JP2019010483A - Magnetic field measurement device and measured magnetic field display method - Google Patents
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Description
本発明は、参照用磁気センサで計測した環境磁界信号から、磁界計測装置で計測された環境磁界信号の近似値を推定し、除去する磁界計測装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field measurement apparatus that estimates and removes an approximate value of an environmental magnetic field signal measured by a magnetic field measurement apparatus from an environmental magnetic field signal measured by a reference magnetic sensor.
被験者の計測対象からの微弱な磁界を計測し、計測対象の電気生理学的活動を非侵襲に評価する磁界計測装置として心磁計が開発されている。心磁計は、心臓の電気生理学的活動に伴う心起電力(電流双極子)により生じた微弱な磁界(心磁)を非接触で計測する装置であり、複数の磁気センサの同時計測により、空間分解能に優れた評価が可能となる。この心磁の時間変化および空間分布を画像化したものは心磁図と呼ばれる。生体内の透磁率はほぼ真空と等しいため、心磁図は、心電図と比べて心臓の周辺臓器(骨や肺など)の影響を受けにくく、心臓の電気生理学的活動に伴う電流を高感度に反映する。この心磁図の利点を生かし、心磁図の臨床的な有効性が多数示されてきた。 2. Description of the Related Art A magnetocardiograph has been developed as a magnetic field measuring apparatus that measures a weak magnetic field from a measurement target of a subject and evaluates the electrophysiological activity of the measurement target non-invasively. A magnetocardiograph is a device that measures the weak magnetic field (magnetomagnetic field) generated by the electromotive force (current dipole) associated with the electrophysiological activity of the heart in a non-contact manner. Evaluation with excellent resolution is possible. An image obtained by imaging the temporal change and spatial distribution of the magnetocardiogram is called a magnetocardiogram. Since the permeability in the living body is almost equal to vacuum, the magnetocardiogram is less susceptible to peripheral organs (bones, lungs, etc.) than the electrocardiogram, and reflects the current associated with the electrophysiological activity of the heart with high sensitivity. To do. Taking advantage of this magnetocardiogram, many clinical effectiveness of the magnetocardiogram has been shown.
この心磁図検査による心臓の電気生理学的活動の評価を正確かつ安定して実現するためには、心磁図に混入する環境磁界を十分に低減する必要がある。心磁の強度は非常に弱く、成人のQRS波(心室の電気的活動を反映した波)の強度は数十pT、P波(心房の電気的活動を反映した波)の強度は数pT、胎児のP波の強度は0.1pT程度である。一方、環境磁界には地磁気の直流磁界、電車の送・帰電流に起因する磁界、自動車やエレベータ及び鉄扉などの磁性体で構成された物体が移動することによって生じる磁界、送電線の電流によって生じる磁界、ファン・ポンプの回転体による磁界などがある。環境磁界は心磁に対してはるかに大きく、例えば、地磁気の直流磁界は約50μT(心磁の約100万倍以上)、電車の送・帰電流に起因する磁界の変動幅は軌道から50mの地点で1.4μTと報告されている。心磁計に混入するこれらの環境磁界を低減させるため、心磁計には、通常、磁気シールドルーム(MSR:Magnetically shielded room、以下「MSR」という)、磁気センサ部のグラジオメータ、アナログフィルタ(High pass filter:HPF、Low pass filter:LPF)およびデジタルフィルタなどの環境磁界低減技術が搭載されており、混入する環境磁界の低減を図っている。 In order to accurately and stably realize the evaluation of the electrophysiological activity of the heart by the magnetocardiogram examination, it is necessary to sufficiently reduce the environmental magnetic field mixed in the magnetocardiogram. The intensity of the magnetocardiogram is very weak, the intensity of adult QRS waves (waves reflecting the electrical activity of the ventricle) is several tens of pT, the intensity of P waves (waves reflecting the electrical activity of the atria) is several pT, The intensity of fetal P wave is about 0.1 pT. On the other hand, the environmental magnetic field is generated by the geomagnetic direct current magnetic field, the magnetic field caused by train sending / returning current, the magnetic field generated by the movement of objects composed of magnetic materials such as automobiles, elevators, and iron doors, and the current of the transmission line. Magnetic field, magnetic field generated by fan / pump rotating body, etc. The environmental magnetic field is much larger than the magnetocardiogram. For example, the geomagnetic DC magnetic field is about 50 μT (more than about 1 million times the magnetocardiogram), and the fluctuation range of the magnetic field due to train sending / returning current is 50 m from the orbit. It is reported as 1.4 μT at the spot. In order to reduce these environmental magnetic fields mixed in the magnetocardiograph, the magnetocardiograph usually has a magnetically shielded room (MSR), a gradiometer of a magnetic sensor unit, an analog filter (high pass). Environmental magnetic field reduction technologies such as filter: HPF, low pass filter (LPF) and digital filter are mounted to reduce the mixed environmental magnetic field.
環境磁界低減技術の一つであるMSRには、通常、高透磁率のFe−Niの合金のパーマロイが用いられ、高い遮蔽性能を実現するため多層構造で作成されている(通常の生体磁気計測に用いられるのは2層)。軌道や幹線道路に近い場所での心磁計測には、MSRの層数を増やすことで安定した計測が可能となるものの、パーマロイは高価な材料であり、コストが大幅に増加する。また、設置予定位置の耐荷重によりMSRの層数を増やすことが困難な場合もある。このため、MSRを補完する環境磁界低減技術として、参照用磁気センサで計測した環境磁界信号から生体磁気計測装置での環境磁界信号の近似値を推定し、除去する環境磁界リダクション法(以下「リダクション法」という)が開発されている。 The MSR, which is one of the environmental magnetic field reduction techniques, is usually made of a high permeability Fe-Ni alloy permalloy, which has a multilayer structure to achieve high shielding performance (normal biomagnetic measurement). 2 layers). For magnetocardiography near a track or main road, stable measurement is possible by increasing the number of layers of MSR. However, permalloy is an expensive material, and the cost is greatly increased. Moreover, it may be difficult to increase the number of layers of the MSR due to the load resistance at the planned installation position. Therefore, as an environmental magnetic field reduction technique that complements MSR, an environmental magnetic field reduction method (hereinafter referred to as “reduction”) that estimates and removes an approximate value of an environmental magnetic field signal in a biomagnetic measurement device from an environmental magnetic field signal measured by a reference magnetic sensor. Law ") has been developed.
