JP2009213598A - マーカコイル及びこれを用いた磁場検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】 推定位置誤差が小さい磁場分布を発生するマーカコイルを提供する。
【解決手段】 磁気を測定する磁気センサアレイと、この磁気センサアレイで測定される磁気を発生し被検体に貼り付けられるコイルとを備え、被検体から発生する磁場測定に利用されるマーカコイルにおいて、
逆方向の磁界を発生させ平面上に配置される少なくとも２以上の前記コイルを備え、これらのコイルで発生する磁界の変化率が大きいポイントを用いて前記磁気センサアレイで磁界の測定を行なう。
【選択図】 図４

Description

本発明は、脳磁計で位置決めに用いられるマーカコイル及びこれを用いた磁場検出システムに関し、特に、推定位置誤差が小さい磁場分布を発生するマーカコイル及びこれを用いた磁場検出システムに関する。

近年、生体の脳の神経活動や心臓の心筋活動等の生体内の電流に基づいて発生する磁場を計測するための生体磁気計測システムが注目されている。生体磁気計測システムの一種である脳磁計では、被験者の頭部等にマーカコイルを貼り付け、このコイルから発生する磁場をセンサアレイで検出することで、頭部の位置座標と脳磁波の磁場源の位置座標を関係づけることが行われている。

ところで、このようなマーカコイルは種々の構造のものが提案されており、例えば下記特許文献には、コイルの巻き方の工夫により測定の位置誤差を少なくできるマーカコイルが記載されている。

特開２００２−２５３５３１号公報

以下、従来の磁場測定に利用されるコイルについて図８を参照して説明する。まず、図８は特許文献１の図１と同じものである。したがって、図８は、プリント板１上に渦巻状に配線パターン２を裏表同心中心にコイルを構成した例であるが、特許文献１と同様であるため詳細な説明は省略する。なお、符号３は引出し電極である。

また、図９は図１のプリントコイルをハウジングに実装した例であり、特許文献１の図２と同じものである。プリントコイル４は渦巻き状に印刷されている。ハウジング５は、プリントコイル４を囲むケースである。ケーブル抑え６は引き出しケーブル８を抑える機構部品である。引き出しケーブル８は外部から引き出されるケーブルである。ハウジングの蓋９はハウジング５に取り付けられて使用される。

図１０は、図８に示すマーカコイルから発生する磁場を計測する際の磁気センサの配置関係を示した図面である。図１０において、マーカコイル１０は磁場分布を発生するものである。複数の磁気センサ１１はマーカコイル１０で発生した磁場分布を検出する。なお、マーカコイル１０に電流を供給する電流源は省略してある。

図１１は、図１０の複数の磁気センサ１１（センサアレイ）で測定した際の磁場の強度分布を示した図面である。磁場の強度分布は符号１２に示すとおり、１つのコイルの磁場分布では単峰性を示し、さらに、便宜上のＸ軸の上下で極性が反転することを示している。そしてこのマーカコイル１０の中央で磁場測定が行なわれるが、このポイントでは磁場分布の変化率がゼロとなる。

また、図１１からは、マーカコイル１０の中央の法線方向付近で一番強く磁場を検知することができることが分かる。このことは換言すると、複数の磁気センサ１１で磁場分布の一番強度の強い位置を検出できれば、Ｘ軸上のマーカコイルの中心位置を推定できることを意味する。なお、実際の計測では、磁気センサ１１はＸ軸方向に有限の大きさを持つため磁場分布は飛び飛びの計測値を得ることになる。

このように、従来の測定方法では磁場分布の最大値はマーカコイル１０の中央部の法線上の位置となる。

しかし、マーカコイル１０の中央部の法線上の位置を基準として測定を行なう場合、磁場の空間分布の接線方向、すなわちＸ軸上での変化率はゼロとなるため、Ｘ軸上に並んだセンサアレイで測定すると位置誤差が大きくなるという問題点がある。また、この誤差は、マーカコイルが小さくセンサの寸法が相対的に大きいほど顕著となる。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、推定位置誤差が小さい磁場分布を発生するマーカコイルを提供することを目的とする。

このような課題を達成するために請求項１記載の発明は、
被検体から発生する磁場測定に利用されるマーカコイルにおいて、
逆方向の磁界を発生させ平面上に配置される少なくとも２以上のコイルを備える。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のマーカコイルにおいて、
前記コイルを取り付ける基板を備え、前記磁界の測定を行なうポイントに位置決め用の穴を形成する。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のマーカコイルにおいて、
前記磁界の変化率が大きいポイントは、前記コイル間の重心である。

請求項４記載の発明は、磁気を測定する磁気センサアレイと、この磁気センサアレイで測定される磁気を発生し被検体に貼り付けられるコイルとを備え、被検体から発生する磁場を検出する磁場検出システムにおいて、
逆方向の磁界を発生させ平面上に配置される少なくとも２以上の前記コイルを備え、これらのコイルで発生する磁界の変化率が大きいポイントを用いて前記磁気センサアレイで磁界の測定を行なう。

