JP2012095939A - Biomagnetism measurement device and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脳磁計測に代表される生体磁気計測のための装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for biomagnetic measurement represented by magnetoencephalography.
従来から、前記脳磁計測に代表される生体磁気計測では、微弱な磁場を検出する高感度磁気センサであるSQUID(Superconducting QUantum Interference Device:超伝導磁束量子干渉計)が用いられていた。その概略的な測定メカニズムは、位相の異なる超伝導体を障壁層を介して接合(Josephson接合)すると、それらの超伝導体間にトンネル電流が流れ、そのトンネル電流は、接合面内を貫く磁束が磁束量子の整数倍のとき弱め合い、それ以外のとき強め合うというFraunhofer型の量子干渉効果を利用するものである。このような性質をJosephson効果と称し、1個以上のJosephson接合を超伝導ループでつないだデバイスを、前記SQUIDと称する。 Conventionally, in biomagnetic measurements represented by the above-mentioned magnetoencephalography, a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), which is a highly sensitive magnetic sensor that detects a weak magnetic field, has been used. The rough measurement mechanism is that when superconductors with different phases are joined via a barrier layer (Josephson junction), a tunnel current flows between the superconductors, and the tunnel current is a magnetic flux penetrating the junction surface. It uses the Fraunhofer-type quantum interference effect, which is weakened when is an integral multiple of the flux quantum and strengthened at other times. Such a property is called the Josephson effect, and a device in which one or more Josephson junctions are connected by a superconducting loop is called the SQUID.
そして、現在のところ実用化されているほとんどのSQUID素子はニオブ(Nb)で作られており、SQUID素子として働かせるためにはこのニオブを上述のように超伝導状態にする必要があり、ニオブの超伝導転移温度が9.2Kであることから、液体ヘリウムでの冷却が必要となる。その為、実際の測定に際しては、液体ヘリウムを循環し、10K程の低温に冷却したポットの底にある凹面内にこれらの素子を多数並べて固定し、その凹面に被験者の頭を入れて測定に供している。 Most of the SQUID elements currently in practical use are made of niobium (Nb), and in order to work as a SQUID element, it is necessary to make this niobium into a superconducting state as described above. Since the superconducting transition temperature is 9.2K, cooling with liquid helium is required. Therefore, in actual measurement, liquid helium is circulated, and a large number of these elements are arranged and fixed in the concave surface at the bottom of the pot cooled to a low temperature of about 10K, and the subject's head is placed in the concave surface for measurement. I am serving.
このようなSQUIDセンサおよびそれを用いた脳磁計測装置としては、特許文献1〜5などが提案されている。特に特許文献1で示されるように、SQUIDは、液体ヘリウムによる冷却のため、コストやスペースが非常に嵩むという問題がある。また、前記Josephson素子の故障時には、一旦前記液体ヘリウムの抜き取りが必要になるなど、メンテナンスの負担も大きい。
Patent documents 1-5 etc. are proposed as such a SQUID sensor and a magnetoencephalography measuring device using the same. In particular, as shown in
一方、センサ部分の構造としては、被検者の頭に柔軟に沿う構造ではなく、単に硬い凹面部に頭を入れるだけの構造であるので、頭皮と凹面とは密着できず、隙間を生じる。しかも、凹面に頭が密着したとしても、冷却されているセンサと頭部との断熱のために、3〜4cmもの断熱層の厚みがあり、その分、SQUIDセンサは被検査部位から離れる。したがって、SQUIDセンサは、単体では磁気感度が高いにも関わらず、被検査部位から離れて配置されているためセンサに入る磁場が弱くなり、かつ、隣接する磁場が交錯して1つのSQUIDに入力されるので、計測における位置分解能が大きく低下するという問題がある。また、計測毎に姿勢が変わったり、計測中に体動があると、脳とSQUIDセンサとの位置関係が変わってしまい、大きな計測誤差の発生要因となるので、被験者に静止を要求するという問題もある。 On the other hand, the structure of the sensor portion is not a structure that flexibly follows the subject's head, but is simply a structure in which the head is put into a hard concave surface portion, so that the scalp and the concave surface cannot be in close contact with each other, and a gap is generated. Moreover, even if the head is in close contact with the concave surface, the heat insulation layer has a thickness of 3 to 4 cm for heat insulation between the cooled sensor and the head, and the SQUID sensor is separated from the site to be inspected accordingly. Therefore, even though the SQUID sensor alone is high in magnetic sensitivity, the SQUID sensor is arranged away from the site to be inspected, so the magnetic field entering the sensor becomes weak, and adjacent magnetic fields intersect to input to one SQUID. Therefore, there is a problem that the position resolution in measurement is greatly reduced. In addition, if the posture changes for each measurement or if there is body movement during measurement, the positional relationship between the brain and the SQUID sensor changes, causing a large measurement error. There is also.