リダクション法の参照用磁気センサとして生体磁気計測装置のデュワ内に設置した環境磁界計測用の超電導磁気センサを用いる方式(例えば、非特許文献1および非特許文献2)、MSR内または外に設置したフラックスゲート磁束計などの常温磁気センサを用いる方式(例えば、MSR内について特許文献1およびMSR外について非特許文献3)が提案されている。
A system using a superconducting magnetic sensor for measuring the environmental magnetic field installed in the dewar of the biomagnetic measuring device as a reference magnetic sensor for the reduction method (for example, Non-Patent
参照用磁気センサに環境磁界計測用の超電導磁気センサを用いる方式の場合、参照用磁気センサの計測磁界に線形結合係数をかけ、生体磁界計測用の超電導磁気センサの計測磁界から引き算することで環境磁界の低減を実現する。あるいは、参照用磁気センサの計測磁界と生体磁界計測用の超電導磁気センサの計測磁界とに重み係数をかけ、生体磁界計測用の計測値から引き算することで環境磁界の低減を実現する。この場合、重み係数は参照用磁気センサの計測磁界と生体磁界計測用の超電導磁気センサの計測磁界とが最も一致するように決定されている。 In the case of using a superconducting magnetic sensor for measuring the environmental magnetic field as the reference magnetic sensor, the environment is obtained by multiplying the measured magnetic field of the reference magnetic sensor by a linear coupling coefficient and subtracting it from the measured magnetic field of the superconducting magnetic sensor for measuring the biomagnetic field. Realize reduction of magnetic field. Alternatively, the environmental magnetic field can be reduced by multiplying the measurement magnetic field of the reference magnetic sensor and the measurement magnetic field of the superconducting magnetic sensor for biomagnetic field measurement by subtracting them from the measurement values for biomagnetic field measurement. In this case, the weighting coefficient is determined so that the measurement magnetic field of the reference magnetic sensor and the measurement magnetic field of the superconducting magnetic sensor for biomagnetic field measurement most closely match.
この方式では生体磁界計測用の超電導磁気センサと近い場所に参照用磁気センサが設置され、かつ、参照用磁気センサと生体磁界計測用の磁気センサとは同程度のセンサ感度を備えている。そのため、参照用磁気センサには生体磁界計測用の磁気センサと類似した環境磁界が計測され、高い精度で環境磁界を低減することができる。しかしながら、参照用磁気センサとして超電導磁気センサを用いるため、超電導磁気センサの個数の増加及び参照用の超電導磁気センサの冷却にかかる追加のコスト負担は少なくない。 In this method, a reference magnetic sensor is installed near a superconducting magnetic sensor for biomagnetic field measurement, and the reference magnetic sensor and the biomagnetic field measurement magnetic sensor have the same sensor sensitivity. Therefore, the reference magnetic sensor measures an environmental magnetic field similar to the biomagnetic field measurement magnetic sensor, and can reduce the environmental magnetic field with high accuracy. However, since a superconducting magnetic sensor is used as the reference magnetic sensor, the additional cost burden for increasing the number of superconducting magnetic sensors and cooling the reference superconducting magnetic sensor is not small.
一方、MSR内に配置したフラックスゲート磁束計などの常温磁気センサを用いる方式では、参照用磁気センサの計測磁界に多変数多項式をかけ、生体磁気計測用の計算値から引き算することで環境磁界の低減を実現する。この方式において、参照用磁気センサに用いられる常温磁気センサ(フラックスゲート磁束計及び磁気抵抗効果素子を用いたセンサなど)のセンサ感度は超電導磁気センサのセンサ感度よりも低い。そのため、MSRやその他の環境磁界低減技術、例えば、アクティブキャンセルなどにより、常温磁気センサで計測できないレベルまでMSR内における環境磁界が低減された場合には環境磁界を計測することができず、低減効果が得られない。 On the other hand, in a method using a room temperature magnetic sensor such as a fluxgate magnetometer arranged in the MSR, a multi-variable polynomial is applied to the measurement magnetic field of the reference magnetic sensor and subtracted from the calculated value for biomagnetism measurement. Realize reduction. In this system, the sensor sensitivity of a room temperature magnetic sensor (such as a sensor using a fluxgate magnetometer and a magnetoresistive effect element) used as a reference magnetic sensor is lower than that of a superconducting magnetic sensor. For this reason, if the environmental magnetic field in the MSR is reduced to a level that cannot be measured by the room temperature magnetic sensor by MSR or other environmental magnetic field reduction techniques, such as active cancellation, the environmental magnetic field cannot be measured, and the reduction effect Cannot be obtained.
一方、MSRの外の参照用磁気センサにフラックスゲート磁束計などの常温磁気センサを用いる方式は、参照用磁気センサの計測磁界から正方向と負方向に時間移動した計測値を複数作成し、この計測値に主成分分析を適用し、適用後の波形に係数をかけ、生体磁界計測用の超電導磁気センサの計測値から引き算することで環境磁界の低減を実現している。この方式ではMSR外側で計測した環境磁界から、MSR内側の生体磁界計測用の超電導磁気センサで計測される環境磁界の近似値を推定している。 On the other hand, a method of using a room temperature magnetic sensor such as a fluxgate magnetometer as a reference magnetic sensor outside the MSR creates a plurality of measurement values that are time-shifted in the positive and negative directions from the measurement magnetic field of the reference magnetic sensor. The principal component analysis is applied to the measured value, the coefficient after being applied is multiplied by a coefficient, and the environmental magnetic field is reduced by subtracting from the measured value of the superconducting magnetic sensor for biomagnetic field measurement. In this method, an approximate value of the environmental magnetic field measured by the superconducting magnetic sensor for biomagnetic field measurement inside the MSR is estimated from the environmental magnetic field measured outside the MSR.
しかしながら、MSRの環境磁界遮蔽性能には周波数依存性があり、環境磁界の周波数によって低減効果が異なる。この方式ではMSRの周波数毎の磁界低減効果が考慮されておらず、MSR内の環境磁界の近似値を精度よく推定することが容易でない。 However, the environmental magnetic field shielding performance of the MSR has frequency dependence, and the reduction effect varies depending on the frequency of the environmental magnetic field. In this method, the effect of reducing the magnetic field for each frequency of the MSR is not considered, and it is not easy to accurately estimate the approximate value of the environmental magnetic field in the MSR.
MSRと、MSRの内部に配置される磁気センサと、MSRの外部に配置される参照用磁気センサと、磁気センサからの磁界時系列データ及び参照用磁気センサからの環境磁界時系列データが入力される演算装置とを有する磁界計測装置において、演算装置は、磁界時系列データに含まれる環境磁界の大きさを、磁界時系列データと環境磁界時系列データから求めた推定環境磁界時系列データとの所定の評価関数を最小とするように求め、かつ推定環境磁界時系列データを求めるにあたり、環境磁界時系列データに対してMSRの周波数毎の磁界低減効果を適用する。 The MSR, the magnetic sensor arranged inside the MSR, the reference magnetic sensor arranged outside the MSR, the magnetic field time series data from the magnetic sensor, and the environmental magnetic field time series data from the reference magnetic sensor are inputted. In the magnetic field measurement device having the arithmetic device, the arithmetic device calculates the magnitude of the environmental magnetic field included in the magnetic field time-series data between the magnetic field time-series data and the estimated environmental magnetic field time-series data obtained from the environmental magnetic field time-series data. In obtaining the predetermined evaluation function to be minimum and obtaining the estimated environmental magnetic field time series data, the magnetic field reduction effect for each frequency of the MSR is applied to the environmental magnetic field time series data.
