JP2002177233A - 生体磁場計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体磁場の垂直成分Ｂｚを計測する生体磁場
計測装置を提供する。 【解決手段】 本発明の生体磁場計測装置は，生体の心
臓から発する磁場の生体の胸面に垂直な法線成分を検出
する２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計と，検
出された法線成分に基づいて２方向の接線成分を推定す
る演算処理手段８と，心臓から発する磁場の法線成分，
２方向の接線成分を同時に表示する表示手段とを有す
る。 【効果】 磁場源の解析が容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，生体の脳の神経活
動，心臓の心筋活動等により発生する生体磁場を，高感
度な量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ:superconducting quant
um interferencedevice）からなる複数の磁束計を用い
て計測する生体磁場計測方法及び生体磁場計測装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】本発明は，生体の脳の神経活動，心臓の心
筋活動等により発生する生体磁場を，高感度な量子干渉
素子（ＳＱＵＩＤ：superconducting quantum interfer
encedevice）からなる複数の磁束計を用いて計測する生
体磁場計測方法及び生体磁場計測装置に関する。

【０００３】生体磁場としては，電流ダイポールが作り
出す磁場の他，生体内を流れる体積電流による磁場があ
る。生体磁場の法線成分（Ｂｚ（直交座標系でのＺ成
分）又はＢｒ（極座標系での動径成分））の計測は，体
積電流の影響を受けにくいと考えられている。従来技術
では，生体表面に対してＳＱＵＩＤに接続した検出コイ
ルの面を平行に配置して，生体表面に垂直な法線成分で
あるＢｚ又はＢｒを計測していた。生体磁場計測の結果
は，測定された磁場成分の時間変化を表わす波形，測定
された磁場成分の任意の時点での強度の等しい点を結ぶ
等磁場線図（コンターマップ）により表示されていた。
また，得られた等磁場線図から，生体磁場を発生してい
る磁場源を解析する種々の解析方法が提案されている
が，代表的な解析方法では磁場源を電流ダイポールに置
き換えて解析を行なっていた。

【０００４】電流ダイポールが作る磁場の法線成分（Ｂ
ｚ又はＢｒ）の等磁場線図は，磁場源（電流ダイポー
ル）を中心として分離した位置に磁場の沸き出し極，磁
場の吸い込み極を持つパターンとなる。この２つの極で
の磁場強度，２つの極の間の距離により，磁場源（電流
ダイポール）の大きさ，位置，方向等が解析されてい
る。

【０００５】第１の従来技術（H.Hosaka and D.Cohen,
J.Electrocardiol.,9(4),426-432(1976)）では，心筋内
の電流の方向や強さを見易くするため，計測された法線
成分Ｂｚの等磁場線図を用いて，心筋に分布する電流源
を表示する方法として，（数１）で定義される電流ベク
トル〈Ｊ（ｘ，ｙ）〉を各計測点上に矢印で表現するア
ローマップが考案されている。なお以下の説明では，括
弧〈 〉は〈 〉内の記号がベクトルであることを示
し，例えば，〈Ｊ〉はＪがベクトルであることを表わ
す。

【０００６】

【数１】 〈Ｊ（ｘ，ｙ）〉 ＝（∂Ｂｚ（ｘ，ｙ）／∂ｙ）〈ｅｘ〉−（∂Ｂｚ（ｘ，ｙ）／∂ｘ）〈ｅｙ〉 …（数１） （数１）に於いて，〈ｅｘ〉はｘ方向の単位ベクトル，
〈ｅｙ〉はｙ方向の単位ベクトルである。しかし，複数
の電流源が存在する時には，法線成分Ｂｚの等磁場線図
から個々の電流源を判別しにくいという問題があった。

【０００７】第２の従来技術（K.Tukada et al.,Reveiw
of the Scientific Instruments,66(10)5085-5091(199
5)）では，分布する複数の電流源を可視化するために，
法線成分（Ｂｚ又はＢｒ）を計測するのではなく，検出
コイルの面を生体表面に対して垂直に配置して，接線成
分Ｂｘ及びＢｙを計測している。計測された接線成分Ｂ
ｘ，Ｂｙを各成分毎に等磁場線図として表示している。
従来技術２で計測された接線成分Ｂｘ，Ｂｙは体積電流
の影響が考えられるものの，（数２）に従って，時刻ｔ
に於いて計測されたＢｘ及びＢｙを合成した２次元ベク
トル強度Ｂｘｙの等磁場線図では，常に電流ダイポール
の直上にピークが得られることから，複数の電流ダイポ
ールが存在する場合でも，各電流ダイポールを分離して
可視化できる。

【０００８】

【数２】 │Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│ ＝√｛（Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ））２＋（Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ））２｝ …（数２） 第３の従来技術（Y.Yoshida et al.,Tenth Internation
al Conference on Biomagnetism,Santana Fe,New Mexic
o,Feb.20(1996)）では，コイルの面がそれぞれ直交した
３つの検出コイルからなるベクトル磁場センサを用いて
生体磁場の法線成分と２つの接線成分を検出し，磁場成
分の検出結果を直交座標系に変換して，直交座標系の成
分Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚを求め，法線成分Ｂｚ及び２次元ベ
クトル強度Ｂｘｙの等磁場線図をそれぞれ表示してい
る。

【０００９】第４の従来技術（K.Tsukada,et.al.,Tenth
International Conference on Biomagnetism,Santana
Fe,New Mexico,Feb.20(1996)）では，生体磁場の２つの
接線成分Ｂｘ，Ｂｙを検出し，｜Ｂｘｙ｜＝｜Ｂｘ＋Ｂ
ｙ｜に基づく等磁場線図と法線成分Ｂｚに基づく等磁場
線図との比較を行なっている。

【００１０】生体内の電気的生理学現象の計測結果を表
す図として，脳波計により計測して得る脳波図（ＭＥ
Ｇ，magnetoencephalogram），心電計により計測して得
る心電図（ＥＣＧ，electrocardiogram）がある。心電
図の計測に於いて，複数の電極を用いて心電図形をマッ
ピングする体表面心電図(body surface potential map)
は周知の技術である。これらの脳波図，又は体表面心電
図は，等しい電位点を結ぶ等電位線図として表示されて
いた。

【００１１】第５の従来技術（T.J.Montague et al.,Ci
rculation 63,No.5,pp1166-1172(1981)）では，複数の
電極の各電極の出力の時間変化を表わす波形を任意の時
間区間で積分した等積分図(isointegral map)を，体表
面心電図として表示している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以下の説明では，「生
体磁場」は「生体磁場から発する磁場」を意味し，「心
磁場計測」は，「心臓から発する磁場の計測」を意味
し，「心磁波形」は，「心磁場計測により得た心磁図
（ＭＣＧ，Magnetocardiogram）が表わす波形」を意味
する。また，「脳磁場計測」は，「脳から発する磁場の
計測」を意味し，「脳磁波形」は，「脳磁場計測により
得た脳磁図（ＭＥＧ，Magnetoencephalogram）が表わす
波形」を意味する。

【００１３】従来技術に於ける各成分毎の等磁場線図は
それぞれ特徴があり，単一電流ダイポールが存在する時
には，法線成分Ｂｚの等磁場線図では，電流源の位置，
大きさ，方向等が容易に解析できる。一方，接線成分Ｂ
ｘ，Ｂｙの計測結果から得る２次元ベクトル強度Ｂｘｙ
の等磁場線図では，複数の電流ダイポールが存在する時
でも，容易に各電流ダイポールを判別できる特徴があ
る。しかし，磁場を検出するコイルの数はｘ，ｙ方向そ
れぞれに必要であるため，法線成分Ｂｚのみの検出に比
べてコイル数が２倍になる。また，Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの
全ての成分を計測するベクトル計測では，法線成分Ｂｚ
のみの検出に比べて３倍の数のコイルが必要となる。こ
のため，検出コイルとＳＱＵＩＤからなる磁場センサの
数は増加し，更に，信号処理回路等も増加し，生体磁場
計測システムは高価なシステムとなってしまうという問
題があった。また，第１の従来技術では，各計測点上に
アローを表示するだけであり，電流源の詳細な分布状態
が識別しにくいという問題があった。

【００１４】生体磁場成分で表わした等磁場線図によ
り，任意の時点での生体内の電流源の位置，大きさ，方
向等を解析でき詳細な電流源の位置，大きさ，方向等の
情報の変化を知ることができる。従来技術では，装置に
表示，又は出力された多数の図を用いて各種情報のダイ
ナミックな変化をとらえ疾患等の診断を行っていた。し
かし，従来技術では，診断のために各種情報を表す多数
の図を必要とし，各種情報の変化の異常を経験的に行っ
ていた。この様に従来技術では，どの生体部位でどのよ
うな大きさの電流が流れたか，又は異常な生体電流が流
れている領域がどこであるか等を表わす総合的な情報を
１つの図として表示するための処理は実行されていなか
った。また，体表面心電図では，任意の時間間隔（Ｑ，
Ｒ，Ｓの各波の発生する期間，Ｓ波からＴ波の発生する
期間等）での積分値の等しい点を示す等積分図では，連
続する各時刻での等電位線図を複数必要とせず，１つの
心電図形で心臓の情報を得ることができる。しかし，等
電位線図では心臓内の電流源を１つの電流ダイポールと
仮定しておくと，電流ダイポールの直上ではなく電流ダ
イポールの直上から離れた位置に陽極のピークと陰極の
ピークが存在する図形となってしまうという問題があ
る。更に，電流ダイポールの位置が変化せず電流ダイポ
ールの方向が変化すると陽極及び陰極のピーク位置が変
化してしまい，電位を積分する時に電流源と積分値のピ
ークとが対応しなくなるという問題があった。また，生
体磁場計測により得る生体磁場の成分を単に積分して
も，心電図の場合と同様に，生体磁場成分のピーク位置
と電流源の位置が対応しないという問題があった。ま
た，心電図から得る等積分図のみでは，臓器の位置，大
きさ等の個人差があり単純に等積分図から疾患等の異常
を正確に判断することが困難であるという問題があっ
た。