一方、常温で微弱な磁気計測の出来るMI(磁気インピーダンス)素子を用いた心磁界計測の例が、非特許文献1で示されている。このような手法を用いると、センサの冷却が不要となるので、SQUIDの様な制約がなくなり、直接人体にこれらの素子を密着させることが可能になる。密着することで位置ずれを回避でき、位置分解能の向上が達成され、かつ断熱層が不要になることから、近接しての測定が可能になり、隣接する磁場が交差する前のより位置分解能の高い状態でかつ強い磁場での計測も可能となる。こうして、測定装置としての分解能の向上を達成することができる。
On the other hand, Non-Patent
ところで、生体磁場は非常に微弱なため、専用の磁気シールドが必要になる。従来のSQUIDなどの測定装置は非常に大掛かりであり、そのすべてを外部の磁気から遮断するために、専用の磁気シールド室に設置している。一般に磁気シールドに用いられているパーマロイは、加工、設置に手間が掛かり、非常に高価である。この高価なパーマロイで部屋全体を覆うため、その設置費用は非常に高価なものとなっていた。また、磁気シールド室に設置する必要があったため、持ち運びは実質的に不可能であった。上述の非特許文献1には特に磁気シールドに対する記述は無いが、これに関しても専用の磁気シールド室で行われているものと推察される。
By the way, since the biomagnetic field is very weak, a dedicated magnetic shield is required. Conventional measuring devices such as SQUID are very large, and are installed in a dedicated magnetic shield room in order to shield all of them from external magnetism. In general, permalloy used for a magnetic shield takes time and labor for processing and installation, and is very expensive. Since this expensive permalloy covers the entire room, its installation cost was very expensive. Moreover, since it was necessary to install in a magnetic shield room, carrying was practically impossible. Although the above-mentioned
本発明の目的は、簡易で安価に磁気シールドを実現することができる生体磁気計測装置および方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a biomagnetic measurement apparatus and method that can realize a magnetic shield in a simple and inexpensive manner.
本発明の生体磁気計測装置は、生体に被着される複数の磁気センサと、前記各磁気センサの測定結果から、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集する計測装置本体と、前記生体に被着された磁気センサ上を覆い、外部磁場からシールドする被覆部材とを含むことを特徴とする。 The biomagnetic measuring device of the present invention includes a plurality of magnetic sensors attached to a living body, a measuring device main body that collects information on a weak current generated in the living body from measurement results of the magnetic sensors, and the living body And a covering member that covers and shields the magnetic sensor attached to the external magnetic field.
また本発明の生体磁気計測方法は、生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集するにあたって、前記微弱電流による磁界を検出する磁気センサを前記生体に複数被着するステップと、前記生体に被着された磁気センサ上を、外部磁場からシールドする被覆部材で覆うステップと、前記各磁気センサの測定結果から、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集するステップとを含むことを特徴とする。 The biomagnetic measurement method of the present invention includes a step of attaching a plurality of magnetic sensors for detecting a magnetic field due to the weak current to the living body, and collecting the information on the weak current generated in the living body. A step of covering the magnetic sensor with a covering member that shields from an external magnetic field, and a step of collecting information on a weak current generated in the living body from a measurement result of each magnetic sensor. .
上記の構成によれば、生体に磁気センサを被着して、生体情報を取得するにあたって、前記磁気センサには、特に液化ガスによる冷却を行わず、常温域で微弱な磁気計測が可能なTMR(トンネル磁気抵抗)素子、GMR(巨大磁気抵抗)素子、MI(磁気インピーダンス)素子、或いは光ポンピング磁気測定素子などを用い、かつその磁気センサを生体上に複数設ける。そして、前記各磁気センサの測定結果から、計測装置本体で、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集する。これに対して、前記生体上には、該生体に被着された磁気センサ上を覆うように被覆部材を設けて、磁気センサおよび被測定部を外部磁場からシールドする。 According to the above configuration, when acquiring biological information by attaching a magnetic sensor to a living body, the magnetic sensor is not particularly cooled by liquefied gas, and can perform weak magnetic measurement in a normal temperature range. A (tunnel magnetoresistive) element, a GMR (giant magnetoresistive) element, an MI (magnetic impedance) element, or an optically pumped magnetic measuring element is used, and a plurality of the magnetic sensors are provided on the living body. And the information regarding the weak electric current which arose in the said biological body is collected with the measuring device main body from the measurement result of each said magnetic sensor. On the other hand, a covering member is provided on the living body so as to cover the magnetic sensor attached to the living body, thereby shielding the magnetic sensor and the measured part from an external magnetic field.
