JP2023034039A - Magnetoencephalograph system and magnetoencephalography - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、脳磁計及び脳磁場測定方法に関する。 The present disclosure relates to a magnetoencephalograph and a brain magnetic field measurement method.
従来、脳磁計として、微小な脳磁場を計測するために超伝導量子干渉計(superconducting quantum interference device, SQUID)が用いられている。近年では、SQUIDに代わり光励起磁気センサを用いた脳磁計が研究されている。光励起磁気センサは、光ポンピングによって励起されたアルカリ金属の原子のスピン偏極を用いることで微小な磁場を計測する。例えば、特許文献1は光ポンピング磁力計を利用した脳磁計を開示している。
Conventionally, a superconducting quantum interference device (SQUID) has been used as a magnetoencephalograph to measure minute brain magnetic fields. In recent years, magnetoencephalographs using optically excited magnetic sensors instead of SQUIDs have been studied. Optically excited magnetic sensors measure minute magnetic fields by using the spin polarization of alkali metal atoms excited by optical pumping. For example,
脳磁計による計測は、脳磁場よりも強い磁気ノイズの影響を避けるために、磁気ノイズを遮蔽する磁気シールドルーム内で実施される。しかしながら、磁気シールドルームは重量及び価格等の観点から設置が制限される。 Magnetoencephalography measurements are performed in a magnetically shielded room to shield against magnetic noise, which is stronger than the brain's magnetic field. However, the installation of the magnetic shield room is restricted from the viewpoint of weight, price, and the like.
本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、磁気シールドルームを使用せずに高精度に計測可能な脳磁計及び脳磁場測定方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a magnetoencephalograph and a brain magnetic field measurement method capable of highly accurate measurement without using a magnetically shielded room.
本開示の一態様に係る脳磁計は、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサと、複数の光励起磁気センサのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測する複数の補正用磁気センサと、地磁気及び変動磁場を補正するための補正コイルと、複数の補正用磁気センサによる地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力する制御装置と、制御装置により出力された制御信号に応じて、補正コイルに電流を出力するコイル電源と、を備える。 A magnetoencephalograph according to an aspect of the present disclosure includes a plurality of optically-excited magnetic sensors that measure brain magnetic fields, a plurality of correction magnetic sensors that measure geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of the plurality of optically-excited magnetic sensors, geomagnetism and Based on the correction coil for correcting the fluctuating magnetic field and the measured value of the geomagnetism and the measured value of the fluctuating magnetic field by a plurality of correction magnetic sensors, the current for the correction coil is determined so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism and the fluctuating magnetic field. a control device that outputs a control signal corresponding to the determined current; and a coil power supply that outputs a current to the correction coil according to the control signal output by the control device.
本開示の一態様に係る脳磁計では、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場が計測される。そして、地磁気及び変動磁場の計測値に基づいて地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流が決定され、決定した電流に応じた制御信号が出力される。制御信号に応じた電流が補正コイルに出力されると、補正コイルにおいて磁場が発生する。その結果、複数の光励起磁気センサの位置において、補正コイルにおいて発生した磁場によって地磁気及び変動磁場が打ち消される。このように、複数の光励起磁気センサの位置における地磁気及び変動磁場が打ち消されることにより、複数の光励起磁気センサは、地磁気の影響及び変動磁場の影響を避けた状態において脳磁場を計測することができる。このような脳磁計によれば、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。 A magnetoencephalograph according to an aspect of the present disclosure measures geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of a plurality of optically-excited magnetic sensors that measure brain magnetic fields. Then, based on the measured values of the geomagnetism and the fluctuating magnetic field, a current for the correction coil is determined so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism and the fluctuating magnetic field, and a control signal corresponding to the determined current is output. When a current corresponding to the control signal is output to the correction coil, a magnetic field is generated in the correction coil. As a result, the geomagnetism and the fluctuating magnetic field are canceled by the magnetic fields generated in the correction coils at the positions of the plurality of optically excited magnetic sensors. In this way, by canceling out the geomagnetism and the varying magnetic field at the positions of the plurality of optically excited magnetic sensors, the plurality of optically excited magnetic sensors can measure brain magnetic fields while avoiding the effects of the geomagnetism and the varying magnetic fields. . According to such a magnetoencephalograph, brain magnetic fields can be measured with high accuracy without using a magnetically shielded room.
補正コイルは、地磁気を補正するための地磁気補正コイルと、変動磁場を補正するための変動磁場補正コイルと、を有してもよい。制御装置は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気を打ち消す磁場を発生させるように地磁気補正コイルに対する電流を決定し、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場補正コイルに対する電流を決定してもよい。この場合でも、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、10μTオーダーの強度を有する地磁気を補正するための地磁気補正コイルの巻き数、及び10nTオーダーの強度を有する変動磁場を補正するための変動磁場補正コイルの巻き数をそれぞれ最適化することができるので、地磁気及び変動磁場を精度よく補正することができる。 The correction coils may include a geomagnetism correction coil for correcting geomagnetism and a fluctuating magnetic field correction coil for correcting a fluctuating magnetic field. Based on the measured value of the geomagnetism, the control device determines a current for the geomagnetism correction coil so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism, and based on the measured value of the varying magnetic field, varies so as to generate a magnetic field that offsets the varying magnetic field. A current to the magnetic field correction coil may be determined. Even in this case, brain magnetic fields can be measured with high accuracy without using a magnetically shielded room. In addition, it is possible to optimize the number of turns of the geomagnetism correction coil for correcting the geomagnetism having an intensity of the order of 10 μT and the number of turns of the fluctuating magnetic field correction coil for correcting the fluctuating magnetic field having an intensity of the order of 10 nT. Therefore, geomagnetism and fluctuating magnetic fields can be accurately corrected.
補正コイルは、地磁気の勾配を補正するための地磁気勾配補正コイルを有してもよい。制御装置は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように地磁気勾配補正コイルに対する電流を決定してもよい。この場合、地磁気補正コイルに対する電流の制御によって一様の地磁気補正(0次補正)が行われ、更に、地磁気勾配補正コイルに対する電流の制御によって各光励起磁気センサの位置の違いを考慮した地磁気の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、地磁気及び地磁気の勾配が段階的に打ち消されることにより、地磁気を精度よく補正することができる。 The correction coil may comprise a geomagnetic gradient correction coil for correcting the geomagnetic gradient. The controller may determine a current to the geomagnetic gradient correction coil to generate a magnetic field that counteracts the geomagnetic gradient based on the geomagnetism measurements. In this case, uniform geomagnetism correction (zero-order correction) is performed by controlling the current to the geomagnetic correction coil, and furthermore, by controlling the current to the geomagnetic gradient correction coil, the gradient of the geomagnetism considering the difference in the position of each optically excited magnetic sensor. is corrected (primary correction). In this manner, the geomagnetism and the gradient of the geomagnetism are canceled step by step, so that the geomagnetism can be accurately corrected.
補正コイルは、変動磁場の勾配を補正するための変動磁場勾配補正コイルを有してもよい。制御装置は、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場勾配補正コイルに対する電流を決定してもよい。この場合、変動磁場補正コイルに対する電流の制御によって一様の変動磁場補正(0次補正)が行われ、更に、変動磁場勾配補正コイルに対する電流の制御によって各光励起磁気センサの位置の違いを考慮した変動磁場の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、変動磁場及び変動磁場の勾配が段階的に打ち消されることにより、変動磁場を精度よく補正することができる。 The correction coil may comprise a varying magnetic field gradient correction coil for correcting the gradient of the varying magnetic field. The controller may determine a current to the varying magnetic field gradient correction coil to generate a magnetic field that cancels the gradient of the varying magnetic field based on the measured value of the varying magnetic field. In this case, uniform fluctuation magnetic field correction (zero-order correction) is performed by controlling the current to the fluctuation magnetic field correction coil, and furthermore, the difference in the position of each photoexcited magnetic sensor is taken into account by controlling the current to the fluctuation magnetic field gradient correction coil. Correction of the gradient of the varying magnetic field (first-order correction) is performed. In this manner, the varying magnetic field and the gradient of the varying magnetic field are canceled step by step, so that the varying magnetic field can be corrected with high accuracy.