【００１５】本発明の目的は，従来技術で必要としてい
た図（マップ）の数よりもはるかに少数の図（マップ）
を用いて，生体部位の全体の状態を把握できる生体磁場
計測方法及び生体磁場計測装置を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は，検出コイルの数を増
加させることなく，生体磁場の垂直成分Ｂｚを計測して
磁場源の解析を可能とする生体磁場計測方法及び生体磁
場計測装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の生体磁場計測方
法では，（１）量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり，
生体の外部に配置される複数の磁束計を用いて，生体か
ら発する生体磁場の生体の面に垂直な第１方向の磁場成
分の時間変化を計測する第１の工程と，第１方向と交叉
する第２方向及び第３方向に於ける第１方向の磁場成分
の変化率の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表
わす波形を求める第２の工程と，この第２の工程で得る
波形を所定の期間で積分し積分値を求める第３の工程
と，この第３の工程の工程で得る積分値を表示する第４
の工程とを有することに特徴があり，更に，（２）量子
干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり，生体の外部に配置さ
れる複数の磁束計を用いて，生体から発する生体磁場の
生体の面に平行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化
を計測する第１の工程と，第１，第２方向の磁場成分の
２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を
求める第２の工程と，この第２の工程で得る波形を所定
の期間で積分し積分値を求める第３の工程と，この第３
の工程の工程で得る積分値を表示する第４の工程とを有
することに特徴がある。また上記（１），（２）の特徴
を有する生体磁場計測方法に於いて，上記の積分値を用
いて，内挿，外挿により，上記の第４の工程で積分値が
等しい点を結ぶ等積分図を表示すること，上記の第３の
工程に於いて，上記の第２の工程で得る上記の波形を所
定の期間で積分し積分値を求めることを，複数の所定の
期間で行ない積分値を複数個求め，この複数個の積分値
の間での，比，等加重を含む和又は差の何れかを求める
演算を行なうことにも特徴がある。なお，直交座標系
（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて，生体表面に垂直な方向をｚ軸
とし，第１方向をｚ方向，第２方向をｘ方向，第３方向
をｙ方向とする。また，極座標系（ｒ，θ，φ）におい
て，生体表面に垂直な方向をｒ軸とし，第１方向をｒ方
向，第２方向をθ方向，第３方向をφ方向とする。

【００１８】本発明の生体磁場計測装置では，（１）量
子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり生体から発する生体
磁場を信号として検出する，生体の外部に配置される複
数の磁束計と，信号の演算処理を行なう演算処理手段
と，演算処理結果を表示する表示手段とを有し，生体磁
場分布を計測する生体磁場計測装置に於いて，磁束計
は，生体磁場の生体の面に垂直な第１方向の磁場成分の
時間変化を検出し，演算処理手段は，第１方向と交叉す
る第２方向及び第３方向に於ける第１方向の磁場成分の
変化率の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わ
す波形を求める演算と，この波形を所定の期間で積分し
積分値を求める演算とを行ない，表示手段に積分値を表
示することに特徴があり，更に，（２）同上の生体磁場
計測装置に於いて，磁束計は，生体磁場の生体の面に平
行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化を検出し，演
算処理手段は，第１，第２方向の磁場成分の２乗和の平
方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算
と，この波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算
とを行ない，表示手段に積分値を表示することに特徴が
ある。また，上記（１），（２）の特徴を有する生体磁
場計測装置に於いて，表示手段に，内挿，外挿により積
分値の等しい点を結ぶ等積分図が表示されること，演算
処理手段は，上記波形を所定の期間で積分し積分値を求
めることを，複数の所定の期間で行ない積分値を複数個
求め，この複数個の積分値の間での，比，等加重を含む
和又は差の何れかを求める演算を行なうこと，複数の磁
束計が，生体の面に等間隔に配置されることにも特徴が
ある。本発明の生体磁場計測装置では，心臓から発する
磁場の，胸面に対する法線（垂直）成分，接線（平行）
成分の同時表示が可能である。なお，直交座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）に於いて，生体表面に垂直な方向をｚ軸とし，
第１方向をｚ方向，第２方向をｘ方向，第３方向をｙ方
向とする。また，極座標系（ｒ，θ，φ）において，生
体表面に垂直な方向をｒ軸とし，第１方向をｒ方向，第
２方向をθ方向，第３方向をφ方向とする。

【００１９】本発明の本質的な特徴は，生体表面に垂直
な方向を直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ軸とし，生体表面
に平行な面を（ｘ，ｙ）平面とする時，生体磁場の生体
表面に垂直な法線成分Ｂｚ(ｘ，ｙ）を検出し，生体磁
場の生体表面に平行な接線成分Ｂｘ，Ｂｙをそれぞれ，
法線成分Ｂｚのｘ方向，ｙ方向に於ける変化率から推定
することに特徴がある。

【００２０】本発明によれば，接線成分Ｂｘ，Ｂｙを測
定する検出コイルを必要とすることなく，生体の磁場分
布を２次元（ｘ，ｙ）平面に投影した等磁場線図を得る
ことができ，等磁場線図のピークパターンから生体内の
電流源を判別でき，複数の電流ダイポールの（ｘ，ｙ）
座標での位置を知ることができる。

【００２１】以下，本発明に於ける演算処理手段（複数
の磁束計により計測された信号を収集し，信号に対して
以下の演算処理を行なうパソコン等の計算機，又は専用
的にハードウエア化され演算処理を行なう電子回路）に
て行なう演算処理の内容に付いて説明する。

【００２２】量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなる複数
の磁束計を用いて，生体表面の位置（ｘ，ｙ）に於いて
生体から発する磁場の接線成分（生体の面に平行な成
分）Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ），Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ）を計測す
る場合には（但し，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて
生体の面に平行な面をｘｙ面，生体の面に垂直な軸をｚ
とする），接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ）とＢｙ（ｘ，
ｙ，ｔ）の２乗和の平方根から２次元ベクトル強度│Ｂ
ｘｙ（ｘ，ｙ）│（以下，│ │は絶対値を表わす）を
（数３）により求める。

【００２３】

【数３】 │Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│＝√｛（Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ））２ ＋（Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ））２｝ …（数３） 次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の期間での波形│
Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│の積分値Ｉ１（ｘ，ｙ）を（数
４）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での
積分値Ｉ１（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等積分図を求
めて，等積分図を表示画面に表示する。

【００２４】

【数４】 Ｉ１（ｘ，ｙ）＝∫│Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│ｄｔ …（数４） 以下，計測された生体の面に垂直な磁場成分Ｂｚ（ｘ，
ｙ，ｔ）（法線成分）から，接線成分Ｂｘ，Ｂｙを推定
すること説明する。

【００２５】生体磁場の体表面に平行な接線成分は，体
表面直下を流れる電流を最もよく反映していることを利
用すると，電流の流れる向きと磁場の向きの関係から，
計測された磁場の接線ベクトル（Ｂｘ，Ｂｙ）を反時計
回りに９０°回転させることにより，生体内の電流分布
を生体表面に平行な２次元平面に投影して概観できる。
即ち，〈ｅｘ〉，〈ｅｙ〉をそれぞれｘ軸方向，ｙ軸方
向の単位ベクトルとして，各計測点に於ける接線成分Ｂ
ｘ，Ｂｙから，（数５）に示す電流ベクトク〈Ｊ〉を求
め，各計測点（ｘ，ｙ）に於ける電流ベクトル場の分布
（アローマップ）として表現することができる。

【００２６】

【数５】 〈Ｊ〉＝−Ｂｙ〈ｅｘ〉＋Ｂｘ〈ｅｙ〉 …（数５） 一方，磁場の生体表面に垂直な法線成分Ｂｚを計測する
場合，（数１）により表現される電流ベクトルを用いた
アローマップが定義されている（第１の従来技術：H.Ho
saka and D.Cohen(1976)）。

【００２７】本願発明の発明者らは，（数１）と（数
５）との比較から，（数６）及び（数７）が成立する可
能性，即ち，計測された磁場の法線成分Ｂｚから接線成
分Ｂｘ及びＢｙを導出できる可能性があることを見い出
し，種々の検討を行なった。以下，検討の結果を詳細に
説明する。

【００２８】

【数６】 Ｂｘ＝−（∂Ｂｚ／∂ｘ） …（数６）

【００２９】

【数７】 Ｂｙ＝−（∂Ｂｚ／∂ｙ） …（数７） 図１は，心臓の活動による磁場（心磁場）の発生を，無
限平面導体中の電流ダイポールから発生する磁場により
モデル化して解析するための図である。図１に於いて，
Ｐは直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）のｘｙ面に表面を持つ無
限平面導体，〈Ｑ〉は位置ベクトル〈ｒ０（ｘ０，ｙ
０，ｚ０）〉で示される位置に存在する電流ダイポール
のモーメント，〈ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）〉は磁束密度（磁
場）〈Ｂ（ｒ）〉を計測する計測点の位置ベクトルを示
す。図１に示すモデルに於いて，無限平面導体Ｐの外部
に生じる磁場〈Ｂ（ｒ）〉は，Ｓａｒｖａｓ（文献：Ph
ys.Med.Biol.,Vol.32,No.1,11-22(1987)）により定式化
されており，（数８）により表現される。

