JP2010046342A

JP2010046342A - 脳磁計

Info

Publication number: JP2010046342A
Application number: JP2008214134A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tsunematsu; 正二恒松
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP5253926B2

Abstract

【課題】生体磁場の測定に対する磁場及び電磁波の影響を低減させることができ、生体磁場の測定精度を向上できる脳磁計を提供する。
【解決手段】脳磁計１は、生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサ３と、ＳＱＵＩＤセンサ３を底部７ｂに収納する有底筒状のデュワー７と、ＳＱＵＩＤセンサ３を収納したデュワー７の外周面７ａの周囲に設けられ、ＳＱＵＩＤセンサ３を外部の磁気から遮蔽するための筒状の磁気シールド体１１と、ＳＱＵＩＤセンサ３による生体磁場の計測位置Ｈに被験者Ｐの頭部が配置されるよう、被験者Ｐを搭載するためのステージ２０と、デュワー７の底部７ｂ側でステージ２０上の空間を覆うように磁気シールド体１１に並べて設けられ、ＳＱＵＩＤセンサ３を外部の電磁波から遮蔽するための補助シールド２１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、脳磁計に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば特許文献１に開示されているように、超伝導量子干渉計（Superconducting Quantum Interference Device：ＳＱＵＩＤ）センサを用いた脳磁計が知られている。ＳＱＵＩＤセンサは、生体磁場を検出する際に液体ヘリウムを用いて冷却する必要があるため、この脳磁計では液体ヘリウムを貯留するデュワーに内包されている。この脳磁計は、デュワー下方に配置される座部に着座した被験者の脳等から発せられる磁場を計測することができる。また、ＳＱＵＩＤセンサ及びデュワーは、生体磁場の計測に対する外部磁場の影響を低減させるために、非磁性体の隔壁により画成された磁気シールドルーム内に配置される。
特開２００５−２９１６２９号公報

しかし、特許文献１のような脳磁計は、生体磁場の計測の際に磁気シールドルーム内に配置される必要があるため、大規模なスペースと設備投資が必要となる。この点がこのような脳磁計の普及を阻害する一要因となっていた。

そこで、省スペース化及び低コスト化を図るべく、ＳＱＵＩＤセンサを収容したデュワーの周囲に磁気シールド体を設け、ＳＱＵＩＤセンサを外部の磁場から遮断することによって、脳磁計が磁気シールドルーム以外の環境でも生体磁場を計測できるようになるのが好ましい。

しかしながら、このようにデュワーの周囲に磁気シールド体を設けた脳磁計では、磁気シールド体によりＳＱＵＩＤセンサへの外部磁場の影響が抑制されるが、デュワー下方からＲＦノイズなどの電磁波ノイズが侵入し、この電磁波ノイズの影響により生体磁場の測定精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決し、生体磁場の測定に対する磁場及び電磁波の影響を低減させることができ、生体磁場の測定精度を向上できる脳磁計を提供することを目的とする。

本発明に係る脳磁計は、生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサと、ＳＱＵＩＤセンサを底部に収納する有底筒状の容器と、ＳＱＵＩＤセンサを収納した容器の外周面の周囲に設けられ、ＳＱＵＩＤセンサを外部の磁気から遮蔽するための筒状の磁気シールド体と、ＳＱＵＩＤセンサによる生体磁場の計測位置である容器の底部外側に被験者の頭部が配置されるよう、被験者を搭載するためのステージと、容器の底部側でステージ上の空間を覆うように磁気シールド体に並べて設けられ、ＳＱＵＩＤセンサを外部の電磁波から遮蔽するための補助シールドと、を備えることを特徴とする。

このような脳磁計によれば、磁気シールド体がＳＱＵＩＤセンサを外部の磁場から遮断すると共に、補助シールドがＳＱＵＩＤセンサを電磁波から遮断するので、生体磁場の測定に対する磁場及び電磁波の影響を低減させることができ、生体磁場の測定精度を向上させることができる。