したがって、従来の生体内の微弱電流の測定装置であるSQUIDのような液化ガスによる冷却が不要になり、コストやスペースを大幅に削減することができるとともに、メンテナンスも格段に楽になる。また、前記SQUIDで必要な断熱部材が不要になり、センサと生体との距離を近付け、該SQUIDで見られるような位置ずれの発生を抑え、また磁場の交差も最小限に抑えられるので、位置分解能を向上することもできる。さらにまた、前記SQUIDのような部屋全体を磁気シールドするのではなく、被測定部周辺のみをシールドするので、磁気シールドのコストも格段に削減することができるとともに、測定に係る自由度を向上することができる。 Therefore, cooling with a liquefied gas such as SQUID, which is a conventional measuring device for weak current in a living body, becomes unnecessary, and the cost and space can be greatly reduced, and the maintenance becomes much easier. In addition, the heat insulation member necessary for the SQUID is not required, the distance between the sensor and the living body is brought closer, occurrence of misalignment as seen in the SQUID is suppressed, and the crossing of magnetic fields is also minimized. The resolution can also be improved. Furthermore, since the entire room such as the SQUID is not magnetically shielded but only the periphery of the portion to be measured is shielded, the cost of the magnetic shield can be significantly reduced and the degree of freedom in measurement is improved. be able to.
本発明の生体磁気計測装置および方法は、以上のように、生体に磁気センサを被着して生体情報を取得するにあたって、前記磁気センサには、特に液化ガスによる冷却を行わず、常温域で微弱な磁気計測が可能な素子を用い、かつその磁気センサを生体上に複数設ける一方、前記磁気センサ上を覆うように被覆部材を設けて、磁気センサおよび被測定部を外部磁場からシールドする。 As described above, the biomagnetic measuring device and method of the present invention are not subjected to cooling with liquefied gas and are not cooled by a liquefied gas. An element capable of weak magnetic measurement is used, and a plurality of the magnetic sensors are provided on the living body, and a covering member is provided so as to cover the magnetic sensor, thereby shielding the magnetic sensor and the measured part from an external magnetic field.
それゆえ、従来の生体内の微弱電流の測定装置であるSQUIDのような液化ガスによる冷却が不要になり、コストやスペースを大幅に削減することができるとともに、メンテナンスも格段に楽になる。また、前記SQUIDで必要な断熱部材が不要になり、センサと生体との距離を近付け、該SQUIDで見られるような位置ずれの発生を抑え、また磁場の交差も最小限に抑えられるので、位置分解能を向上することもできる。さらにまた、前記SQUIDのような部屋全体を磁気シールドするのではなく、被測定部周辺のみをシールドするので、磁気シールドのコストも格段に削減することができるとともに、生体の近くに電磁波を発生する他の測定装置などを配置することもでき、生体の近くに電磁波を発生する他の測定装置などを配置することもでき、測定に係る自由度を向上することができる。 Therefore, cooling with a liquefied gas such as SQUID, which is a conventional measurement apparatus for weak current in a living body, is not required, and the cost and space can be greatly reduced, and maintenance is greatly facilitated. In addition, the heat insulation member necessary for the SQUID is not required, the distance between the sensor and the living body is brought closer, occurrence of misalignment as seen in the SQUID is suppressed, and the crossing of magnetic fields is also minimized. The resolution can also be improved. Furthermore, since the entire room such as the SQUID is not magnetically shielded but only around the portion to be measured, the cost of the magnetic shield can be greatly reduced, and electromagnetic waves are generated near the living body. Other measurement devices and the like can be arranged, and other measurement devices that generate electromagnetic waves in the vicinity of the living body can be arranged, and the degree of freedom in measurement can be improved.