本発明では、次のような効果がある。複数の磁気センサで磁場分布を計測すると共に、変化率最大の点で計測を行なうため、マーカコイルの位置を精度良く割り出すことが可能となる。

以下、図１を参照して本発明によるマーカコイルを説明する。図１において、基板１３はコイルを固定する。コイル１４、１５は基板１３上で同一平面上に配置される。なお、この二つのコイルを駆動する電流源は省略してあるものとする。また、コイルを励磁するときは、互いに逆方向に磁場が発生するように配線されるものとする。

また、コイルは図１に示した平面コイルに拘わらず、図２に示すように、２つのボビンに巻いたコイルを、軸を同一方向に向けて貼り付けたものでも、図３に示すように平面状に８の字に巻いたコイルでもよい。

図４は、図１に示す近接する二つのコイルが互いに逆方向に励磁されたときの磁場分布を示している。各コイルの中心位置Ａ点、Ｂ点の法線上の位置では磁場強度が強く、コイル間の中心位置Ｃ点では強度がゼロとなる。磁場分布の変化率はＣ点で最も大きくなり、このＣ点で検出が行なわれる。

図５はコイル間の中心位置（重心位置）にマーカ用の穴を配置する場合の概念図である。このようにコイルは円形でなくてもよい。

図６は4個のコイルを組み合わせた例である。各コイルを夫々Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、Ａ―Ｂ間で磁界を逆方向に発生させると、ＡとＢの中間に図４に示すような変化率最大の点が、Ｂ−Ｃ間で逆方向の磁界を発生させればＢとＣの中間点に変化率最大の点が、Ａ−Ｃ間、Ｂ−Ｄ間で交互に逆方向の磁界を発生させれば、ＡＢＣＤの重心に変化率最大の点が発生する。図１〜図３が直線状、つまり１次元の分解能を向上可能であるのに比べ、図６のように構成することにより、２次元でかつ多点に変化率最大のポイントを発生させることができる。

例えば、重心位置の基板上に位置合わせ用の穴を開けたものは、磁界分布を推定する誤差が、左右上下方向とも小さくなるという特徴を有する。同様に、コイルを増やせば、平面上でさらに多くのポイントに磁界変化点を作ることが出来ることは明らかであり、測定精度が向上する。

図７は３つのコイルを円形基板上に並べ、重心位置に位置合わせ用の穴を設けた構成である。図７でも図６と同様に、各コイルを夫々Ａ、Ｂ、Ｃとすると、Ａ―Ｂ間で磁界を逆方向に発生させると、ＡとＢの中間に図４に示すような変化率最大の点が発生する。Ｂ−Ｃ間、Ｃ−Ａ間についても同様である。

このように、複数の磁気センサで磁場分布を計測すると共に、変化率最大の点で計測を行なうため、マーカコイルの位置を精度良く割り出すことが可能となる。また、多くのポイントに磁界変化点を作ることで精度良くマーカコイルの位置を割り出すことができる。

本発明によるマーカコイルの平面図である。 ２つのボビンを用いて構成した例である。 平面状に８の字に巻いたコイルの例である。 図１に示す二つのコイルが互いに逆方向に励磁されたときの磁場分布を示した図面である。 コイル間の中心位置（重心位置）にマーカ用の穴を配置する場合の概念図である。 4個のコイルを組み合わせた例である。 貫通口の断面図である。 従来のマーカコイルの平面図である。 従来のマーカコイルをハウジングに実装した場合の構成図である。 図８に示すマーカコイルから発生する磁場を計測する際の磁気センサの配置関係を示した図面である。 図１０の複数の磁気センサ１１（センサアレイ）で検出した際の磁場の強度分布を示した図面である。

符号の説明

１１ 磁気センサ
１３ 基板
１４ コイル
１５ コイル

Claims (4)

1. 被検体から発生する磁場測定に利用されるマーカコイルにおいて、
   逆方向の磁界を発生させ平面上に配置される少なくとも２以上のコイルを備えたことを特徴とするマーカコイル。
2. 前記コイルを取り付ける基板を備え、前記磁界の測定を行なうポイントに位置決め用の穴を形成したことを特徴とする請求項１記載のマーカコイル。
3. 前記磁界の変化率が大きいポイントは、前記コイル間の重心であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマーカコイル。
4. 磁気を測定する磁気センサアレイと、この磁気センサアレイで測定される磁気を発生し被検体に貼り付けられるコイルとを備え、被検体から発生する磁場を検出する磁場検出システムにおいて、
   逆方向の磁界を発生させ平面上に配置される少なくとも２以上の前記コイルを備え、これらのコイルで発生する磁界の変化率が大きいポイントを用いて前記磁気センサアレイで磁界の測定を行なうことを特徴とする磁場検出システム。