JP4421932B2 - 生体磁場計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体の脳の神経活動や心臓の心筋活動等に関係する生体内電流等が原因で発生する生体の磁場を計測する生体磁場計測装置に関する。

従来から磁気センサである超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ＝Superconducting Quantum Interference Device）を用いて、生体から発生する微弱な磁場の分布を測定し、その測定結果から、生体内部の活動電流の位置を推定し、その分布をイメージングする多チャンネル（多数の磁気センサをマトリックス配置したもの）の生体磁気計測装置が知られている。そのような従来例は、たとえば特開平４−３１９３３４号公報，特開平５−１４６４１６号公報等に開示されている。

特開平４−３１９３３４号公報

特開平５−１４６４１６号公報

前記従来例は、生体磁気イメージング装置に関する動作原理に関するものであり、その開示内容には実施化する上での技術課題や解決手段が開示されていない。また、前記従来例は脳の内部に発生する生体活動電流に関するものであって、他の部位に関する具体的な開示はなされていない。

この種の生体磁場計測装置の実用化に必要な条件として、生体から発せられる微小磁場をノイズの影響を極力排除して検出することが望まれている。そのため、環境磁気雑音の影響を除去するために、生体磁場計測装置を磁気シールドルーム内に設置するほかに、その他のノイズや生体現象の突発的現象の影響を排除するために計測データである磁場信号をアベレージング処理することが必要とされている。

アベレージング処理とは、収集した磁場信号の中で繰り返し表れる生体活動に関係した時間波形（例えば心臓の磁場計測を行なう場合にはその中に表れる心拍に相当する時間波形）を加算して平均処理の計算を行い、ノイズを減らした滑らかな波形にする処理のことである。例えば心磁計（心臓の磁場を計測する生体磁場計測装置は心磁計と称されることもある）にアベレージング処理を適用すれば、個人差のある心拍パターンを正確にとらえ、種々の心臓疾患等を正確にとらえることができるものとして期待されている。

本発明の主たる目的は、複数チャンネルの磁気センサを用いた生体磁場計測装置において、全チャンネルの計測データを画面に表示するほかに、チャンネルを指定して一画面のデータ情報量を極力多く観察でき、しかも、画面に表れるデータ情報の視認性の機能向上及び画面表示の操作の簡便性を図ることにある。さらに、アベレージング処理等に貢献でき、迅速且つ高信頼のデータ解析が行い得る生体磁場計測装置を提供することにある。

本発明は、基本的には次のように構成される。
（１）第１の発明は、被検者の生体内から発せられる複数位置の磁場を複数の磁気センサを用いて計測する生体磁場計測装置において、
前記複数の磁気センサに対応するチャンネルをディスプレイの画面に表示するチャンネル表示手段と、
前記チャンネル表示手段の中から所望のチャンネルを指定するチャンネル指定手段と、
指定されたチャンネルの計測信号を時間波形として一画面に複数行の時間軸にわたり表示する時間波形表示手段と、を備えてなる。

このような構成によれば、複数チャンネルの磁気センサを用いて生体の複数位置の磁場を計測する場合、特に計測データが生体活動に関係して繰り返し表れる時間波形であっても、それをチャンネルを指定して、指定されたチャンネルの時間波形（計測情報）を、一画面に複数行にわたる長時間の時間軸によって連続的により多く観察者に知らせることが可能になる。観察者は、この画面を通して同一チャンネルで繰り返し表れる多数の時間波形同士を互いに較べて観察でき、例えば、この中で、アベレージング処理に適したデータと適しない不良データの選別も可能になる。
（２）第２の発明は、生体磁場計測装置において、
前記同様のチャンネル表示手段と、チャンネル指定手段とを有し、さらに、指定されたチャンネルの計測信号を時間波形として一画面に時間軸の長さを任意に設定可能に表示する時間波形表示手段と、
前記時間波形の一部を選択して拡大表示する波形拡大表示手段と、を備えてなることを特徴とする。

上記構成によれば、複数チャンネルの中の指定されたチャンネルの計測データを時間波形として一画面に時間軸の長さを任意に設定して表示できるので、一画面で知りたい各チャンネルの時間波形の情報を十分に得ることができ、しかも、その中から、より詳細な情報を知りたい場合に、波形の一部拡大を伴って、その詳細情報を知ることができる。
（３）第３の発明は、第１の発明の構成要素に加えて、前記時間軸上に繰り返し表れる特徴的な時間波形の中からアベレージング処理に適した時間波形を選択する波形選択手段と、
選択された時間波形についてアベレージング処理のための演算を実行する演算手段と、を備えたことを特徴とする。

上記の波形選択手段としては、例えば、画面を通して操作者がアベレージング条件を設定し該アベレージング条件を満足する時間波形を演算により選択する方式と、画面を通して操作者が直接選択する方式のいずれか一方あるいは双方を併用するものが考えられる。

このような構成によれば、例えばアベレージング処理の対象となる時間波形が繰り返し表れる心拍等に相当する計測信号である場合において、その計測信号のうちノイズ等の突発的な影響がほとんどない心拍データだけを迅速に選別して、良好なアベレージング処理を実行でき、信頼性の高い生体磁場計測データを提供できる。
（４）第４の発明は、生体磁場計測装置において、ディスプレイの画面に表示されている計測磁場データの時間波形上の一点を指定して、その指定された点の磁場強度及び時間を時間波形の画面を通して表示する一点表示手段を備えていることを特徴とする。

このような構成によれば、計測磁場データの時間波形の形態のほかに、その一点を指定して、指定された点の磁場強度及び時間を併せて一画面に知ることができ、より詳細な情報を簡単な表示操作によって知ることができる。
（５）第５の発明は、生体磁場計測装置において、計測された信号の中の繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークとピークとの間の時間間隔を棒グラフにより表示する棒グラフ表示手段を備えてなることを特徴とする。

時間軸上に繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークは、例えば、心臓磁場データとなる心拍のＲ波のピーク値である。

上記構成によれば、時間波形のピークとピークの間の時間間隔（例えば心拍のＲ−Ｒ間隔）の長短から時間波形の中に不良の時間波形（例えば、ノイズや不整脈）が含まれているか否か知ることができ、この不良データを排除することで、アベレージング処理その他のデータ解析処理の信頼性を高める。また、心拍のＲ−Ｒ間隔等を棒グラフ及びヒストグラムでグラフ化することにより、データ解析機能を拡張させる。
（６）第６の発明は、生体磁場計測装置において、前記同様のチャンネル表示手段と、チャンネル指定手段とを有し、さらに、指定されたチャンネルの計測信号を時間波形として一画面に複数行の時間軸にわたり表示する時間波形表示手段と、前記時間軸上に繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークとピークとの間の時間間隔を前記時間波形の表示画面中に棒グラフにより表示する棒グラフ表示手段と、を備えてなることを特徴とする。時間軸上に繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークは、例えば、心臓磁場データとなる心拍のＲ波のピーク値である。

上記構成によれば、上記（５）同様の作用，効果を得るほかに時間波形のピーク間隔（例えば心拍のＲ−Ｒ間隔）の棒グラフとそれに対応の時間波形を併せて表示するので、棒グラフの部分が時間波形ではどのようになっているが即時に確認できる。

第１の発明によれば、複数チャンネルの磁気センサを用いた生体磁場計測装置において、チャンネルを指定して収集した生体磁場信号の時間波形（データ情報量）を長時間表示できるため、多くの情報（例えば心拍波形）を一度に表示でき、操作者のデータ解析作業（例えばアベレージング処理のデータの選択作業）の簡便化，操作の簡略化，視認性の向上を図り得る。

第２の発明によれば、さらに、時間軸上の指定した領域の時間波形を拡大表示できるため、その詳細情報を得て異常な信号が入っている場合に迅速に確認できる。

第３の発明によれば、アベレージング対象波形を一画面の中で任意に選択し、その選択作業の能率向上を図って信頼性の高いアベレージング処理を保証し、高信頼のデータ解析を行うことができる。

第４の発明においても、より詳細な生体磁気計測情報を簡単な表示操作によってしることができる。

第５の発明によれば、例えば時間波形のピーク間隔（Ｒ−Ｒ間隔）を棒グラフおよびヒストグラムでグラフ化することにより、Ｒ−Ｒ間隔を視覚的に確認でき、データ解析機能を拡張して高信頼の解析を行うことができる。