なお、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面により明らかにする。 Other problems and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
磁界計測装置において、参照用磁気センサを用いて環境磁界の影響を低減する。 In a magnetic field measuring apparatus, the influence of an environmental magnetic field is reduced using a reference magnetic sensor.
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
図1は、磁界計測装置(心磁計)の全体構成を示す概略図である。心磁計1の構成要素は、MSR2の内部と外部とに分かれて配置される。MSR2は例えば各辺3m程度の大きさを有しており、MSR2の内部には、複数のSQUID磁束計(以降、「磁気センサ」と表記する)を内部に配置して極低温に維持するクライオスタット3と、クライオスタット3を保持するガントリ4と、被験者(図示せず)が横になるベッド5が配置されている。ベッド5は、ベッド5の短軸(A方向、y方向)での移動と、ベッド5の長軸(B方向、x方向)での移動と、ベッド5の上下方向(C方向、z方向)での移動が可能であって、被検者と複数の磁気センサとの位置合わせを容易に行うことができる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a magnetic field measuring apparatus (a magnetocardiograph). The components of the
MSR2の外部には、クライオスタット3内に配置される磁気センサを駆動する駆動回路6と、駆動回路6からの出力を増幅してフィルタをかけるアンプフィルタユニット7と、アンプフィルタユニット7からの出力信号をデータ収集し、収集されたデータ(以下、「磁界時系列データ」という)を解析処理するとともに心磁計1の各部の制御を行なう演算装置8と、演算装置8により解析処理された解析結果を表示する表示装置9が主に配置されている。
Outside the
なお、心磁計1の磁気センサとしては、SQUID磁束計に限られず、磁気抵抗効果素子を用いたセンサ、光ポンピング磁束計、フラックスゲート磁束計、磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサも適用することができる。
The magnetic sensor of the
図2を用いて、心磁計1で用いられる磁気センサアレイの配列および被験者に対する配置の一例を説明する。磁気センサアレイを構成する複数の磁気センサは、クライオスタット3(図1参照)の底部の内壁にz方向に沿って垂設し、被験者の胸壁10に対して垂直なz方向の磁界成分Bzを経時的に計測する。そして、複数の磁気センサは、磁界の距離変化量を的確に捉えられるように、x方向およびy方向には等間隔に配列されている。なお、胸壁10に対して平行なx方向の磁界成分Bxおよびy方向の磁界成分Byを経時的に計測する磁気センサを適用することもできる。
An example of the arrangement of the magnetic sensor array used in the
図2の例では、磁気センサ間の距離が0.025mであって、計測面が0.175m×0.175m、磁気センサを8×8のアレイ状に配列した64チャンネルの磁気センサアレイ11を示している。磁気センサアレイ11の座標系においては、例えば、符号12で示す7行3列目に位置する磁気センサが胸部の剣状突起13の真上に位置するように、磁気センサアレイ11の位置合わせを行う。なお、1行8列目の磁気センサを座標系の原点Oとする。
In the example of FIG. 2, the
実施例1として、MSR2の外に設置した参照用磁気センサを用い、環境磁界を低減する磁界計測装置について説明する。図1と共通する構成要素については、同じ符号を付して示し、重複する説明は省略する。図3はMSRの外に参照用磁気センサを設置した磁界計測装置(心磁計)の全体構成を示す概略図である。
As a first embodiment, a magnetic field measurement apparatus that reduces an environmental magnetic field using a reference magnetic sensor installed outside the
MSR2の外部には環境磁界を計測するための3軸フラックスゲート磁束計14(以降、「参照用磁気センサ」という)と、参照用磁気センサを駆動させる駆動回路15と、駆動回路15からの出力を増幅してフィルタをかけるアンプフィルタユニット16が配置されており、アンプフィルタユニット16からの出力信号は演算装置8で収集される。
Outside the
参照用磁気センサ14としては、磁気抵抗効果素子を用いたセンサ、磁気インピーダンス素子を用いたセンサや、光ポンピング磁束計を用いた磁気センサも適用することができる。心磁計1の磁気センサアレイ11の位置と参照用磁気センサ14の位置のずれは、磁界強度としては環境磁界の発生源の位置からは無視できる程度であるが、計測位置が異なることから、心磁計1の磁気センサのz方向の磁界成分Bzのみの観測であっても、3軸での環境磁気成分(磁界成分Bx、磁界成分By、磁界成分Bz)により補正することにより、心磁計1の磁気センサに対する環境磁界の影響をより精度よく求めることができる。もちろん、参照用磁気センサ14の軸数が1軸及び2軸であっても適用することは可能である。さらに、複数の参照用磁気センサ14を用いてもよい。
As the reference
図4はMSR2の外の参照用センサ14を用いた環境磁界の低減処理手順のフローチャートを示す。まず、処理を開始し(S101)、心磁計(図3参照)を用いて被験者の心臓から発生する磁界時系列データ(以下、「心臓磁界時系列データ」という)とMSR2外の参照用磁気センサ14を用いて環境磁界の時系列データ(以下、「環境磁界時系列データ」という)を同時計測する(S102)。
FIG. 4 shows a flowchart of the environmental magnetic field reduction processing procedure using the
環境磁界時系列データに対してMSRの磁界低減効果を適用する(S103)。MSRの磁界低減効果には周波数特性があるため、環境磁界時系列データに周波数解析を適用して周波数領域でのデータに変換し、変換した周波数領域データにMSRによる周波数毎の磁界低減率を乗算し、周波数解析を適用して再び時間領域でのデータに変換する。具体的には以下の通りである。環境磁界時系列データが所定の時間間隔でサンプリングしたN個の標本点(デジタル信号列)x(t)(t=1〜T)で与えられたとすると、x(t)の離散的フーリエスペクトルX(k)(k=0, 1, … K-1)は(数1)から得ることができる。 The MSR magnetic field reduction effect is applied to the environmental magnetic field time-series data (S103). Since the magnetic field reduction effect of MSR has frequency characteristics, frequency analysis is applied to environmental magnetic field time-series data to convert it to frequency domain data, and the converted frequency domain data is multiplied by the magnetic field reduction rate for each frequency by MSR. Then, frequency analysis is applied to convert the data into time domain data again. Specifically, it is as follows. If the environmental magnetic field time-series data is given by N sample points (digital signal sequence) x (t) (t = 1 to T) sampled at a predetermined time interval, the discrete Fourier spectrum X of x (t) (k) (k = 0, 1,... K−1) can be obtained from (Equation 1).
