einzelnen werden die drei Aufnehmerspulen 24, ...24 an den drei Erfas
sungsebenen 61c-1, 61b-2 und 6a-4 für die Bewertungsposition E5 eingesetzt, während die
sechs Aufnehmerspulen 24, ...24 an den sechs Erfassungsebenen 61b-2, 61c-2, 61a-3, 61c-
3, 61c-4 und 61a-4 für die Bewertungsposition E6 herangezogen werden.
Als weitere Abänderung des Erfassungsabschnitts 22 ist es auch möglich, die in Fig. 11
gezeigte Gestaltung einzusetzen. Bei dieser Abänderung ist eine Vielzahl von Erfassungs
blöcken SB1 bis SBn vorhanden, die jeweils aus vier dreieckigen, eine rechtwinklige
Pyramide bildenden Erfassungsebenen 62a bis 62d bestehen. Jede Erfassungsebene 62a bis
62d besitzt eine Aufnehmerspule 24. Im Erfassungsabschnitt 22 werden nicht nur die
Scheitelpunkte E1 bis En, sondern auch Schnittstellen L1 bis Lm an deren Basis wirksam
als Bewertungspositionen der vorliegenden Erfindung eingesetzt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Anzahl von an einer Erfassungsebene
angebrachten Aufnehmerspulen. Die Gestaltung der Erfassungsebenen gemäß Fig. 12 ist
diesselbe wie bei Fig. 10, wobei jedoch zwei Aufnehmerspulen 24 und 24 jeweils an
derselben Erfassungsebene angebracht sind.
Wie in der Figur beispielhaft dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von Aufnehmerspulen 24,
...24 an einer Erfassungsebene angebracht. Dies bedeutet, daß im Fall der Störung einer
der Aufnehmerspulen 24, ...24 aufgrund von Unfällen bzw. Beschädigungen und der
gleichen die übrigen Aufnehmerspulen als Ersatz benutzt werden können. Hierdurch wird
die Zuverlässigkeit des Meßgeräts beträchtlich verbessert.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf die Fig. 13 bis 15 beschrieben.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Erfassungsabschnitt 22 durch Einsatz einer
schichtförmigen bzw. gestapelten Gestaltung weiter verbessert.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, sind zwei Substrate 79 und 80 vorhanden und in z-Richtung in
geeignetem Abstand voneinander beabstandet angeordnet, so daß sie einen gestapelten
Aufbau bilden. Beide Substrate 79 und 80 besitzen jeweils zerhackungswellen- bzw.
dreieckwellen- bzw. sägezahnförmige Gestalt, wie beim ersten Ausführungsbeispiel
erläutert wurde. Jedoch ist der Winkel gegenüber der x-y-Ebene und den Erfassungsebenen
79a, ...79a des einen Substrats 79 unterschiedlich gegenüber demjenigen der Erfassungs
ebenen 80a, ...80a des anderen Substrats 80.
Es sind zwei Arten von Aufnehmerspulen 81, ...81 und 82, ...82 vorgesehen. Die eine Art
von Aufnehmerspulen 81, ...81 ist hinsichtlich des Durchmessers einer Fläche, durch die
magnetische Kraftlinien hindurchlaufen, größer als die andere Art von Aufnehmerspulen
82, ...82. Die Aufnehmerspulen 81, ...81 sind auf jeder der größeren Erfassungsebenen
79a, ...79a des Substrats 79 angebracht, während die Aufnehmerspulen 82, ...82 auf jeder
der kleineren Erfassungsebenen 80a, ...80a des Substrats 80 angebracht sind.
Ein solcher Erfassungsabschnitt 22 ist an vier Stellen um einen Patientenkopf 91 herum
angeordnet, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Allgemein ist der Kopf 91 hinsichtlich des medizi
nischen Interesses in zwei Regionen 92 und 93 unterteilt. Die eine Region 92 ist ein
Bereich, der dem Gehirn-Kortex entspricht, während die andere Region 93 ein Bereich ist,
der den Thalamus und die Basalganglien einschließt und tiefer liegt.
Jeder Durchmesser einer zur Aufnahme von magnetischen Kraftlinien dienenden Fläche
der oberen Aufnehmerspulen 81, ...81 in einer Gruppe besitzt einen geeigneten Wert, der
es ermöglicht, magnetische Kraftlinien zu erfassen, die nicht lediglich von der oberflächen
nahen Region 92, sondern auch von der tieferen Region 93 ausgehen. Andererseits ist
jeder Durchmesser der unteren Aufnehmerspulen 82, ...82 so bestimmt, daß er lediglich
magnetische Kraftlinien erfassen kann, die von der oberflächennahen Region 92 ausgehen.