補正コイルは、複数の光励起磁気センサを挟んで配置される一対のコイルによって構成されてもよい。この場合、一対の補正コイルに挟まれた複数の光励起磁気センサの位置における地磁気及び変動磁場が効果的に補正される。これにより、簡易な構成によって地磁気及び変動磁場を適切に補正することができる。 The correction coil may be composed of a pair of coils arranged with a plurality of optically-excited magnetic sensors interposed therebetween. In this case, the geomagnetism and the fluctuating magnetic field at the positions of the plurality of optically excited magnetic sensors sandwiched between the pair of correction coils are effectively corrected. As a result, it is possible to appropriately correct the geomagnetism and the fluctuating magnetic field with a simple configuration.
補正コイルは、複数の光励起磁気センサのそれぞれに対し、三つの直交した向きに周回して配置されたコイルシステムであってもよい。制御装置は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気及び地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるようにコイルシステムに対する電流を決定してもよい。この場合、光励起磁気センサごとに、地磁気の三方向(x軸、y軸、及びz軸)の成分のそれぞれに対応してコイルシステムが配置される。そして、コイルシステムのそれぞれに対し電流を制御することによって、光励起磁気センサごとに、地磁気のx軸方向の成分、y軸方向の成分、及びz軸方向の成分のそれぞれを打ち消す磁場が発生し、三方向から地磁気及び地磁気の勾配が補正される。これにより、光励起磁気センサごとに細かく電流を制御することができ、地磁気の補正精度が向上する。また、複数の光励起磁気センサの動作に関係する領域の地磁気のみを補正するため、不要な補正に係る消費電力の増加を抑制できる。 The correction coils may be a system of coils arranged in three orthogonal orientations, one for each of the plurality of optically excited magnetic sensors. The controller may determine currents to the coil system based on measurements of the earth's magnetic field to produce magnetic fields that counteract the earth's magnetic field and gradients of the earth's magnetic field. In this case, a coil system is arranged corresponding to each of the components of the three directions (x-axis, y-axis, and z-axis) of the geomagnetism for each optically excited magnetic sensor. Then, by controlling the current to each of the coil systems, a magnetic field is generated that cancels each of the x-axis component, y-axis component, and z-axis component of the geomagnetism for each optically excited magnetic sensor, Geomagnetism and geomagnetic gradients are corrected from three directions. As a result, the current can be finely controlled for each photoexcited magnetic sensor, and the correction accuracy of geomagnetism is improved. Moreover, since only the geomagnetism in the region related to the operation of the plurality of optically excited magnetic sensors is corrected, it is possible to suppress an increase in power consumption associated with unnecessary correction.
補正用磁気センサは、地磁気の計測値をDC成分として出力し、変動磁場の計測値をAC成分として出力するフラックスゲートセンサであってもよい。フラックスゲートセンサのダイナミックレンジには、10μTオーダーの強度を有する地磁気、及び10nTオーダーの強度を有する特定周波数(例えば商用周波数)の変動磁場が含まれ得る。特定周波数の変動磁場は、変動磁場の中でも特に大きな磁場である。このようなフラックスゲートセンサによれば、地磁気及び特定周波数の変動磁場を好適に計測することができる。 The correction magnetic sensor may be a fluxgate sensor that outputs a measured value of geomagnetism as a DC component and outputs a measured value of a varying magnetic field as an AC component. The dynamic range of a fluxgate sensor may include geomagnetic fields with strengths on the order of 10 μT and fluctuating magnetic fields at specific frequencies (eg, commercial frequencies) with strengths on the order of 10 nT. The fluctuating magnetic field of a specific frequency is a particularly large magnetic field among fluctuating magnetic fields. Such a fluxgate sensor can suitably measure geomagnetism and a varying magnetic field of a specific frequency.
複数の光励起磁気センサは、測定対象に対し垂直な方向且つ同軸上に計測領域及び参照領域を有する軸型グラジオメータであってもよい。この場合、コモンモードノイズの影響が計測領域の出力結果及び参照領域の出力結果のそれぞれに示されるため、両者の出力結果の差分を取得することによってコモンモードノイズを除去することができる。これにより、脳磁場の計測精度が向上する。 The plurality of optically-excited magnetic sensors may be axial gradiometers having a measurement region and a reference region coaxially and perpendicularly to the object to be measured. In this case, since the influence of common mode noise is shown in the output result of the measurement area and the output result of the reference area, the common mode noise can be removed by obtaining the difference between the two output results. This improves the measurement accuracy of the brain magnetic field.
複数の光励起磁気センサ及び複数の補正用磁気センサは、被験者の頭部に装着されるヘルメット型の比透磁率が1に近く磁場分布を乱さない非磁性フレームに固定されていてもよい。この場合、被験者の頭部の動きに応じて、頭部に装着された非磁性フレーム及び非磁性フレームに固定された各センサが動くため、被験者の頭部が動いた場合においても、複数の光励起磁気センサの位置における地磁気及び変動磁場の補正、及び脳磁場の計測を適切に行うことができる。 The plurality of optically-excited magnetic sensors and the plurality of correction magnetic sensors may be fixed to a helmet-shaped non-magnetic frame that is worn on the subject's head and has a relative magnetic permeability close to 1 and does not disturb the magnetic field distribution. In this case, the non-magnetic frame attached to the head and the sensors fixed to the non-magnetic frame move according to the movement of the subject's head. Correction of geomagnetism and fluctuating magnetic field at the position of the magnetic sensor and measurement of brain magnetic field can be performed appropriately.
脳磁計は、高周波数の電磁ノイズを遮蔽するための電磁シールドをさらに備えてもよい。この場合、脳磁計では計測の対象とならない高周波数の電磁ノイズが複数の光励起磁気センサに侵入することを防止できる。これにより、複数の光励起磁気センサを安定的に動作させることができる。 The magnetoencephalograph may further comprise an electromagnetic shield for shielding high frequency electromagnetic noise. In this case, it is possible to prevent high-frequency electromagnetic noise, which cannot be measured by magnetoencephalography, from entering the plurality of optically-excited magnetic sensors. This allows the plurality of optically excited magnetic sensors to operate stably.
本開示の一態様に係る脳磁場測定方法は、複数の光励起磁気センサのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測するステップと、地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力するステップと、制御信号に応じて、補正コイルに電流を出力するステップと、複数の光励起磁気センサによって脳磁場を計測するステップと、を含む。 A brain magnetic field measurement method according to an aspect of the present disclosure includes steps of measuring geomagnetism and a varying magnetic field at respective positions of a plurality of optically-excited magnetic sensors; determining a current to the correction coil to generate a magnetic field that cancels the magnetic field; outputting a control signal in response to the determined current; outputting a current to the correction coil in response to the control signal; and measuring brain magnetic fields with a magnetic sensor.
本開示の一態様に係る脳磁場測定方法では、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場が計測される。そして、地磁気及び変動磁場の計測値に基づいて地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流が決定され、決定した電流に応じた制御信号が出力される。そして、制御信号に応じた電流が補正コイルに出力されると、補正コイルにおいて磁場が発生する。その結果、複数の光励起磁気センサの位置において、補正コイルにおいて発生した磁場によって地磁気及び変動磁場が打ち消される。このように、複数の光励起磁気センサの位置における地磁気及び変動磁場が打ち消されることにより、複数の光励起磁気センサは、地磁気の影響及び変動磁場の影響を避けた状態において脳磁場を計測することができる。このような脳磁場測定方法によれば、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。 In a brain magnetic field measurement method according to an aspect of the present disclosure, geomagnetism and fluctuating magnetic fields are measured at respective positions of a plurality of optically-excited magnetic sensors that measure brain magnetic fields. Then, based on the measured values of the geomagnetism and the fluctuating magnetic field, a current for the correction coil is determined so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism and the fluctuating magnetic field, and a control signal corresponding to the determined current is output. Then, when a current corresponding to the control signal is output to the correction coil, a magnetic field is generated in the correction coil. As a result, the geomagnetism and the fluctuating magnetic field are canceled by the magnetic fields generated in the correction coils at the positions of the plurality of optically excited magnetic sensors. In this way, by canceling out the geomagnetism and the varying magnetic field at the positions of the plurality of optically excited magnetic sensors, the plurality of optically excited magnetic sensors can measure brain magnetic fields while avoiding the effects of the geomagnetism and the varying magnetic fields. . According to such a brain magnetic field measurement method, a brain magnetic field can be measured with high accuracy without using a magnetically shielded room.
脳磁場測定方法において、制御信号を出力することは、地磁気の計測値に基づいて、地磁気を打ち消す磁場を発生させるように地磁気補正コイルに対する電流を決定し、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた地磁気補正用の制御信号及び変動磁場補正用の制御信号を出力することを含んでもよい。この場合でも、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、10μTオーダーの強度を有する地磁気を補正するための地磁気補正コイルの巻き数、及び10nTオーダーの強度を有する変動磁場を補正するための変動磁場補正コイルの巻き数をそれぞれ最適化することができるので、地磁気及び変動磁場を精度よく補正することができる。 In the brain magnetic field measurement method, outputting the control signal determines a current for the geomagnetic correction coil so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism based on the measured value of the geomagnetism; It may include determining a current for the fluctuating magnetic field correction coil so as to generate a magnetic field that cancels the magnetic field, and outputting a control signal for geomagnetism correction and a control signal for correcting the fluctuating magnetic field according to the determined current. Even in this case, brain magnetic fields can be measured with high accuracy without using a magnetically shielded room. In addition, it is possible to optimize the number of turns of the geomagnetism correction coil for correcting the geomagnetism having an intensity of the order of 10 μT and the number of turns of the fluctuating magnetic field correction coil for correcting the fluctuating magnetic field having an intensity of the order of 10 nT. Therefore, geomagnetism and fluctuating magnetic fields can be accurately corrected.
脳磁場測定方法は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように地磁気勾配補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた地磁気勾配補正用の制御信号を出力するステップをさらに含んでもよい。この場合、地磁気補正コイルに対する電流の制御によって一様の地磁気補正(0次補正)が行われ、更に、地磁気勾配補正コイルに対する電流の制御によって各光励起磁気センサの位置の違いを考慮した地磁気の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、地磁気及び地磁気の勾配が段階的に打ち消されることにより、地磁気を精度よく補正することができる。 The brain magnetic field measurement method determines the current for the geomagnetic gradient correction coil so as to generate a magnetic field that cancels the gradient of the geomagnetism based on the measured value of the geomagnetism, and outputs a control signal for geomagnetic gradient correction according to the determined current. may further include the step of: In this case, uniform geomagnetism correction (zero-order correction) is performed by controlling the current to the geomagnetic correction coil, and furthermore, by controlling the current to the geomagnetic gradient correction coil, the gradient of the geomagnetism considering the difference in the position of each optically excited magnetic sensor. is corrected (primary correction). In this manner, the geomagnetism and the gradient of the geomagnetism are canceled step by step, so that the geomagnetism can be accurately corrected.
脳磁場測定方法は、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場勾配補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた変動磁場勾配補正用の制御信号を出力するステップをさらに含んでもよい。この場合、変動磁場補正コイルに対する電流の制御によって一様の変動磁場補正(0次補正)が行われ、更に、変動磁場勾配補正コイルに対する電流の制御によって各光励起磁気センサの位置の違いを考慮した変動磁場の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、変動磁場及び変動磁場の勾配が段階的に打ち消されることにより、変動磁場を精度よく補正することができる。 In the brain magnetic field measurement method, based on the measured value of the fluctuating magnetic field, a current for the fluctuating magnetic field gradient correction coil is determined so as to generate a magnetic field that cancels the gradient of the fluctuating magnetic field. A step of outputting a control signal may be further included. In this case, uniform fluctuation magnetic field correction (zero-order correction) is performed by controlling the current to the fluctuation magnetic field correction coil, and furthermore, the difference in the position of each photoexcited magnetic sensor is taken into account by controlling the current to the fluctuation magnetic field gradient correction coil. Correction of the gradient of the varying magnetic field (first-order correction) is performed. In this manner, the varying magnetic field and the gradient of the varying magnetic field are canceled step by step, so that the varying magnetic field can be corrected with high accuracy.
本発明によれば、磁気シールドルームを使用せずに高精度に計測可能な脳磁計及び脳磁場測定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetoencephalograph and a brain magnetic field measuring method capable of highly accurate measurement without using a magnetically shielded room.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係る脳磁計M1の構成を示す概略図である。脳磁計M1は、磁気ノイズを打ち消す磁場を発生させながら、光ポンピングを利用して脳磁場を計測する装置である。脳磁計M1は、複数のOPM(optically pumped atomic magnetometer)モジュール1と、複数の補正用磁気センサ2と、非磁性フレーム3と、制御装置4と、コイル電源5と、一対の地磁気補正コイル6と、一対の地磁気勾配補正コイル7と、一対の変動磁場補正コイル8と、一対の変動磁場勾配補正コイル9と、ポンプレーザ10と、プローブレーザ11と、アンプ12と、ヒータコントローラ13と、電磁シールド14と、を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a magnetoencephalograph M1 according to an embodiment. The magnetoencephalograph M1 is a device that measures a brain magnetic field using optical pumping while generating a magnetic field that cancels out magnetic noise. The magnetoencephalograph M1 includes a plurality of OPM (optically pumped atomic magnetometer)
OPMモジュール1は、光励起磁気センサ1Aと、断熱材1Bと、読み出し回路1Cと、を有する。複数のOPMモジュール1は、測定対象(例えば頭皮)に沿って所定の間隔で配置される。
The
光励起磁気センサ1Aは、光ポンピングを利用して脳磁場を計測するセンサであり、例えば10fT~10pT程度の感度を有する。断熱材1Bは、ヒーター(不図示)で180度に加熱した光励起磁気センサ1Aの熱移動及び熱伝達を防止する。読み出し回路1Cは、光励起磁気センサ1Aの検出結果を取得する回路である。光励起磁気センサ1Aは、アルカリ金属蒸気を封入したセルにポンプ光を照射することによって、アルカリ金属を励起状態とする。励起状態のアルカリ金属はスピン偏極状態にあり、磁気を受けると、磁気に応じてアルカリ金属原子のスピン偏極軸の傾きが変化する。このスピン偏極軸の傾きは、ポンプ光とは別に照射されるプローブ光によって検出される。読み出し回路1Cは、アルカリ金属蒸気を通過したプローブ光をフォトダイオードによって受光し、検出結果を取得する。読み出し回路1Cは、検出結果をアンプ12に出力する。
The optically excited
光励起磁気センサ1Aは、例えば軸型グラジオメータ(Gradiometer)としてもよい。軸型グラジオメータは、測定対象に対し垂直な方向且つ同軸上に計測領域及び参照領域を有する。計測領域とは、例えば、軸型グラジオメータが脳磁場を計測する箇所のうち、被験者の頭皮に最も近接する箇所である。参照領域とは、例えば、軸型グラジオメータが脳磁場を計測する箇所のうち、被験者の頭皮から離れた方向に対し、計測領域から所定の距離(例えば3cm)の箇所である。軸型グラジオメータは、計測領域及び参照領域において計測したそれぞれの結果をアンプ12に出力する。ここで、コモンモードノイズが含まれる場合には、その影響が計測領域の出力結果及び参照領域の出力結果のそれぞれに示される。コモンモードノイズは、計測領域の出力結果及び参照領域の出力結果の差分を取得することによって除去される。コモンモードノイズを除去することにより、例えば1pTの磁気ノイズ環境下で計測した場合、光励起磁気センサ1Aは10fT/√Hz程度の感度を得ることができる。
The optically excited
補正用磁気センサ2は、光励起磁気センサ1Aに対応する位置において、地磁気及び変動磁場を計測する。補正用磁気センサ2は、例えば数pT~100μT程度の感度を有するフラックスゲートセンサである。フラックスゲートセンサのダイナミックレンジには、10μTオーダーの強度を有する地磁気、及び10nTオーダーの強度を有する特定周波数(例えば50Hz又は60Hzの商用周波数)の変動磁場が含まれ得る。特定周波数の変動磁場は、変動磁場の中でも特に大きな磁場である。光励起磁気センサ1Aに対応する位置とは、光励起磁気センサ1Aが配置された領域の周辺(近傍)の位置である。補正用磁気センサ2は、光励起磁気センサ1Aに一対一で対応して設けられていてもよいし、一対多(複数の光励起磁気センサ1Aに対して1台の補正用磁気センサ2)で対応して設けられていてもよい。
The correction