【００３０】

【数８】 〈Ｂ（ｒ）〉＝｛μ０／（４πＫ２）｝｛〈Ｑ〉×〈ａ〉・〈ｅｚ〉∇Ｋ −Ｋ〈ｅｚ〉×〈Ｑ〉｝ …（数８） （数８）に於いて，μ０は真空の透磁率，〈ｅｚ〉はｚ
軸方向の単位ベクトル，×はベクトル積，・はスカラ
積，∇はｇｒａｄ＝（∂／∂ｘ，∂／∂ｙ，∂／∂ｚ）
を表わし，〈ａ〉は（数９），ａは（数１０），Ｋは
（数１１），∇Ｋは（数１２）により示される。｜ ｜
は絶対値を示す。

【００３１】

【数９】 〈ａ〉＝〈ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）〉−〈ｒ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）〉 …（数９）

【００３２】

【数１０】 ａ＝｜〈ａ〉｜ …（数１０）

【００３３】

【数１１】 Ｋ＝ａ（ａ＋〈ａ〉・〈ｅｚ〉） …（数１１）

【００３４】

【数１２】 ∇Ｋ＝（２＋ａ−１〈ａ〉・〈ｅｚ〉）〈ａ〉＋ａ〈ｅｚ〉 …（数１２） （数８）により示される〈Ｂ〉（ｒ）の無限平面導体Ｐ
に平行な接線成分Ｂｘ及びＢｙと，無限平面導体Ｐに垂
直なな法線成分Ｂｚは，それぞれ（数１３），（数１
４），（数１５）により与えられる。

【００３５】

【数１３】 Ｂｘ＝｛μ０／（４πＫ２）｝ ×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝（∇Ｋ）ｘ＋ＫＱｙ］ …（数１３）

【００３６】

【数１４】 Ｂｙ＝｛μ０／（４πＫ２）｝ ×［｛Ｑｙ（ｙ−ｙ０）−Ｑｘ（ｘ−ｘ０）｝（∇Ｋ）ｙ＋ＫＱｘ］ …（数１４）

【００３７】

【数１５】 ＢＺ＝｛μ０／（４πＫ２）｝ ×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝（∇Ｋ）ｚ］ …（数１５） 一方，（数１３）により示される法線成分ＢＺのｘ方向
に於ける微分は（数１６）により表わされる。

【００３８】

【数１６】 ∂ＢＺ／∂ｘ＝｛μ０／（４πＫ２）｝×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ ０）｝｛−２（∇Ｋ）ｚ（∇Ｋ）ｘ／Ｋ−ａ−３（ｘ−ｘ０）（ｚ−ｚ０）２＋ ａ−１（ｘ−ｘ０）｝−（∇Ｋ）ｚＱｙ］ …（数１６） 同様に，法線成分ＢＺのｙ方向に於ける微分は（数１
７）により表わされる。

【００３９】

【数１７】 ∂ＢＺ／∂ｙ＝−｛μ０／（４πＫ２）｝×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ− ｘ０）｝｛２（∇Ｋ）ｚ（∇Ｋ）ｙ／Ｋ＋ａ−３（ｙ−ｙ０）（ｚ−ｚ０）２− ａ−１（ｙ−ｙ０）｝＋（∇Ｋ）ｚＱｘ］ …（数１７） （数１６），（数１７）に於いて，

【００４０】

【数１８】 α＝（∇Ｋ）ｚ／Ｋ …（数１８）

【００４１】

【数１９】 βｘ＝−ａ−３（ｘ−ｘ０）（ｚ−ｚ０）２＋ａ−１（ｘ−ｘ０）…（数１９）

【００４２】

【数２０】 βｙ＝−ａ−３（ｙ−ｙ０）（ｚ−ｚ０）２＋ａ−１（ｙ−ｙ０）…（数２０） と置く時，（数１６），（数１７）はそれぞれ（数２
１），（数２２）により表わされる。

【００４３】

【数２１】 ∂ＢＺ／∂ｘ＝−｛μ０／（４πＫ２）｝×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ− ｘ０）｝｛２α（∇Ｋ）ｘ−βｘ｝＋αＫＱｙ］ …（数２１）

【００４４】

【数２２】 ∂ＢＺ／∂ｙ＝−｛μ０／（４πＫ２）｝×［｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ− ｘ０）｝｛２α（∇Ｋ）ｙ−βｙ｝＋αＫＱｘ］ …（数２２） 簡単のために，（数１３），（数２１），（数１４），
（数２２）を共通因子である｛μ０／（４πＫ２）｝に
より規格化して変形を行ない，（数２３），（数２
４），（数２５），（数２６）を得る。

【００４５】

【数２３】 Ｂｘ＝（∇Ｋ）ｘ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝＋ＫＱｙ …（数２３）

【００４６】

【数２４】 ∂ＢＺ／∂ｘ＝ −２α（∇Ｋ）ｘ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝−αＫＱｙ ＋βｘ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝＝ −２αＢｘ＋αＫＱｙ＋βｘ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝ …（数２４）

【００４７】

【数２５】 Ｂｙ＝（∇Ｋ）ｙ｛Ｑｙ（ｙ−ｙ０）−Ｑｘ（ｘ−ｘ０）｝＋ＫＱｘ …（数２５）

【００４８】

【数２６】 ∂ＢＺ／∂ｙ＝ −２α（∇Ｋ）ｙ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝−αＫＱｘ］ ＋βｙ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝＝ −２αＢｙ＋αＫＱｘ＋βｙ｛Ｑｘ（ｙ−ｙ０）−Ｑｙ（ｘ−ｘ０）｝ …（数２６） （数２３）と（数２４）とから明らかなように，∂ＢＺ
／∂ｘの値は，接線成分Ｂｘの−２α倍に等しい項に，
２つの付加項を加算した値に等しく，（数２５）と（数
２６）とから明らかなように，∂ＢＺ／∂ｙの値は，接
線成分Ｂｙの−２α倍に等しい項に，２つの付加項を加
算した値に等しい。

【００４９】ここで，図２に概略位置を示すように，無
限平面導体Ｐの内部の点〈ｒ０（０，０，−ｚ０）〉，
ｚ０＝０．０５［ｍ］に，電流ダイポールのモーメント
〈Ｑ〉＝（Ｑｘ，Ｑｙ，０），Ｑｘ＝Ｑｙ＝５０［ｎＡ
ｍ］が存在する場合に，Ｂｘ（（数１３））と−∂ＢＺ
／∂ｘ（（数１６））を比較する。ｘ０＝ｙ０＝ｙ＝
０，Ｑｚ＝０を（数１３），（数１６）に代入して，
（数２７），（数２８）を得る。

【００５０】

【数２７】 Ｂｘ（ｘ，０）＝ ｛μ０／（４πＫ２）｝｛−（∇Ｋ）ｘＱｙｘ＋ＫＱｙ｝ …（数２７）

【００５１】

【数２８】 ∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ＝ ｛μ０／（４πＫ２）｝｛２α（∇Ｋ）ｘＱｙｘ−αＫＱｙ−βｘＱｙｘ｝ …（数２８） 図３は，無限平面導体Ｐの上でのＢｘ（（数２７））及
び−∂ＢＺ／∂ｘ（（数２８））をそれぞれの最大値で
規格化した相対磁場強度曲線Ｃ１，Ｃ２で示す。

【００５２】即ち，曲線Ｃ１はＢｘ（ｘ，０）／ｍａｘ
｜Ｂｘ（ｘ，０）｜を，曲線Ｃ２は｛−∂ＢＺ（ｘ，
０）／∂ｘ｝／ｍａｘ｜∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ｜を表
わす。図３から明らかなように，Ｂｘ及び−∂ＢＺ／∂
ｘの分布は何れも電流ダイポールが存在する真上の原点
（ｘ＝０）にピークを持ち，何れも共に電流ダイポール
が存在する点の真上に計測点がある時に最大の信号を検
出可能であることを示している。また，曲線Ｃ２の方が
曲線Ｃ１よりも鋭いピークを与え，−∂ＢＺ／∂ｘ
（（数１６））による磁場分布はＢｘ（（数１３））に
よる磁場分布よりも空間分解能が高いことを示してい
る。

【００５３】図４に示す磁場強度曲線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５
はそれぞれ，−∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの第１項，第２
項，第３項を示す。図４に示す結果から，第３項は第１
項及び第２項に対して無視でき，−∂ＢＺ（ｘ，０）／
∂ｘの形状は第１項，第２項により決定されていると見
なせ，（数２８）は（数２９）と近似できる。

【００５４】

【数２９】 ∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ＝ ｛μ０／（４πＫ２）｝｛２α（∇Ｋ）ｘＱｙｘ−αＫＱｙ｝ …（数２９） 図５は，（数１３），（数１６）のそれぞれの第１項と
第２項を規格化の後に比較した相対磁場強度曲線を示す
図である。図５に於いて，曲線Ｃ６は｛Ｂｘ（ｘ，０）
の第１項｝／ｍａｘ｜Ｂｘ（ｘ，０）｜，即ち，｛−
（∇Ｋ）ｘＱｙｘ｝／ｍａｘ｜Ｂｘ（ｘ，０）｜を表わ
し，曲線Ｃ７は｛−∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの第１項｝
／ｍａｘ｜∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ｜，即ち，｛−２α
（∇Ｋ）ｘＱｙｘ｝／ｍａｘ｜∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ
｜を表わし，曲線Ｃ８は｛Ｂｘ（ｘ，０）の第２項｝／
ｍａｘ｜Ｂｘ（ｘ，０）｜，即ち，｛ＫＱｙ｝／ｍａｘ
｜Ｂｘ（ｘ，０）｜を表わし，曲線Ｃ９は｛−∂ＢＺ
（ｘ，０）／∂ｘの第２項｝／ｍａｘ｜∂ＢＺ（ｘ，
０）／∂ｘ｜，即ち，｛αＫＱｙ｝／ｍａｘ｜∂ＢＺ
（ｘ，０）／∂ｘ｜を表わす。

【００５５】図５に示す結果から，−∂ＢＺ（ｘ，０）
／∂ｘの第１項，第２項の分布は共にそれぞれ，Ｂｘ
（ｘ，０）の第１項，第２項の分布よりも鋭く，分布の
尖鋭度は（数１８）で定義されているα＝（∇Ｋ）ｚ／
Ｋにより規定されている。

【００５６】図６に於いて，磁場曲線Ｃ１０はα＝（∇
Ｋ）ｚ／Ｋを，磁場曲線Ｃ１１は−｛（数２８）の第１
項｝／｛（数２７）の第１項｝，即ち，２α（∇Ｋ）ｘ
Ｑｙｘ／（∇Ｋ）ｘＱｙｘ＝２αを，磁場曲線Ｃ１２は
−｛（数２８）の第２項｝／｛（数２７）の第２項｝，
即ち，αＫＱｙ／ＫＱｙ＝αをそれぞれ示す。図６に示
すように，α＝（∇Ｋ）ｚ／Ｋ（曲線Ｃ１０）は電流ダ
イポールが存在する原点にピーク点を有し，ピーク値は
２／（ｚ−ｚ０）である。−∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの
大きさは，Ｂｘ（ｘ，０）の大きさとピーク点で２／
（ｚ−ｚ０）だけ異なる。（ｚ−ｚ０）は電流ダイポー
ルの存在する深さである。実際の磁場計測からは（ｚ−
ｚ０）を決定することは困難である。（数２７）と（数
２９）との比較から（数３０）を得る。

【００５７】

【数３０】 −∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ＝ ｛μ０／（４πＫ２）｝｛−２α（∇Ｋ）ｘＱｙｘ＋αＫＱｙ｝ ＝２αＢｘ（ｘ，０）−｛μ０／（４πＫ）｝αＱｙ …（数３０） 即ち，（数３０）の第２項が第１項に対して小さい場合
には，近似的に（数３１）が成立すると見做せる。

【００５８】

【数３１】 −∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘ＝２αＢｘ（ｘ，０） …（数３１） 一般化して（数２４）に於いて，−２αＢｘ以外の２つ
の付加項が−２αＢｘに対して小さい場合には，近似的
に（数３２）が成立すると見做せる。

【００５９】

【数３２】 ∂ＢＺ／∂ｘ＝−２αＢｘ …（数３２） 以上では，−∂ＢＺ／∂ｘとＢｘの関係について検討し
た結果であるが，同様のことが−∂ＢＺ／∂ｙとＢｙの
関係についても成立し，（数２６）から近似的に（数３
３）成立すると見做せる。

【００６０】

【数３３】 ∂ＢＺ／∂ｙ＝−２αＢｙ …（数３３） 以下，（数３２），（数３３）からそれぞれ，Ｂｘは−
∂ＢＺ／∂ｘ，Ｂｙは−∂ＢＺ／∂ｙに比例すると仮定
して，計測された法線成分Ｂｚから接線成分Ｂｘ，Ｂｙ
を推定して等磁場線図を求める手順を詳細に説明する。

【００６１】生体の面に垂直な磁場成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，
ｔ）を計測した場合，Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）のｘ方向の変
化率∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘと，Ｂｚ（ｘ，ｙ，
ｔ）の方向の変化率∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙと求
め，（数３４）に示すように２乗和の平方根Ｓｔ（ｘ，
ｙ，ｔ）を求める。

【００６２】

【数３４】 Ｓｔ（ｘ，ｙ，ｔ）＝√［｛∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘ｝２ ＋｛∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙ｝２］ …（数３４） 次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の期間での波形Ｓ
ｔ（ｔ，ｘ，ｙ）の積分値Ｉ２（ｘ，ｙ）を（数３５）
により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での積分
値Ｉ２（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等積分図を求め
て，等積分図を表示画面に表示する。

【００６３】

【数３５】 Ｉ２（ｘ，ｙ）＝∫│Ｓｔ（ｘ，ｙ，ｔ）│ｄｔ …（数３５） なお，（数４），（数３５）の積分範囲としては，例え
ば，心臓を測定の対象とする時には，Ｑ，Ｒ，Ｓの各波
の発生する期間，Ｑ波からＳ波の発生するＱＲＳ波(QRS
complex)の期間，Ｔ波の発生する期間等をとる。更
に，（数４），（数３５）の積分範囲として複数の積分
範囲をとり求めた複数の積分値の間での，等加重（加重
をｗ１，ｗ２とする）を含む和又は差，比を求める等の
演算を行ない，内挿，外挿により演算結果が同じ値の点
を結ぶ等積分図を求めて，等積分図を表示画面に表示す
る。例えば，第１の積分範囲としてＱＲＳ波の発生する
期間Ｔ１，第２の積分範囲としてＴ波の発生する期間Ｔ
２を設定し，（数４），又は（数３５）に従って，期間
Ｔ１に関する積分値Ｉ１，Ｔ１（ｘ，ｙ），Ｉ２，Ｔ1
（ｘ，ｙ），期間Ｔ２に関する積分値Ｉ１,Ｔ2（ｘ，
ｙ），Ｉ２,Ｔ2（ｘ，ｙ）をそれぞれを求め，積分値Ｉ
１,Ｔ1（ｘ，ｙ）と積分値Ｉ１,Ｔ2（ｘ，ｙ）との間，
又は積分値Ｉ２,Ｔ1（ｘ，ｙ）と積分値Ｉ２,Ｔ2（ｘ，
ｙ）との間で，等加重を含む和Ｉｓｕｍ（ｘ，ｙ），又
は差Ｉｄｉｆ（ｘ，ｙ），比ｒ（ｘ，ｙ）を，（数３
６）〜（数３７），（数３８）〜（数３９），（数４
０）〜（数４１）に従って求める。

【００６４】

【数３６】 Ｉｓｕｍ（ｘ，ｙ）＝ ｗ１×Ｉ１,Ｔ1（ｘ，ｙ）＋ｗ２×Ｉ１,Ｔ2（ｘ，ｙ） …（数３６）

【００６５】

【数３７】 Ｉｓｕｍ（ｘ，ｙ）＝ ｗ１×Ｉ２,Ｔ1（ｘ，ｙ）＋ｗ２×Ｉ２,Ｔ2（ｘ，ｙ） …（数３７）

【００６６】

【数３８】 Ｉｄｉｆ（ｘ，ｙ）＝ ｗ２×Ｉ１,Ｔ2（ｘ，ｙ）−ｗ１×Ｉ１,Ｔ1（ｘ，ｙ） …（数３８）

【００６７】

【数３９】 Ｉｄｉｆ（ｘ，ｙ）＝ ｗ２×Ｉ２,Ｔ2（ｘ，ｙ）−ｗ１×Ｉ２,Ｔ1（ｘ，ｙ） …（数３９）

【００６８】

【数４０】 ｒ（ｘ，ｙ）＝Ｉ１,Ｔ1（ｘ，ｙ）／Ｉ１,Ｔ2（ｘ，ｙ） …（数４０）

【００６９】

【数４１】 ｒ（ｘ，ｙ）＝Ｉ２,Ｔ1（ｘ，ｙ）／Ｉ２,Ｔ2（ｘ，ｙ） …（数４１） （数３６）〜（数３７），（数３８）〜（数３９），
（数４０）〜（数４１）の演算の結果，個人差による等
積分図のばらつきが改善され，疾患等による生体機能の
異常を検出できる。

【００７０】本発明で得られる等積分図によれば，従来
技術で必要としていた生体部位の各時刻に於ける状態を
表わす多数の図（マップ）を用いて生体現象を解析する
ことなく，従来技術で必要としていた図（マップ）の数
よりもはるかに少数の図（マップ）を用いて，生体部位
の全体の状態を把握できる。また，生体磁場の接線成
分，又は法線成分を用いて得られる等積分図のピーク位
置と，生体内で電流が多く流れる部位が一致するので，
等積分図から任意の時間帯での生体内のどの部位で多く
電流が流れたかを判別できる。生体磁場分布は個人差が
大きいが，本発明では，生体磁場の各方向成分の時間変
化を表わす波形から得る任意の時間（期間）での積分値
を用いるので，より定量的な生体磁場分布を少数の図
（マップ）を用いて表示でき，個人毎の疾患，異常を客
観的，定量的に把握できる。

【００７１】本発明では，生体の面に垂直な磁場成分Ｂ
ｚ（ｘ，ｙ，ｔ）を計測して，ＢｘをＢｚ（ｘ，ｙ，
ｔ）のｘ方向の変化率∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘか
ら，ＢｙをＢｚ（ｘ，ｙ，ｔ）の方向の変化率∂Ｂｚ
（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙから推定して求めるので，隣接す
る各計測点（ｘ，ｙ）に共通して存在する背景となる磁
場（妨害磁場）は，ｘ方向，及びｙ方向で各々キャンセ
ルされることとなる。

【００７２】

【発明の実施の形態】生体磁場計測に於ける座標系とし
て直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）（磁場成分をＢｘ，Ｂｙ，
Ｂｚとする）や極直交座標系（ｒ，θ，φ）が用いられ
る。計測対象が心臓等である場合には，胸壁をｘｙ平面
とする直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）が用いられる。計測対
象が脳部等である場合には，頭部が球に近い形状である
ため極座標系（ｒ，θ，φ）（磁場成分をＢｒ，Ｂθ
，Ｂφ とする）が用いられる。本実施例では，生体
表面に垂直な磁場成分（法線成分）はＢｚ，Ｂｒで表わ
され，生体の面に平行な成分（接線成分）は，Ｂｘ，Ｂ
ｙ，Ｂθ ，Ｂφ で表わされる。以下，本実施例で
は，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて説明するが，極
座標系（ｒ，θ，φ）を用いる場合には，ＢｚをＢｒ
に，ＢｘをＢθ に，ＢｙをＢφ にそれぞれ読み替え
れば良い。

【００７３】図７は本発明が実施される生体磁場計測装
置の概略構成を示す。心磁場計測を行なう生体磁場計測
装置は，量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなる複数の磁
場センサを用いる。環境磁場雑音の影響を除去するため
に，心磁場計測は磁場シールドルーム１の内部で行なわ
れる。被検者２はベッド３に横たわり計測する（図１１
に示すように，ｘｙ面がベッドの面となるように直交座
標系（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する）。被検者２の胸部の上
方に，ＳＱＵＩＤとそのＳＱＵＩＤに接続した検出コイ
ルとが一体化された磁場センサを複数個収納し，液体Ｈ
ｅを満たしたデュワ４が配置される。液体Ｈｅは磁場シ
ールドルーム１の外部の自動補給装置５により，連続的
に液体Ｈｅが補充されている。

【００７４】磁場センサからの出力は，検出コイルが検
出した磁場強度に比例する電圧を出力するＦＬＬ（Flux
Locked Loop）回路６に入力される。このＦＦＬ回路は
ＳＱＵＩＤの出力を一定に保つようＳＱＵＩＤに入力さ
れた生体磁場の変化を帰還コイルを介してキャンセルし
ている。この帰還コイルに流した電流を電圧に変換する
ことにより，生体磁場信号の変化に比例した電圧出力が
得られる。この電圧出力は，増幅器（図示せず）により
増幅され，フイルター回路７により周波数帯域が選択さ
れ，ＡＤ変換器で（図示せず）ＡＤ変換され，計算機８
に取り込まれる。計算機８では，各種の演算処理が実行
され，演算処理結果がデイスプレイに表示され，更に，
プリンタにより出力される。

【００７５】磁場の接線成分を検出する検出コイルとし
て，コイル面がｘ方向，及びｙ方向を向いた２つのコイ
ルを使用し，磁場の接線成分を検出する検出コイルとす
る。また磁場の法線成分を検出するコイルとしては，ｚ
方向を向いたコイルを使用する。これら磁場センサ（２
０−１，２０−２，〜，２０−８，２１−１，〜，２１
−８，２２−１，〜，２２−８，２３−２，〜，２３−
８，２４−１，〜，２４−８，２５−１，〜，２５−
８，２６−１，〜，２６−８，２７−１，〜，２７−
８）の配置図を図８に示す。磁場センサ９はデュワ内部
の底部から垂直の方向に設置し，また各センサ間の距離
はｘ，ｙ方向における磁場の変化量を正確に捕らえるよ
うにｘ方向，ｙ方向に等間隔になるようにした。ここ
で，センサ間距離は２５ｍｍとし，センサ数は８×８の
６４チャンネルとした。

【００７６】この配列方法に従って，設置した磁場セン
サの１本の概略図を図９及び図１０に示す。図９の磁場
センサは生体表面に対して垂直な成分Ｂｚを測定するセ
ンサで，超伝導線（ＮｂーＴｉ線）で作製したコイルの
面がｚ方向を向いている。このコイルは２つの逆向きの
コイルを組み合わせたもので生体に近い方を検出コイル
１０とし，遠い方のコイルを外部磁場雑音を除去する参
照コイル(reference coil)１１とし１次微分コイルを形
成している。ここでコイル径を２０ｍｍφ，コイル間の
ベースラインを５０ｍｍとした。外部磁場雑音は生体よ
り遠い信号源から生じており，これらは検出コイル及び
参照コイルで同じように検出される。一方，生体からの
信号はコイルに近いため検出コイル１０でより強く検出
される。このため，検出コイル１０では信号と雑音が検
出され，参照コイル１１では雑音のみが検出される。従
って，両者のコイルで捕らえた磁場の差を取ることによ
りＳ／Ｎの高い計測ができる。

【００７７】１次微分コイルはＳＱＵＩＤ１２を実装し
た実装基板の超伝導配線を介してＳＱＵＩＤのインプッ
トコイルに接続し，コイルで検出した生体磁場をＳＱＵ
ＩＤに伝達する。生体磁場成分の接線成分Ｂｘ，Ｂｙを
検出する磁場センサの概略図を図１０に示す。この磁場
センサは平面型のコイルを使用しており，検出コイル１
０’，１０”及び参照コイル１１’，１１”が１つの平
面に並び，コイル径は２０ｍｍ×２０ｍｍ，ベースライ
ンは５０ｍｍとした。コイルは法線成分用と同様にＳＱ
ＵＩＤ１２’，１２”の実装基板に接続している。４角
柱の支持体の互いに直交する２面に，これらｘ成分検出
用磁場センサ１３とｙ成分検出用磁場センサ１４を張り
付けることにより，ｘ及びｙ成分を測定できる磁場セン
サを形成している。この４角柱は図８に示すようにアレ
イ状に配置した。

【００７８】磁場センサを内蔵したデュワは，ベットに
横たわった被験者の胸部上方に配置し心臓から発生する
磁場を計測する。ここで，体の横方向をｘ軸とし，体の
上下方向をｙ軸とする。磁場センサ（２０−１，〜，２
０−８，２１−１，〜，２１−８，２２−１，〜，２２
−８，２３−２，〜，２３−８，２４−１，〜，２４−
８，２５−１，〜，２５−８，２６−１，〜，２６−
８，２７−１，〜，２７−８）の配置と胸部３０との位
置関係を図１１に示す。この位置関係で計測した生体磁
場信号を図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。

【００７９】図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は，各磁場
センサ（８×８のアレイ状に並んだ磁場センサ）によ
る，ある健常者の心臓から発する磁場の時間変化を表わ
す波形を示し，各図の中の６４個の波形の横軸が時間
軸，縦軸が検出された磁場強度を示している。図１２
（ａ）は接線成分Ｂｘ，図１２（ｂ）は接線成分Ｂｙ，
図１２（ｃ）は法線成分Ｂｚ，の各成分の時間（横軸）
の変化を，各磁場成分毎に信号強度の最も大きいチャン
ネルの絶対値の最大値で規格化して表示している。

【００８０】図１３に示す点線，実線は，健常者につい
て計測された特定の２チャンネルに関する接線成分（Ｂ
ｘ）の時間変化を表わす波形を実線，点線で示してい
る。心臓の心室が脱分極したＱＲＳ波が出現する時間帯
Ｔ１でのＱ波，Ｒ波，及びＳ波のピーク（極値）を与え
る時点を図１３中にそれぞれｔＱ，ｔＲ，ｔｓで示し
た。また，心臓の再分極過程であるＴ波の出現する時間
帯Ｔ２とし，ピーク（極値）を与える時点をｔＴで示し
た。

【００８１】図１３に於いて，Ｐ波は心房の興奮（脱分
極(depolarization)）を示し，Ｑ波，Ｒ波，及びＳ波か
らなるＱＲＳ波は心室の興奮（脱分極）を示し，Ｔ波は
ＱＲＳ波に続いて出現するゆるやかなふれであり，心筋
の再分極(repolarization)を示している。脱分極は，は
じめに筋の中を興奮が広がる過程であり，再分極は，興
奮した筋が静止状態に戻る過程である。

【００８２】図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は，ｔＱ，
ｔＲ，ｔｓの時点での心磁場の強度の等しい点を線で結
んだ等磁場線図を示す。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）
は，（数４）の│Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│で示され，６
４個所で計測された接線成分Ｂｘ，Ｂｙを合成した２次
元のベクトル強度分布を示している。更に，図１４
（ａ），（ｂ），（ｃ）中の矢印は，６４個所の各測定
点での電流源が各測定点での磁場を作っているものとし
て仮定した時の２次元の電流ベクトルを示している。こ
の電流ベクトルにより心臓内での電流方向及び分布が推
定できる。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）の各図の横軸
ｘ，縦軸ｙは磁場センサが配置されている座標を示す。
図１４（ａ）に示すように，Ｑ波のピーク時では，心臓
内を流れる電流は心室中隔で右下方向に流れ，図１４
（ｂ）に示すように，Ｒ波のピーク時では，左心室全体
で斜め下方向に電流が大きく流れ，図１４（ｃ）に示す
ように，Ｓ波のピーク時では，心室基部の方向の左斜め
上方向に電流が流れ，心室の脱分極過程が終了すること
が分かる。このように，図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）
の等磁場線図により各時間での心臓内の活動部位及び電
流方向が可視化できることが分かる。