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の第1の形態に係る生体磁気計測装置1の使用状態を模式的に示す断面図である。本実施の形態の生体磁気計測装置1は、被験者2の頭部21から発せられる磁気を計測して脳磁図を得るものとする。詳しくは、この生体磁気計測装置1は、脳の神経細胞が興奮したときに流れる電流から生じる磁場を測定し、たとえばてんかんの発作がどこで起っているか、脳の手術でどこまで(細胞が死んでいて)切除してよいかなどを判定するために用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a use state of the
この生体磁気計測装置1では、被験者2の頭部21には、先ず図2で示すように、センサユニット3が被せられる。センサユニット3は、非磁性の材料で、いわゆる目出し帽(頭巾、バラクダ)型に形成される支持体31に、多数のセンサプラットフォームボード32が並べて搭載されて成る。これにより、前記支持体31の表裏何れかの面上に、多数のセンサプラットフォームボード32が、所定の間隔で分布することとなる。そして、この図2に示すように、支持体31の内面を頭部21の表面に沿って押し当てるようにして、センサユニット3が人の頭部21に被せられることで、前記頭部21の表面から等間隔に(密着或いは支持体31の厚みを介して)、前記センサプラットフォームボード32のセンサ面が沿うことになる。前記センサプラットフォームボード32は、液化ガスによる冷却を必要とせず、常温域で、微弱な磁気計測が可能な磁気センサの集合体である。
In this
前記支持体31における被験者2の目22部分の開口33は、被験者2の心的影響等を考慮したもので、測定部位などの事情によっては、特に設けられなくてもよい。その場合、前頭部、後頭部および側頭部のほか、顔面部から発せられる脳磁気を計測することも可能となる。
The
注目すべきは、本実施の形態の生体磁気計測装置1では、上述のようにしてセンサユニット3を被験者2の頭部21に装着した上に、図1のように、磁気シールドを行う被覆部材4を装着し、後述する計測を実行することである。なお、この被覆部材4に併用して、被験者2を囲むように、磁気シールド室を形成してもよい。ただし、その場合の磁気シールド室は、前述のSQUIDに用いられるような大掛かりなものではなく、簡易なものでよい。
It should be noted that in the
前記被覆部材4は、前頭部、後頭部および側頭部に加えて、頬、鼻、口、目、顎または頸の少なくとも1つを覆うこととする。図1の例では、前記被覆部材4は、それらの総てを覆う、いわゆるフルフェイスのヘルメット(頭部を衝撃などから保護するために被る防護帽)の形状を呈している。なお、目や口については、前述の支持体31の開口33に対応する。
The covering member 4 covers at least one of the cheek, the nose, the mouth, the eyes, the jaw, and the neck in addition to the forehead, the occipital region, and the temporal region. In the example of FIG. 1, the covering member 4 has a shape of a so-called full-face helmet (a protective cap worn to protect the head from an impact or the like) covering all of them. The eyes and mouth correspond to the
これは、脳磁気を計測する場合、頭部21への外部磁気の進入を防ぐ必要があり、その場合、問題となる磁気の進入経路は、測定する頭部21の表面側からのみならず、測定部位から見て人体の裏側に相当する顔面部分であったり、顎や咽方向からも進入経路となり得るからである。したがって、必要に応じてこれらの方向にも磁気シールドを行う被覆部材4を設ける(延長する)ことによって、磁気計測における外乱を遮断し、測定精度を向上することができる。また、このように被測定部が頭部21である場合に、前記被覆部材4が、いわゆるヘルメットの形状を呈していることで、被験者2は被覆部材4を被るだけで、必要な磁気シールドを行うことができ、被覆部材4の装着が容易である。
This is because it is necessary to prevent the entry of external magnetism into the
前記被覆部材4としては、一般に用いられているパーマロイのシールドが好適である。その場合、前記パーマロイの薄層が鋳物で成型され、水素雰囲気下で焼き鈍ますことで歪みが除かれたものが複数層積層されて被覆部材4が形成される。このため、被覆部材4は、左右に半割れや上下に分離した状態などで成型されたパーツが、接着や他の支持体によって、前記ヘルメット形状などに組上げられて構成される。 As the covering member 4, a commonly used permalloy shield is suitable. In that case, a thin layer of the permalloy is molded from a casting and annealed under a hydrogen atmosphere, and a plurality of layers from which distortion has been removed are laminated to form the covering member 4. For this reason, the covering member 4 is configured by assembling parts molded in a state of being half-cracked into the left and right or separated into the upper and lower sides into the helmet shape or the like by bonding or another support.
前記センサプラットフォームボード32に用いられる磁気センサとしては、前述のように、液化ガスによる冷却を必要とせず、常温域で微弱な磁気計測が可能な素子が用いられ、たとえばTMR(トンネル磁気抵抗)素子、GMR(巨大磁気抵抗)素子、MI(磁気インピーダンス)素子、或いは光ポンピング磁気測定素子である。前記MI(磁気インピーダンス)素子の生体の磁気計測への適用例としては、前述の非特許文献1が挙げられ、また光ポンピング磁気測定素子の生体の磁気計測への適用例としては、Anselm Deninger, Jurgen Stuhler, Wilhelm G. Kaenders、'Biomagnetic Measurements Benefit from Laser Know-How, Atom magnetometers enable precise magnetic field measurements of the human heart and brain'、[online] 、TOPTICA Photonics AG、[2010年10月27日検索]、インターネット<URL:http://www.toptica.com/uploads/media/toptica_AP_1011_laser_magneto_cardiography_2008_19.pdf>が挙げられる。本発明では、磁気センサを生体に密着・固定させることができ、かつ必要な感度が得られれば、上記のどのような素子が用いられてもよいが、以下では、測定方法を、TMR素子を例にして説明する。
As the magnetic sensor used for the
図3は、上述のように構成される生体磁気計測装置1の電気的構成を示すブロック図である。この生体磁気計測装置1は、前記センサユニット3と、演算装置5と、インタフェイス6とを備えて構成される。演算装置5は、パーソナルコンピュータなどから成り、センサユニット3と、インタフェイス6を介して接続される。センサユニット3とインタフェイス6との間は、ケーブル7で接続されており、ケーブル7の届く範囲でセンサユニット3を自由に移動可能であり、向きを自由に変えることができる。ケーブル7は、電源線71と、信号線72とを備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the
図4は、インタフェイス6の電気的構成を示すブロック図である。インタフェイス6は、PCI・バス・コントローラ61と、コマンド変換・バッファ・コントローラ62と、SRAM63と、シリアルインタフェイスドライバ64とを備えて構成される。PCI・バス・コントローラ61は、演算装置5とコマンド変換・バッファ・コントローラ62との間の通信を行う。コマンド変換・バッファ・コントローラ62は、演算装置5からのコマンドを各センサユニット3へ送信するとともに、各センサユニット3からシリアル信号で送信されてきた計測結果を適宜展開し、SRAM63に書込んでゆくとともに、演算装置5からの読出し要求に応えて、SRAM63の記憶内容を読出して演算装置5へ送信する。シリアルインタフェイスドライバ64は、コマンド変換・バッファ・コントローラ62と、各センサプラットフォームボード32との間の通信を行う。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the interface 6. The interface 6 includes a
図5は、各センサプラットフォームボード32の電気的構成を示すブロック図である。センサプラットフォームボード32には、アレイ状に配列された数mm角のTMR素子を複数個含むTMRアレイモジュール321,321,・・・が電気的に接続されるとともに、機械的に固定されている。そして、このセンサプラットフォームボード32にはまた、コントローラ322と、RAM323と、増幅・変換回路324,324,・・・とを備える。増幅・変換回路324は、TMRアレイモジュール321毎に設けられ、TMRアレイモジュール321と1対1で接続されている。増幅・変換回路324は、TMRアレイモジュール321からの出力信号を増幅する増幅器324aと、増幅器324aの出力をデジタル信号に変換してコントローラ322に入力するA/D変換器324bとを有する。RAM323は、コントローラ322に入力された情報やコントローラ322が演算した情報を記憶する記憶装置である。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of each
コントローラ322は、演算装置5からのコマンドを受信して計測を開始し、TMRアレイモジュール321を稼動し、その出力信号を順次増幅・変換回路324を介して取込み、RAM323に記憶してゆく。その後、コントローラ322は、適宜のタイミングで(演算装置5からのポーリングに応答したり、各コントローラ322に予め定められている時刻に)、択一的に前記TMRアレイモジュール321の出力信号を、所定のフォーマットによるシリアル通信で、信号線72を介して演算装置5に送出する。
The
計測装置本体である演算装置5は、前記各TMRアレイモジュール321の出力信号から、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報、たとえば発生位置から流れた位置や大きさなどの情報を収集する。なお、各TMRアレイモジュール321の生体(被験者2の頭部21)上での被着位置は、各TMRアレイモジュール32毎に演算装置5で認識されていることが必要であるが、人為的に各TMRアレイモジュール32を予め定められた被着位置に被着するか、または、生体上に各TMRアレイモジュール32を被着した上でその被着位置を計測して演算装置5に入力すればよい。
The arithmetic device 5 which is a measuring device main body collects information on the weak current generated in the living body, for example, information such as a position and a size flowing from the generation position, from the output signal of each
そのTMRアレイモジュール321の生体(頭部21)上での位置計測には、3次元計測装置を用いることが好ましい。具体的には、先にアライメント用のマーカを生体(頭部21)に取り付け、その場所を、光学式3次元計測装置やCT、MRIなどで測定し、特定することで行う。その場合、後述の被覆部材4を着用するときには、このアライメント用マーカとの位置を合わせて着用することで、TMRアレイモジュール321の位置を特定することができる。前記アライメントの位置としては、MRIやその他の計測結果と重ね合わせる際に動くことの無い耳などの位置を使用することがさらに好ましい。