Die aufgenommenen Signale beider Arten von Aufnehmerspulen 81, ...81 und 82, ...82
werden dann über die Quanteninterferometer 25, ...25 und die Treiberschaltungen 35,
...35 an die Datenverarbeitungsschaltung 45 weitergeleitet.
Unter Heranziehung der von den Treiberschaltungen 35, ...35 abgegebenen Spannungs
signale berechnet die Datenverarbeitungsschaltung 45 für jede Region, wie in Fig. 15
gezeigt ist, die Stromintensitäten und Positionen von Strom-Dipolen im Kopf 91.
Zunächst wird eine Mehrzahl von Positionen von Strom-Dipolen angenommen und für die
Region 92 und 93 gegeben bzw. vorgegeben (siehe Schritt S10 in Fig. 15). Dann werden
in derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel relationale Gleichungen zwischen
jeder Komponente jedes Strom-Dipols und der Magnetfeldintensitäten bei gegebenen
Bewertungspositionen bestimmt (siehe Schritt S11). Bei der Bewertung für die Bewertungs
positionen wird berücksichtigt, daß die oberen Aufnehmerspulen 81, ...81 magnetische
Kraftlinien aus beiden Regionen 92 und 93 aufnehmen.
Hierbei werden gemäß demselben Ablauf wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Strom-
Komponenten und Positionen von Strom-Dipolen innerhalb der schmalen Region 92 mit
Hilfe der Signale von den unteren Aufnehmerspulen 82, ...82 gemessen (Messung I:
Schritt S11a). Dann werden Magnetfelder berechnet, die durch die oberen Aufnehmer
spulen 81, ...81 erfaßt und durch die Strom-Dipole in der schmalen Region 92 erzeugt
wurden, die im Schritt S11a gemessen wurden (Schritt S11b). Dann werden die berech
neten Werte (für die schmale Region 92 bezüglich der Aufnehmerspulen 81, ...81) von den
durch die oberen Aufnehmerspulen 81, ...81 aufgenommenen Magnetflüssen subtrahiert,
so daß lediglich die von der tieferen Region 93 berührenden Flüsse durch die oberen
Aufnehmerspulen 81, ...81 erhalten werden (S11c). Schließlich werden unter Heranzie
hung der subtrahierten Magnetflußwerte die Strom-Komponenten und Positionen von
Strom-Dipolen in der tieferen Region 93 mit Hilfe derselben Berechnung wie beim ersten
Ausführungsbeispiel gemessen bzw. ermittelt (Messung II: Schritt S11d).
Als Ergebnis wird bei den Messungen I und II die erwartete Information betreffend Strom-
Dipole in dem Kopf 91 Region für Region entlang der Tiefenrichtung des Kopfes erhalten.
Bei der Messung ermöglicht die Kombination aus den Aufnehmerspulen 81, ...81 und 82,
...82 eine höhere räumliche Auflösung bezüglich einer oberflächennaheren Untersuchungs
region und ebenso eine angemessene räumliche Auflösung für eine tiefere Untersuchungs
region.
Im Hinblick auf die stapelförmige Gestaltung ist vorliegende Erfindung nicht auf den
vorstehend angegebenen doppelt gestapelten Aufbau beschränkt. Falls erforderlich, kann
ein zu messendes Objekt in drei oder mehr Regionen in seiner Tiefenrichtung unterteilt
werden und es kann die Anzahl von gestapelten Aufnehmerspulengruppen in einer 1 : 1-
Entsprechung mit den unterteilten Regionen festgelegt werden. Entsprechend den unter
teilten Regionen wird die vorstehend angegebene Subtraktionsmethode durchgeführt, so
daß die Stromkomponenten und Positionen von Strom-Dipolen in den Regionen für jede
Region erhalten werden.
Weiterhin ist es möglich, wie in Fig. 16 gezeigt ist, die oberen Substrate 79 und 80 jeweils
nach unten gerichtet anzuordnen und sie in enger gegenseitiger Nähe zu stapeln, wobei
nahezu kein Abstand zwischen ihnen vorhanden ist. Es ist auch akzeptierbar, die Positio
nen der beiden Substrate 79 und 80 bezüglich der z-Richtung auszutauschen, so daß das
Substrat 79 mit den größeren Aufnehmerspulen 81, ...81 näher bei einem Patientenkörper
liegt und das Substrat 80 mit den kleineren Aufnehmerspulen 82, ...82 weiter vom Körper
entfernt ist.