ここで、MSRの磁界低減率の周波数特性DM(wk)に基づいて、K個の離散的周波数スペクトル(フィルタ関数)F(k)を(数2)のように設定する。 Here, based on the frequency characteristic D M (w k ) of the magnetic field reduction rate of the MSR, K discrete frequency spectra (filter functions) F (k) are set as in (Equation 2).
(数2)に示すフィルタ関数F(k)と(数1)に示す離散的フーリエスペクトルX(k)とを掛け合わせることで(数3)、MSRの磁界低減効果を適用した離散的周波数スペクトルX’(k)を得ることができる。 By multiplying the filter function F (k) shown in (Expression 2) and the discrete Fourier spectrum X (k) shown in (Expression 1) (Expression 3), the discrete frequency spectrum to which the magnetic field reduction effect of MSR is applied. X ′ (k) can be obtained.
離散的周波数スペクトルX’(k)を(数4)に基づいて逆フーリエ変換すると、MSRの磁界低減効果を適用した環境磁界の時系列データx’(t)を得ることができる。 When the discrete frequency spectrum X ′ (k) is subjected to inverse Fourier transform based on (Equation 4), time series data x ′ (t) of the environmental magnetic field to which the magnetic field reduction effect of MSR is applied can be obtained.
次に、MSRの磁界低減効果が適用された環境磁界時系列データに心磁計の磁気センサ(グラジオメータ構造)の磁界低減効果を適用する(S104)。グラジオメータ構造とは超電導線で作成した差分型の検出コイルで検出した磁束をSQUID磁束計に伝達する構成である。差分型検出コイルを用いることで磁界の空間勾配を検出し、一様な環境磁界を低減することができる。このグラジオメータによる磁界低減率Dgは、先に説明したMSRの磁界低減効果と異なり、周波数に依存しない定数と考えることができる。そこで、処理S103で求めたMSRの磁界低減効果を適用した環境磁界の時系列データx’(t)にグラジオメータの磁界低減率Dgを乗算する(数5)ことで、グラジオメータの磁界低減効果を適用した環境磁界の時系列データx’’(t)を得ることができる。 Next, the magnetic field reduction effect of the magnetic sensor (gradiometer structure) of the magnetocardiograph is applied to the environmental magnetic field time-series data to which the magnetic field reduction effect of MSR is applied (S104). The gradiometer structure is a configuration in which a magnetic flux detected by a differential detection coil created with a superconducting wire is transmitted to a SQUID magnetometer. By using the differential detection coil, the spatial gradient of the magnetic field can be detected and the uniform environmental magnetic field can be reduced. Field reduction rate D g according to the gradiometer, unlike the magnetic field reduction effect of MSR previously described, it can be considered as constant that does not depend on frequency. Therefore, the magnetic field reduction of the gradiometer is obtained by multiplying the time series data x ′ (t) of the environmental magnetic field obtained by applying the MSR magnetic field reduction effect obtained in step S103 by the gradiometer magnetic field reduction rate D g (Equation 5). The time series data x ″ (t) of the environmental magnetic field to which the effect is applied can be obtained.
次に、磁気センサの磁界低減効果が適用された環境磁界時系列データに心磁計のアナログフィルタ(HPF及びLPF)の磁界低減効果を適用する(S105)。具体的には心磁計のアナログフィルタにフィルタタイプやフィルタ次数が類似しているデジタルフィルタを処理S104で求めた環境磁界の時系列データx’’(t)に適用することで得ることができる。例えば、デジタルフィルタとしてFIR(有限インパルス応答:Finite Impulse Response)フィルタを用いた場合、FIRフィルタを適用した環境磁界の時系列データx’’’(t)は(数6)から得ることができる。ここで、mはフィルタ次数であり、amはフィルタタイプ及びフィルタ次数から決まるフィルタ係数である。 Next, the magnetic field reduction effect of the analog filters (HPF and LPF) of the magnetocardiograph is applied to the environmental magnetic field time-series data to which the magnetic field reduction effect of the magnetic sensor is applied (S105). Specifically, it can be obtained by applying a digital filter having a filter type and filter order similar to the analog filter of the magnetocardiograph to the time series data x ″ (t) of the environmental magnetic field obtained in step S104. For example, when an FIR (Finite Impulse Response) filter is used as the digital filter, time series data x ′ ″ (t) of the environmental magnetic field to which the FIR filter is applied can be obtained from (Equation 6). Here, m is a filter order, and a m is a filter coefficient determined from the filter type and the filter order.
これまでの処理S103〜S105により得られた信号は心磁計1に適用されている環境磁界低減技術による低減効果が反映されており、心磁計で計測される環境磁界の推定値(以下「心磁計推定環境磁界」という)とみなすことができる。次に、この心磁計推定環境磁界の時系列データと、心磁計の各チャンネルで実測された心臓磁界時系列データとの差を最小とするチャンネルごとの重み係数を求める(S106)。参照用磁気センサ14として3軸(x軸、y軸及びz軸)の磁気センサを用いた場合、各軸のチャンネル毎の重み係数ベクトルW(W=[Wx, Wy, Wz])は評価関数(数7)を最小とする値として求めることができる。
The signals obtained by the processes S103 to S105 so far reflect the reduction effect by the environmental magnetic field reduction technology applied to the
評価関数(数7)において、BMCG n,tは心磁計のn番目(n=1〜64)のチャンネルでt番目(t=1〜T)のサンプリング点で計測された心臓磁界を表している。Bref x,t、Bref y,t及びBref z,tは、x軸、y軸及びz軸の参照磁気センサの磁界信号から求めた心磁計1のサンプリング点tでの心磁計推定環境磁界をそれぞれ表している。また、Wx,n、Wy,n及びWz,nは、n番目(n=1〜64)のチャンネルにおけるx軸、y軸及びz軸の参照用磁気センサの心磁計推定環境磁界に対する重み係数(以下「チャンネル毎の重み係数」という)をそれぞれ表している。
In the evaluation function (Equation 7), B MCG n, t represents the cardiac magnetic field measured at the t th (t = 1 to T) sampling point in the n th (n = 1 to 64) channel of the magnetocardiograph. Yes. B ref x, t , B ref y, t and B ref z, t are the magnetocardiographic estimation environment at the sampling point t of the
最後に、チャンネル毎の重み係数をかけた心磁計推定環境磁界の時系列データを心磁計で計測された各チャンネルの心臓磁界時系列データから除去し(S107)、除去結果を表示し(S108)、処理を終了する(S109)。 Finally, the time series data of the magnetocardiographic estimated environmental magnetic field multiplied by the weighting coefficient for each channel is removed from the cardiac magnetic field time series data of each channel measured by the magnetocardiograph (S107), and the removal result is displayed (S108). The process is terminated (S109).
なお、処理S103の環境磁界時系列データに適用する周波数解析法としては、周知の高速フーリエ変換法やピリオドグラム法などがあり、フーリエスペクトルおよびパワースペクトル密度を計算し、環境磁界時系列データの周波数領域でのデータを取得することができる。また、MSRの周波数毎の磁界低減効果を算出するために、例えば、MSRの磁気シールド率のカタログ値や実測データを用いることができる。さらに、この磁界低減効果の算出にあたってはMSRの周波数毎の位相変化情報も用いることができる。 Note that the frequency analysis method applied to the environmental magnetic field time series data in step S103 includes a well-known fast Fourier transform method, periodogram method, and the like. The Fourier spectrum and power spectral density are calculated, and the frequency of the environmental magnetic field time series data is calculated. Data in the area can be acquired. Further, in order to calculate the magnetic field reduction effect for each frequency of the MSR, for example, a catalog value or actual measurement data of the magnetic shield rate of the MSR can be used. Furthermore, in calculating the magnetic field reduction effect, phase change information for each frequency of the MSR can also be used.
処理S104の環境磁界時系列データに対する磁気センサの磁界低減効果を算出するために、例えば、磁気センサの磁界低減率のカタログ値や実測データを用いることができる。 In order to calculate the magnetic field reduction effect of the magnetic sensor with respect to the environmental magnetic field time-series data in the process S104, for example, a catalog value of magnetic field reduction rate of the magnetic sensor or actually measured data can be used.
処理S105の環境磁界時系列データに対するアナログフィルタの磁界低減効果を算出するために、例えば、心磁計のアナログフィルタと同じタイプ、遮断周波数、次数のデジタルフィルタから得られる磁界低減率などを用いることができる。 In order to calculate the magnetic field reduction effect of the analog filter with respect to the environmental magnetic field time-series data in step S105, for example, the magnetic field reduction rate obtained from the digital filter of the same type, cutoff frequency, and order as the analog filter of the magnetocardiograph may be used. it can.
処理S106の評価関数(数7)を最小とするチャンネル毎の重み係数は、例えば、線形計画法の一つである滑降シンプレックス法を用いて求めることができる。 The weighting factor for each channel that minimizes the evaluation function (Equation 7) in step S106 can be obtained by using, for example, the downhill simplex method which is one of linear programming methods.
以上説明したMSR外に配置した参照磁気センサを用いて環境磁界を低減する方法の有効性を電車からの環境磁界の実測データを用いて確認した。 The effectiveness of the method for reducing the environmental magnetic field using the reference magnetic sensor arranged outside the MSR described above was confirmed using the measured data of the environmental magnetic field from the train.
図5Aに64チャンネルの心磁計で計測した電車からの環境磁界波形17(最大磁界強度のチャンネル)を示す。横軸は時間(秒)、縦軸は磁界(pT)である。図5Bには図4に示した処理フローを適用して環境磁界波形17を低減させた磁界波形18を示している。図5Aの磁界波形17には電車由来の−150pTから100pT程度のピークが認められ、peak to peak値は219.4pTであった。一方、図5Bの本実施例の処理フロー適用後の磁界波形18は−40pTから40pTの範囲に存在しており、本手法を適用することで電車からの環境磁界が心磁レベルにまで低減されていることが分かる。本手法適用後の磁界波形18のpeak to peak値は59.6pTであり、本手法による磁界低減率は−11.3dBであった。
FIG. 5A shows an environmental magnetic field waveform 17 (a channel with the maximum magnetic field strength) measured from a train, measured by a 64-channel magnetocardiograph. The horizontal axis is time (seconds), and the vertical axis is the magnetic field (pT). FIG. 5B shows a
この電車からの環境磁界の実データ解析結果から、MSR外の参照用磁気センサを用い、MSRの周波数毎の磁界低減効果などを用いてMSR内の心磁計で計測される環境磁界の近似値を推定することで、心磁計で計測される環境磁界を低減できることが示された。 Based on the actual data analysis result of the environmental magnetic field from the train, the approximate value of the environmental magnetic field measured by the magnetocardiograph in the MSR using the magnetic sensor for reference at the frequency of the MSR using the reference magnetic sensor outside the MSR is obtained. It was shown that the environmental magnetic field measured by the magnetocardiograph can be reduced by estimation.
また、心磁計1がMSRとアクティブキャンセルを組み合わせた環境磁界低減技術を採用している場合においても、本実施例のMSR外に設置した参照用磁気センサを用いて環境磁界を低減する手法は効果を有する。
Even when the
図6はアクティブキャンセルを組み合わせたMSRの外に参照用磁気センサを設置した磁界計測装置(心磁計)1’の全体構成を示す概略図である。MSR2の外周にはMSRの周囲に主にz成分の磁界を発生するアクティブキャンセル用コイル19と、アクティブキャンセル用にz成分の環境磁界を計測するためのフラックスゲート磁束計20(以下「アクティブキャンセル用磁気センサ」という)と、アクティブキャンセル用磁気センサ20で計測した環境磁界を打ち消すための磁界をアクティブキャンセル用コイル19から発生させるために必要な電流を出力する制御回路21が配置されている。なお、アクティブキャンセル用コイル19としては3軸(x、y及びz軸)コイルを適用してもよい。また、アクティブキャンセル用磁気センサ20としては、磁気抵抗効果素子を用いたセンサを適用してもよい。制御回路21としては、ネガティブフィードバック制御、PI制御、PID制御を適用することができる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of a magnetic field measuring apparatus (cardiac magnetometer) 1 ′ in which a reference magnetic sensor is installed in addition to the MSR combined with active cancellation. On the outer periphery of the
心磁計1’に対しても図4に示したフローチャートに従って環境磁界の低減を実現できる。本実施例の手法の有効性を、電車からの環境磁界の実測データを用いて確認した。 The magnetocardiograph 1 'can also reduce the environmental magnetic field according to the flowchart shown in FIG. The effectiveness of the method of the present embodiment was confirmed using measured data of the environmental magnetic field from the train.
図7Aにアクティブキャンセル適用時に64チャンネルの心磁計で計測した電車からの環境磁界波形22(最大磁界強度のチャンネル)を示す。横軸は時間(秒)、縦軸は磁界(pT)である。図7Bには図4に示した処理フローを適用して環境磁界波形22を低減させた磁界波形23を示している。図7Aの磁界波形22には電車由来の−20pTから20pT程度のピークが認められ、peak to peak値は31.1pTであった。一方、図7Bの本実施例の処理フロー適用後の磁界波形23は−10pTから10pTの範囲に存在しており、本手法を適用することで電車からの環境磁界が心磁レベルにまで低減されていることが分かる。この本手法適用後の磁界波形23のpeak to peak値は17.3pTであり、本手法による磁界低減率は−5.1dBであった。
FIG. 7A shows an environmental magnetic field waveform 22 (the channel with the maximum magnetic field strength) from a train measured with a 64-channel magnetocardiograph when active cancellation is applied. The horizontal axis is time (seconds), and the vertical axis is the magnetic field (pT). FIG. 7B shows a
この電車からの環境磁界の実データ解析結果から、アクティブキャンセルを組み合わせたMSRにおいても、外部の参照用磁気センサを用い、MSRの周波数毎の磁界低減効果などを用いてMSR内の心磁計で計測される環境磁界の近似値を推定することで、心磁計で計測される環境磁界を低減できることが示された。 Based on the actual data analysis results of the environmental magnetic field from the train, even in MSR combined with active cancellation, an external reference magnetic sensor is used to measure with a magnetocardiograph in the MSR using the magnetic field reduction effect for each frequency of the MSR. It was shown that the environmental magnetic field measured by the magnetocardiograph can be reduced by estimating the approximate value of the environmental magnetic field.
実施例2では、実施例1の磁界計測装置に適用されるインターフェイスについて説明する。まず、チャンネル毎の重み係数をかけた心磁計推定環境磁界の時系列データと、心磁計で計測された各チャンネルの心臓磁界時系列データとの一致度の算出方法を説明する。 In the second embodiment, an interface applied to the magnetic field measurement apparatus according to the first embodiment will be described. First, a method of calculating the degree of coincidence between the time series data of the magnetocardiograph estimated environmental magnetic field multiplied by the weighting coefficient for each channel and the heart magnetic field time series data of each channel measured by the magnetocardiograph will be described.
3軸(x、y及びz軸)の参照用磁気センサを1個用いた場合、チャンネル毎の重み係数をかけた心磁計推定環境磁界の時系列データと、心磁計で計測された各チャンネルの心臓磁界時系列データとの一致度は(数8)から求めることができる。 When one 3-axis (x, y, and z-axis) reference magnetic sensor is used, the time series data of the magnetocardiograph estimated environmental magnetic field multiplied by the weighting factor for each channel, and each channel measured by the magnetocardiograph The degree of coincidence with the cardiac magnetic field time series data can be obtained from (Equation 8).
(数8)において、BMCG n,tは心磁計のn番目(n=1〜64)のチャンネルでt番目(t=1〜T)のサンプリング点で計測された心臓磁界を表している。Bref x,t、Bref y,t及びBref z,tは、x軸、y軸及びz軸の参照磁気センサの磁界信号から求めた心磁計のサンプリング点tでの心磁計推定環境磁界をそれぞれ表している。また、Wx,n、Wy,n及びWz,nは、(数7)から得られた心磁計推定環境磁界の時系列データに対するチャンネル毎の重み係数をそれぞれ表している。 In (Equation 8), B MCG n, t represents the cardiac magnetic field measured at the t th (t = 1 to T) sampling point in the n th (n = 1 to 64) channel of the magnetocardiograph. B ref x, t , B ref y, t and B ref z, t are the magnetocardiographic estimated environmental magnetic field at the sampling point t of the magnetocardiograph obtained from the magnetic field signals of the x-axis, y-axis and z-axis reference magnetic sensors. Respectively. W x, n , W y, n and W z, n represent weighting factors for each channel with respect to the time series data of the magnetocardiograph estimated environmental magnetic field obtained from (Equation 7).
この一致度は心磁計推定環境磁界の時系列データが心磁計で計測された心臓磁界時系列データとどの程度一致しているかを表している。例えば、この一致度を用いて、一致度が何%以上のチャンネルに対して実施例1の環境磁界低減手法を適用するなどの処理が可能となる。 This degree of coincidence indicates how much the time series data of the magnetocardiograph estimated environmental magnetic field matches the time series data of the cardiac magnetic field measured by the magnetocardiograph. For example, using this degree of coincidence, it is possible to perform processing such as applying the environmental magnetic field reduction method of the first embodiment to channels having a degree of coincidence of more than%.
図8は、MSR外部の参照用磁気センサを用いて環境磁界を低減した結果を表示する表示画面の一例である。表示画面24は心磁計の表示装置9に表示される。
FIG. 8 is an example of a display screen that displays the result of reducing the environmental magnetic field using a reference magnetic sensor outside the MSR. The
表示装置9の表示画面24は、参照用磁気センサが接続された演算装置8の外部入力チャンネルの信号を表示する外部入力データ表示欄25と、心磁計で計測された磁界信号を表示する心磁計計測データ表示欄26と、参照用磁気センサを用いて環境磁界を低減した心磁計測データを表示する心磁計測データ(リダクション後)表示欄27とを含んでいる。
The
外部入力データ表示欄25には、参照用磁気センサで計測された磁界信号28が表示される。この外部入力データ表示欄25に表示される参照用磁気センサのチャンネルは、外部入力チャンネル選択ボタン29を用いて、切り替え可能とする。図の例では、演算装置8は16チャンネルの外部入力を接続することができる。参照用磁気センサの3軸(x、y及びz軸)の信号はそれぞれ外部入力チャンネルを通して入力され、外部入力チャンネル選択ボタン29により選択された「外部入力チャンネル65」に相当する参照用磁気センサの信号が磁界信号28として表示されている。
In the external input data display
心磁計計測データ表示欄26には、心磁計で計測された磁界信号30が表示される。この心磁計計測データ表示欄26に表示される心磁計の磁気センサのチャンネルは、心磁計チャンネル選択ボタン31を用いて、切り替え可能とする。心磁計チャンネル選択ボタン31により選択された「心磁計チャンネル1」の磁気センサの信号が磁界信号30として表示されている。
In the magnetocardiograph measurement data display
心磁計測データ(リダクション後)表示欄27には、参照用磁気センサを用いて環境磁界を低減した磁界信号32が表示される。この心磁計測データ(リダクション後)表示欄27に表示される心磁計の磁気センサのチャンネルは、心磁計チャンネル選択ボタン33を用いて、切り替え可能とする。心磁計チャンネル選択ボタン33により選択された「心磁計チャンネル1」の心磁計測データ(リダクション後)が磁界信号32として表示されている。
In the magnetocardiogram measurement data (after reduction)
この心磁計チャンネル選択ボタン33の各チャンネル表示の背景は、参照用磁気センサを用いて推定された心磁計推定環境磁界の時系列データと心磁計の各チャンネルの心臓磁界時系列データとの一致度が高いチャンネルは黒34、一致度が中程度のチャンネルは灰色35、一致度が低いチャンネルは白36で表示される。色分けする一致度のしきい値はシステムまたは操作者により任意に設定することができる。色分けも3段階に限られるものではない。さらに、参照用磁気センサを用いた環境磁界低減処理の適用可否を判断するため、一致度のしきい値を表示するしきい値表示欄37が表示される。このしきい値の値は、操作者が設定可能である。あるいは装置のデフォルト値を定めておいてもよい。リダクション実行ボタン38を押下することにより、しきい値表示欄37に表示される一致度以上の値を有する心磁計のチャンネルに対して実施例1に示した環境磁界低減処理が実施される。一致度は環境磁界が心磁計測データに対する影響を示しており、一致度の高い(しきい値以上である)、すなわち環境磁界の影響の大きなチャンネルに対しては環境磁界の低減処理を行い、一致度の低い(しきい値未満である)、すなわち環境磁界の影響の小さなチャンネルに対しては環境磁界の低減処理を行うことなく、計測された心磁計測データそのままとすることができる。
The background of each channel display of this magnetocardiograph
図9は、MSR外部の参照用磁気センサを用いて図4のフローにしたがって環境磁界を低減する処理に用いる心磁計の環境磁界の低減効果を設定する表示画面の一例である。表示画面39は心磁計の表示装置9に表示される。
FIG. 9 is an example of a display screen for setting the environmental magnetic field reduction effect of the magnetocardiograph used for the process of reducing the environmental magnetic field according to the flow of FIG. 4 using the reference magnetic sensor outside the MSR. The
表示装置9の表示画面39には、MSRのシールド率の周波数特性を表示するMSRの磁気シールド率の周波数特性表示欄40と、心磁計の磁気センサの磁界低減率を表示する磁気センサの低減率表示欄41、心磁計のアンプフィルタユニットのハイパスフィルタの低減率の周波数特性を表示するハイパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄42、心磁計のアンプフィルタユニットのローパスフィルタの低減率の周波数特性を表示するローパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄43とを含んでいる。
On the
MSRの磁気シールド率の周波数特性表示欄40には、MSRの周波数毎の磁気シールド率44が表示される。MSRの磁気シールド率の周波数特性表示欄40に表示される周波数毎の磁気シールド率は、周波数毎の磁気シールド率設定欄45を用いて、設定可能とする。
In the frequency
また、MSRの磁気シールド率の周波数特性表示欄40には、MSRの磁界低減効果の算出にあたって位相変化情報を用いる場合には、MSRの位相変化情報も表示することができる。この場合、周波数毎の磁気シールド率設定欄45には周波数毎の位相変化情報設定欄が表示される。
In addition, in the frequency
ハイパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄42には、ハイパスフィルタの周波数毎の低減率46が表示される。ハイパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄42に表示される周波数毎の低減率は、ハイパスフィルタのフィルタタイプを設定するフィルタタイプ設定欄47、ハイパスフィルタの次数を設定する次数設定欄48、ハイパスフィルタの遮断周波数を設定する遮断周波数設定欄49に基づいて計算された値が表示される。
The high-pass filter reduction rate frequency
ローパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄43には、ローパスフィルタの周波数毎の低減率50が表示される。ローパスフィルタの低減率の周波数特性表示欄43に表示される周波数毎の低減率は、ローパスフィルタのフィルタタイプを設定するフィルタタイプ設定欄51、ローパスフィルタの次数を設定する次数設定欄52、ローパスフィルタの遮断周波数を設定する遮断周波数設定欄53に基づいて計算された値が表示される。
In the frequency
1,1’:心磁計、2:磁気シールドルーム(MSR)、3:クライオスタット、4:ガントリ、5:ベッド、6:駆動回路、7:アンプフィルタユニット、8:演算装置、9:表示装置、11:磁気センサアレイ、14:参照用磁気センサ、15:駆動回路、16:アンプフィルタユニット、19:アクティブキャンセル用コイル、20:アクティブキャンセル用磁気センサ、21:制御回路。 1, 1 ′: magnetocardiograph, 2: magnetic shield room (MSR), 3: cryostat, 4: gantry, 5: bed, 6: drive circuit, 7: amplifier filter unit, 8: arithmetic device, 9: display device, 11: Magnetic sensor array, 14: Magnetic sensor for reference, 15: Drive circuit, 16: Amplifier filter unit, 19: Coil for active cancellation, 20: Magnetic sensor for active cancellation, 21: Control circuit
Claims (11)
前記磁気シールドルームの内部に配置される磁気センサと、
前記磁気シールドルームの外部に配置される参照用磁気センサと、
前記磁気センサからの磁界時系列データ及び前記参照用磁気センサからの環境磁界時系列データが入力される演算装置とを有し、
前記演算装置は、前記磁界時系列データに含まれる環境磁界の大きさを、前記磁界時系列データと前記環境磁界時系列データから求めた推定環境磁界時系列データとの所定の評価関数を最小とするように求め、かつ、前記推定環境磁界時系列データを求めるにあたり、前記環境磁界時系列データに対して前記磁気シールドルームの周波数毎の磁界低減効果を適用する磁界計測装置。 Magnetic shield room,
A magnetic sensor disposed inside the magnetic shield room;
A magnetic sensor for reference disposed outside the magnetic shield room;
An arithmetic unit for inputting magnetic field time-series data from the magnetic sensor and environmental magnetic field time-series data from the reference magnetic sensor;
The arithmetic device minimizes a predetermined evaluation function between the magnetic field time series data and the estimated environmental magnetic field time series data obtained from the environmental magnetic field time series data with respect to the magnitude of the environmental magnetic field included in the magnetic field time series data. A magnetic field measurement apparatus that applies a magnetic field reduction effect for each frequency of the magnetic shield room to the environmental magnetic field time series data when obtaining the estimated environmental magnetic field time series data.
前記磁気センサは1軸の磁界成分を検出する超電導磁気センサであり、
前記参照用磁気センサは、複数軸の磁界成分を検出する常温磁気センサであり、
前記所定の評価関数は、前記磁界時系列データとそれぞれ重み付けをした前記複数軸ごとの前記推定環境磁界時系列データとの差の総和として表される磁計計測装置。 In claim 1,
The magnetic sensor is a superconducting magnetic sensor that detects a uniaxial magnetic field component;
The reference magnetic sensor is a room temperature magnetic sensor that detects magnetic field components of a plurality of axes,
The predetermined evaluation function is a magnetometer measurement device represented as a sum of differences between the magnetic field time-series data and the estimated environmental magnetic field time-series data for each of the plurality of axes.
前記演算装置は、前記推定環境磁界時系列データを求めるにあたり、さらに前記磁気センサの構造に基づく磁界低減効果及び前記磁気センサの出力に加えられるアナログフィルタの磁界低減効果を適用する磁界計測装置。 In claim 1,
The arithmetic unit further applies a magnetic field reduction effect based on the structure of the magnetic sensor and a magnetic field reduction effect of an analog filter added to the output of the magnetic sensor when obtaining the estimated environmental magnetic field time-series data.
前記磁気シールドルームの周囲に設けられ、前記磁気センサが検出する軸方向の磁界を発生するアクティブキャンセル用コイルと、
前記軸方向の環境磁界を計測するアクティブキャンセル用磁気センサと、
前記アクティブキャンセル用磁気センサで計測した環境磁気を打ち消すための磁界を前記アクティブキャンセル用コイルに発生させる制御回路とを有する磁計計測装置。 In claim 1,
An active canceling coil that is provided around the magnetic shield room and generates an axial magnetic field detected by the magnetic sensor;
An active canceling magnetic sensor for measuring the environmental magnetic field in the axial direction;
A magnetometer measuring device comprising: a control circuit for generating a magnetic field in the active canceling coil for canceling the environmental magnetism measured by the active canceling magnetic sensor.
複数の前記磁気センサがアレイ状に配置されて、複数チャンネルの磁気センサアレイを構成し、
前記演算装置は、前記磁気センサアレイのチャンネルごとに、前記磁界時系列データと前記所定の評価関数を最小とするように重み付けをした前記推定環境磁界時系列データとの一致度を算出する磁界計測装置。 In claim 1,
A plurality of the magnetic sensors are arranged in an array to form a multi-channel magnetic sensor array,
The arithmetic unit calculates a degree of coincidence between the magnetic field time-series data and the estimated environmental magnetic field time-series data weighted so as to minimize the predetermined evaluation function for each channel of the magnetic sensor array. apparatus.
表示装置を有し、
前記表示装置は、前記磁界時系列データから前記所定の評価関数を最小とするように重み付けをした前記推定環境磁界時系列データにより環境磁界を低減した計測磁界を表示する磁界計測装置。 In claim 5,
Having a display device;
The display device displays a measurement magnetic field in which an environmental magnetic field is reduced by the estimated environmental magnetic field time series data weighted so as to minimize the predetermined evaluation function from the magnetic field time series data.
前記複数のチャンネルごとの一致度を前記表示装置に表示し、
前記表示装置は、前記一致度の大きさを識別可能に表示する磁界計測装置。 In claim 6,
Displaying the degree of coincidence for each of the plurality of channels on the display device;
The said display apparatus is a magnetic field measuring apparatus which displays the magnitude | size of the said matching degree so that identification is possible.
前記表示装置は、前記演算装置が前記推定環境磁界時系列データを求めるための設定画面を有し、
前記設定画面において、前記磁気シールドルームの磁気シールド率の周波数特性を表示する磁界計測装置。 In claim 6,
The display device has a setting screen for the arithmetic device to obtain the estimated environmental magnetic field time series data,
A magnetic field measurement apparatus that displays frequency characteristics of a magnetic shield rate of the magnetic shield room on the setting screen.
前記磁界時系列データの取得と同時に、前記磁気シールドルームの外部に配置される参照用磁気センサから環境磁界時系列データを取得し、
前記環境磁界時系列データに対して前記磁気シールドルームの周波数毎の磁界低減効果を含む磁界計測装置の磁界低減効果を適用して推定環境磁界時系列データを求め、
前記磁界時系列データに含まれる環境磁界の大きさを、前記磁界時系列データと前記推定環境磁界時系列データとの所定の評価関数を最小とするように求め、
前記磁気センサアレイのチャンネルごとに、前記磁界時系列データと前記所定の評価関数を最小とするように重み付けをした前記推定環境磁界時系列データとの一致度を算出し、
前記磁気センサアレイのチャンネルごとの前記一致度を表示装置に表示し、
前記参照用磁気センサを用いた環境磁界低減処理の可否を定めるしきい値の設定を受け、
前記一致度が前記しきい値以上のチャンネルについては、前記磁界時系列データから前記所定の評価関数を最小とするように重み付けをした前記推定環境磁界時系列データにより環境磁界を低減した計測磁界を表示し、前記一致度が前記しきい値未満のチャンネルについては、前記磁界時系列データを表示する計測磁界表示方法。 Obtain magnetic field time-series data from each of the multiple-channel magnetic sensor array placed inside the magnetic shield room,
Simultaneously with the acquisition of the magnetic field time series data, the environmental magnetic field time series data is obtained from a reference magnetic sensor arranged outside the magnetic shield room,
Applying the magnetic field reduction effect of the magnetic field measurement device including the magnetic field reduction effect for each frequency of the magnetic shield room to the environmental magnetic field time series data to obtain the estimated environmental magnetic field time series data,
The magnitude of the environmental magnetic field included in the magnetic field time series data is determined so as to minimize a predetermined evaluation function of the magnetic field time series data and the estimated environmental magnetic field time series data,
For each channel of the magnetic sensor array, calculate the degree of coincidence between the magnetic field time-series data and the estimated environmental magnetic field time-series data weighted to minimize the predetermined evaluation function,
Displaying the degree of coincidence for each channel of the magnetic sensor array on a display device;
In response to the setting of a threshold value that determines whether environmental magnetic field reduction processing using the reference magnetic sensor is possible,
For a channel whose coincidence is equal to or greater than the threshold value, a measurement magnetic field in which the environmental magnetic field is reduced by the estimated environmental magnetic field time series data weighted so as to minimize the predetermined evaluation function from the magnetic field time series data. A measured magnetic field display method for displaying the magnetic field time-series data for a channel that is displayed and the degree of coincidence is less than the threshold value.
前記磁気センサアレイはそれぞれ1軸の磁界成分を検出する超電導磁気センサがアレイ状に配置されて構成され、
前記参照用磁気センサは、複数軸の磁界成分を検出する常温磁気センサであり、
前記所定の評価関数は、前記磁界時系列データとそれぞれ重み付けをした前記複数軸ごとの前記推定環境磁界時系列データとの差の総和である計測磁界表示方法。 In claim 9,
Each of the magnetic sensor arrays is configured by arranging superconducting magnetic sensors for detecting a uniaxial magnetic field component in an array,
The reference magnetic sensor is a room temperature magnetic sensor that detects magnetic field components of a plurality of axes,
The measured magnetic field display method, wherein the predetermined evaluation function is a sum of differences between the magnetic field time series data and the estimated environmental magnetic field time series data for each of the plurality of weights.
前記磁界計測装置の磁界低減効果として、さらに前記磁気センサアレイを構成する磁気センサの構造に基づく磁界低減効果及び前記磁気センサの出力に加えられるアナログフィルタの磁界低減効果を含む計測磁界表示方法。 In claim 9,
A measurement magnetic field display method including a magnetic field reduction effect based on a structure of a magnetic sensor constituting the magnetic sensor array and a magnetic field reduction effect of an analog filter added to an output of the magnetic sensor as a magnetic field reduction effect of the magnetic field measurement device.
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