It is preferable to use a three-dimensional measuring device for measuring the position of the
一方、前記3次元計測装置を用いない場合には、透視効果の高いCTスキャンなどで、TMRアレイモジュール321の位置と生体(頭部21)の位置とを同時に計測することで、前記位置計測を行うことができる。その場合、CTスキャン情報にTMRアレイモジュール321もしくはセンサプラットフォームボード32の情報が得られるので、そのようなセンサと生体の位置計測と、以下の生体磁気計測とを連続的に行うことで、正確な3次元情報として情報をリンクできる。
On the other hand, when the three-dimensional measuring apparatus is not used, the position measurement is performed by simultaneously measuring the position of the
続いて、前記生体磁気計測では、先ず、生体磁気計測装置1全体に電源が投入され、各TMRアレイモジュール321にも電流が印加される。これによって、被験者2の頭部21から発生される磁束の影響を受けて、前記TMRアレイモジュール321中の各TMR素子にあっては、フリー磁性層の磁化の向きが変化し、固定磁性層の磁化の向きと前記フリー磁性層の磁化の向きとの角度差に従って、トンネル効果により非磁性絶縁層の抵抗が変化する。これによって、TMR素子の電圧検出電極間の電圧が変化し、これがTMR素子の抵抗の変化に応じた出力信号となる。
Subsequently, in the biomagnetism measurement, first, power is supplied to the entire
次に、オペレータにより、演算装置5に計測実行コマンドが入力される。すると、演算装置5は、計測実行コマンドをn個のセンサプラットフォームボード32に送出する。各センサプラットフォームボード32にあっては、計測実行コマンドをコントローラ322が受信する。コントローラ322は、増幅・変換回路324を介して、デジタル化された各TMRアレイモジュール321からの出力信号を受け、これを各TMRアレイモジュール321のアドレス情報を特定する情報にリンクさせた所定のフォーマットで生体磁気計測情報として演算装置5に送出する。
Next, a measurement execution command is input to the arithmetic device 5 by the operator. Then, the arithmetic device 5 sends a measurement execution command to the n
演算装置5は、各コントローラ322からの生体磁気計測情報を解析して、被検者2の頭部21上の位置と磁気の強さと方向との組み合わせからなる脳磁図を演算し、画像情報化してその表示装置51に表示出力する。また、演算装置5は、生体磁気計測情報の画像と、被検者2の頭部21のMRI画像や頭部外形の3次元スキャン画像等との位置を合わせた合成画像を生成し、その表示装置51に表示出力する。
The arithmetic device 5 analyzes biomagnetic measurement information from each
計測実行コマンドとしては、1回の計測実行コマンドを設けてもよいが、計測開始コマンドと計測終了コマンドとを設けてもよい。計測開始コマンドと計測終了コマンドとの間の期間において、一定の時間レートで計測を実行し、リアルタイムに変化する脳磁図を表示装置51に表示することが有効である。また、生体磁気計測情報や、脳磁図情報、表示のために生成した画像情報は、演算装置5によって読出可能に記録しておき、表示装置51に表示や再生を可能にしておく。
As the measurement execution command, one measurement execution command may be provided, but a measurement start command and a measurement end command may be provided. In the period between the measurement start command and the measurement end command, it is effective to execute measurement at a constant time rate and display a magnetoencephalogram that changes in real time on the
そのような測定に先立ち、生体(被験者2の頭部21)上には、前述のように、被覆部材4を設けて、センサユニット3および被測定部を外部磁場からシールドする。すなわち、前述のように予めCTやMRIなどで被測定部との相対位置を測定して各TMRアレイモジュール321を固定された被験者2が、外部磁場からシールドする被覆部材4をさらに着用する。
Prior to such measurement, as described above, the covering member 4 is provided on the living body (the
したがって、従来の生体内の微弱電流の測定装置であるSQUIDのような液化ガスによる冷却が不要になり、コストやスペースを大幅に削減することができるとともに、メンテナンスも格段に楽になる。また、前記SQUIDで必要な断熱部材が不要になり、センサユニット3と生体(頭部21)との距離を近付け、該SQUIDで見られるような位置ずれの発生を抑え、また磁場の交差も最小限に抑えられるので、位置分解能を向上することもできる。さらにまた、前記SQUIDのような部屋全体を磁気シールドするのではなく、被測定部周辺のみをシールドするので、磁気シールドのコストも格段に削減することができるとともに、生体(頭部21)の近くに電磁波を発生する他の測定装置(演算装置5)などを配置することもでき、測定に係る自由度を向上することができる。
Therefore, cooling with a liquefied gas such as SQUID, which is a conventional measuring device for weak current in a living body, becomes unnecessary, and the cost and space can be greatly reduced, and the maintenance becomes much easier. In addition, the heat insulation member necessary for the SQUID is not required, the distance between the
また、被測定部が頭部21である場合に、前記被覆部材4が、いわゆるヘルメットの形状を呈していることで、被験者2は被覆部材21を被るだけで、必要な磁気シールドを行うことができ、被覆部材の装着が容易である。
Further, when the measurement target is the
(実施の形態2)
図6は本発明の実施の第2の形態に係る生体磁気計測装置1aの使用状態を模式的に示す断面図であり、図7はその生体磁気計測装置1aの断面図である。注目すべきは、この生体磁気計測装置1aでは、前記ヘルメット状の被覆部材4aに、磁気センサである前記センサプラットフォームボード32が内張りされていることである。すなわち、いわゆるヘルメットを構成する外側の殻状の帽体と、その内側に充填される緩衝用の内装体との2つの部材において、前述の被覆部材4は、帽体のみで形成されているのに対して、本実施の形態の被覆部材4aは、帽体41と内装体42とを備えて構成される。残余の演算装置5などの構成は、前述の生体磁気計測装置1と同様であり、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a use state of the
内装体42は、充分に(車両用などに比べて)柔軟な材料から成る。その材料としては、透磁率に著しい変化をもたらすような素材でなければ、特に通常の衣類に用いられているような素材でよく、具体的には、綿、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを使用することができる。
The
そして、被験者21が、この被覆部材4aを被ると、柔軟なクッションで頭部21全体が覆われ、内装体42の沈み込みにより、センサプラットフォームボード32が頭部21に密着される。呼吸を確保するために、内装体42において、口23や鼻24の前の部分は、へこんだ形をしている。
When the subject 21 wears the covering
なお、前述の被覆部材4においても、その目的は電磁シールドであるので、大き目に形成され、目出し帽型の前記支持体31にずれが生じないように、使用者2の頭部21の大きさに応じて、適宜緩衝材を介在するようにしてもよい。前記内装体42は、非磁性の材料から成るので、前記ケーブル7の引回しの関係などで、センサプラットフォームボード32は、帽体41に内張りされても良い。しかしながら、磁場の交差等の影響により、内装体42に内張りされる方が、位置分解能を向上することができる。
Since the purpose of the covering member 4 is also an electromagnetic shield, the size of the
このように構成することで、被覆部材4aにセンサプラットフォームボード32が予め一体化されている(組み込まれている)ので、被験者2は前記被覆部材4aを被るだけで、センサプラットフォームボード32まで装着することができ、装着が容易である。また、被覆部材4a内でセンサプラットフォームボード32は位置決めされており、被験者2の頭部21の形状に合った被覆部材4aを用いることで、センサプラットフォームボード32を所定の装着位置へ容易に密着固定することができる。
With this configuration, the
このように被覆部材4aにセンサプラットフォームボード32を一体化するにあたって、図7において参照符号4hで示すように、被覆部材4aに、前記センサプラットフォームボード32の取付け開口を形成しておき、被験者2が該被覆部材4aを装着した後に、前記取付け開口4hからセンサプラットフォームボード32を取付けることで磁気計測を行うようにしてもよい。
In integrating the
その場合、センサプラットフォームボード32の取付け深さの調整が容易になり、該センサプラットフォームボード32を生体(頭部21)に密着させることが容易になる。また、センサプラットフォームボード32の測定位置を被覆部材4aにおける取付け開口4hの位置で代替することにより、センサ位置の測定を容易にすることができる。すなわち、センサプラットフォームボード32には磁気計測した信号を外部に出力する手段が必要であり、この手段は一般的に電線や光ファイバなどの前述のケーブル7により達成される。したがって、磁気シールドを行う被覆部材4aのみの状態であれば、これらのケーブル7の存在が無いので、光学による3D計測を行う場合に死角が無く、計測が容易になり、また他のCTなどの技術手段で計測するにしても、ケーブル7による制限が無いので、それらの計測装置内への被験者21の移動が容易になる。
In this case, the mounting depth of the
好ましくは、図7で示すように、前記被覆部材4aの内側に、磁場を発生しない体性感覚刺激を与える刺激具81が設けられることである。これは、脳の活動やその他神経の刺激に対する反応、生理反応を詳細に観察するためには、機械的に皮膚を押すなどの体性感覚刺激を与え、その反応を観察することが効果的なためである。前記刺激具81としては、被覆部材4aの外から挿入可能な非磁性体の軸受け、棒、ケーブル、チューブ、針、シリンダ、光ファイバ、リンク機構などから成る(図7では、顔面25を押圧するシリンダで示している)。
Preferably, as shown in FIG. 7, a
したがって、刺激具81を、磁気シールドを行う被覆部材4aに具備、あるいはその取付け機構を具備することで、体性感覚刺激を与えることができるようになり、所望の観察が可能となる。
Therefore, by providing the stimulating
また好ましくは、図7で示すように、前記被覆部材4aの内側に、磁場を発生しない視覚刺激を与える画像表示装置82を設けることである。これは、脳の活動などを詳細に観察するためには、視覚情報による刺激に対する反応を見ることが効果的なためである。前記画像表示装置82としては、投影のみを行い、磁場の発生する画像情報を作成する部分は被覆部材4aの外に置き、そこから光ファイバなどを利用して画像を取出し、被覆部材内4aに配置した該画像表示装置82に投影され、被験者2に提示する。こうして、視覚刺激を与えることができるようになり、所望の観察が可能となる。また、上述の刺激具81による体性感覚刺激と併用することで、複合的な刺激に対する生体反応を観察可能になる。
Further, preferably, as shown in FIG. 7, an