Ferner kann eine Verteilungskarte für die Magnetfelder eingesetzt werden. Auch wenn die
Aufnehmerspulen schräg bezüglich der x-y-Meßebene angeordnet sind, können Aufnehmer
spulen mit unterschliedlichen Durchmessern der flußaufnehmenden Fläche derart angeord
net sein, daß ihre axialen Richtungen in Richtung zur Normalenrichtung der x-y-Meßebene
gerichtet sind.
Folglich werden Magnetfelder, die von einer Mehrzahl von Regionen herrühren, die, wie
beim fünften Ausführungsbeispiel gezeigt, unterteilt sind, für jede Region mit Hilfe der
Magnetflüsse bewertet, die durch die Aufnehmerspulen mit unterschiedlichen Durch
messern erfaßt werden. Danach werden die Verteilungskarten für die Magnetfelder jeweils
für jeden Untersuchungsbereich auf der Basis der bewerteten Magnetfelder gezeichnet.
Solche Verteilungskarten können zur Bestimmung der Positionen von Strom-Dipolen in
jedem Untersuchungsbereich eingesetzt werden. Diese Technik ermöglicht die Messung
von Magnetquellen in flachen bzw. oberflächlichen Regionen mit höherer Meßgenauigkeit
und von denjenigen in tieferen Regionen mit bestimmter Meßgenauigkeit.
Das beschriebene Gerät zum Messen von Magnetquellen, die in einem Objekt vorhanden
sind und aus dem Objekt herausdringende Magnetfelder erzeugen, umfaßt ein Element zum
Erfassen der Magnetfelder mit einem Erfassungsabschnitt, der nahe dem Objekt angeordnet
ist und eine Beobachtungsebene bildet. Die Beobachtungsebene besteht aus einer Mehrzahl
von Sensorblöcken, die jeweils zumindest drei Sensorebenen enthalten. Auf jeder Sensor
ebene ist ein Magnetsensor angebracht. Die normal zu den Sensorebenen verlaufenden
Richtungen sind gegenseitig unterschiedlich. Das Gerät weist ferner ein Element zum
dreidimensionalen Bewerten von Intensitäten eines weiteren Magnetfelds an gegebenen
Bewertungspositionen auf der Grundlage von durch das Erfassungselement erfaßten Werten
der Magnetfelder sowie ein Element zur Bildung von Daten für die Magnetquellen auf der
Grundlage der durch das Bewertungselement bewerteten Intensitäten des weiteren Magnet
felds auf.
Claims (30)
1. Gerät zum Messen des Magnetfeldes einer oder mehrerer Magnetquellen, die
in einem zu untersuchenden Objekt (11) vorhanden ist bzw. sind und ein Magnetfeld au
ßerhalb des Objekts erzeugt bzw. erzeugen, mit:
einer Erfassungseinrichtung (20, 35) zum Erfassen des Magnetfelds, die einen nahe beim Objekt angeordneten und eine Beobachtungsfläche (23) enthaltenden Erfassungs abschnitt (22) aufweist, der aus einer Mehrzahl von Erfassungsblöcken (SB1 bis SB4) besteht, die jeweils zumindest drei Erfassungsebenen (23a bis 23d) enthalten, an denen jeweils ein Magnetsensor (24) angebracht ist, wobei die rechtwinklig zu den Erfassungs ebenen (23a bis 23d) verlaufenden Richtungen gegenseitig unterschiedlich sind, und mit jedem der Mehrzahl von Erfassungsblöcken (SB1 bis SB4) eine dreidimensionale lokale Magnetfeldmessung an den jeweiligen, durch die Erfassungsblöcke (SB1 bis SB4) be stimmten Bewertungspositionen (Ea bis Ei) erfolgt,
einer Bewertungseinrichtung (45) zur dreidimensionalen Bewertung von Intensitäten des Magnetfelds an einer Mehrzahl von Bewertungspositionen (Ea bis Ei) auf der Beobachtungsfläche (23) auf der Grundlage des durch die Erfassungseinrichtung (20, 35) erfaßten Magnetfelds, und
einer Datenermittlungseinrichtung (45) zur Gewinnung von Positions- und Größeninformation für die Magnetquelle/n auf der Grundlage der durch die Bewertungsein richtung (45) bewerteten Intensitäten des Magnetfelds.