図2に示されるように、補正用磁気センサ2は、地磁気及び変動磁場の計測値を分岐して制御装置4に出力する。補正用磁気センサ2は、地磁気の計測値をDC(直流)成分として出力し、変動磁場の計測値をAC(交流)成分として出力する。補正用磁気センサ2と制御装置4との間の配線が分岐されることによって、ラインL1とラインL2とが形成されている。ラインL2には、補正用磁気センサ2側から近い順にコンデンサC(キャパシタ)とアンプAとが配置されている。コンデンサCはDC成分をカット(遮断)する。アンプAは補正用磁気センサ2の出力からDC成分がカットされたAC成分を増幅する。DC成分は、ラインL1を介して制御装置4に出力される。AC成分は、ラインL2上で増幅された後、制御装置4に出力される。AC成分はラインL1上にも残るが、DC成分と比較して微弱であるためDC成分への影響は無視できる。あるいは、AC成分を遮断し、且つDC成分のみを通過させるローパスフィルタをラインL1上に設けてもよい。補正用磁気センサ2の各計測値は、制御装置4内で向き及び大きさを有するベクトルにより表され得る。制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、地磁気の勾配(以下、「地磁気勾配」という。)を算出する。また、制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場の勾配(以下、「変動磁場勾配」という。)を算出する。補正用磁気センサ2は、計測及び出力を、所定の時間間隔で継続して行ってもよい。
As shown in FIG. 2 , the correction
図1に戻り、非磁性フレーム3は、脳磁場の測定対象である被験者の頭皮の全域を覆うフレームであり、グラファイト等の比透磁率が1に近く磁場分布を乱さない非磁性体材料により構成される。非磁性フレーム3は、例えば被験者の頭皮の全域を囲み、被験者の頭部に装着されるヘルメット型のフレームとすることができる。非磁性フレーム3には、被験者の頭皮に近接するように複数の光励起磁気センサ1Aが固定されている。さらに、非磁性フレーム3には、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測可能なように補正用磁気センサ2が固定されている。
Returning to FIG. 1, the
制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、補正コイルに供給する電流を制御する。すなわち、制御装置4は、地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。補正コイルは、地磁気及び変動磁場を補正するためのコイルである。補正コイルは、地磁気補正コイル6、地磁気勾配補正コイル7、変動磁場補正コイル8及び変動磁場勾配補正コイル9を含む。
The
具体的には、制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値の平均値がゼロに近似するように(結果として、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場が発生するように)、地磁気補正コイル6に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した地磁気補正コイル6の電流に応じた制御信号(地磁気補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。
Specifically, the
また、制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように(結果として、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場が発生するように)、地磁気勾配補正コイル7に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した地磁気勾配補正コイル7の電流に応じた制御信号(地磁気勾配補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。
In addition, the
さらに、制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値の平均値がゼロに近似するように(結果として、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場が発生するように)、変動磁場補正コイル8に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した変動磁場補正コイル8の電流に応じた制御信号(変動磁場補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。
Furthermore, the
さらに、制御装置4は、補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように(結果として、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場が発生するように)、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した変動磁場勾配補正コイル9の電流に応じた制御信号(変動磁場勾配補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。
Furthermore, the
また、制御装置4は、アンプ12から出力された信号を利用して、光励起磁気センサ1Aが検出した磁気に関する情報を得る。光励起磁気センサ1Aが軸型グラジオメータである場合、制御装置4は、計測領域の出力結果及び参照領域の出力結果の差分を取得することによって、コモンモードノイズを除去してもよい。なお、制御装置4は、ポンプレーザ10及びプローブレーザ11の照射タイミング、照射時間等の動作を制御してもよい。
The
制御装置4は、物理的には、RAM、ROM等のメモリ、CPU等のプロセッサ(演算回路)、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部を備えて構成されている。かかる制御装置4としては、例えばパーソナルコンピュータ、クラウドサーバ、スマートフォン、タブレット端末などが挙げられる。制御装置4は、メモリに格納されるプログラムをコンピュータシステムのCPUで実行することにより機能する。
The
コイル電源5は、制御装置4から出力された制御信号に応じて、所定の電流を補正コイルのそれぞれに出力する。具体的には、コイル電源5は、地磁気補正コイル6に係る制御信号に応じて、地磁気補正コイル6に電流を出力する。コイル電源5は、地磁気勾配補正コイル7に係る制御信号に応じて、地磁気勾配補正コイル7に電流を出力する。コイル電源5は、変動磁場補正コイル8に係る制御信号に応じて、変動磁場補正コイル8に電流を出力する。コイル電源5は、変動磁場勾配補正コイル9に係る制御信号に応じて、変動磁場勾配補正コイル9に電流を出力する。
The
地磁気補正コイル6は、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気を補正するためのコイルである。地磁気補正コイル6は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させて、地磁気のキャンセリングを行う。地磁気補正コイル6は、例えば、一対の地磁気補正コイル6A及び6Bを有する。一対の地磁気補正コイル6A及び6Bは、光励起磁気センサ1Aを挟むように(例えば被験者の左右に)配置される。一対の地磁気補正コイル6A及び6Bは、コイル電源5から供給される電流に応じて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させる。磁場の方向は、例えば、一方の地磁気補正コイル6Aから他方の地磁気補正コイル6Bに向かう。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気は、地磁気補正コイル6により発生する逆向きで同程度の大きさの磁場によって打ち消される。このようにして、地磁気補正コイル6は、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気を補正する。
The
地磁気勾配補正コイル7は、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気の勾配を補正するためのコイルである。地磁気勾配補正コイル7は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させて、勾配のキャンセリングを行う。地磁気勾配補正コイル7は、例えば、一対の地磁気勾配補正コイル7A及び7Bを有する。一対の地磁気勾配補正コイル7A及び7Bは、光励起磁気センサ1Aを挟むように(例えば被験者の左右に)配置される。一対の地磁気勾配補正コイル7A及び7Bは、コイル電源5から供給される電流に応じて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させる。磁場の方向は、例えば、一方の地磁気勾配補正コイル7Aから他方の地磁気勾配補正コイル7Bに向かう。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気の勾配は、地磁気勾配補正コイル7により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。このようにして、地磁気勾配補正コイル7は、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気勾配を補正する。
The geomagnetic
変動磁場補正コイル8は、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場を補正するためのコイルである。変動磁場補正コイル8は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させて、変動磁場のキャンセリングを行う。変動磁場補正コイル8は、例えば、一対の変動磁場補正コイル8A及び8Bを有する。一対の変動磁場補正コイル8A及び8Bは、光励起磁気センサ1Aを挟むように(例えば被験者の左右に)配置される。一対の変動磁場補正コイル8A及び8Bは、コイル電源5から供給される電流に応じて、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させる。磁場の方向は、例えば、一方の変動磁場補正コイル8Aから他方の変動磁場補正コイル8Bに向かう。光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場は、変動磁場補正コイル8により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。このようにして、変動磁場補正コイル8は、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場を補正する。
The fluctuating magnetic
変動磁場勾配補正コイル9は、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配を補正するためのコイルである。変動磁場勾配補正コイル9は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させて、変動磁場勾配のキャンセリングを行う。変動磁場勾配補正コイル9は、例えば、一対の変動磁場勾配補正コイル9A及び9Bを有する。一対の変動磁場勾配補正コイル9A及び9Bは、光励起磁気センサ1Aを挟むように(例えば被験者の左右に)配置される。一対の変動磁場勾配補正コイル9A及び9Bは、コイル電源5から供給される電流に応じて、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させる。磁場の方向は、例えば、一方の変動磁場勾配補正コイル9Aから他方の変動磁場勾配補正コイル9Bに向かう。光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配は、変動磁場勾配補正コイル9により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。このようにして、変動磁場勾配補正コイル9は、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配を補正する。
The fluctuating magnetic field
ポンプレーザ10は、ポンプ光を生成するレーザ装置である。ポンプレーザ10から出射されたポンプ光は、ファイバ分岐により、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれに入射する。
The
プローブレーザ11は、プローブ光を生成するレーザ装置である。プローブレーザ11から出射されたプローブ光は、ファイバ分岐により、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれに入射する。
The
アンプ12は、OPMモジュール1(具体的には、読み出し回路1C)からの出力結果の信号を増幅して、制御装置4に出力する機器又は回路である。
The
ヒータコントローラ13は、光励起磁気センサ1Aのセルを加熱するためのヒータ(不図示)、及びセルの温度を計測する熱電対(不図示)と接続される調温装置である。ヒータコントローラ13は、熱電対からセルの温度情報を受信し、当該温度情報に基づいてヒータの加熱を調整することにより、セルの温度を調整する。
The
電磁シールド14は、高周波数(例えば、10kHz以上)の電磁ノイズを遮蔽するシールド部材であり、例えば金属糸を編み込んだメッシュ、又はアルミニウム等の非磁性金属板等により構成される。電磁シールド14は、光励起磁気センサ1A、補正用磁気センサ2、非磁性フレーム3、地磁気補正コイル6、地磁気勾配補正コイル7、変動磁場補正コイル8及び変動磁場勾配補正コイル9を囲むように配置される。
The
次に、図3を参照しながら、実施形態に係る脳磁計M1を用いた脳磁場測定方法について説明する。図3は、脳磁計M1の動作を示すフローチャートである。 Next, a brain magnetic field measuring method using the magnetoencephalograph M1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the magnetoencephalograph M1.
補正用磁気センサ2は、地磁気を計測する(ステップS11)。補正用磁気センサ2は、光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置において、地磁気を計測し、地磁気の計測値を制御装置4に出力する。制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、地磁気勾配を算出する。
The correction
制御装置4及びコイル電源5は、地磁気補正コイル6に対する電流を制御する(ステップS12)。制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気に対し逆向き且つ同程度の磁場を発生させるように、地磁気補正コイル6に対する電流を決定する。より具体的には、制御装置4は、例えば複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値の平均値がゼロに近似するように、地磁気補正コイル6に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流を地磁気補正コイル6に出力する。地磁気補正コイル6は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気は、地磁気補正コイル6により発生する、逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。
The
制御装置4及びコイル電源5は、地磁気勾配補正コイル7に対する電流を制御する(ステップS13)。制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、地磁気勾配補正コイル7に対する電流を決定する。より具体的には、制御装置4は、例えば補正用磁気センサ2による地磁気の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように、地磁気勾配補正コイル7に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流を地磁気勾配補正コイル7に出力する。地磁気勾配補正コイル7は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気勾配は、地磁気勾配補正コイル7により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。
The
制御装置4は、補正後の地磁気の計測値が基準値以下であるかどうかを判定する(ステップS14)。補正後の地磁気の計測値とは、地磁気補正コイル6及び地磁気勾配補正コイル7によって地磁気が補正された後の、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値である。基準値は、光励起磁気センサ1Aが正常に動作する磁場の大きさであり、例えば1nTとすることができる。地磁気の計測値が基準値以下ではない場合(ステップS14において「NO」)、ステップS11に戻る。地磁気の計測値が基準値以下である場合(ステップS14において「YES」)、ステップS15に進む。
The
補正用磁気センサ2は、変動磁場を計測する(ステップS15)。補正用磁気センサ2は、光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置において、変動磁場を計測し、変動磁場の計測値を制御装置4に出力する。制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場勾配を算出する。
The correction
制御装置4及びコイル電源5は、変動磁場補正コイル8に対する電流を制御する(ステップS16)。制御装置4は、補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、変動磁場補正コイル8に対する電流を決定する。より具体的には、制御装置4は、例えば複数の補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値の平均値がゼロに近似するように、変動磁場補正コイル8に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流を変動磁場補正コイル8に出力する。変動磁場補正コイル8は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場は、変動磁場補正コイル8により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。
The
制御装置4及びコイル電源5は、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を制御する(ステップS17)。制御装置4は、補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を決定する。より具体的には、制御装置4は、例えば補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流を変動磁場勾配補正コイル9に出力する。変動磁場勾配補正コイル9は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場勾配は、変動磁場勾配補正コイル9により発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。
The
制御装置4は、補正後の変動磁場の計測値が基準値以下であるかどうかを判定する(ステップS18)。補正後の変動磁場の計測値とは、変動磁場補正コイル8によって変動磁場が補正された後の、補正用磁気センサ2による変動磁場の計測値である。基準値は、脳磁場を計測することができるノイズレベルであり、例えば1nT未満、より具体的には10pTとすることができる。変動磁場の計測値が基準値以下ではない場合(ステップS18において「NO」)、ステップS15に戻る。変動磁場の計測値が基準値以下である場合(ステップS18において「YES」)、ステップS19に進む。
The
光励起磁気センサ1Aは、脳磁場を計測する(ステップS19)。ここまでに光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び変動磁場が所定の基準値以下になるように打ち消されているため、光励起磁気センサ1Aは、地磁気の影響及び変動磁場の影響を避けた状態で脳磁場を計測することができる。
The optically excited
図4は、他の実施形態に係る脳磁計M2の構成を示す概略図である。脳磁計M2は、脳磁計M1と同様に、磁気ノイズを打ち消す磁場を発生させながら、光ポンピングを利用して脳磁場を計測する装置である。脳磁計M2は、OPMモジュール1と、補正用磁気センサ2と、非磁性フレーム3と、制御装置4と、コイル電源5と、変動磁場補正コイル8と、変動磁場勾配補正コイル9と、ポンプレーザ10と、プローブレーザ11と、アンプ12と、ヒータコントローラ13と、電磁シールド14と、コイルシステム15(補正コイル)と、を備える。脳磁計M2は、脳磁計M1の地磁気補正コイル6及び地磁気勾配補正コイル7の代わりに、コイルシステム15がOPMモジュール1(光励起磁気センサ1A)ごとに配置されている。ここで、図5を参照して、コイルシステム15の配置を説明する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a magnetoencephalograph M2 according to another embodiment. The magnetoencephalography M2 is a device that measures a brain magnetic field using optical pumping while generating a magnetic field that cancels out magnetic noise, like the magnetoencephalography M1. The magnetoencephalograph M2 includes an
図5は、脳磁計M2に係るコイルシステム15の配置を示す図である。コイルシステム15は、それぞれが直交し、且つ周回して配置される三つの直交した向きに磁場を印加できるコイルシステム(例えば3軸ヘルムホルツコイル又は平面型のコイルシステム)である。コイルシステム15は、具体的にはコイルシステム15X、15Y、及び15Zを有している。図5において、コイルシステム15X、15Y、及び15Zは、OPMモジュール1に対してそれぞれ点線で示すように配置されている。このように、コイルシステム15X、15Y、及び15Zは、OPMモジュール1(光励起磁気センサ1A)ごとに、それぞれが直交し、且つ周回して配置される。コイルシステム15Xは、図5に示す地磁気及び地磁気の勾配のx軸方向の成分を補正するためのコイルである。同様に、コイルシステム15Y及び15Zは、地磁気及び地磁気の勾配のy軸方向及びz軸方向の成分をそれぞれ補正するためのコイルである。
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the
図4に戻り、脳磁計M2について、脳磁計M1と異なる箇所のみ説明する。制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値の平均値がゼロに近似するように、複数の光励起磁気センサ1Aごとにコイルシステム15X、15Y、15Zに対する電流を決定する。また、制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように、複数の光励起磁気センサ1Aごとにコイルシステム15X、15Y、15Zに対する電流を決定する。制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のx軸方向の成分に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、コイルシステム15Xに対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号(地磁気補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。また、制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のy軸方向の成分に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、コイルシステム15Yに対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号(地磁気補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。さらに、制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のz軸方向の成分に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、コイルシステム15Zに対する電流を決定する。制御装置4は、決定した電流に応じた制御信号(地磁気補正用の制御信号)をコイル電源5に出力する。
Returning to FIG. 4, only the parts of the magnetoencephalograph M2 that differ from the magnetoencephalograph M1 will be described. The
コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流をコイルシステム15X、15Y、及び15Zのそれぞれに出力する。具体的には、コイル電源5は、コイルシステム15Xに係る制御信号に応じて、電流をコイルシステム15Xに出力する。コイル電源5は、コイルシステム15Yに係る制御信号に応じて、電流をコイルシステム15Yに出力する。コイル電源5は、コイルシステム15Zに係る制御信号に応じて、電流をコイルシステム15Zに出力する。
The
コイルシステム15は、コイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させて、地磁気及び地磁気勾配のキャンセリングを行う。具体的には、コイルシステム15Xは、コイル電源5から供給される電流に応じて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のx軸方向の成分に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のx軸方向の成分は、コイルシステム15Xにより発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。同様に、コイルシステム15Y及び15Zは、それぞれ光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配のy軸方向及びz軸方向の成分に対し逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させ、地磁気及び地磁気勾配のキャンセリングを行う。このようにして、コイルシステム15は、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配を補正する。なお、制御装置4が得る磁気に関する情報には、コイルシステム15により発生する磁場を含まない。
The
電磁シールド14は、光励起磁気センサ1A、補正用磁気センサ2、非磁性フレーム3、変動磁場補正コイル8、変動磁場勾配補正コイル9、及びコイルシステム15を囲むように配置される。
The
次に、図6を参照しながら、実施形態に係る脳磁計M2を用いた脳磁場測定方法について説明する。図6は、脳磁計M2の動作を示すフローチャートである。 Next, a brain magnetic field measuring method using the magnetoencephalograph M2 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the magnetoencephalograph M2.
補正用磁気センサ2は、地磁気を計測する(ステップS21)。補正用磁気センサ2は、光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置において、地磁気を計測し、地磁気の計測値を制御装置4に出力する。制御装置4は、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、地磁気勾配を算出する。
The correction
制御装置4及びコイル電源5は、光励起磁気センサ1Aごとに、コイルシステム15に対する電流を制御する(ステップS22)。制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値に基づいて、光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配の三方向(x軸、y軸、及びz軸)の成分に対し、それぞれ逆向き且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、コイルシステム15に対する電流を決定する。より具体的には、制御装置4は、光励起磁気センサ1Aごとに、例えば複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値の平均値がゼロに近似するように、コイルシステム15X、15Y、及び15Zに対する電流を決定する。また、制御装置4は、補正用磁気センサ2による地磁気の計測値について、平均値からの偏差が最小になるように、複数の光励起磁気センサ1Aごとにコイルシステム15X、15Y、15Zに対する電流を決定する。制御装置4は、コイルシステム15X、15Y、及び15Zのそれぞれに係る決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。コイル電源5は、制御装置4により出力された制御信号に応じて、所定の電流をコイルシステム15X、15Y、及び15Zのそれぞれに出力する。コイルシステム15X、15Y、及び15Zは、それぞれコイル電源5から供給される電流に応じて磁場を発生させる。光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び地磁気勾配の三方向の成分は、コイルシステム15X、15Y、及び15Zのそれぞれにより発生する逆向き且つ同程度の大きさの磁場によって打ち消される。
The
光励起磁気センサ1Aのテスト動作を行う(ステップS23)。光励起磁気センサ1Aはテスト動作によって、残留した磁場の計測値を取得し、制御装置4に出力する。磁場の計測値とは、コイルシステム15によって地磁気及び地磁気勾配が補正された後、光励起磁気センサ1Aにより計測された値である。
A test operation of the optically excited
制御装置4は、磁場の計測値が基準値以下であるかどうかを判定する(ステップS24)。基準値は、光励起磁気センサ1Aが正常に動作するレベルであり、例えば0.3nTとすることができる。磁場の計測値が基準値以下ではない場合(ステップS24において「NO」)、ステップS21に戻る。磁場の計測値が基準値以下である場合(ステップS24において「YES」)、ステップS25に進む。
The
以降のステップS25~S29は、ステップS15~S19と同様の処理であるため説明を簡略化している。補正用磁気センサ2は、変動磁場を計測する(ステップS25)。制御装置4は、変動磁場補正コイル8に対する電流を制御する(ステップS26)。制御装置4は、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を制御する(ステップS27)。制御装置4は、補正後の変動磁場の計測値が基準値以下であるかどうかを判定する(ステップS28)。変動磁場の計測値が基準値以下ではない場合(ステップS28において「NO」)、ステップS25に戻る。変動磁場の計測値が基準値以下である場合(ステップS28において「YES」)、ステップS29に進む。光励起磁気センサ1Aは、脳磁場を計測する(ステップS29)。
The subsequent steps S25 to S29 are the same processing as steps S15 to S19, so the explanation is simplified. The correction
[作用効果]
次に、上述した実施形態に係る脳磁計の作用効果について説明する。
[Effect]
Next, functions and effects of the magnetoencephalograph according to the above-described embodiment will be described.
本実施形態に係る脳磁計M1及びM2は、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサ1Aと、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測する複数の補正用磁気センサ2と、地磁気及び変動磁場を補正するための補正コイルと、複数の補正用磁気センサ2による地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力する制御装置4と、制御装置4により出力された制御信号に応じて、補正コイルに電流を出力するコイル電源5と、を備える。
The magnetoencephalographs M1 and M2 according to this embodiment include a plurality of optically-excited
脳磁計M1及びM2では、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場が計測される。そして、地磁気及び変動磁場の計測値に基づいて地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流が決定され、決定した電流に応じた制御信号が出力される。制御信号に応じた電流が補正コイルに出力されると、補正コイルにおいて磁場が発生する。その結果、複数の光励起磁気センサ1Aの位置において、補正コイルにおいて発生した磁場によって地磁気及び変動磁場が打ち消される。このように、複数の光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び変動磁場が打ち消されることにより、複数の光励起磁気センサ1Aは、地磁気の影響及び変動磁場の影響を避けた状態において脳磁場を計測することができる。このような脳磁計M1及びM2によれば、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、補正用磁気センサ2によって、地磁気及び変動磁場を計測するためのセンサを共用できるため、センサ数の増加を抑制することができる。
The magnetoencephalographs M1 and M2 measure geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of a plurality of optically-excited
補正コイルは、地磁気を補正するための地磁気補正コイル6と、変動磁場を補正するための変動磁場補正コイル8と、を有している。制御装置4は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気を打ち消す磁場を発生させるように地磁気補正コイル6に対する電流を決定し、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場補正コイル8に対する電流を決定する。この場合でも、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、10μTオーダーの強度を有する地磁気を補正するための地磁気補正コイル6の巻き数、及び10nTオーダーの強度を有する変動磁場を補正するための変動磁場補正コイル8の巻き数をそれぞれ最適化することができるので、地磁気及び変動磁場を精度よく補正することができる。
The correction coils include a
補正コイルは、地磁気の勾配を補正するための地磁気勾配補正コイル7を有している。制御装置4は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように地磁気勾配補正コイル7に対する電流を決定する。この場合、地磁気補正コイル6に対する電流の制御によって一様の地磁気補正(0次補正)が行われ、更に、地磁気勾配補正コイル7に対する電流の制御によって各光励起磁気センサ1Aの位置の違いを考慮した地磁気の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、地磁気及び地磁気の勾配が段階的に打ち消されることにより、地磁気を精度よく補正することができる。
The correction coil has a geomagnetic
補正コイルは、変動磁場の勾配を補正するための変動磁場勾配補正コイル9を有している。制御装置4は、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を決定する。この場合、変動磁場補正コイル8に対する電流の制御によって一様の変動磁場補正(0次補正)が行われ、更に、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流の制御によって各光励起磁気センサ1Aの位置の違いを考慮した変動磁場の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、変動磁場及び変動磁場の勾配が段階的に打ち消されることにより、変動磁場を精度よく補正することができる。
The correction coil has a varying magnetic field
補正コイルは、複数の光励起磁気センサ1Aを挟んで配置される一対のコイルによって構成されている。この場合、一対の補正コイルに挟まれた複数の光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び変動磁場が効果的に補正される。これにより、簡易な構成によって地磁気及び変動磁場を適切に補正することができる。
The correction coil is composed of a pair of coils arranged with a plurality of optically-excited
補正コイルは、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれに対し、三つの直交した向きに周回して配置されたコイルシステム15である。制御装置4は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気及び地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるようにコイルシステム15に対する電流を決定する。この場合、光励起磁気センサ1Aごとに、地磁気の三方向(x軸、y軸、及びz軸)の成分のそれぞれに対応してコイルシステム15が配置される。そして、コイルシステム15のそれぞれに対し電流を制御することによって、光励起磁気センサ1Aごとに、地磁気のx軸方向の成分、y軸方向の成分、及びz軸方向の成分のそれぞれを打ち消す磁場が発生し、三方向から地磁気及び地磁気の勾配が補正される。これにより、光励起磁気センサ1Aごとに細かく電流を制御することができ、地磁気の補正精度が向上する。また、複数の光励起磁気センサ1Aの動作に関係する領域の地磁気のみを補正するため、不要な補正に係る消費電力の増加を抑制できる。
The correction coils are
補正用磁気センサ2は、地磁気の計測値をDC成分として出力し、変動磁場の計測値をAC成分として出力するフラックスゲートセンサである。フラックスゲートセンサのダイナミックレンジには、10μTオーダーの強度を有する地磁気、及び10nTオーダーの強度を有する特定周波数(例えば商用周波数)の変動磁場が含まれ得る。特定周波数の変動磁場は、変動磁場の中でも特に大きな磁場である。このようなフラックスゲートセンサによれば、地磁気及び特定周波数の変動磁場を好適に計測することができる。
The correction
複数の光励起磁気センサ1Aは、測定対象に対し垂直な方向且つ同軸上に計測領域及び参照領域を有する軸型グラジオメータである。この場合、コモンモードノイズの影響が計測領域の出力結果及び参照領域の出力結果のそれぞれに示されるため、両者の出力結果の差分を取得することによってコモンモードノイズを除去することができる。これにより、脳磁場の計測精度が向上する。
The multiple optically-excited
複数の光励起磁気センサ1A及び複数の補正用磁気センサ2は、被験者の頭部に装着されるヘルメット型の比透磁率が1に近く磁場分布を乱さない非磁性フレーム3に固定されている。この場合、被験者の頭部の動きに応じて、頭部に装着された非磁性フレーム3及び非磁性フレーム3に固定された各センサが動くため、被験者の頭部が動いた場合においても、複数の光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び変動磁場の補正、及び脳磁場の計測を適切に行うことができる。
The plurality of optically-excited
脳磁計M1及びM2は、高周波数の電磁ノイズを遮蔽するための電磁シールド14をさらに備えてもよい。この場合、脳磁計M1及びM2では計測の対象とならない高周波数の電磁ノイズが複数の光励起磁気センサ1Aに侵入することを防止できる。これにより、複数の光励起磁気センサ1Aを安定的に動作させることができる。
The magnetoencephalographs M1 and M2 may further comprise an
本開示の一態様に係る脳磁場測定方法は、複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測するステップと、地磁気の計測値及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力するステップと、制御信号に応じて、補正コイルに電流を出力するステップと、複数の光励起磁気センサ1Aによって脳磁場を計測するステップと、を含む。
A brain magnetic field measurement method according to an aspect of the present disclosure includes steps of measuring geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of a plurality of optically excited
本開示の一態様に係る脳磁場測定方法では、脳磁場を計測する複数の光励起磁気センサ1Aのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場が計測される。そして、地磁気及び変動磁場の計測値に基づいて地磁気及び変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流が決定され、決定した電流に応じた制御信号が出力される。そして、制御信号に応じた電流が補正コイルに出力されると、補正コイルにおいて磁場が発生する。その結果、複数の光励起磁気センサ1Aの位置において、補正コイルにおいて発生した磁場によって地磁気及び変動磁場が打ち消される。このように、複数の光励起磁気センサ1Aの位置における地磁気及び変動磁場が打ち消されることにより、複数の光励起磁気センサ1Aは、地磁気の影響及び変動磁場の影響を避けた状態において脳磁場を計測することができる。このような脳磁場測定方法によれば、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。
In the brain magnetic field measurement method according to one aspect of the present disclosure, geomagnetism and fluctuating magnetic fields are measured at respective positions of a plurality of optically-excited
脳磁場測定方法において、制御信号を出力することは、地磁気の計測値に基づいて、地磁気を打ち消す磁場を発生させるように地磁気補正コイル6に対する電流を決定し、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場補正コイル8に対する電流を決定し、決定した電流に応じた地磁気補正用の制御信号及び変動磁場補正用の制御信号を出力することを含む。この場合でも、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、10μTオーダーの強度を有する地磁気を補正するための地磁気補正コイル6の巻き数、及び10nTオーダーの強度を有する変動磁場を補正するための変動磁場補正コイル8の巻き数をそれぞれ最適化することができるので、地磁気及び変動磁場を精度よく補正することができる。
In the brain magnetic field measurement method, outputting the control signal determines the current for the
脳磁場測定方法は、地磁気の計測値に基づいて、地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように地磁気勾配補正コイル7に対する電流を決定し、決定した電流に応じた地磁気勾配補正用の制御信号を出力するステップをさらに含む。この場合、地磁気補正コイル6に対する電流の制御によって一様の地磁気補正(0次補正)が行われ、更に、地磁気勾配補正コイル7に対する電流の制御によって各光励起磁気センサ1Aの位置の違いを考慮した地磁気の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、地磁気及び地磁気の勾配が段階的に打ち消されることにより、地磁気を精度よく補正することができる。
The brain magnetic field measurement method determines a current for the geomagnetic
脳磁場測定方法は、変動磁場の計測値に基づいて、変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるように変動磁場勾配補正コイル9に対する電流を決定し、決定した電流に応じた変動磁場勾配補正用の制御信号を出力するステップをさらに含む。この場合、変動磁場補正コイル8に対する電流の制御によって一様の変動磁場補正(0次補正)が行われ、更に、変動磁場勾配補正コイル9に対する電流の制御によって各光励起磁気センサ1Aの位置の違いを考慮した変動磁場の勾配の補正(1次補正)が行われる。このようにして、変動磁場及び変動磁場の勾配が段階的に打ち消されることにより、変動磁場を精度よく補正することができる。
In the brain magnetic field measurement method, based on the measured value of the fluctuating magnetic field, a current for the fluctuating magnetic field
[変形例]
以上、本開示の実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。本開示はその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
[Modification]
The above has been described in detail based on the embodiments of the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the present disclosure without departing from the gist thereof.
実施形態では、補正用磁気センサ2が計測値を分岐して制御装置4に出力する構成を有していたが、補正用磁気センサ2が計測値を分岐しないで制御装置4に出力する構成であってもよい。このような構成では、制御装置4は、補正用磁気センサ2から出力された計測値に基づき、DC成分とAC成分とを抽出し、それぞれの成分を地磁気の計測値及び変動磁場の計測値として取得してもよい。この場合、分岐のための配線を省略することができる。
In the embodiment, the magnetic sensor for
補正用磁気センサ2は、地磁気を計測するフラックスゲートセンサと、変動磁場を計測する光励起磁気センサであってもよい。当該光励起磁気センサは、脳磁場を計測する光励起磁気センサ1Aとは別のセンサである。光励起磁気センサは、フラックスゲートセンサ等よりも感度が高いので、変動磁場を高精度に計測することができる。その結果、変動磁場及び変動磁場勾配をより精緻に補正することができる。
The correction
変動磁場補正コイル8は、一対の変動磁場補正コイル8A及び8Bを有するものとして説明したが、コイルシステム15のようにOPMモジュール1(光励起磁気センサ1A)ごとにコイルシステムとして配置してもよい。この場合、制御装置4は、光励起磁気センサ1Aの位置における変動磁場の三方向(x軸、y軸、及びz軸)の成分に対し逆向きで且つ同程度の大きさの磁場を発生させるように、変動磁場補正コイル8に対する電流を決定する。制御装置4は、コイルシステムとして配置された変動磁場補正コイル8のそれぞれに係る決定した電流に応じた制御信号をコイル電源5に出力する。
The fluctuating magnetic
光励起磁気センサ1Aは、1つの筐体内に複数の測定箇所を有してもよい。この場合、測定箇所同士の間隔を狭くすることが可能となり、高い空間分解能で脳磁場を計測することができる。
The optically excited
脳磁計M2に係るコイルシステム15は、地磁気及び地磁気勾配を補正すると説明したが、地磁気のみを補正してもよい。地磁気勾配補正コイル7をさらに設けることによって、地磁気勾配を補正してもよい。この場合でも、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。
Although the
図7は、変形例に係る脳磁計M3の構成を示す図である。脳磁計M3は、脳磁計M1と比較して、変動磁場補正コイル8、及び変動磁場勾配補正コイル9が省略されている点で異なる。地磁気補正コイル6は、DC電流によって地磁気を補正すると共にAC電流成分を重畳させて、変動磁場を補正してもよい。同様に地磁気勾配補正コイル7には、DC電流によって地磁気勾配を補正すると共に、AC電流成分を重畳させて、変動磁場勾配を補正してもよい。このような脳磁計M3によれば、脳磁計M1及びM2と同様の理由により、磁気シールドルームを使用せずに高精度に脳磁場を計測することができる。また、補正コイルの数の増加を抑制することができるため、簡易な構成によって地磁気及び変動磁場を適切に補正することができる。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a magnetoencephalograph M3 according to a modification. The magnetoencephalograph M3 differs from the magnetoencephalograph M1 in that the fluctuating magnetic
図8は、変形例に係る脳磁計M4の構成を示す図である。脳磁計M4は、脳磁計M2と比較して、変動磁場補正コイル8及び変動磁場勾配補正コイル9が省略されている点で異なる。補正コイルは、コイルシステム15のみであってもよい。制御装置4は、地磁気の計測値の計測値、及び変動磁場の計測値に基づいて、地磁気及び地磁気の勾配、並びに変動磁場及び変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるようにコイルシステム15に対する電流を決定してもよい。この場合、光励起磁気センサ1Aごとに、地磁気及び変動磁場の三方向(x軸、y軸、及びz軸)の成分のそれぞれに対応してコイルシステム15が配置される。そして、コイルシステム15のそれぞれに対し電流を制御することによって、光励起磁気センサ1Aごとに、地磁気及び変動磁場のx軸方向の成分、y軸方向の成分、及びz軸方向の成分のそれぞれを打ち消す磁場が発生し、三方向から地磁気及び地磁気の勾配、並びに変動磁場及び変動磁場の勾配が補正される。これにより、光励起磁気センサ1Aごとに細かく電流を制御することができ、地磁気及び変動磁場の補正精度が向上する。また、複数の光励起磁気センサ1Aの動作に関係する領域の地磁気及び変動磁場のみを補正するため、不要な補正に係る消費電力の増加を抑制できる。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a magnetoencephalograph M4 according to a modification. The magnetoencephalograph M4 differs from the magnetoencephalograph M2 in that the fluctuating magnetic
1A…光励起磁気センサ、2…補正用磁気センサ、3…非磁性フレーム、4…制御装置、5…コイル電源、6…地磁気補正コイル、7…地磁気勾配補正コイル、8…変動磁場補正コイル、9…変動磁場勾配補正コイル、14…電磁シールド、15…コイルシステム。
1A Optical excitation
Claims (14)
前記複数の光励起磁気センサのそれぞれの位置における地磁気及び変動磁場を計測する複数の補正用磁気センサと、
前記地磁気及び変動磁場を補正するための補正コイルと、
前記複数の補正用磁気センサによる前記地磁気の計測値及び前記変動磁場の計測値に基づいて、前記地磁気及び前記変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように前記補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力する制御装置と、
前記制御装置により出力された前記制御信号に応じて、前記補正コイルに電流を出力するコイル電源と、
を備える、脳磁計。 a plurality of optically excited magnetic sensors that measure brain magnetic fields;
a plurality of correction magnetic sensors for measuring geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of the plurality of optically excited magnetic sensors;
a correction coil for correcting the geomagnetism and the fluctuating magnetic field;
determining a current for the correction coil so as to generate a magnetic field that cancels out the geomagnetism and the varying magnetic field based on the measured values of the geomagnetism and the measured values of the varying magnetic field by the plurality of correcting magnetic sensors; and determining the determined current. a control device that outputs a control signal according to
a coil power supply that outputs a current to the correction coil according to the control signal output by the control device;
A magnetoencephalograph.
前記制御装置は、前記地磁気の計測値に基づいて、前記地磁気を打ち消す磁場を発生させるように前記地磁気補正コイルに対する電流を決定し、前記変動磁場の計測値に基づいて、前記変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように前記変動磁場補正コイルに対する電流を決定する、
請求項1に記載の脳磁計。 The correction coil includes a geomagnetism correction coil for correcting the geomagnetism and a fluctuating magnetic field correction coil for correcting the fluctuating magnetic field,
The control device determines a current for the geomagnetism correction coil so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism based on the measured value of the geomagnetism, and a magnetic field that cancels the varying magnetic field based on the measured value of the varying magnetic field. determining a current to the fluctuating magnetic field correction coil to generate
The magnetoencephalograph according to claim 1.
前記制御装置は、前記地磁気の計測値に基づいて、前記地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように前記地磁気勾配補正コイルに対する電流を決定する、
請求項2に記載の脳磁計。 The correction coil has a geomagnetic gradient correction coil for correcting the gradient of the geomagnetism,
The controller determines a current to the geomagnetic gradient correction coil based on the measured value of the geomagnetism so as to generate a magnetic field that cancels the gradient of the geomagnetism.
The magnetoencephalograph according to claim 2.
前記制御装置は、前記変動磁場の計測値に基づいて、前記変動磁場の勾配を打ち消す磁場を発生させるように前記変動磁場勾配補正コイルに対する電流を決定する、
請求項2又は3に記載の脳磁計。 The correction coil has a variable magnetic field gradient correction coil for correcting the gradient of the variable magnetic field,
The controller determines a current to the varying magnetic field gradient correction coil based on the measured value of the varying magnetic field so as to generate a magnetic field that cancels the gradient of the varying magnetic field.
The magnetoencephalograph according to claim 2 or 3.
前記制御装置は、前記地磁気の計測値に基づいて、前記地磁気及び前記地磁気の勾配を打ち消す磁場を発生させるように前記コイルシステムに対する電流を決定する、
請求項1に記載の脳磁計。 The correction coil is a coil system arranged in three orthogonal directions for each of the plurality of optically-excited magnetic sensors,
the controller determines currents to the coil system to generate magnetic fields that counteract the geomagnetism and gradients of the geomagnetism based on the geomagnetism measurements;
The magnetoencephalograph according to claim 1.
前記地磁気の計測値及び前記変動磁場の計測値に基づいて、前記地磁気及び前記変動磁場を打ち消す磁場を発生させるように補正コイルに対する電流を決定し、決定した電流に応じた制御信号を出力するステップと、
前記制御信号に応じて、前記補正コイルに電流を出力するステップと、
前記複数の光励起磁気センサによって脳磁場を計測するステップと、
を含む、脳磁場測定方法。 measuring geomagnetism and varying magnetic fields at respective positions of a plurality of optically excited magnetic sensors;
determining a current for a correction coil based on the measured value of the geomagnetism and the measured value of the varying magnetic field so as to generate a magnetic field that cancels the geomagnetism and the varying magnetic field, and outputting a control signal according to the determined current; and,
outputting a current to the correction coil in response to the control signal;
measuring brain magnetic fields with the plurality of optically-excited magnetic sensors;
A brain magnetic field measurement method, comprising:
Based on the measured value of the fluctuating magnetic field, a current for the fluctuating magnetic field gradient correction coil is determined so as to generate a magnetic field that cancels the gradient of the fluctuating magnetic field, and a control signal for correcting the fluctuating magnetic field gradient is output according to the determined current. 14. The brain magnetic field measurement method according to claim 12 or 13, further comprising the step of:
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