JP3407520B2 - 生体磁気計測装置 - Google Patents
生体磁気計測装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、生体から発生す
る微弱な磁気を検出し、これを画像化することによっ
て、医学上有用な診断情報を提供する生体磁気計測装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで
形成されている分極が壊れて生体活動電流が流れる。こ
の生体活動電流は、脳や心臓において現れ、脳波，心電
図として記録される。また、生体活動電流によって生じ
る磁界は、脳磁図，心磁図として記録される。 【０００３】近年、生体から発せられる微弱な磁気を検
出する装置として、ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quan
tum Interface Device：超電導量子干渉計）素子を用い
たＳＱＵＩＤセンサが開発された。図１２に示すよう
に、ＳＱＵＩＤセンサ１は、差動結合された検出コイル
２と補償コイル３とを図示しないＳＱＵＩＤ素子に接続
して構成されている。各コイル２，３を差動結合するの
は、地磁気などのように無限遠にあるとみなされるノイ
ズを除去するためである。このＳＱＵＩＤセンサ１は液
体ヘリウムなどの冷媒に浸漬して用いられる。また、最
近では図１３に示すように、液体ヘリウムなどの冷媒を
満たしたデュワーと呼ばれる冷媒容器４内に、複数個の
ＳＱＵＩＤセンサ１を球面上に配置して構成されたマル
チチャンネルＳＱＵＩＤセンサが用いられている。 【０００４】上記のようなＳＱＵＩＤセンサ１を診断対
象部位である被検体Ｍの頭部に近接配備することによ
り、頭部内の生体活動電流源によって生じた磁界の直交
３軸成分（Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφ）のうち、ＳＱＵＩＤセン
サ１のコイル軸芯方向の垂直成分Ｂｒを検出することが
できる。各ＳＱＵＩＤセンサ１が配置された測定点にお
ける磁界の垂直成分が求められると、これらの測定点を
含む測定面上の多数の格子点の磁界成分をスプライン補
間などによって求め、このうち同じ磁界強度の格子点を
順次連結することにより図１４に示すような垂直磁界成
分の等磁界線図が得られる。この図１４に示した等磁界
線図は単一の電流双極子（電流源）によって生じた磁界
を検出して得られたものであって、図中の白丸は測定
点、黒丸は補間によって磁界成分が算出される測定面上
の多数の格子点である。この等磁界線図によれば、正
（＋）と負（−）の磁場ピークのほぼ中央に現れる零線
（磁場強度がほぼ零になる線）上に電流源（太い矢印で
示す）があると推定される。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、診断対象部位内に複数個の電流源が存
在すると、そのとき得られる垂直磁界成分の等磁界線図
は、図１４に示したような単一電流源の垂直磁界成分の
等磁界線図を数種類重ね合わせたような複雑な線図にな
る。このような垂直磁界成分の等磁界線図から各電流源
の個数や位置などを特定することは非常に困難である。 【０００６】このような垂直磁界成分の等磁界線図がも
つ不具合を解消した等磁界線図として、本出願人は先
に、水平合成磁界成分の等磁界線図が得られる生体磁気
計測装置を提案している（特願平７−１００３３８
号）。この生体磁気計測装置は、被検体Ｍの診断対象部
位に近接配備された複数個の磁気センサによって検出さ
れた各測定点における磁界の直交３軸成分（Ｂｒ，Ｂ
θ，Ｂφ）のうち、前記の垂直磁界成分Ｂｒに直交する
水平２方向の磁界成分Ｂθ，Ｂφを検出し、各測定点を
含む測定面上の多数の格子点の水平合成磁界成分をスプ
ライン補間などによって求め、このうち水平合成磁界成
分の大きさが同じ格子点を順次連結することにより、図
１５に示すような水平合成磁界成分の等磁界線図を得て
いる。 【０００７】図１５に示した等磁界線図は、診断対象部
位に２つの電流源Ｐ1 ，Ｐ2 が存在したある場合に得ら
れた等磁界線図である。このような水平合成磁界成分の
等磁界線図によれば、等磁界線図に表れるピークの位置
が電流源の位置にほぼ対応するので、診断対象部位に複
数個の電流源が存在する場合にも、各電流源の個数や大
まかな位置を比較的容易に推定することができる。 【０００８】そして、各電流源の個数や位置，大きさを
より一層精度よく推定するためには、従来から知られて
いる垂直磁界成分の等磁界線図と、本出願人によって先
に提案された上記の水平合成磁界成分の等磁界線図とを
見比べて総合的に判断するのが好ましいのであるが、別
々に出力表示された２つの等磁界線図を見比べるのは検
査者にとって煩雑であり、ともすれば的確かつ迅速に判
断を下せないこともあった。 【０００９】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、生体活動電流源の個数や位置などを
総合的に判断するのに適した等磁界線図を得ることがで
きる生体磁気計測装置を提供することを目的としてい
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明に係る生体磁気計測装置は、被検体の診断
対象領域に近接する各位置（測定点）に配備され、前記
診断対象領域内の生体活動電流源による微小磁界の直交
３軸成分を各測定点で計測する複数個の磁気センサと、
前記各磁気センサで計測された各測定点の磁界の直交３
軸成分から各測定点における垂直方向の磁界成分および
水平２方向の磁界成分を求める磁界成分算出手段と、前