einer Erfassungseinrichtung (20, 35) zum Erfassen des Magnetfelds, die einen nahe beim Objekt angeordneten und eine Beobachtungsfläche (23) enthaltenden Erfassungs abschnitt (22) aufweist, der aus einer Mehrzahl von Erfassungsblöcken (SB1 bis SB4) besteht, die jeweils zumindest drei Erfassungsebenen (23a bis 23d) enthalten, an denen jeweils ein Magnetsensor (24) angebracht ist, wobei die rechtwinklig zu den Erfassungs ebenen (23a bis 23d) verlaufenden Richtungen gegenseitig unterschiedlich sind, und mit jedem der Mehrzahl von Erfassungsblöcken (SB1 bis SB4) eine dreidimensionale lokale Magnetfeldmessung an den jeweiligen, durch die Erfassungsblöcke (SB1 bis SB4) be stimmten Bewertungspositionen (Ea bis Ei) erfolgt,
einer Bewertungseinrichtung (45) zur dreidimensionalen Bewertung von Intensitäten des Magnetfelds an einer Mehrzahl von Bewertungspositionen (Ea bis Ei) auf der Beobachtungsfläche (23) auf der Grundlage des durch die Erfassungseinrichtung (20, 35) erfaßten Magnetfelds, und
einer Datenermittlungseinrichtung (45) zur Gewinnung von Positions- und Größeninformation für die Magnetquelle/n auf der Grundlage der durch die Bewertungsein richtung (45) bewerteten Intensitäten des Magnetfelds.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ob
jekt (11) ein Körper eines menschlichen Patienten ist, in dem eine Tiefenrichtung des Ma
gnetfelds bestimmt ist, und daß die Magnetquelle durch eine Vielzahl von Strom-Dipolen
im Körper gebildet ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erfassungsebenen (23a bis 23d) jedes Erfassungsblocks (SB1 bis SB4) an ihren Seiten
kanten miteinander derart gekoppelt sind, daß sich eine pyramidenförmige Gestalt ergibt,
und daß die Mehrzahl von Erfassungsblöcken miteinander zur Bildung der dem Objekt (11)
zugewandten Beobachtungsfläche (23) gekoppelt ist, wobei die Beobachtungsfläche eine
zweidimensionale, nichtebene Gestalt besitzt, die eine Mehrzahl von Scheitelpunkten
enthält, die durch Kopplung der Seitenkanten der Erfassungsebenen (23a bis 23d) gebildet
sind.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß in jedem Erfassungsblock (SB1 bis SB4) drei Erfassungsebenen (61a
bis 61c) enthalten sind.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß jede Erfassungsebene (61a bis 61c) quadratische Gestalt besitzt.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit An
spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pyramidenförmige Gestalt eine
bezüglich des Objekts (11) invertierte dreiseitige Pyramide ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß jeder Erfassungsblock (SB1 bis SB4) vier Erfassungsebenen (23a bis 23d, 62a
bis 62d) enthält.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Erfassungsebene (23a bis 23d) quadratische Gestalt besitzt.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
pyramidenförmige Gestalt eine bezüglich des Objekts (11) invertierte vierseitige Pyrami
denform ist.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß jede Erfassungsebene (62a bis 62d) dreieckförmige Gestalt besitzt.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
pyramidenförmige Gestalt eine vierseitige Pyramidenform bezüglich des Objekts (11) ist.
12. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Beobachtungsfläche durch eine Basisplatte (23) gebildet ist.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Magnetsensor (24) eine Aufnehmerspule ist, die induktiv das durch die Strom-Dipole
erzeugte Magnetfeld erfaßt und an jeder Erfassungsebene (23a bis 23d) ausgebildet ist.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Erfassungsabschnitt (22) eine supraleitende quanten-interferometrische Detektoreinrichtung
(25) zum Empfangen eines durch die Aufnehmerspule aufgenommenen Signals enthält,
wobei die supraleitende quanten-interferometrische Detektoreinrichtung (25) ein Magneto
meter bildet.
15. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Magnetsensor eine supraleitende quanten-interferometrische Detektoreinrichtung (25) ist,
die induktiv das durch die Strom-Dipole erzeugte Magnetfeld erfaßt, wobei die supraleiten
de quanten-interferometrische Detektoreinrichtung (25) an jeder Erfassungsebene (23a bis
23d) ausgebildet ist.
16. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Datenermittlungseinrichtung (45) eine Einrichtung (S4) zum
Bestimmen angenommener Positionen der Strom-Dipole in einem gegebenen dreidimensio
nalen Bereich des Körpers, eine Einrichtung (S6) zum Bestimmen einer Beziehungsglei
chung zwischen jeder Richtungskomponente jedes Strom-Dipols an jeder der angenom
menen Positionen und jeder Richtungskomponente des an jeder Bewertungsposition (Ea bis
Ei) erzeugten Magnetfelds, und eine Einrichtung (S8) zur Berechnung jeder der Richtungs
komponenten der Strom-Dipole an den angenommenen Positionen auf der Grundlage der
durch die Bewertungseinrichtung (45) bewerteten Intensitäten des Magnetfelds und der
Beziehungsgleichung aufweist.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bewertungspositionen (Ea bis Ei) aus einer Vielzahl von Schnittstellen der Seitenkanten der
Erfassungsebenen (23a bis 23d) bestehen.
18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schnittstellen die Scheitelpunkte sind.
19. Gerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewertungseinrichtung (45) ein Element zur Bewertung der Intensitäten des Magnet
felds an zumindest zwei der Schnittstellen unter Verwendung desselben, durch die Erfas
sungseinrichtung (20, 35) erfaßten Magnetfelds derselben Erfassungsebene (23b) umfaßt.
20. Gerät nach Anspruch 3 oder einem der anderen Ansprüche in Verbindung
mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsfläche durch
eine Vielzahl von Basisplatten (79, 80) gebildet ist, die in der Tiefenrichtung mit einem
bestimmten gegenseitigen Abstand gestapelt sind.
21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßempfindlichkeit der auf den Erfassungsebenen (79a, 80a) der Mehrzahl von Basis
platten (79, 80) angebrachten Magnetsensoren (81, 82) für jede Basisplatte unterschiedliche
Werte hat.
22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Basisplatten (79, 80) vorhanden sind.
23. Gerät nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Magnetsensoren (81, 82) Aufnehmerspulen sind, die das durch die
Strom-Dipole erzeugte Magnetfeld induktiv erfassen, wobei die Aufnehmerspulen an den
Erfassungsebenen (79a, 80a) gebildet sind.
24. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jede
der Aufnehmerspulen eine Magnetfeld-Aufnahmefläche bildet, die für jede Basisplatte (79,
80) unterschiedlich ist.
25. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Datenermittlungseinrichtung (45) eine Einrichtung zum Bestimmen angenommener Positio
nen der Strom-Dipole in einer gegebenen dreidimensionalen Region des Körpers, eine
Einrichtung zur Bestimmung einer Beziehungsgleichung zwischen jeder Richtungskom
ponente jedes der Strom-Dipole an jeder der angenommenen Positionen und jeder Rich
tungskomponente des an jeder der Bewertungspositionen erzeugten Magnetfelds, und eine
Einrichtung zur Berechnung jeder der Richtungskomponenten der Strom-Dipole an den
angenommenen Positionen auf der Grundlage der durch die Bewertungseinrichtung (45)
bewerteten Intensitäten des Magnetfelds und der Beziehungsgleichung aufweist.
26. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die
Positions-Bestimmungseinrichtung ein Element zur Bestimmung der angenommenen
Positionen für jede Basisplatte (79, 80) enthält, daß die Beziehungsgleichungs-Bestim
mungseinrichtung ein Element zur Bestimmung der Beziehungsgleichung für jede Basis
platte (79, 80) enthält, und daß die Berechnungseinrichtung ein Element zur Berechnung
jeder Richtungskomponente der Strom-Dipole für jede Basisplatte aufweist.
27. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Objekts (11)
gekrümmt ist und die Beobachtungsfläche in Übereinstimmung mit der Krümmung der
Objektfläche gekrümmt ist.
28. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf jeder der Erfassungsebenen (23a bis 23d) ein einzelner Magnet
sensor (24) angebracht ist.
29. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf jeder der Erfassungsebenen (61a bis 61c) eine Anzahl von Magnet
sensoren (24) montiert ist.
30. Gerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl der Magnetsensoren (24) zwei beträgt.
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DE4216907A1 (de) | Messeinrichtung mit einem squid und einem supraleitenden transformatorkreis |
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: BLUMBACH, KRAMER & PARTNER, 81245 MUENCHEN |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 MUENCHEN |
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R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |