JP2018192236A - 生体磁場計測方法、生体磁場計測装置及び生体磁場計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】生体磁場の計測精度を向上させる。【解決手段】刺激により誘発された生体の関心対象部位内の神経活動の発する磁場を計測する生体磁場計測方法であって、前記関心対象部位を磁場検出部に近づけた第一の状態で、前記生体に刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第一の計測データを取得し、前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置を、前記第一の状態における前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置と同一とし、前記関心対象部位を前記第一の状態よりも前記磁場検出部から遠ざけた第二の状態で、前記刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第二の計測データを取得し、前記第一の計測データと前記第二の計測データとから、前記刺激によって誘発される妨害磁場信号成分を除去した関心対象信号を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、生体磁場計測方法、生体磁場計測装置及び生体磁場計測システムに関する。

従来では、生体磁場の計測方法として、被検体の一部に刺激を与え、測定対象となる部位の神経活動を誘発させ、この神経活動から発せられる磁場をセンサによって計測する方法が知られている。また、この方法では、刺激や刺激による筋肉の動き等によって、刺激に誘発された妨害磁場信号が生じ、ノイズとなることも知られている。

そこで、近年では、妨害磁場信号を除去するための技術が開発されている。その技術として、例えば、非特許文献１に記載のＤＳＳＰ（Dual signal subspace projection）法等の技術が知られている。

上述した従来の技術は、妨害磁場信号の発生源が、センサによる計測が可能な領域の外側に存在する場合に有効な手法である。このため、例えば、妨害磁場信号の発生源が、センサによる計測が可能な領域の領域内、又は近傍にある場合等には、妨害磁場信号の除去が困難であり、生体磁場の計測の精度が低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、生体磁場の計測精度を向上させることを目的としている。

開示の技術は、刺激により生体の関心対象部位に誘発された磁場を計測する生体磁場計測方法であって、前記関心対象部位を磁場検出部に近づけた第一の状態で、前記生体に刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第一の計測データを取得し、前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置を、前記第一の状態における前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置と同一とし、前記関心対象部位を前記第一の状態よりも前記磁場検出部から遠ざけた第二の状態で、前記刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第二の計測データを取得し、前記第一の計測データと前記第二の計測データとから、前記刺激によって誘発される妨害磁場信号成分を除去した関心対象信号を出力する。

生体磁場の計測精度を向上させる。

第一の実施形態の生体磁場計測装置による生体磁場の計測方法を説明する図である。 第一の実施形態の計測可能領域と妨害磁場信号の発生源の位置関係を説明する図である。 第一の実施形態の生体磁場計測装置の機能を説明する図である。 第一の実施形態の生体磁場計測装置の動作を説明するフローチャートである。 第一の実施形態の生体磁場計測装置の解析部による処理を説明するフローチャートである。 第一の実施形態により計測された関心対象信号の例を示す第一の図である。 第一の実施形態における神経活動の伝導の様子を示す第一の図である。 第一の実施形態の計測結果との比較例を示す図である。 第一の実施形態における前腕部の生体磁場の計測について説明する図である。 第一の実施形態により計測された関心対象信号の例を示す第二の図である。 第一の実施形態における神経活動の伝導の様子を示す第二の図である。 第二の実施形態の生体磁場計測装置の解析部による処理を説明するフローチャートである。 第三の実施形態の生体磁場計測装置を説明する図である。

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して、第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の生体磁場計測装置による生体磁場の計測方法を説明する図である。図１（Ａ）は、第一の計測データを得るための第一の計測について説明する図である。図１（Ｂ）は、第二の計測データを得るための第二の計測について説明する図である。

本実施形態の生体磁場計測装置１００は、磁場検出部１１０を有し、神経刺激装置２００により印加された刺激によって生じる、被検体Ｐの計測対象となる部位の神経の動きを示す電気信号が作る磁場を計測する。

本実施形態の神経刺激装置２００は、例えば、ベルトに電極が固定されたもの等であっても良い。この場合、神経刺激装置２００は、ベルトを被検体Ｐに巻き付けることによって、電極が被検体Ｐと接するように装着され、電極の位置が固定される。また、神経刺激装置２００から供給される刺激とは、予め決められた刺激条件に従って生成されるものである。刺激条件の詳細は後述する。

本実施形態の生体磁場計測装置１００では、図１（Ａ）に示すように、磁場検出部１１０による磁場の計測が可能な領域１２０に被検体Ｐを接触させ、神経刺激装置２００により刺激を与えた状態で、被検体Ｐの計測対象の部位の生じる磁場を計測する。

以下の説明では、生体磁場計測装置１００の筐体において、磁場検出部１１０による磁場の計測が可能な領域１２０を計測可能領域１２０と呼ぶ。

また、以下の説明では、図１（Ａ）に示すように、被検体Ｐを、計測可能領域１２０（磁場検出部１１０）に最も近づけた状態（第一の状態）、神経刺激装置２００により刺激を与え、磁場を計測する手順を、第一の計測手順と呼ぶ。さらに、以下の説明では、第一の計測手順により計測されたデータを第一の計測データと呼び、計測対象の部位を関心対象部位と呼ぶ。

本実施形態の第一の計測データは、被検体Ｐの関心対象部位の神経活動に由来する磁場信号と、神経刺激装置２００により与えられる刺激等によって生じる妨害磁場信号と、が重畳された磁場（磁束密度）を示す。このとき、妨害磁場信号の発生源は、神経刺激装置２００の有する電極と、被検体Ｐとの接触面（発生源）２１０となる。

次に、本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、妨害磁場信号の発生源の位置を第一の計測手順と同一の位置としたまま、計測可能領域１２０と関心対象部位を離間させた状態（第二の状態）で、第一の計測手順と同様の刺激を与え、被検体Ｐの関心対象部位の生じる磁場を計測する。

以下の説明では、この計測の手順を、第二の計測手順と呼び、第二の計測手順で計測されたデータを第二の計測データと呼ぶ。

本実施形態の第二の計測手順は、言い換えれば、刺激が与えられる部位を第一の状態と同一の部位とし、且つ、刺激が与えられる部位の位置も第一の状態と同一の位置として、関心対象部位を計測可能領域１２０から遠ざけた第二の状態で、関心対象部位の生じる磁場を計測する。

本実施形態の第二の計測手順では、関心対象部位が計測可能領域１２０から離間しているため、関心対象部位の神経活動に由来する磁場信号の分布が、第一の計測データに対して変化する。これに対し、妨害磁場信号の発生源２１０は、第一の計測手順と同じ接触面であるため、妨害磁場信号の分布は変化しない。言い換えれば、第一の計測手順と第二の計測手順において、妨害磁場信号の発生源２１０となる接触面と、磁場検出部１１０との位置関係とが変化しないため、妨害磁場信号の分布は変化しない。

したがって、第二の計測データは、第一の計測手順における神経活動に由来する磁場信号とは分布の異なる磁場信号と、第一の計測手順における妨害磁場信号と同様の分布を持つ妨害磁場信号と、が重畳された磁場（磁束密度）を示す。

尚、第二の計測手順における電気信号の強度は、妨害磁場信号の強度と比べて無視できる程度の大きさであっても良い。この場合、第二の計測データは、妨害磁場信号を示すデータと捉えることができる。

本実施形態では、第一の計測データと第二の計測データとを用いて、第一の計測データから、妨害磁場信号の信号成分を除去することで、関心対象部位の神経活動由来の磁場信号成分を抽出する。

以下の説明では、関心対象部位の神経活動由来の磁場信号を関心対象信号と呼ぶ。つまり、言い換えれば、本実施形態の生体磁場計測装置１００は、第一の計測データから、妨害磁場信号の信号成分を除去することで、関心対象信号を取得する。

本実施形態の生体磁場計測装置１００では、このように、被検体Ｐに対して、磁場の分布が異なる第一の計測データと第二の計測データと、を用いて、妨害磁場信号による干渉が除去された関心対象信号を取得する。

このため、本実施形態では、妨害磁場信号の発生源２１０と、磁場検出部１１０との位置関係を変化させずに、第一の計測手順と第二の計測手順を行うことができれば良く、関心対象部位と妨害磁場信号の発生源２１０との位置関係を制限する必要がない。

したがって、本実施形態によれば、妨害磁場信号の発生源２１０が、関心対象部位の近傍に位置していても、妨害磁場信号による干渉を除去することができる。また、本実施形態では、妨害磁場信号の発生源２１０が、磁場検出部１１０の計測可能領域１２０内に位置していても、妨害磁場信号の干渉を除去することができる。したがって、本実施形態によれば、生体磁場の計測精度を向上させることができる。

尚、本実施形態の生体磁場計測装置１００は、第二の計測手順において、妨害磁場信号の発生源２１０を固定したまま、被検体Ｐと計測可能領域１２０とを離間させるために、被検体Ｐを支持する支持部材３００が設けられていても良い。

支持部材３００は、例えば、生体磁場計測装置１００の筐体に着脱可能に保持されており、第二の計測手順による計測が行われる際に、計測可能領域１２０と被検体Ｐとの間にさしこまれても良い。

尚、図１では、被検体Ｐを人の手とし、掌を関心対象部位とし、中指の第一関節近傍を神経刺激装置２００により刺激を与える部位としている。

本実施形態では、このように、関心対象部位と、刺激を与える部位とが近くにある場合に、より有効である。言い換えれば、本実施形態では、磁場検出部１１０の計測可能領域１２０の近傍に妨害磁場信号の発生源２１０が存在する場合でも、関心対象部位に生じる生体磁場に対する妨害磁場信号の干渉を除去することができる。

また、図１では、第一の計測手順において、関心対象部位を計測可能領域１２０に密着させ、第二の計測手順において、関心対象部位を計測可能領域１２０から離間するものとしたが、これに限定されない。

本実施形態では、第二の計測手順における関心対象部位の位置が、第一の計測手順における関心対象部位の位置よりも、計測可能領域１２０から遠ざかっていれば良い。

言い換えれば、本実施形態では、第二の計測手順における関心対象部位と計測可能領域１２０との距離が、第一の計測手順における関心対象部位と計測可能領域１２０との距離よりも長ければ良い。したがって、第一の計測手順において、関心対象部位と計測可能領域１２０とは接触していなくても良い。

以下に、図２を参照して、計測可能領域１２０と、妨害磁場信号の発生源２１０との位置関係について説明する。

図２は、第一の実施形態の計測可能領域と妨害磁場信号の発生源の位置関係を説明する図である。

図２は、図１（Ａ）の上面図を示している。この場合、関心対象部位である被検体Ｐの掌から中指の第一関節近傍までの距離は、約５センチメートル程度である。したがって、図２の例では、計測可能領域１２０の境界から妨害磁場信号の発生源２１０までの距離も同等の距離となる。

また、本実施形態では、妨害磁場信号の発生源２１０は、例えば、計測可能領域１２０と、計測可能領域１２０の外側との境界１２１上にあっても良いし、境界１２１の近傍にあっても良い。また、妨害磁場信号の発生源２１０は、計測可能領域１２０の内側にあっても良い。

次に、図３を参照して、本実施形態の生体磁場計測装置１００について説明する。図３は、第一の実施形態の生体磁場計測装置の機能を説明する図である。

本実施形態の生体磁場計測装置１００は、磁場検出部１１０と、制御部１３０と、記憶部１４０と、解析部１５０と、を有する。

本実施形態の磁場検出部１１０は、例えば、磁場を検出するためのセンサアレイと、センサアレイを駆動させる駆動回路とを含む。

本実施形態の制御部１３０は、生体磁場計測装置１００による計測の動作を制御する。制御部１３０の詳細は後述する。本実施形態の記憶部１４０は、制御部１３０による制御によって取得された計測データが格納される。具体的には、記憶部１４０には、第一の計測データと、第二の計測データとが格納される。

本実施形態の解析部１５０は、記憶部１４０に格納された第一の計測データと、第二の計測データとを用いて、関心対象信号を取得し、出力する。尚、本実施形態の生体磁場計測装置１００は、表示装置を有しており、解析部１５０は、取得した関心対象信号を、この表示装置に表示させても良い。また、本実施形態の解析部１５０は、関心対象信号に対して各種の解析処理を行い、その結果を表示装置に表示させても良い。

以下に、本実施形態の制御部１３０について説明する。本実施形態の制御部１３０は、取得制御部１３１と、出力信号取得部１３２と、を有する。

本実施形態の取得制御部１３１は、神経刺激装置２００から、関心対象部位に対する刺激の印加を開始したことを示す通知を受け付けると、出力信号取得部１３２に対して、磁場検出部１１０の出力信号の取得指示を行う。

出力信号取得部１３２は、取得制御部１３１から、出力信号の取得指示を受けて、磁場検出部１１０から出力される出力信号の取得を開始し、取得した出力信号を記憶部１４０へ格納する。本実施形態では、磁場検出部１１０の出力信号が、第一の計測データ又は第二の計測データとなる。

本実施形態の生体磁場計測装置１００において、制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ等の演算処理装置によって実現されても良く、本実施形態の記憶部１４０は、メモリ等の記憶装置によって実現されても良い。また、本実施形態の解析部１５０は、例えば、ＡＳＩＣ等の集積回路によって実現されても良い。

また、本実施形態の制御部１３０、解析部１５０は、同一の演算処理装置によって実現されても良い。また、本実施形態の記憶部１４０は、制御部１３０を実現する演算処理装置に内蔵されたメモリ等であっても良い。

ここで、本実施形態の神経刺激装置２００により関心対象部位に与えられる刺激の刺激条件について説明する。

本実施形態の刺激は、例えば、関心対象部位に対して、所定の時間継続して印加され所定の電流であっても良い。この場合、刺激条件は、周波数と、継続する時間と、電流値となる。具体的には、例えば、本実施形態の刺激は、４ｍＡで、０．３ｍｓｅｃで継続する５Ｈｚの信号である。本実施形態の刺激条件は、生体磁場計測装置１００を用いた計測を行う計測者によって、任意に設定されて良い。

尚、本実施形態の刺激は、電流以外のものであっても良い。例えば、本実施形態の刺激は、関心対象部位に対して磁気によって与えられるものであっても良い。

次に、図４を参照して、本実施形態の生体磁場計測装置１００の動作を説明する。図４は、第一の実施形態の生体磁場計測装置の動作を説明するフローチャートである。

尚、図４の例では、はじめに第一の計測手順による計測を行い、次に第二の計測手順による計測を行う場合の生体磁場計測装置１００の動作を示している。

本実施形態の生体磁場計測装置１００において、制御部１３０は、取得制御部１３１によって、刺激の印加が開始されたことを示す開始通知を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１において、開始通知を受け付けない場合、取得制御部１３１は、開始通知を受け付けるまで待機する。

ステップＳ４０１において、開始通知を受け付けると、制御部１３０は、取得制御部１３１により、出力信号取得部１３２に対して出力信号の取得指示を行い、出力信号取得部１３２により、磁場検出部１１０の出力信号を取得する（ステップＳ４０２）。

続いて、制御部１３０は、第一の計測手順による計測が完了したか否かを判定する（ステップＳ４０３）。

具体的には、本実施形態の制御部１３０は、取得制御部１３１が、神経刺激装置２００から、刺激の印加の終了を通知する終了通知を受け付けたとき、第一の計測手順による計測が完了したものと判定しても良い。また、本実施形態では、刺激が所定の時間継続して印加された場合に、第一の計測手順による計測が完了したものと判定しても良い。このときの所定の時間は、例えば、刺激条件によって規定された時間であっても良い。

ステップＳ４０３において、第一の計測手順による計測が完了していない場合、制御部１３０は、ステップＳ４０２に戻る。

ステップＳ４０３において、第一の計測手順による計測が完了した場合、制御部１３０は、取得制御部１３１によって出力信号取得部１３２に対し、出力信号の取得の停止指示を行い、出力信号取得部１３２は、出力信号の取得を停止する。そして、制御部１３０は、取得した出力信号（第一の計測データ）を記憶部１４０に格納する（ステップＳ４０４）。

続いて、制御部１３０は、第二の計測手順による計測が開始されたか否かを判定する（ステップＳ４０５）。具体的には、制御部１３０は、取得制御部１３１が、神経刺激装置２００から、刺激の印加の開始通知を再び受け付けた場合に、第二の計測手順による計測が開始されたものと判定する。

ステップＳ４０５において、第二の計測手順による計測が開始されていない場合、制御部１３０は、開始通知を受け付けるまで待機する。

ステップＳ４０５において、第二の計測手順による計測が開始されると、制御部１３０は、取得制御部１３１により、出力信号取得部１３２に対して出力信号の取得指示を行い、出力信号取得部１３２により、磁場検出部１１０の出力信号を取得する（ステップＳ４０６）。

続いて、制御部１３０は、第二の計測手順による計測が完了したか否かを判定する（ステップＳ４０７）。ステップＳ４０７における判定の手法は、ステップＳ４０３と同様である。

ステップＳ４０７において、第二の計測手順による計測が完了していない場合、制御部１３０は、ステップＳ４０６に戻る。

ステップＳ４０７において、第二の計測手順による計測が完了すると、制御部１３０は、取得制御部１３１によって出力信号取得部１３２に対し、出力信号の取得の停止指示を行い、出力信号取得部１３２は、出力信号の取得を停止する。そして、制御部１３０は、取得した出力信号（第二の計測データ）を記憶部１４０に格納し（ステップＳ４０８）、処理を終了する。

尚、図４では、第一の計測手順による計測を行ってから、第二の計測手順による計測を行うものとしたが、これに限定されない。生体磁場計測装置１００では、第二の計測手順による計測を行った後に、第一の計測手順による計測を行っても良い。

次に、図５を参照して、本実施形態の生体磁場計測装置１００の解析部１５０による処理を説明する。図５は、第一の実施形態の生体磁場計測装置の解析部による処理を説明するフローチャートである。

本実施形態の解析部１５０は、非特許文献２に記載のＣＳＰ（Common-mode Signal subspace Projection）法を用いて妨害磁場信号による影響を除去する。ＣＳＰ法とは、ノイズ成分を主として含むデータを用いて、測定データとの共通信号成分（ノイズ成分）を除去する手法である。

本実施形態では、第一の計測データが、測定データに相当し、第二の計測データが、ノイズ成分（妨害磁場信号による成分）を主とするデータに相当する。

本実施形態の解析部１５０は、記憶部１４０に格納された第一の計測データを取得し（ステップＳ５０１）、続いて、第二の計測データも取得する（ステップＳ５０２）。

尚、図５では、第一の計測データを取得してから第二の計測データを取得するものとしているが、これに限定されない。解析部１５０は、第二の計測データから先に取得しても良い。

続いて、解析部１５０は、第一の計測データと、第二の計測データとの両方に含まれる共通成分を抽出する（ステップＳ５０３）。

続いて、解析部１５０は、第一の計測データから、ステップＳ５０３で抽出した共通成分を除去する（ステップＳ５０４）。

続いて、解析部１５０は、第一の計測データから共通成分が除去された信号を関心対象信号として出力し（ステップＳ５０５）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態の生体磁場計測装置１００では、第二の計測手順において、第一の計測手順において刺激を印加した部位と同一の部位に対して、同一の刺激条件の刺激を印加することで、主に妨害磁場信号を示す第二の計測データを得る。そして、本実施形態では、第二の計測データと、第一の計測データと、を用いることで、妨害磁場信号を示す成分を共通信号成分として抽出し、第一の計測データからこの共通成分を除去する。

したがって、本実施形態によれば、関心対象部位と、妨害磁場信号の発生源との位置関係に関わらず、妨害磁場信号による干渉が除去された関心対象信号を取得することができる。

尚、本実施形態においては、第二の計測データを取得する際は、計測可能領域１２０と関心対象部位との間の距離Ｌを１ｃｍ以上とすることが望ましい。言い換えれば、本実施形態では、第二の計測データを取得する際は、関心対象部位において、計測可能領域１２０と最も離れている箇所が、計測可能領域１２０から１ｃｍ以上離れるように、関心対象部位と計測可能領域１２０とを離間させることが好ましい。

距離Ｌを１ｃｍ未満とした場合、第二の計測データに含まれる関心対象信号の分布は、第一の計測データに含まれる関心対象信号の分布と似通うために、ＣＳＰ法によって除去対象とされる可能性がある。本実施形態では、距離Ｌを１ｃｍ以上とすることで、第二の計測データがＣＳＰ法によって除去対象とされることを防止できる。

以下に、図６乃至図８を参照して、本実施形態の生体磁場計測装置１００による関心対象部位の磁場の計測結果について説明する。

図６は、第一の実施形態により計測された関心対象信号の例を示す第一の図である。図６（Ａ）は、解析部１５０から出力された関心対象信号の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、第一の計測データ（妨害磁場信号による干渉が除去されていないデータ）の一例を示す図である。

図６では、第一の計測データにおいて、計測を開始してから１．２ｍｓｅｃ後から７．０ｍｓｅｃ後までの区間Ｋに対し、解析部１５０による解析を行った結果を示している。

図６（Ａ）に示す区間Ｋの信号と、図６（Ｂ）に示す区間Ｋの信号とを比較すると、図６（Ａ）の区間Ｋの関心対象信号では、妨害磁場信号が除去されていることがわかる。

図７は、第一の実施形態における神経活動の伝導の様子を示す第一の図である。図７（Ａ）は、図６（Ａ）の区間Ｋを拡大した図である。図７（Ｂ）は、刺激により誘発された神経活動の伝導の様子を説明する図である。

図７（Ｂ）では、磁場検出部１１０に含まれるセンサの出力信号のうち、関心対象部位の神経に沿った位置Ｐ１〜Ｐ４の近傍に配置されている４つのセンサから、出力信号を抽出している。図７（Ｂ）では、時間の経過と共に、ピークの位置が近位側へ移動している様子が示されている。すなわち、神経活動を捉えられている。

以下に、比較例として、第二の計測手順において、刺激が印加される箇所も、関心対象部位と同様に生体磁場計測装置１００から離間させた場合の関心対象信号を示す。図８は、第一の実施形態の計測結果との比較例を示す図である。

図８は、図６（Ａ）と比較すると、解析部１５０による解析を行った場合でも、妨害磁場信号が十分に除去されていないことがわかる。

すなわち、刺激が印加される箇所は第一の計測手順と第二の計測手順のどちらにおいても、同じ位置に存在することが必要である。よって、第二の計測手順において離間させる距離Ｌは、被検体に刺激が印加される箇所が動かない程度に留めなければならない。

このように、本実施形態によれば、関心対象部位の近傍に妨害磁場信号の発生源が存在する場合でも、妨害磁場信号による干渉が除去された関心対象信号を取得することができる。

尚、本実施形態では、関心対象部位を掌とした場合について説明したが、関心対象部位は、人体の掌以外の部位であっても良い。

以下に、図９を参照して、関心対象部位を被検体Ｐの前腕部とした場合について説明する。

図９は、第一の実施形態における前腕部の生体磁場の計測について説明する図である。図９（Ａ）は、第一の計測手順による前腕部の計測の様子を示し、図９（Ｂ）は、第二の計測手順による前腕部の計測の様子を示している。

図９（Ａ）に示す第一の計測手順では、手首に神経刺激装置２００が固定され、関心対象部位の前腕部が計測可能領域１２０に密着した状態で計測が行われ、第一の計測データが取得される。このとき、妨害磁場信号の発生源２１０は、神経刺激装置２００と被検体Ｐの接触面となるため、妨害磁場信号の発生源２１０は、手首の近傍となる。

次に、図９（Ｂ）に示す第二の計測手順では、神経刺激装置２００により刺激を与える部位を変えずに、支持部材３００を関心対象部位と計測可能領域１２０との間に配置し、関心対象部位を計測可能領域１２０から離間させた状態とする。第二の計測手順では、この状態で計測が行われ、第二の計測データが取得される。

図１０は、第一の実施形態により計測された関心対象信号の例を示す第二の図である。図１０（Ａ）は、解析部１５０から出力された関心対象信号の一例を示す図である。図１０（Ｂ）は、第一の計測データ（妨害磁場信号による干渉が除去されていないデータ）の一例を示す図である。

図１０では、第一の計測データにおいて、計測を開始してから１．２ｍｓｅｃ後から５．０ｍｓｅｃ後までの区間Ｋに対し、解析部１５０による解析を行った結果を示している。

図１０（Ａ）に示す関心対象信号の区間Ｋ１と、図１０（Ｂ）に示す第一の計測データの区間Ｋ１とを比較すると、図１０（Ａ）の区間Ｋ１における関心対象信号において、妨害磁場信号が除去されていることがわかる。

図１１は、第一の実施形態におけるの伝導の様子を示す第二の図である。図１１では、磁場検出部１１０に含まれるセンサの出力信号のうち、関心対象部位の神経に沿った位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の近傍に配置されている３つのセンサから、出力信号を抽出している。図１１では、時間の経過と共に、ピークの位置が近位側へ移動している様子が示されている。すなわち、神経活動を捉えられている。

このように、本実施形態では、関心対象部位が掌以外の部位であっても、妨害磁場信号が除去された関心対象信号を取得することができる。

したがって、本実施形態によれば、関心対象部位と刺激を印加する部位とを、自由に選択することができ、各種の疾患の診断等に応用することができる。

（第二の実施形態）
以下に、図面を参照して第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、解析部１５０による処理のみ、第一の実施形態と相違する。よって、以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１２は、第二の実施形態の生体磁場計測装置の解析部による処理を説明するフローチャートである。

図１２のステップＳ１２０１とステップＳ１２０２の処理は、図５のステップＳ５０１とステップＳ５０２の処理と同様であるから、説明を省略する。

解析部１５０は、第一の計測データと第二の計測データを取得すると、第一の計測データと第二の計測データとの信号レベルを揃える（ステップＳ１２０３）。

続いて、解析部１５０は、第一の計測データと第二の計測データとの差分の信号を抽出する（ステップＳ１２０４）。そして、解析部１５０は、抽出した差分の信号を関心対象信号として出力し（ステップＳ１２０５）、処理を終了する。

このように、本実施形態では、ＣＳＰ法以外の手法によって、磁場検出部１１０の出力信号から、妨害磁場信号を除去することができ、生体磁場の計測精度を向上させることができる。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、解析部の機能が、生体磁場計測装置の外部の装置に設けられている点のみ、第一の実施形態と相違する。よって、以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１３は、第三の実施形態の生体磁場計測装置を説明する図である。本実施形態の生体磁場計測装置１００Ａは、情報処理装置４００と共に、生体磁場計測システム５００を形成する。本実施形態の生体磁場計測システム５００において、生体磁場計測装置１００Ａと情報処理装置４００とは、有線又は無線によって通信が可能である。

本実施形態の生体磁場計測装置１００Ａは、磁場検出部１１０と、制御部１３０と、記憶部１４０と、を有する。

また、本実施形態の情報処理装置４００は、演算処理装置と記憶装置を有する一般的なコンピュータであり、解析部１５０の機能を有する。

本実施形態の情報処理装置４００は、生体磁場計測装置１００Ａから、記憶部１４０に格納された第一の計測データと第二の計測データとを取得し、第一の計測データと第二の計測データを用いて、関心対象信号を出力する。尚、第一の計測データと第二の計測データとは、可搬型の記憶装置等に格納され、情報処理装置４００によって読み出されても良い。

本実施形態では、以上のように、解析部１５０を生体磁場計測装置１００Ａの外部に設けることで、生体磁場計測装置１００Ａの構成を簡素にすることができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００、１００Ａ 生体磁場計測装置
１１０ 磁場検出部
１３０ 制御部
１３１ 取得制御部
１３２ 出力信号取得部
１４０ 記憶部
１５０ 解析部
２００ 神経刺激装置
３００ 支持部材
４００ 情報処理装置
５００ 生体磁場計測システム

Dual signal subspace projection(DSSP) :a novel algorithm for removing large interference in biomagnetic measurements, Kensuke Sekihara, Yuya Kawabata, Shuta Ushio, Satoshi Sumiya , Shigenori Kawabata , Yoshiaki Adachi and Srikantan S Nagarajan, Journal of Neural Engineering 13(3), 2016 Removal of Stimulus-Induced Artifacts in Functional Spinal Cord Imaging, Taishi Watanabe, Yuya Kawabata, Dai Ukegawa, Shigenori Kawabata, Yoshiaki Adachi Member IEEE,Kensuke Sekihara, Fellow IEEE, 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS Osaka, Japan, 3 - 7 July, 2013

Claims (7)

1. 刺激により誘発された生体の関心対象部位内の神経活動の発する磁場を計測する生体磁場計測方法であって、
   前記関心対象部位を磁場検出部に近づけた第一の状態で、前記生体に刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第一の計測データを取得し、
   前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置を、前記第一の状態における前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置と同一とし、前記関心対象部位を前記第一の状態よりも前記磁場検出部から遠ざけた第二の状態で、前記刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第二の計測データを取得し、
   前記第一の計測データと前記第二の計測データとから、前記刺激によって誘発される妨害磁場信号成分を除去した関心対象信号を出力する、生体磁場計測方法。
2. 前記妨害磁場信号成分は、
   前記第一の計測データと前記第二の計測データとから抽出された共通成分である、請求項１記載の生体磁場計測方法。
3. 前記刺激が与えられる部位は、前記関心対象部位の近傍にある、請求項１又は２記載の生体磁場計測方法。
4. 前記第一の状態において与えられる刺激と、前記第二の状態において与えられる刺激とは、同一の刺激条件によって生成される刺激である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の生体磁場計測方法。
5. 刺激により誘発された生体の関心対象部位内の神経活動の発する磁場を計測する生体磁場計測装置であって、
   前記磁場を計測する磁場検出部と、
   前記関心対象部位を磁場検出部に近づけた第一の状態で、前記生体に刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第一の計測データと、
   前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置を、前記第一の状態における前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置と同一とし、前記関心対象部位を前記第一の状態よりも前記磁場検出部から遠ざけた第二の状態で、前記刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第二の計測データと、を取得する取得部と、
   前記第一の計測データと前記第二の計測データとから、前記刺激によって誘発される妨害磁場信号成分を除去した関心対象信号を出力する解析部と、を有する生体磁場計測装置。
6. 前記第二の状態において、前記生体磁場計測装置の筐体における前記磁場検出部の計測可能領域上に配置される支持部材を有する、請求項５記載の生体磁場計測装置。
7. 刺激により誘発された生体の関心対象部位内の神経活動の発する磁場を計測する生体磁場計測システムであって、
   前記磁場を計測する磁場検出部と、
   前記関心対象部位を磁場検出部に近づけた第一の状態で、前記生体に刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第一の計測データと、
   前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置を、前記第一の状態における前記刺激が与えられる部位及び前記刺激が与えられる部位の位置と同一とし、前記関心対象部位を前記第一の状態よりも前記磁場検出部から遠ざけた第二の状態で、前記刺激を与え、前記磁場検出部から出力される第二の計測データと、を取得する取得部と、
   前記第一の計測データと前記第二の計測データとから、前記刺激によって誘発される妨害磁場信号成分を除去した関心対象信号を出力する解析部と、を有する生体磁場計測システム。

Images