また、補助シールドが、容器の軸線方向に沿って、磁気シールド体に対してスライド可能であることが好適である。この構成により、生体磁場計測のために被験者が脳磁計に出入りする際には、補助シールドを磁気シールド体の周囲にスライドさせて、被験者の脳磁計への出入りを容易にし、生体磁場計測のための準備を効率よく行うことができる。

また、ステージは、補助シールドが容器の底部側で磁気シールド体に並べて配置される際に、補助シールドの端部開口を塞ぎ、ＳＱＵＩＤセンサを外部の電磁波から遮蔽する遮蔽板を有することが好適である。

この構成により、生体磁場の計測時に、電磁波の侵入を防ぐ補助シールド及び遮蔽板で被験者を覆うことができ、生体磁場の測定に対する電磁波の影響をより一層低減させることができる。

本発明の脳磁計によれば、生体磁場の測定に対する磁場及び電磁波の影響を低減させることができ、生体磁場の測定精度を向上できる。

以下、本発明に係る脳磁計の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、特に明示する場合を除き、上下方向は説明図面中の方向を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る脳磁計の断面図であり、図２は、被験者が計測ユニットから出入りする際の脳磁計の状態を示す斜視図であり、図３は、被験者が計測位置に配置された際の脳磁計の状態を示す斜視図である。

図１に示すように、脳磁計１は、計測ユニット１Ａ内の計測位置Ｈに頭が位置するように被験者Ｐをステージ２０上の座部２０ａ及びバックレスト２０ｂからなる椅子に着座させ、当該被験者Ｐの脳の神経活動に伴って発生する微弱な磁場を非接触で計測、解析する装置である。この計測ユニット１Ａは、計測位置Ｈの周囲に配置され、脳で発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサ３を備えている。この脳磁計１では、被験者Ｐの脳の様々な位置から発生する磁場を検出するため、数十個〜数百個（６４個，１２８個，２５６個など）といった多数の上記ＳＱＵＩＤセンサ３が、被験者Ｐの頭の表面に沿うように配置され、センサホルダ（図示せず）に固定されている。

計測ユニット１Ａは、ＳＱＵＩＤセンサ３を冷却するため、このＳＱＵＩＤセンサ３と液体ヘリウム５とを収納するためのデュワー（容器）７を備えている。デュワー７は、図１に示すように、円筒状で有底の断熱容器である。また、デュワー７の底部７ｂは、被験者の頭部を外から収容できるように内に凹んでいる。ＳＱＵＩＤセンサ３が装着されたセンサホルダ（図示せず）がデュワー７の底部７ｂに沿ってデュワー７内に配置され、ＳＱＵＩＤセンサ３は、デュワー７内に貯留されている液体ヘリウム５によって冷却される。

さらに、計測ユニット１Ａは、デュワー７の外周面７ａを包囲するように配置されると共に、被験者Ｐを覆う筒型体１５を備えている。なお、筒型体１５とデュワー７との間には断熱材１９が充填されている。

この脳磁計１では、被験者Ｐの脳で発生する極めて微弱な磁場を検出する必要があるので、計測位置Ｈの近傍から外部磁場の影響を除去する必要がある。このため、筒型体１５は、筒軸線Ｘが計測位置Ｈを通るように配置された筒状の磁気シールド体１１を備えている。磁気シールド体１１は、デュワー７を包囲して筒型体１５の外筒部１５ａに支持されると共に、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法で延在し、外筒部１５ａと内筒部１５ｂとの間の間隙に内蔵されている。また、計測位置Ｈは、筒軸上に位置すると共に、上下方向においても磁気シールド体１１の全長のほぼ中央に位置している。

この磁気シールド体１１は、ニッケルからなる円筒状の基板１１ａと、当該基板１１ａの内壁面全体に成膜されたシールド膜１１ｂとを備えている。シールド膜１１ｂは、ビスマス系酸化物超伝導体からなり、磁束侵入長よりも十分に大きい膜厚を有している。ここで、シールド膜１１ｂに用いられるビスマス系酸化物超伝導体としては、例えば、組成式Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_xで表されるＢｉ２２２３、或いは、組成式Bi₂Sr₂CaCu₂O_xで表されるＢｉ２２１２が好適に採用される。