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の第3の形態に係る生体磁気計測装置1bの使用状態を模式的に示す正面図である。本実施の形態の生体磁気計測装置1bは、図9で示す被験者2の胸部26や腹部27から発せられる磁気を計測するものである。被測定部が胸部26の場合、心臓28の筋電位(収縮のパルス)を測定し、たとえばその測定結果をCTやMRIなどと重ねることで、心臓28の動作に異常が無いか確認することができる。また、被測定部が腹部27の場合、安静時の妊婦の胎児の心臓から発生する磁場などを計測でき、胎児の心臓の動きが分り、出産前検査などに用いることができ、或いは、脊髄の損傷を確認することができる。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a front view schematically showing the usage state of the
図10は、図8の断面図である。この生体磁気計測装置1bにおいて、注目すべきは、被覆部材4bが、前記胸部26や胴部27に適した円筒形状に形成されることである。残余の演算装置5などの構成は、前述の生体磁気計測装置1,1aと同様であり、その説明を省略する。この被覆部材4bも、磁気センサである前記センサプラットフォームボード32が内張りされている。そして、この被覆部材4bは、磁気シールドを行う外側の筒状体41bと、その内側に充填される緩衝用の内装体42bとの2つの部材から構成されており、たとえば図10で示すように、楕円の軸直角断面の長径線で、すなわち被験者2の前後に分割可能となっている。
10 is a cross-sectional view of FIG. In this
分割された2つの部分4b1,4b2は、一端側がヒンジなどで連結され、他端側がフックなどで締着され、或いは両端共フックなどで締着されてもよい。内装体42bの材料は、前述の内装体42と同様である。椅子に座った状態や立った状態など、被験者2の上体を起こして測定を行う場合は、該被覆部材4bに、肩紐状の固定具43が設けられ、ずり落ちないように構成して、生体との密着を高めることも好ましい。
The two divided parts 4b1 and 4b2 may be connected at one end side by a hinge or the like and fastened at the other end side by a hook or the like, or may be fastened by a hook or the like at both ends. The material of the
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ充分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を著しく逸脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Accordingly, unless a modification or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that significantly departs from the scope of the claims recited in the claims, the modification or the improvement is not entitled to the claims. It is interpreted as encompassing the scope.
1,1a,1b 生体磁気計測装置
2 被験者
21 頭部
22 目
23 口
24 鼻
25 顔面
26 胸部
27 腹部
28 心臓
3 センサユニット
31 支持体
32 センサプラットフォームボード
321 TMRアレイモジュール
322 コントローラ
323 RAM
324 増幅・変換回路
324a 増幅器
324b A/D変換器
33 開口
4,4a,4b 被覆部材
4b1,4b2 部分
4h 取付け開口
41 帽体
41b 筒状体
42,42b 内装体
5 演算装置
51 表示装置
6 インタフェイス
61 PCI・バス・コントローラ
62 コマンド変換・バッファ・コントローラ
63 SRAM
64 シリアルインタフェイスドライバ
7 ケーブル
71 電源線
72 信号線
81 刺激具
82 画像表示装置
1, 1a, 1b
324 Amplification /
64 Serial interface driver 7
Claims (9)
前記各磁気センサの測定結果から、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集する計測装置本体と、
前記生体に被着された磁気センサ上を覆い、外部磁場からシールドする被覆部材とを含むことを特徴とする生体磁気計測装置。 A plurality of magnetic sensors attached to a living body;
From a measurement result of each magnetic sensor, a measuring device main body that collects information on a weak current generated in the living body,
A biomagnetic measurement apparatus comprising: a covering member that covers the magnetic sensor attached to the living body and shields it from an external magnetic field.
前記微弱電流による磁界を検出する磁気センサを前記生体に複数被着するステップと、
前記生体に被着された磁気センサ上を、外部磁場からシールドする被覆部材で覆うステップと、
前記各磁気センサの測定結果から、前記生体内に生じた微弱電流に関する情報を収集するステップとを含むことを特徴とする生体磁気計測方法。 In collecting information on the weak current generated in the living body,
Attaching a plurality of magnetic sensors to the living body to detect a magnetic field due to the weak current;
Covering the magnetic sensor attached to the living body with a covering member that shields from an external magnetic field;
Collecting information on the weak current generated in the living body from the measurement result of each magnetic sensor.
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