記各測定点における垂直方向の磁界成分および水平２方
向の合成磁界成分に基づき、各磁気センサが置かれた測
定面上の多数の格子点における垂直磁界成分および水平
合成磁界成分を算出する補間処理手段と、磁界成分の大
きさの等しい格子点を順次連結することによって垂直磁
界成分または水平合成磁界成分のいずれか一方の等磁界
線図を求める等磁界線図作成手段と、垂直磁界成分の等
磁界線図を求めた場合には、この等磁界線図に各格子点
の水平合成磁界成分のベトクルの矢印表示を重ね合わせ
る一方、水平合成磁界成分の等磁界線図を求めた場合に
は、この等磁界線図に各格子点の垂直磁界成分に関連し
たベトクルの矢印表示を重ね合わせる合成処理手段と、
前記合成処理された等磁界線図を出力する出力手段と、
を備えたものである。 【００１１】 【作用】この発明の作用は次のとおりである。先ず、複
数個の磁気センサを被検体の診断対象領域に近接する各
位置（測定点）に配備し、診断対象領域内の生体活動電
流源による微小磁界の直交３軸成分を各測定点で計測す
る。そして、磁界成分算出手段が前記各磁気センサで計
測された各測定点の磁界の直交３軸成分から各測定点に
おける垂直方向の磁界成分と水平２方向の磁界成分とを
求める。次に、補間処理手段が各測定点における垂直方
向の磁界成分と水平２方向の磁界成分とに基づき、各磁
気センサが置かれた測定面上の多数の格子点における垂
直磁界成分と水平合成磁界成分とを算出する。そして、
等磁界線図作成手段が、磁界成分の大きさの等しい格子
点を順次連結することによって垂直磁界成分または水平
合成磁界成分のいずれか一方の等磁界線図を求める。垂
直磁界成分の等磁界線図が求められた場合、合成処理手
段が、この等磁界線図に各格子点の水平合成磁界成分の
ベトクルの矢印表示を重ね合わせる。一方、水平合成磁
界成分の等磁界線図が求められた場合には、合成処理手
段が、この等磁界線図に各格子点の垂直磁界成分に関連
したベトクルの矢印表示を重ね合わせる。そして、出力
手段が合成処理された等磁界線図を出力する。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施例を説明する。図１はこの発明に係る生体活動電流
源推定装置の一実施例の概略構成を示したブロック図で
ある。図中、符号１０は磁気シールドルームであり、こ
の磁気シールドルーム１０内に被検体Ｍが仰臥されるベ
ッド１１と、被検体Ｍの診断対象領域である例えば脳に
近接配備され、脳内に生じた生体活動電流源による微小
磁界を無侵襲に計測するためのマルチチャンネルＳＱＵ
ＩＤセンサ１２とが設けられている。マルチチャンネル
ＳＱＵＩＤセンサ１２は、デュワーと呼ばれる冷媒容器
内に複数個のＳＱＵＩＤセンサユニットを配置して液体
ヘリウムなどの冷媒に浸漬して収納している。各ＳＱＵ
ＩＤセンサユニットは磁界の直交３軸成分をそれぞれ計
測（ベクトル計測）する３つのＳＱＵＩＤセンサで構成
されている。ＳＱＵＩＤセンサユニットの具体的な構成
は後に詳述する。なお、本実施例において各ＳＱＵＩＤ
センサユニットは球面上に配置されており、以下、この
面を測定面という。また、測定面上における各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニットの配置位置を測定点という。 【００１３】マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２で
検出された各測定点の磁界データはデータ変換ユニット
１３に与えられてデジタルデータに変換された後、デー
タ収集ユニット１４に集められる。刺激装置１５は、被
検体Ｍに電気的刺激（あるいは音、光刺激など）を与え
るためのものである。ポジショニングユニット１６は、
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２を基準とした３
次元座標系に対する被検体Ｍの位置関係を把握するため
の装置である。例えば、被検体Ｍの複数箇所に小コイル
を取り付け、これらの小コイルにポジショニングユニッ
ト１６から給電する。そして、各コイルから発生した磁
界をマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２で検出する
ことにより、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２に
対する被検体Ｍの位置関係を把握する。 【００１４】本実施例の要部であるデータ解析ユニット
１７は、データ収集ユニット１４に集められた磁界デー
タに基づいて、各測定点における垂直方向の磁界成分お
よび水平２方向の磁界成分を求める磁界成分算出部１８
と、各測定点における垂直方向の磁界強度および水平方
向の合成磁界強度に基づき、測定面上の多数の格子点に
おける垂直磁界成分および水平合成磁界成分をスプライ
ン補間などによって算出する補間処理部１９と、垂直磁
界成分の大きさの等しい格子点を順次連結することによ
って垂直磁界成分の等磁界線図を求める等磁界線図作成
部２０と、垂直磁界成分の等磁界線図に補間処理部１９
で求められた各格子点の水平合成磁界成分のベクトルの
矢印表示を重ね合わせる合成処理部２１などから構成さ
れている。 【００１５】そして、データ解析ユニット１７には、合
成処理部２１で重ね合わせ処理された等磁界線図を出力
する出力手段としての、等磁界線図を表示するカラーモ
ニタ２２と、それを印字出力するカラープリンタ２３と
が接続されている。 【００１６】次に図２，図３を参照してマルチチャンネ
ルＳＱＵＩＤセンサ１２を構成するＳＱＵＩＤセンサユ
ニットについて説明する。このＳＱＵＩＤセンサユニッ
トは３軸型グラジオメータとも呼ばれるもので、例えば
図２に示すように、フィルムＦ上にそれぞれ電気的に絶
縁分離して形成された３つのコイル対３１，３２，３３
を備える。例えば、コイル対３１は、三角関数で表され
る２つの導電パターン３１ａ，３１ｂの両端を直線の導
電パターンＡ，Ｂで接続したもので、導電パターン３１
ｂに接続端子３１ｃが形成されている。他のコイル対３
２，３３も同様の導電パターン３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂで構成されている。各コイル対３１，３２，
３３の導電パターンはそれぞれ横方向に（２／３）πａ
だけシフトして配置されている。ここで、符号ａは後述
するコイルボビンの半径である。 【００１７】３つのコイル対３１，３２，３３が形成さ
れたフィルムＦを、直線の導電パターンＡ，Ｂが近接す
るように、コイルボビンに巻き付け固定する。その状態
を図３に示す。これにより、例えばコイル対３１の導電
パターン３１ａは検出コイルを、導電パターン３１ｂは
補償コイルをそれぞれ形成し、各コイルは差動結合され
た状態になる。各コイル対３１，３２，３３の端子３１
ｃ，３２ｃ，３３ｃは図示しないＳＱＵＩＤ素子に接続
される。このようにして形成されたＳＱＵＩＤセンサユ
ニット３０が、図４に示すように、冷媒容器３４内の球
面上に配置される。 【００１８】なお、磁界の３軸方向成分を検出するＳＱ
ＵＩＤセンサユニットは、上述のものに限らず、例えば
図５（ａ）に示すように、それぞれ差動結合されたコイ
ル対３５，３６，３７を立方体上にそれぞれ異なる方向
に巻き付け形成してもよく、あるいは、図５（ｂ）に示
すように、差動結合された平面コイル対３８，３９，４
０を立方体の直交する３面にそれぞれ貼り付け形成して
もよい。 【００１９】次に、本実施例装置による等磁界線図の作
成処理について説明する。マルチチャンネルＳＱＵＩＤ
センサ１２と被検体Ｍの位置関係を設定したのち、被検
体Ｍの診断対象領域内の生体活動電流源ｍによって生じ
た微小磁界（各測定点における３軸方向の磁界成分）を
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２内の各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニット３０によって計測し、得られた各測定
点の磁界データをデータ収集ユニット１４に収集する。 【００２０】データ収集が終わると、磁界成分算出部１
８が各測定点における３軸方向の磁界成分、すなわち垂
直磁界成分と水平２方向の磁界成分とを求める。ここ
で、垂直磁界成分とは、測定面を構成する仮想の球体の
半径方向の磁界成分Ｂｒをいう（図１２参照）。また、
水平２方向の磁界成分とは、前記半径方向に垂直な（す
なわち、各測定点で測定面に接する）平面における直交
２方向の磁界成分Ｂθ，Ｂφをいう。なお、図３に示し
たＳＱＵＩＤセンサユニットの各コイル対３１，３２，
３３の各コイル軸芯は、磁界成分Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφの各
方向に必ずしも一致しないので、この場合、各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニットで検出された独立した任意の３方向成
分から磁界成分Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφを算出する。 【００２１】各ＳＱＵＩＤセンサユニット３０が配置さ
れた測定点における垂直方向の磁界成分および水平２方
向の磁界成分が求められると、補間処理部１９が各測定
点の垂直・水平磁界成分に基づいて、測定面上に設定し
た多数の格子点上の垂直方向磁界成分および水平２方向
の合成磁界成分をスプライン補間などを使って算出す
る。 【００２２】そして、等磁界線図作成部２０は、測定面
（球面）上の各格子点の垂直方向の磁界成分の強度分布
を適当な２次元平面に投影し、この２次元平面上の各格
子点において、磁界強度の等しい格子点を順次連結する
ことによって、垂直磁界成分の等磁界線図を作成する。
この等磁界線図を図６に例示する。 【００２３】この垂直磁界成分の等磁界線図のデータは
合成処理部２１に送られる。また、補間処理部１９で算
出された各格子点における水平２方向の合成磁界成分も
合成処理部２１に送られる。各格子点における水平２方
向の合成磁界成分の分布をベトクルの矢印表示で示した
模式図を図７に示す。合成処理部２１は、図６に示した
垂直磁界成分の等磁界線図と、図７に示した各格子点の
合成磁界成分のベトクルの矢印表示とを重ね合わせ処理
して、図８に示すような重ね合わせ等磁界線図を作成す
る。 【００２４】以上のようにして得られた重ね合わせ等磁
界線図は、必要に応じてカラーモニタ２２に表示された
り、あるいはカラープリンタ２３で印字出力されたりし
て、診断に供される。図８に示した重ね合わせの等磁界
線図から明らかなように、垂直磁界成分の等磁界線図の
上に、各格子点における水平２方向の合成磁界成分がベ
クトルの矢印表示で表されているので、電流源の個数や
位置などの総合的判断を容易に行なうことができる。ま
た、ノイズ等に起因して垂直磁界成分の等磁界線図上で
ピークと見えるような箇所があっても、水平成分の矢印
表示が全体としてその箇所に向かっていないような場合
には、その箇所のピークは本来の生体活動電流源によっ
て生じたものでないと判定できるので、電流源推定を的
確に行なうこともできる。 【００２５】なお、上述の実施例では垂直磁界成分の等
磁界線図上に水平２方向の合成磁界成分のベクトルの矢
印表示を重ね合わせたが、この発明はこれに限定され
ず、水平２方向の合成磁界成分の等磁界線図上に各格子
点の垂直磁界成分に関連したベクトルの矢印表示を重ね
合わせてもよい。以下、具体的に説明する。 【００２６】図１に示した磁界成分算出部１８で求めら
れた水平２方向の合成磁界成分Ｂθ，Ｂφから、その磁
界強度（大きさ）Ｂｈを求める。水平方向の磁界強度Ｂ
ｈは、次式から容易に求められる。 Ｂｈ＝√（Ｂθ2 ＋Ｂφ2) 【００２７】そして、補間処理部１９で各格子点におけ
る水平方向の磁場強度をスプライン補間などで求める。
続いて、等磁界線図作成部２０で水平２方向の合成磁界
成分の等磁界線図を作成する。この等磁界線図の一例を
図９に示す。 【００２８】一方、磁界成分算出部１８で各測定点にお
ける垂直磁界成分Ｂｒの回転成分（すなわち、rot(Ｂ
ｒ) ベクトル）を求める。さらに、補間処理部１９にお
いて、各格子点のrot(Ｂｒ) ベクトルを補間演算によっ
て求める。求められたrot(Ｂｒ) ベクトルの分布図を図
１０に示す。 【００２９】そして、合成処理部２１によって、水平磁
界成分の等磁界線図上に、垂直磁界成分のrot(Ｂｒ) ベ
クトルの分布を重ね合わせて、その重ね合わせ等磁界線
図をカラーモニタ２２やカラープリンタ２３から出力す
る。重ね合わされた等磁界線図を図１１に示す。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、垂直磁界成分の等磁界線図上に水平２方向
の合成磁界成分のベクトルの矢印表示を重ね合わせて出
力するか、あるいは、水平２方向の合成磁界成分の等磁
界線図上に垂直磁界成分に関連したベクトルの矢印表示
を重ね合わせて出力するようにしたので、何れにして
も、垂直磁界成分の分布と水平磁界成分の分布とを一つ
の等磁界線図上で確認することができる。したがって、
２つの等磁界線図を見比べる場合と比較して、生体活動
電流源の個数や位置などの総合的判断を容易かつ迅速に
行なうことができる。
る微弱な磁気を検出し、これを画像化することによっ
て、医学上有用な診断情報を提供する生体磁気計測装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで
形成されている分極が壊れて生体活動電流が流れる。こ
の生体活動電流は、脳や心臓において現れ、脳波，心電
図として記録される。また、生体活動電流によって生じ
る磁界は、脳磁図，心磁図として記録される。 【０００３】近年、生体から発せられる微弱な磁気を検
出する装置として、ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quan
tum Interface Device：超電導量子干渉計）素子を用い
たＳＱＵＩＤセンサが開発された。図１２に示すよう
に、ＳＱＵＩＤセンサ１は、差動結合された検出コイル
２と補償コイル３とを図示しないＳＱＵＩＤ素子に接続
して構成されている。各コイル２，３を差動結合するの
は、地磁気などのように無限遠にあるとみなされるノイ
ズを除去するためである。このＳＱＵＩＤセンサ１は液
体ヘリウムなどの冷媒に浸漬して用いられる。また、最
近では図１３に示すように、液体ヘリウムなどの冷媒を
満たしたデュワーと呼ばれる冷媒容器４内に、複数個の
ＳＱＵＩＤセンサ１を球面上に配置して構成されたマル
チチャンネルＳＱＵＩＤセンサが用いられている。 【０００４】上記のようなＳＱＵＩＤセンサ１を診断対
象部位である被検体Ｍの頭部に近接配備することによ
り、頭部内の生体活動電流源によって生じた磁界の直交
３軸成分（Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφ）のうち、ＳＱＵＩＤセン
サ１のコイル軸芯方向の垂直成分Ｂｒを検出することが
できる。各ＳＱＵＩＤセンサ１が配置された測定点にお
ける磁界の垂直成分が求められると、これらの測定点を
含む測定面上の多数の格子点の磁界成分をスプライン補
間などによって求め、このうち同じ磁界強度の格子点を
順次連結することにより図１４に示すような垂直磁界成
分の等磁界線図が得られる。この図１４に示した等磁界
線図は単一の電流双極子（電流源）によって生じた磁界
を検出して得られたものであって、図中の白丸は測定
点、黒丸は補間によって磁界成分が算出される測定面上
の多数の格子点である。この等磁界線図によれば、正
（＋）と負（−）の磁場ピークのほぼ中央に現れる零線
（磁場強度がほぼ零になる線）上に電流源（太い矢印で
示す）があると推定される。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、診断対象部位内に複数個の電流源が存
在すると、そのとき得られる垂直磁界成分の等磁界線図
は、図１４に示したような単一電流源の垂直磁界成分の
等磁界線図を数種類重ね合わせたような複雑な線図にな
る。このような垂直磁界成分の等磁界線図から各電流源
の個数や位置などを特定することは非常に困難である。 【０００６】このような垂直磁界成分の等磁界線図がも
つ不具合を解消した等磁界線図として、本出願人は先
に、水平合成磁界成分の等磁界線図が得られる生体磁気
計測装置を提案している（特願平７−１００３３８
号）。この生体磁気計測装置は、被検体Ｍの診断対象部
位に近接配備された複数個の磁気センサによって検出さ
れた各測定点における磁界の直交３軸成分（Ｂｒ，Ｂ
θ，Ｂφ）のうち、前記の垂直磁界成分Ｂｒに直交する
水平２方向の磁界成分Ｂθ，Ｂφを検出し、各測定点を
含む測定面上の多数の格子点の水平合成磁界成分をスプ
ライン補間などによって求め、このうち水平合成磁界成
分の大きさが同じ格子点を順次連結することにより、図
１５に示すような水平合成磁界成分の等磁界線図を得て
いる。 【０００７】図１５に示した等磁界線図は、診断対象部
位に２つの電流源Ｐ1 ，Ｐ2 が存在したある場合に得ら
れた等磁界線図である。このような水平合成磁界成分の
等磁界線図によれば、等磁界線図に表れるピークの位置
が電流源の位置にほぼ対応するので、診断対象部位に複
数個の電流源が存在する場合にも、各電流源の個数や大
まかな位置を比較的容易に推定することができる。 【０００８】そして、各電流源の個数や位置，大きさを
より一層精度よく推定するためには、従来から知られて
いる垂直磁界成分の等磁界線図と、本出願人によって先
に提案された上記の水平合成磁界成分の等磁界線図とを
見比べて総合的に判断するのが好ましいのであるが、別
々に出力表示された２つの等磁界線図を見比べるのは検
査者にとって煩雑であり、ともすれば的確かつ迅速に判
断を下せないこともあった。 【０００９】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、生体活動電流源の個数や位置などを
総合的に判断するのに適した等磁界線図を得ることがで
きる生体磁気計測装置を提供することを目的としてい
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明に係る生体磁気計測装置は、被検体の診断
対象領域に近接する各位置（測定点）に配備され、前記
診断対象領域内の生体活動電流源による微小磁界の直交
３軸成分を各測定点で計測する複数個の磁気センサと、
前記各磁気センサで計測された各測定点の磁界の直交３
軸成分から各測定点における垂直方向の磁界成分および
水平２方向の磁界成分を求める磁界成分算出手段と、前
記各測定点における垂直方向の磁界成分および水平２方
向の合成磁界成分に基づき、各磁気センサが置かれた測
定面上の多数の格子点における垂直磁界成分および水平
合成磁界成分を算出する補間処理手段と、磁界成分の大
きさの等しい格子点を順次連結することによって垂直磁
界成分または水平合成磁界成分のいずれか一方の等磁界
線図を求める等磁界線図作成手段と、垂直磁界成分の等
磁界線図を求めた場合には、この等磁界線図に各格子点
の水平合成磁界成分のベトクルの矢印表示を重ね合わせ
る一方、水平合成磁界成分の等磁界線図を求めた場合に
は、この等磁界線図に各格子点の垂直磁界成分に関連し
たベトクルの矢印表示を重ね合わせる合成処理手段と、
前記合成処理された等磁界線図を出力する出力手段と、
を備えたものである。 【００１１】 【作用】この発明の作用は次のとおりである。先ず、複
数個の磁気センサを被検体の診断対象領域に近接する各
位置（測定点）に配備し、診断対象領域内の生体活動電
流源による微小磁界の直交３軸成分を各測定点で計測す
る。そして、磁界成分算出手段が前記各磁気センサで計
測された各測定点の磁界の直交３軸成分から各測定点に
おける垂直方向の磁界成分と水平２方向の磁界成分とを
求める。次に、補間処理手段が各測定点における垂直方
向の磁界成分と水平２方向の磁界成分とに基づき、各磁
気センサが置かれた測定面上の多数の格子点における垂
直磁界成分と水平合成磁界成分とを算出する。そして、
等磁界線図作成手段が、磁界成分の大きさの等しい格子
点を順次連結することによって垂直磁界成分または水平
合成磁界成分のいずれか一方の等磁界線図を求める。垂
直磁界成分の等磁界線図が求められた場合、合成処理手
段が、この等磁界線図に各格子点の水平合成磁界成分の
ベトクルの矢印表示を重ね合わせる。一方、水平合成磁
界成分の等磁界線図が求められた場合には、合成処理手
段が、この等磁界線図に各格子点の垂直磁界成分に関連
したベトクルの矢印表示を重ね合わせる。そして、出力
手段が合成処理された等磁界線図を出力する。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施例を説明する。図１はこの発明に係る生体活動電流
源推定装置の一実施例の概略構成を示したブロック図で
ある。図中、符号１０は磁気シールドルームであり、こ
の磁気シールドルーム１０内に被検体Ｍが仰臥されるベ
ッド１１と、被検体Ｍの診断対象領域である例えば脳に
近接配備され、脳内に生じた生体活動電流源による微小
磁界を無侵襲に計測するためのマルチチャンネルＳＱＵ
ＩＤセンサ１２とが設けられている。マルチチャンネル
ＳＱＵＩＤセンサ１２は、デュワーと呼ばれる冷媒容器
内に複数個のＳＱＵＩＤセンサユニットを配置して液体
ヘリウムなどの冷媒に浸漬して収納している。各ＳＱＵ
ＩＤセンサユニットは磁界の直交３軸成分をそれぞれ計
測（ベクトル計測）する３つのＳＱＵＩＤセンサで構成
されている。ＳＱＵＩＤセンサユニットの具体的な構成
は後に詳述する。なお、本実施例において各ＳＱＵＩＤ
センサユニットは球面上に配置されており、以下、この
面を測定面という。また、測定面上における各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニットの配置位置を測定点という。 【００１３】マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２で
検出された各測定点の磁界データはデータ変換ユニット
１３に与えられてデジタルデータに変換された後、デー
タ収集ユニット１４に集められる。刺激装置１５は、被
検体Ｍに電気的刺激（あるいは音、光刺激など）を与え
るためのものである。ポジショニングユニット１６は、
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２を基準とした３
次元座標系に対する被検体Ｍの位置関係を把握するため
の装置である。例えば、被検体Ｍの複数箇所に小コイル
を取り付け、これらの小コイルにポジショニングユニッ
ト１６から給電する。そして、各コイルから発生した磁
界をマルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２で検出する
ことにより、マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２に
対する被検体Ｍの位置関係を把握する。 【００１４】本実施例の要部であるデータ解析ユニット
１７は、データ収集ユニット１４に集められた磁界デー
タに基づいて、各測定点における垂直方向の磁界成分お
よび水平２方向の磁界成分を求める磁界成分算出部１８
と、各測定点における垂直方向の磁界強度および水平方
向の合成磁界強度に基づき、測定面上の多数の格子点に
おける垂直磁界成分および水平合成磁界成分をスプライ
ン補間などによって算出する補間処理部１９と、垂直磁
界成分の大きさの等しい格子点を順次連結することによ
って垂直磁界成分の等磁界線図を求める等磁界線図作成
部２０と、垂直磁界成分の等磁界線図に補間処理部１９
で求められた各格子点の水平合成磁界成分のベクトルの
矢印表示を重ね合わせる合成処理部２１などから構成さ
れている。 【００１５】そして、データ解析ユニット１７には、合
成処理部２１で重ね合わせ処理された等磁界線図を出力
する出力手段としての、等磁界線図を表示するカラーモ
ニタ２２と、それを印字出力するカラープリンタ２３と
が接続されている。 【００１６】次に図２，図３を参照してマルチチャンネ
ルＳＱＵＩＤセンサ１２を構成するＳＱＵＩＤセンサユ
ニットについて説明する。このＳＱＵＩＤセンサユニッ
トは３軸型グラジオメータとも呼ばれるもので、例えば
図２に示すように、フィルムＦ上にそれぞれ電気的に絶
縁分離して形成された３つのコイル対３１，３２，３３
を備える。例えば、コイル対３１は、三角関数で表され
る２つの導電パターン３１ａ，３１ｂの両端を直線の導
電パターンＡ，Ｂで接続したもので、導電パターン３１
ｂに接続端子３１ｃが形成されている。他のコイル対３
２，３３も同様の導電パターン３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂで構成されている。各コイル対３１，３２，
３３の導電パターンはそれぞれ横方向に（２／３）πａ
だけシフトして配置されている。ここで、符号ａは後述
するコイルボビンの半径である。 【００１７】３つのコイル対３１，３２，３３が形成さ
れたフィルムＦを、直線の導電パターンＡ，Ｂが近接す
るように、コイルボビンに巻き付け固定する。その状態
を図３に示す。これにより、例えばコイル対３１の導電
パターン３１ａは検出コイルを、導電パターン３１ｂは
補償コイルをそれぞれ形成し、各コイルは差動結合され
た状態になる。各コイル対３１，３２，３３の端子３１
ｃ，３２ｃ，３３ｃは図示しないＳＱＵＩＤ素子に接続
される。このようにして形成されたＳＱＵＩＤセンサユ
ニット３０が、図４に示すように、冷媒容器３４内の球
面上に配置される。 【００１８】なお、磁界の３軸方向成分を検出するＳＱ
ＵＩＤセンサユニットは、上述のものに限らず、例えば
図５（ａ）に示すように、それぞれ差動結合されたコイ
ル対３５，３６，３７を立方体上にそれぞれ異なる方向
に巻き付け形成してもよく、あるいは、図５（ｂ）に示
すように、差動結合された平面コイル対３８，３９，４
０を立方体の直交する３面にそれぞれ貼り付け形成して
もよい。 【００１９】次に、本実施例装置による等磁界線図の作
成処理について説明する。マルチチャンネルＳＱＵＩＤ
センサ１２と被検体Ｍの位置関係を設定したのち、被検
体Ｍの診断対象領域内の生体活動電流源ｍによって生じ
た微小磁界（各測定点における３軸方向の磁界成分）を
マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ１２内の各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニット３０によって計測し、得られた各測定
点の磁界データをデータ収集ユニット１４に収集する。 【００２０】データ収集が終わると、磁界成分算出部１
８が各測定点における３軸方向の磁界成分、すなわち垂
直磁界成分と水平２方向の磁界成分とを求める。ここ
で、垂直磁界成分とは、測定面を構成する仮想の球体の
半径方向の磁界成分Ｂｒをいう（図１２参照）。また、
水平２方向の磁界成分とは、前記半径方向に垂直な（す
なわち、各測定点で測定面に接する）平面における直交
２方向の磁界成分Ｂθ，Ｂφをいう。なお、図３に示し
たＳＱＵＩＤセンサユニットの各コイル対３１，３２，
３３の各コイル軸芯は、磁界成分Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφの各
方向に必ずしも一致しないので、この場合、各ＳＱＵＩ
Ｄセンサユニットで検出された独立した任意の３方向成
分から磁界成分Ｂｒ，Ｂθ，Ｂφを算出する。 【００２１】各ＳＱＵＩＤセンサユニット３０が配置さ
れた測定点における垂直方向の磁界成分および水平２方
向の磁界成分が求められると、補間処理部１９が各測定
点の垂直・水平磁界成分に基づいて、測定面上に設定し
た多数の格子点上の垂直方向磁界成分および水平２方向
の合成磁界成分をスプライン補間などを使って算出す
る。 【００２２】そして、等磁界線図作成部２０は、測定面
（球面）上の各格子点の垂直方向の磁界成分の強度分布
を適当な２次元平面に投影し、この２次元平面上の各格
子点において、磁界強度の等しい格子点を順次連結する
ことによって、垂直磁界成分の等磁界線図を作成する。
この等磁界線図を図６に例示する。 【００２３】この垂直磁界成分の等磁界線図のデータは
合成処理部２１に送られる。また、補間処理部１９で算
出された各格子点における水平２方向の合成磁界成分も
合成処理部２１に送られる。各格子点における水平２方
向の合成磁界成分の分布をベトクルの矢印表示で示した
模式図を図７に示す。合成処理部２１は、図６に示した
垂直磁界成分の等磁界線図と、図７に示した各格子点の
合成磁界成分のベトクルの矢印表示とを重ね合わせ処理
して、図８に示すような重ね合わせ等磁界線図を作成す
る。 【００２４】以上のようにして得られた重ね合わせ等磁
界線図は、必要に応じてカラーモニタ２２に表示された
り、あるいはカラープリンタ２３で印字出力されたりし
て、診断に供される。図８に示した重ね合わせの等磁界
線図から明らかなように、垂直磁界成分の等磁界線図の
上に、各格子点における水平２方向の合成磁界成分がベ
クトルの矢印表示で表されているので、電流源の個数や
位置などの総合的判断を容易に行なうことができる。ま
た、ノイズ等に起因して垂直磁界成分の等磁界線図上で
ピークと見えるような箇所があっても、水平成分の矢印
表示が全体としてその箇所に向かっていないような場合
には、その箇所のピークは本来の生体活動電流源によっ
て生じたものでないと判定できるので、電流源推定を的
確に行なうこともできる。 【００２５】なお、上述の実施例では垂直磁界成分の等
磁界線図上に水平２方向の合成磁界成分のベクトルの矢
印表示を重ね合わせたが、この発明はこれに限定され
ず、水平２方向の合成磁界成分の等磁界線図上に各格子
点の垂直磁界成分に関連したベクトルの矢印表示を重ね
合わせてもよい。以下、具体的に説明する。 【００２６】図１に示した磁界成分算出部１８で求めら
れた水平２方向の合成磁界成分Ｂθ，Ｂφから、その磁
界強度（大きさ）Ｂｈを求める。水平方向の磁界強度Ｂ
ｈは、次式から容易に求められる。 Ｂｈ＝√（Ｂθ2 ＋Ｂφ2) 【００２７】そして、補間処理部１９で各格子点におけ
る水平方向の磁場強度をスプライン補間などで求める。
続いて、等磁界線図作成部２０で水平２方向の合成磁界
成分の等磁界線図を作成する。この等磁界線図の一例を
図９に示す。 【００２８】一方、磁界成分算出部１８で各測定点にお
ける垂直磁界成分Ｂｒの回転成分（すなわち、rot(Ｂ
ｒ) ベクトル）を求める。さらに、補間処理部１９にお
いて、各格子点のrot(Ｂｒ) ベクトルを補間演算によっ
て求める。求められたrot(Ｂｒ) ベクトルの分布図を図
１０に示す。 【００２９】そして、合成処理部２１によって、水平磁
界成分の等磁界線図上に、垂直磁界成分のrot(Ｂｒ) ベ
クトルの分布を重ね合わせて、その重ね合わせ等磁界線
図をカラーモニタ２２やカラープリンタ２３から出力す
る。重ね合わされた等磁界線図を図１１に示す。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、垂直磁界成分の等磁界線図上に水平２方向
の合成磁界成分のベクトルの矢印表示を重ね合わせて出
力するか、あるいは、水平２方向の合成磁界成分の等磁
界線図上に垂直磁界成分に関連したベクトルの矢印表示
を重ね合わせて出力するようにしたので、何れにして
も、垂直磁界成分の分布と水平磁界成分の分布とを一つ
の等磁界線図上で確認することができる。したがって、
２つの等磁界線図を見比べる場合と比較して、生体活動
電流源の個数や位置などの総合的判断を容易かつ迅速に
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる生体磁気計測装置一実施例の
概略構成を示すブロック図である。 【図２】ＳＱＵＩＤセンサユニットの展開状態を示す図
である。 【図３】ＳＱＵＩＤセンサユニットの組立て状態を示す
図である。 【図４】実施例装置で使用されるマルチチャンネルＳＱ
ＵＩＤセンサの概略構成図である。 【図５】ＳＱＵＩＤセンサユニットの変形例を示す斜視
図である。 【図６】垂直磁界成分の等磁界線図である。 【図７】水平２方向の合成磁界成分の分布図である。 【図８】重ね合わせ処理された等磁界線図である。 【図９】変形例に係る水平２方向の合成磁界成分の等磁
界線図である。 【図１０】変形例に係る垂直磁界成分の回転ベクトル成
分の分布図である。 【図１１】変形例に係る重ね合わせ処理された等磁界線
図である。 【図１２】従来例に係るＳＱＵＩＤセンサの説明図であ
る。 【図１３】従来例に係るマルチチャンネルＳＱＵＩＤセ
ンサの説明図である。 【図１４】従来例に係る垂直磁界成分の等磁界線図であ
る。 【図１５】先に提案された装置で得られる水平磁界成分
の等磁界線図である。 【符号の説明】 １２…マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ １８…磁界成分算出部 １９…補間処理部 ２０…等磁界線図作成部 ２１…合成処理部 ２２…カラーモニタ ２３…カラープリンタ
概略構成を示すブロック図である。 【図２】ＳＱＵＩＤセンサユニットの展開状態を示す図
である。 【図３】ＳＱＵＩＤセンサユニットの組立て状態を示す
図である。 【図４】実施例装置で使用されるマルチチャンネルＳＱ
ＵＩＤセンサの概略構成図である。 【図５】ＳＱＵＩＤセンサユニットの変形例を示す斜視
図である。 【図６】垂直磁界成分の等磁界線図である。 【図７】水平２方向の合成磁界成分の分布図である。 【図８】重ね合わせ処理された等磁界線図である。 【図９】変形例に係る水平２方向の合成磁界成分の等磁
界線図である。 【図１０】変形例に係る垂直磁界成分の回転ベクトル成
分の分布図である。 【図１１】変形例に係る重ね合わせ処理された等磁界線
図である。 【図１２】従来例に係るＳＱＵＩＤセンサの説明図であ
る。 【図１３】従来例に係るマルチチャンネルＳＱＵＩＤセ
ンサの説明図である。 【図１４】従来例に係る垂直磁界成分の等磁界線図であ
る。 【図１５】先に提案された装置で得られる水平磁界成分
の等磁界線図である。 【符号の説明】 １２…マルチチャンネルＳＱＵＩＤセンサ １８…磁界成分算出部 １９…補間処理部 ２０…等磁界線図作成部 ２１…合成処理部 ２２…カラーモニタ ２３…カラープリンタ
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−146416（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−246926（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−42119（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−266499（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−77564（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 5/05
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被検体の診断対象領域に近接する各位置
（測定点）に配備され、前記診断対象領域内の生体活動
電流源による微小磁界の直交３軸成分を各測定点で計測
する複数個の磁気センサと、前記各磁気センサで計測さ
れた各測定点の磁界の直交３軸成分から各測定点におけ
る垂直方向の磁界成分および水平２方向の磁界成分を求
める磁界成分算出手段と、前記各測定点における垂直方
向の磁界成分および水平２方向の合成磁界成分に基づ
き、各磁気センサが置かれた測定面上の多数の格子点に
おける垂直磁界成分および水平合成磁界成分を算出する
補間処理手段と、磁界成分の大きさの等しい格子点を順
次連結することによって垂直磁界成分または水平合成磁
界成分のいずれか一方の等磁界線図を求める等磁界線図
作成手段と、垂直磁界成分の等磁界線図を求めた場合に
は、この等磁界線図に各格子点の水平合成磁界成分のベ
トクルの矢印表示を重ね合わせる一方、水平合成磁界成
分の等磁界線図を求めた場合には、この等磁界線図に各
格子点の垂直磁界成分に関連したベトクルの矢印表示を
重ね合わせる合成処理手段と、前記合成処理された等磁
界線図を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とす
る生体磁気計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34760795A JP3407520B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 生体磁気計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34760795A JP3407520B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 生体磁気計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09164123A JPH09164123A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3407520B2 true JP3407520B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=18391369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34760795A Expired - Fee Related JP3407520B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 生体磁気計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407520B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4090722B2 (ja) | 2001-10-23 | 2008-05-28 | 純一 小川 | 磁性流体検出装置 |
| EP1632176B1 (en) * | 2003-06-11 | 2010-07-21 | Japan Science and Technology Agency | Sensor for magnetoencephalography meter and supermultichannel magnetoencephalography meter system using the same |
| JP2010187708A (ja) * | 2008-01-10 | 2010-09-02 | Univ Of Tokushima | 顎運動の測定装置とこれに使用されるセンサコイルの製造方法 |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP34760795A patent/JP3407520B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09164123A (ja) | 1997-06-24 |
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