【００８３】図１５は，心磁波形のＱ波からＳ波までの
ＱＲＳ波が出現する時間帯Ｔ１に於いて検出された２つ
の接線成分Ｂｘ，Ｂｙから得た２次元ベクトル強度│Ｂ
ｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ）│を各点（ｘ，ｙ）について，（数
４）の積分を行ない，同じ積分値の点を結んだ等積分図
である。図１５のｘ軸，ｙ軸は，生体表面に配置された
磁場センサの座標を表し，等積分図の各曲線の黒丸の近
傍に示した数値はその曲線のもつ積分値を示す。図１５
から，ＱＲＳ波の時間帯に心筋に流れた電流の多くは心
筋の厚みが大きい左心室で流れたことが分かり，等積分
図でのピーク位置と心臓に流れる電流量の多い部位とが
よく対応することが分かった。

【００８４】図１６は，図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）
から図１５のデータを求めたのと同一の健常者につい
て，法線線分Ｂｚを各点（ｘ，ｙ）に於いて計測し，
（数３４）によりＳｔ（ｘ，y，ｔ）を求め，ＱＲＳ波
の時間帯Ｔ１について，（数３５）の積分を行ない同じ
積分値の点を結んだ等積分図である。以下，図１６から
図２１に於いて，ｘ軸，ｙ軸は，生体表面に配置された
磁場センサの位置座標（単位はｍである）を表わす。図
１６から図２１の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその
曲線のもつ積分値を示す。

【００８５】図１５に示す磁場の接線成分Ｂｘ，Ｂｙか
ら求めた等積分図と，図１６に示す磁場の法線成分Ｂｚ
から求めた等積分図のパターンは一致することが判明し
た。この一致は，（数６）及び（数７），又は（数３
２）及び（数３３）が実際の実験データでほぼ成立して
いることを意味している。

【００８６】図１７は，図１５を求めたのと同一の健常
者について，Ｔ波の時間帯Ｔ２に於いて検出された２つ
の接線成分Ｂｘ，Ｂｙから得た２次元ベクトル強度│Ｂ
ｘｙ（ｘ，ｙ）│を各点（ｘ，ｙ）について，（数４）
の積分を行ない同じ積分値の点を結んだ等積分図であ
る。図１７に於いて，１ｅ＋００３は，１０００を示
す。

【００８７】図１８は，時間帯Ｔ２についての（数４）
の積分値と，ＱＲＳ波が発生した期間帯Ｔ１についての
（数４）の積分値との差（数３７）を表わす等高線図で
ある。即ち，図１８は図１７に示す等積分図から図１５
に示す等積分図を差し引いた図である。Ｔ波の時間帯Ｔ
２の方が，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ１よりも長い。また，図
１７のパターンは，図１５に示すパターンと似ている。
このため，図１８に示す等高線図は全体が正の値とな
る。図１７，図１８の曲線の黒丸の近傍に示した数値は
その曲線のもつ上記の積分値の差の値を示す。

【００８８】次ぎに，心筋梗塞の患者の心磁場計測に関
する結果を，図１９，図２０，図２１に示す。図１９
は，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ１について図１５と同様にして
求めた等積分図，図２０は，Ｔ波の時間帯Ｔ２について
図１７と同様にして求めた等積分図，図２１は，Ｔ波の
時間帯Ｔ２についての積分値（数４）と，ＱＲＳ波の時
間帯Ｔ１についての積分値（数４）との差（数３８）を
表わし，図１８と同様にして求めた等高線図である。即
ち，図２１は，図２０に示す等積分図から図１９に示す
等積分図を差し引いた図である。図１９，図２０の曲線
の黒丸の近傍に示した数値はその曲線のもつ積分値を示
し，図２１の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線
の持つ上記の積分値の差の値を示す。

【００８９】図１９に示す時間帯Ｔ１での等積分図は，
図１５及び図１６に示す等積分図とあまり差のないパタ
ーンであり，左心室に電流が多く流れたことが分かる。
しかし，図２０に示す時間帯Ｔ２での等積分図は，図１
９に示す時間帯Ｔ１での等積分図とは異なるパターンと
なり，心筋梗塞のために，時間帯Ｔ１と時間帯Ｔ２では
心臓に流れる電流量のパターンが大きく異なることが明
確に分かる。更に，図２１に示す等高線図は全体が負の
値をもち，全体が正の値をもつ図１８に示す健常者の等
高線図とは大きく異なり，心筋梗塞の患者では，時間帯
Ｔ２で心臓に流れる電流が障害を受けていることが明確
に分かる。

【００９０】以上説明したように，心臓の時間帯Ｔ１と
時間帯Ｔ２に於ける磁場強度を画像化するすることによ
り，患者に苦痛を与えることなく非侵襲的に，１分以下
の短時間で，健康な状態と異常な状態（例えば，心筋梗
塞の状態，虚血状態等）とを容易に判別できる。即ち，
逆問題を解くことな疾患部位の早期発見，推定が可能と
なる。

【００９１】図２２には生体磁場計測装置のコンピュー
タの画面上での処理画像例を示す。マルチウィンド形式
になっており，各処理画像をそれぞれのウィンド上に表
示できる。また，先に説明した図１５から図２１では磁
場強度や積分値の高低がわかるように各曲線に数値を入
れたが，ディスプレイ上では等高線の高低によって色分
けをして３次元カラー表示している。同時に，図１３に
示すような磁場成分の時間変化を表わす波形（心磁
図），更には心電図も表示できるようになっており，心
臓疾患に関する総合的な解析ができるようにしている。

【００９２】図２３は本発明の生体磁場計測装置のデス
プレイに表示された処理画像の一例を示す図である。図
２３に於いて，ＭＣＧは心磁図の例，ＱＲＳは積分範囲
をＱＲＳ波の発生する期間Ｔ１とし（数３５）により得
られた第１の等積分図，Ｔは積分範囲をＴ波の発生する
期間Ｔ２とし（数３５）により得られた第２の等積分
図，（Ｔ−ＱＲＳ）は第１及び第２の等積分図の差の各
例を示す。図２２，図２３に示すディスプレイ上の表示
例では，等高線の高低によって色分けをして３次元カラ
ー表示している。

【００９３】なお，（数４），（数３５）に於いて，積
分を行なわず簡便な方法により，Ｉ１（ｘ，ｙ），Ｉ２
（ｘ，ｙ）を求めることもできる。即ち，以下の（数４
２）〜（数４５）からＩ１（ｘ，ｙ），Ｉ２（ｘ，ｙ）
を求めて，更に，（数３６）〜（数４１）を適用する。
生体から発する磁場の接線成分（生体の面に平行な成
分）Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ），Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ）を計測す
る場合には（但し，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて
生体の面に平行な面をｘｙ面，生体の面に垂直な軸をｚ
とする），接線成分ＢｘとＢｙの２乗和の平方根から２
次元ベクトル強度│Ｂｘｙ（ｘ，ｙ）│（│ │は絶対
値を表わす）を（数４２）により求める。

【００９４】

【数４２】 │Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ０）│＝ √｛（Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ０））２＋（Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ０））２｝…（数４２） 次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の時点での波形│
Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ０）│の値Ｉ１（ｘ，ｙ）を（数４
３）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での
Ｉ１（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求め
て，等磁場線図を表示画面に表示する。

【００９５】

【数４３】 Ｉ１（ｘ，ｙ）＝│Ｂｘｙ（ｘ，ｙ，ｔ０）│ …（数４３） 生体の面に垂直な磁場成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）を計測す
る場合には，垂直な磁場成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ０）のｘ
方向の変化率∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ０）／∂ｘと，Ｂｚ
（ｘ，ｙ，ｔ０）の方向の変化率∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ
０）／∂ｙと求め，（数４４）に示すように２乗和の平
方根Ｓｔ0（ｘ，ｙ，ｔ）を求める。

【００９６】

【数４４】 Ｓｔ0（ｘ，ｙ，ｔ０）＝√［｛∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ０）／∂ｘ｝２ ＋｛∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ０）／∂ｙ｝２］…（数４４） 次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の時点での波形Ｓ
ｔ0（ｘ，ｙ，ｔ0）の値Ｉ２（ｘ，ｙ）を（数４５）に
より求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での値Ｉ２
（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求めて，等
磁場線図を表示画面に表示する。

【００９７】

【数４５】 Ｉ２（ｘ，ｙ）＝│Ｓｔ0（ｘ，ｙ，ｔ０）│ …（数４５） なお，（数４２）〜（数４５）に於いてｔ０として，例
えば，心臓を測定の対象とする時には，心室が収縮した
時のＱ，Ｒ，Ｓの各波の極大値を与える時点をとる。更
に，（数４２）〜（数４５）に於いてｔ０として，複数
のｔ０をとり求めた複数の値の間での，等加重を含む和
又は差，比を求める等の演算を行ない，内挿，外挿によ
り演算結果が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求めて，等
磁場線図を表示画面に表示する。このような方法によっ
ても，上記で説明した（数４），（数３５）を用いる方
法とほぼ同様な結果を得ることができる。

【００９８】従来方法により法線成分Ｂｚを測定して得
た患者Ｘの心磁図のＱ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する
時点での等磁場線図を，図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示す。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に於いて，点線
は吸い込まれる磁場の等磁場線図を示し，実線は沸き出
す磁場の等磁場線図を示し，白抜き矢印は電流ダイポー
ルの大きさ，方向を示している。図２４（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す等磁場線図には，心臓内に存在す
る電流源を１つと仮定した時の電流ダイポールの位置を
白抜き矢印により示して重ねて表示している。図２４
（ａ）に示すように，Ｑ波の極値が出現する時点では，
心室中隔で右下方向に電流が流れ，図２４（ｂ）に示す
ように，Ｒ波の極値が出現する時点では，左室全体で左
斜め下方向に電流が大きく流れる。また，図２４（ｃ）
に示すように，Ｓ波の極値が出現する時点では，心室基
部方向に右斜め上に電流が流れ，心室の脱分極過程が終
了するのが分かる。

【００９９】上記患者Ｘの心臓から発する磁場の接線成
分Ｂｘ，Ｂｙを測定し，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各極値が出
現する時点に於いて，接線成分を（数４２），（数４
３）に基づいて合成した等磁場線図を，図２５（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。

【０１００】図２５（ａ）のパターンと図２４（ａ）の
パターン，図２５（ｂ）のパターンと図２４（ｂ）のパ
ターン，図２５（ｃ）のパターンと図２４（ｃ）のパタ
ーン，はそれぞれほぼ一致する。しかし，図２５（ｂ）
に示すＲ波の極値が出現する時点のパターンでは，心筋
は広い領域で活動しており，図２４（ｂ）のＲ波の極値
が出現する時点のパターンでは鮮明でなかった複数の電
流源が容易に判別でき，電流源の１つは左方向に存在
し，他の電流源は下方に存在することが分かる。

【０１０１】図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す，Ｑ
波，Ｒ波，Ｓ波の各極値が出現する時点での法線成分Ｂ
ｚの等磁場線図データをそれぞれ用いて，（数４４），
（数４５）に基づいて求めた，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各極
値が出現する時点の等磁場線図を，図２６（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示す結果から，図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す
法線成分Ｂｚの等磁場線図や，（数１）に基づくアロー
マップでは判別しにくかった複数の電流源が判別でき
る。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）のパターンは，図２
５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すパターン（接線成分Ｂ
ｘ，Ｂｙ合成から得られるＢｘｙの等磁場線図）と同等
であることが分かる。このことは，（数６）及び（数
７），又は（数３２）及び（数３３）が実際の実験デー
タでほぼ成立していることを意味している。

【０１０２】なお，図２４（ａ）から図２６（ｃ）の各
図に於いて，横軸ｘ，縦軸ｙは，生体表面に配置された
磁場センサの位置座標を表わす。

【０１０３】以上の説明では，心磁場計測に関する例を
とって本発明を説明したが，脳磁図（ＭＥＧ）を得る脳
磁場計測の場合にも本発明が適用できることは言うまで
もない。

【０１０４】図２７は脳磁場を計測する脳磁場計測シス
テムの脳磁場計測用デュワの内部構成の一部を示す断面
図である。図２７に示すように，脳磁場を計測する場合
には，胸部と異なり頭部は球状であるため，ＳＱＵＩＤ
磁束計１０３−１，１０３−２，…，１０３−Ｎを内蔵
する頭部計測用デュワ１０２の底面の形状を半球として
頭部１００を覆うようにする。ＳＱＵＩＤ磁束計１０３
−１，１０３−２，…，１０３−Ｎは頭部計測用デュワ
１０２の内側の面に沿って放射状に配置され，各ＳＱＵ
ＩＤ磁束計の先端面（磁場計測面）は半球面の接線面に
ほぼ平行となるように配置されている。半球の中心が頭
部の脳部のほぼ中心と一致するように脳部を球と仮定し
て半球の半径は設定され，この半径は成人でも測定でき
るよう約１０ｃｍとした。頭部計測用デュワ１０２の内
部には熱輻射シールド部材１０４が配置され頭部計測用
デュワの上部は上板１０５により密閉されている。ＳＱ
ＵＩＤ磁束計１０３−１，…，１０３−Ｎにより検出さ
れた信号は信号線１０６−１，…，１０６−Ｎを通して
頭部計測用デュワの外部に取り出される。

【０１０５】図２８は図２７に示す脳磁場計測システム
により計測可能な磁場成分と頭部の関係を説明する図で
ある。頭部の上方に放射状に複数の位置の１つＯ’配置
されたＱＵＩＤ磁束計により計測可能な脳磁場Ｂの成分
は，Ｏを原点とする極座標（ｒ，θ，φ）に於けるｒ方
向の成分Ｂｒ（法線成分）である。図２８に於いて，成
分Ｂθ，Ｂφは頭部表面に平行な接線成分を示し，原点
Ｏは脳部を球と仮定した時の球の中心である。体性感覚
として右中指に電気刺激を与え，図２７に示す脳磁場計
測システムにより法線成分Ｂｒを検出し，電気刺激を与
えてから約１００ｍｓｅｃ後に出現する脳波が最大とな
る時点での等磁場線図を求める。図２９（ａ），（ｂ）
は，図２７に示す脳磁場計測システムにより得られる等
磁場線図の一例を示す図であり，図２９（ａ）は従来の
方法による法線成分Ｂｒの等磁場線図，図２９（ｂ）は
以下に示す本発明の（数４６）を使用して得られる等磁
場線図（地球儀に示された地図の如く，脳部を近似する
球面に表示された脳磁場の強度分布を示す。）を示す。

【０１０６】

【数４６】 Ｓｔ（θ，φ，ｔ）＝ √｛（∂Ｂｒ（ｔ）／∂θ）２＋（∂Ｂｒ（ｔ）／∂φ）２｝ …（数４６） 図２９（ａ）に示す等磁場線図には，脳内に存在する電
流源を１つと仮定した時の電流ダイポールの位置を白抜
き矢印により示して重ねて表示している。図２９（ａ）
において，点線は吸い込まれる磁場の等磁場線図を示
し，実線は沸き出す磁場の等磁場線図を示し，白抜き矢
印は電流ダイポールの大きさ，方向を示している。図２
９（ａ）に示す法線成分Ｂｒの等磁場線図で従来推定し
ていた電流源（白抜き矢印で示す電流ダイポール）が，
図２９（ｂ）に示す等磁場線図ではピーク位置Ａに対応
して出現していることが容易に直視できる。なお，図２
７に図示しない脳磁場計測システムのその他の構成は基
本的に図７に示す生体磁場計測装置の構成と同一であ
る。

【０１０７】以上説明した本発明による各種の方法によ
り得られる心磁場，脳磁場に関する等磁場線図を使っ
て，磁場源を解析する方法として，逆問題を解く様々の
アルゴリズムが考えられる。実際に多く使用されている
単純なアルゴリズムは，磁場源として単一あるいは２つ
程度の電流ダイポールを想定し，これら電流ダイポール
が存在する位置座標を初期条件として任意に仮定して，
各位置座標に存在する電流ダイポールが，ビオサバール
の式で表される磁場を作るものとして，実測した磁場の
計測点（ｘ，ｙ）での磁場を計算する。計算された磁場
〈Ｂｃ（ｘ，ｙ）〉と実測値の磁場〈Ｖｍ（ｘ，ｙ）〉
（ｍ＝１，２，…，Ｍ：Ｍは実測される磁場の計測点の
総数）との差で表される次の（数４７）に示す評価関数
を計算し，各電流ダイポールの位置座標を変化させて，
評価関数Ｌの最小値を解析的に求めていく。（数４７）
に於いて，Ｇは定数，〈ｎｓ〉は法線又はｚ方向の単位
ベクトルであり，加算記号Σは，ｍ＝１，２，…，Ｍに
関する加算を示す。

【０１０８】

【数４７】 Ｌ＝Σ｛〈Ｖｍ（ｘ，ｙ）〉−Ｇ（［〈Ｂｃ（ｘ，ｙ）〉］・ｎｓ）｝２ …（数４７） しかし，（数４７）に基づく方法では，磁場の広い測定
領域を解析する場合，最小値に収束しない場合も出てく
る。本発明では，評価関数Ｌを算出の際のダイポールの
位置と個数の初期条件を，（数３），（数３４），又は
（数４６）に基づく等磁場線図に於けるピーク位置をダ
イポールの位置とし，更に，等磁場線図に於けるピーク
の個数をダイポールの個数として予め決める。このよう
に初期条件を与え評価関数Ｌを解くことにより，磁場源
解析が必ず収束する。ディスプレイ上に表示される，
（数３），（数３４），又は（数４６）に基づく心磁
場，脳磁場に関する等磁場線図上での各ピーク位置を指
定することにより，自動的に各ピーク位置の座標とその
個数が上記の初期値として自動的に装置に入力され，評
価関数Ｌが解かれ，収束する磁場源解析結果が得られ
る。

【０１０９】従って，従来技術のように試行錯誤的に初
期値を設定するのではなく，計測の結果得られる等磁場
線図のデータに基づいて，初期値設定をほぼ一義的にか
つ容易に可能ででき，効率よくより正確に逆問題を解く
ことが可能となる。

【０１１０】なお，以上の説明に於いて使用した等磁場
線図を表わす各図では，医療の分野で行なわれている通
例に従い，人体の右側を各図の左側に表示し，人体の左
側を各図の右側に表示している。

【０１１１】

【発明の効果】本発明では，ベクトル計測により接線成
分Ｂｘ，Ｂｙを計測することなく，法線成分Ｂｚの計測
のみから，（数２）に示す従来技術に於けるＢｘｙに基
づく等磁場線図と等価的な等磁場線図が得られる。従来
技術の於ける法線成分Ｂｚから直接得る等磁場線図で
は，複数の電流源は判別しにくかったが，本発明の等磁
場線図では，（数２）に示す従来技術に於けるＢｘｙに
基づく等磁場線図と同様に，電流源の直上にピークパタ
ーンが出現するので，生体内の複数の電流源を直読で
き，複数の電流源の位置，大きさ等を解析する逆問題が
容易に解けるようになる。本発明の装置によれば，心筋
梗塞，虚血等の発見，不整脈を生じている位置の発見，
心筋肥大の発見，術前術後の心筋状態の変化の評価等の
心臓に関する疾患の発見，状態の確認等が容易にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に於いて，心磁場の発生を，無限平面導
体中の電流ダイポールから発生する磁場によりモデル化
して解析するための図。

【図２】本発明に於いて，無限平面導体の内部に存在す
る電流ダイポールのモーメントの概略位置を示す図。

【図３】本発明に於いて，無限平面導体の上でのＢｘ及
び−∂ＢＺ／∂ｘをそれぞれの最大値で規格化した相対
磁場強度曲線Ｃ１，Ｃ２を示す図。

【図４】本発明に於いて，−∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの
第１項，第２項，第３項を示す磁場強度曲線Ｃ３，Ｃ
４，Ｃ５を示す図。

【図５】本発明に於いて，Ｂｘ，∂ＢＺ／∂ｘのそれぞ
れの第１項と第２項を規格化の後に比較した相対磁場強
度曲線Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を示す図。

【図６】本発明に於いて，α＝（∇Ｋ）ｚ／Ｋ，｛−∂
ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの第１項｝／｛Ｂｘ（ｘ，０）の
第１項｝，｛−∂ＢＺ（ｘ，０）／∂ｘの第２項｝／
｛Ｂｘ（ｘ，０）の第２項｝の各々の磁場強度曲線Ｃ１
０，Ｃ１１，Ｃ１２を示す図。

【図７】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁
場計測装置の概略構成を示す図。

【図８】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁
場計測装置に於ける磁場センサの配置構成を示す図。

【図９】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁
場計測装置に於ける磁場の法線成分を検出する磁場セン
サ単体の構成を示す図。

【図１０】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体
磁場計測装置に於ける磁場の接線成分を検出する磁場セ
ンサ単体の構成を示す図。

【図１１】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体
磁場計測装置に於ける磁場センサの配置と人体の胸部と
の位置関係を示す図。

【図１２】本発明の実施例に於いて，各磁場センサ位置
に於いて計測した健常者の心臓から発する磁場の各方向
の成分の時間変化を表わす波形を示す図。

【図１３】本発明の実施例に於いて，健常者について計
測された特定の２チャンネルに関する接線成分（Ｂｘ）
の時間変化を表わす波形を示す図。

【図１４】本発明の実施例に於いて，磁場の接線成分Ｂ
ｘ，Ｂｙを計測した健常者の心磁波形から得た，Ｑ波，
Ｒ波，Ｓ波の各波のピーク時に於ける等磁場線図。

【図１５】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形
のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの
接線成分から得た等積分図。

【図１６】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形
のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出された法線線
分から得た等積分図。

【図１７】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形
のＴ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの接線
成分から得た等積分図。

【図１８】図１７に示す等積分図から図１５に示す等積
分図を差し引いた図。

【図１９】本発明の実施例に於いて，心筋梗塞の患者の
心磁波形のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出され
た２つの接線成分から得た等積分図。

【図２０】本発明の実施例に於いて，心筋梗塞の患者の
心磁波形のＴ波が出現する時間帯に於いて検出された２
つの接線成分から得た等積分図。

【図２１】図２０に示す等積分図から図１９に示す等積
分図を差し引いた図。

【図２２】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体
磁場計測装置のパソコンでの出力画面の例を示す図。

【図２３】本発明の生体磁場計測装置のデスプレイに表
示された処理画像の一例を示す図。

【図２４】従来方法により法線成分Ｂｚを測定して得
た，心磁図（ＭＣＧ）のＱ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現
する時点での等磁場線図を示す図。

【図２５】本発明の実施例に於いてそれぞれ，心臓から
の磁場の接線成分Ｂｘ，Ｂｙを測定し，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ
波の極値が出現する時点に於いて，接線成分を合成した
Ｂｘｙの等磁場線図を示す図。

【図２６】本発明の実施例に於いて，図２４に示す，Ｑ
波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する時点での法線成分Ｂｚ
の等磁場線図データをそれぞれ用いて，（数４３），
（数４４）に基づいて求めた，各時点での等磁場線図を
示す図。

【図２７】本発明の実施例に於いて，脳磁場を計測する
脳磁場計測システムの脳磁場計測用デュワの内部構成の
一部を示す断面図。

【図２８】図２７に示す脳磁場計測システムにより計測
可能な磁場成分と頭部の関係を説明する図。

【図２９】図２７に示す脳磁場計測システムにより得ら
れる等磁場線図の一例を示す図。

【符号の説明】

１…磁場シールドルーム，２…被検者，３…ベッド，４
…デュワ，５…自動補給装置，６…ＦＦＬ回路，７…フ
イルター回路，８…計算機，１０，１０’，１０”…検
出コイル，１１，１１’，１１”…参照コイル，１２，
１２’，１２”…ＳＱＵＩＤ，１３…ｘ成分検出用磁場
センサ，１４…ｙ成分検出用磁場センサ，２０−１，２
０−２，〜，２０−８，２１−１，〜，２１−８，２２
−１，〜，２２−８，２３−２，〜，２３−８，２４−
１，〜，２４−８，２５−１，〜，２５−８，２６−
１，〜，２６−８，２７−１，〜，２７−８…磁場セン
サ，３０…胸部，１０３−１，１０３−２，…，１０３
−Ｎ…ＳＱＵＩＤ磁束計，１００…頭部，１０２…頭部
計測用デュワ，１０４…熱輻射シールド部材，１０５…
上板，１０６−１，…，１０６−Ｎ…信号線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹渕 仁 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 鈴木 博之 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 近藤 昭二 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 小見山 泰明 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 岡島 健一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AA13 AD32 BA15 4C027 AA10 BB00 CC00 GG00 HH11 KK03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体から発する生体磁場の前記生体の面に
   垂直な法線成分を検出する２方向に配置される複数のＳ
   ＱＵＩＤ磁束計と，検出された前記法線成分に基づいて
   推定された２方向の接線成分を用いて，前記生体磁場を
   前記生体の面に投影した等磁場線図を求める演算処理手
   段と，前記等磁場線図を表示する表示手段とを有するこ
   とを特徴とする生体磁場計測装置。
2. 【請求項２】生体の心臓から発する磁場の前記生体の胸
   面に垂直な法線成分を検出する２方向に配置される複数
   のＳＱＵＩＤ磁束計と，検出された前記法線成分に基づ
   いて２方向の接線成分を推定する演算処理手段と，前記
   心臓から発する磁場の法線成分，前記２方向の接線成分
   を同時に表示する表示手段とを有することを特徴とする
   生体磁場計測装置。
3. 【請求項３】生体の胸面に平行な面を直交座標のｘ，ｙ
   平面，前記胸面に垂直な方向を前記直交座標のｚ軸と
   し，前記生体の心臓から発する磁場の前記胸面に垂直な
   法線成分Ｂｚ（ｘ，ｙ）を検出するｘ及びｙ方向に配置
   される複数のＳＱＵＩＤ磁束計と，前記法線成分Ｂｚ
   （ｘ，ｙ）を用いて，前記ｘ方向の接線成分Ｂｘ（ｘ，
   ｙ）が∂Ｂｚ（ｘ，ｙ）／∂ｘに比例し，前記ｙ方向の
   接線成分Ｂｙ（ｘ，ｙ）が∂Ｂｚ（ｘ，ｙ）／∂ｙに比
   例するとして，前記接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ）及びＢｙ
   （ｘ，ｙ）を推定する演算処理手段と，前記法線成分Ｂ
   ｚ（ｘ，ｙ），前記接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ）及びＢｙ
   （ｘ，ｙ）を同時に表示する表示手段とを有することを
   特徴とする生体磁場計測装置。
4. 【請求項４】生体の心臓から発する磁場の前記生体の胸
   面に垂直な法線成分を検出する２方向に配置される複数
   のＳＱＵＩＤ磁束計と，Ｑ波の極値が出現する時点で検
   出された前記法線成分に基づいて推定された２方向の接
   線成分から等磁場線図を求める演算処理手段と，前記等
   磁場線図を表示する表示手段とを有することを特徴とす
   る生体磁場計測装置。
5. 【請求項５】生体の心臓から発する磁場の前記生体の胸
   面に垂直な法線成分を検出する２方向に配置される複数
   のＳＱＵＩＤ磁束計と，Ｒ波の極値が出現する時点で検
   出された前記法線成分に基づいて推定された２方向の接
   線成分から等磁場線図を求める演算処理手段と，前記等
   磁場線図を表示する表示手段とを有することを特徴とす
   る生体磁場計測装置。
6. 【請求項６】生体の心臓から発する磁場の前記生体の胸
   面に垂直な法線成分を検出する２方向に配置される複数
   のＳＱＵＩＤ磁束計と，Ｓ波の極値が出現する時点で検
   出された前記法線成分に基づいて推定された２方向の接
   線成分から等磁場線図を求める演算処理手段と，前記等
   磁場線図を表示する表示手段とを有することを特徴とす
   る生体磁場計測装置。
7. 【請求項７】生体の心臓から発する磁場を検出する２方
   向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計と，検出された
   前記磁場の波形を所定の期間で積分したの等しい点を結
   ぶ等積分図を求める演算手段と，前記等積分図と心電図
   を同時に表示する表示手段とを有することを特徴とする
   生体磁場計測装置。