また、筒型体１５には、磁気シールド体１１の外壁面に沿って冷媒を流通させる冷媒管（図示せず）が更に内蔵されている。そして、この冷媒管に、脳磁計１の冷凍機ユニット１Ｂから送出される極低温の冷媒（例えば、ここではヘリウム）を循環させることで、磁気シールド体１１のシールド膜１１ｂが、超伝導転移温度まで冷却され、完全反磁性を発揮する。そして、このシールド膜１１ｂの完全反磁性によって、磁気シールド体１１に包囲された計測位置Ｈが外部磁場から遮蔽されるので、ＳＱＵＩＤセンサ３においては外部磁場によるノイズをほとんど排除した微弱な磁場計測が可能になる。なお、当然ながら、この脳磁計１は、シールド膜１１ｂの下部臨界磁場を超えない外部磁場の環境下で使用される。

上述のように、この脳磁計１では、磁気シールド体１１によって計測位置Ｈの近傍を外部磁場から遮断して、ＳＱＵＩＤセンサ３による生体磁場の測定に対する磁場の影響を低減させている。しかし、磁気シールド体１１を備える筒型体１５の下方から被験者Ｐが計測ユニット１Ａ内に入る必要があるため、磁気シールド体１１の上下方向の長さには制限があり、図１に示すように、磁気シールド体１１は被験者Ｐを完全に覆うことができない。このため、被験者Ｐの体の一部が露出している計測ユニット１Ａの下方からＲＦノイズなどの電磁波ノイズが侵入する可能性がある。

そこで、計測ユニット１Ａは、計測位置Ｈの近傍から電磁波ノイズの影響を除去するための補助シールド２１を備えている。補助シールド２１は、磁気シールド体１１の筒軸線Ｘと同じ筒軸をもつ筒状の形態であり、筒型体１５の下方に隣接して設けられている。この補助シールド２１は、筒型体１５から下方に露出している被験者Ｐとこの被験者Ｐが着座しているステージ２０とを完全に覆うことができるよう構成されている。

なお、補助シールド２１の材料としては、例えば導電性の布、金属繊維で編みこんだ部材、アルミ蒸着フィルムなどが好適である。また、計測ユニット１Ａ内部の被験者Ｐの快適性を保つために、通気性のある材料を用いるのが好ましい。

また、補助シールド２１は、筒状の形態であり下方の端部が開口しているため、この端部開口から電磁波ノイズが侵入する可能性がある。そこで、図１に示すように、被験者Ｐが計測位置Ｈに配置されたときに、ステージ２０上の被験者Ｐが足を置くアルミニウム製のステップ２０ｃ（遮蔽板）が、補助シールド２１の端部開口を塞ぐように配置され、ＳＱＵＩＤセンサ３に対する電磁波ノイズの影響をより一層低減させることができるよう構成されている。

さらに、補助シールド２１は、図１に点線で示す位置Ｙまで、軸線Ｘに沿って上方にスライド可能である。つまり、補助シールド２１は、上方にスライドさせることにより、筒型体１５と筐体２２との間のスペースに収納可能である。

また、ステージ２０は、このステージ２０を上下方向に移動させる移動機構（図示せず）を備えており、計測位置Ｈに被験者Ｐの頭部が配置されるよう、被験者Ｐを搭載して位置を調整することができる。

次に、補助シールド２１及びステージ２０の動作について、図２及び図３を参照して説明する。

生体磁場計測を行う前後で、被験者Ｐが計測ユニット１Ａから出入りする際には、図２に示すように、補助シールド２１は上方にスライドして筐体２２内に収納されている。また、ステージ２０は、ステップ２０ｃが地面付近にくる計測位置Ｈより下方の位置に移動されている。このような状態では、ステージ２０の座部２０ａ及びバックレスト２０ｂが、被験者Ｐが容易に着座できるのに充分に外部へ露出されており、被験者Ｐに余計な負担をかけることなく生体磁場計測のセットアップを行うことができる。

また、被験者Ｐがステージ２０に着座した後には、図３に示すように、ステージ２０は上方に移動されて、被験者Ｐの頭部が計測ユニット１Ａ内部の計測位置Ｈへ配置されるよう位置調整される。また、補助シールド２１は下方にスライドして筐体２２から引き出され、被験者Ｐとこの被験者Ｐが着座しているステージ２０との全体を覆うよう調整される。このとき、ステージ２０のステップ２０ｃは補助シールド２１の下部開口を塞いでいる。

以上説明したように、本発明に係る脳磁計によれば、磁気シールド体１１がＳＱＵＩＤセンサ３を収納したデュワー７の外周面７ａの周囲に設けられ、補助シールド２１がデュワー７の底部７ｂ側で磁気シールド体１１に並べて設けられるため、磁気シールド体１１がＳＱＵＩＤセンサ３を外部の磁場から遮断すると共に、補助シールド２１がＳＱＵＩＤセンサ３を電磁波から遮断して、生体磁場の測定に対する磁場及び電磁波の影響を低減させることができ、生体磁場の測定精度を向上させることができる。

また、補助シールド２１が、筒軸線Ｘに沿って、磁気シールド体１１に対してスライド可能であるため、生体磁場計測のために被験者Ｐが脳磁計１に出入りする際には、補助シールド２１を磁気シールド体１１の周囲にスライドさせて、被験者Ｐの脳磁計１への出入りを容易にし、生体磁場計測のための準備を効率よく行うことができる。

また、ステージ２０のステップ２０ｃが、被験者Ｐが計測位置Ｈに配置されたときに、補助シールド２１の下端の開口を塞ぎ、ＳＱＵＩＤセンサ３を外部の電磁波から遮蔽するよう構成される。このため、生体磁場の計測時には被験者Ｐを補助シールド２１及びステップ２０ｃで完全に覆うことができ、生体磁場の測定に対する電磁波の影響をより一層低減させることができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、補助シールド２１は筒型ではなく、ステージ２０に着座した被験者Ｐを、ステージ２０のアルミニウム製のバックレスト２０ｂと併せて覆うことができる形状であってもよい。

また、上記実施形態では、被験者Ｐはステージ２０上の座部２０ａに着座した状態で計測位置Ｈに配置されるが、被験者Ｐがステージ２０上で起立した状態で頭部を計測位置Ｈに配置するようにしてもよい。

また、補助シールド２１を上方にスライド可能とせずに、図３に示す位置に固定するよう構成してもよい。同様に、ステージ２０を上下方向に移動可能とせずに、図３に示す位置に固定するよう構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る脳磁計の断面図である。被験者が計測ユニットから出入りする際の脳磁計の状態を示す斜視図である。被験者が計測位置に配置された際の脳磁計の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…脳磁計、３…ＳＱＵＩＤセンサ、７…デュワー（容器）、７ａ…外周面、７ｂ…底部、１１…磁気シールド体、２０…ステージ、２０ｃ…ステップ（遮蔽板）、２１…補助シールド、Ｈ…計測位置、Ｐ…被験者、Ｘ…筒軸線。

Claims

生体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサと、
前記ＳＱＵＩＤセンサを底部に収納する有底筒状の容器と、
前記ＳＱＵＩＤセンサを収納した前記容器の外周面の周囲に設けられ、前記ＳＱＵＩＤセンサを外部の磁気から遮蔽するための筒状の磁気シールド体と、
前記ＳＱＵＩＤセンサによる生体磁場の計測位置である前記容器の底部外側に被験者の頭部が配置されるよう、前記被験者を搭載するためのステージと、
前記容器の前記底部側で前記ステージ上の空間を覆うように前記磁気シールド体に並べて設けられ、前記ＳＱＵＩＤセンサを外部の電磁波から遮蔽するための補助シールドと、
を備えることを特徴とする脳磁計。
前記補助シールドが、前記容器の軸線方向に沿って、前記磁気シールド体に対してスライド可能であることを特徴とする、請求項１に記載の脳磁計。
前記ステージは、前記補助シールドが前記容器の前記底部側で前記磁気シールド体に並べて配置される際に、前記補助シールドの端部開口を塞ぎ、前記ＳＱＵＩＤセンサを外部の電磁波から遮蔽する遮蔽板を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の脳磁計。