第６の発明によれば、第５の発明同様の効果に加えて、Ｒ−Ｒ間隔の棒グラフとそれに対応の時間波形を併せて表示するので、棒グラフの部分が時間波形ではどのようになっているが即時に確認でき、データ確認作業の能率向上を図り得る。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の適用対象となる生体磁気計測装置の実施例を示す概略構成図である。

本実施例の生体磁気計測装置は、一例として、心臓の磁場分布を計測する心臓磁気計測装置（心磁計）を例示しており、環境磁気雑音の影響を除去するために、生体磁気計測装置は磁気シールドルーム１内に設置される。生体からなる被検体（被検者）２は、通常はベッド３に仰向け状態でその心磁計測が行われるが、うつ伏せなどの状態で計測が行われる場合もある。

被検者の生体面（胸部の場合は一般に胸壁に平行な面）はベッド３の面とほぼ平行であるとみなし、そしてこの面は直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）のｘ−ｙ平面と平行であるものとみなす。実際には、被検者の胸部は曲面であると共に傾いているが、説明を簡単にするためにほぼ平行とする。

被検者２の胸部の上方には、冷媒である液体Ｈeで満たされたデュワ４が配置され、デュワ４はＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉素子）とそのＳＱＵＩＤに接続された検出コイルとを含む複数個の磁気センサを収容している。液体Ｈｅは磁気シールドルーム１の外部にある自動補給装置５から連続的に補給される。

磁気センサの出力は、被検者２から発生して検出コイルにより検出される生体磁場の強度（磁束密度と考えることもできる）と特定の関係をもつ電圧を出力し、その出力がＦＬＬ（Flux Locked loop）回路６に入力される。このＦＬＬ回路６は、ＳＱＵＩＤの出力を一定に保つように、ＳＱＵＩＤに入力された生体磁場（生体磁気）の変化を帰還コイルを介してキャンセルする（これを磁場ロックと呼ぶ）。その帰還コイルに流した電流を電圧に変換することにより、生体磁場信号の変化と特定の関係にある電圧出力を得ることができる。このように帰還コイルを介して検出する方式を取っているので、微弱の磁場を高感度に検出できる。

上記出力電圧は増幅器・フイルタ・増幅器（ＡＦＡ）７に入力され、その出力はサンプリングされて、Ａ／Ｄ変換器７−２によりＡ／Ｄ変換され、計算機８に取り込まれる。

計算機８はパーソナルコンピュータからなり、８−１はそのデイスプレイ部、８−２はキーボード、そして８−３はマウスを示す。

マウス８−３は画面上でカーソルを移動させて処理対象を選択するのに用いられる。この操作はキーボードを操作することによっても行うことができる。計算機にはプリンタ９が接続されており、ディスプレイ部８−１で表示された内容を出力用紙に配置して出力することができる。プリンタはカラー印刷でも白黒印刷でもよいが、本実施例ではカラー印刷可能なプリンタが接続されている。

ＡＦＡ７の入力ゲイン及び出力ゲインは調整可能であり、また、ＡＦＡ７は第１の基準周波数以下の周波数信号を通過させるローパスフイルタ、第１の基準周波数よりも低い第２の基準周波数以上の周波数信号を通過させるハイパスフイルタ及び商用電源周波数をカットするノッチフィルタを含む。

計算機８は各種の処理を行うことができ、その処理結果はディスプレイ部８−１に表示される。

なお、図１で示す計算機８は一実施例を示したものであり、これに限定されるものではない。例えば、タッチパネルを備えたディスプレイを備えたものや、マウスに変えて他の座標指示装置、例えばトラックボールやジョスティック等のポインティングデバイスを使用したものでもよい。また場合によっては公衆電話回線を介して接続される計算機でもよい。

ＳＱＵＩＤとしては、例えば一例として直流ＳＱＵＩＤが用いられる。ＳＱＵＩＤに外部磁場が与えられたときに、それに対応する電圧（Ｖ）が発生するようにＳＱＵＩＤには直流バイアス電流（Ｉbias）が流される。その外部磁場を磁束Φで表すと、ＶのΦに対する特性曲線すなわちΦ−Ｖ特性曲線は周期関数で与えられる。計測に当っては、それに先立って、ＦＬＬ回路６のオフセット電圧（Ｖ_OFF）を調整してΦ−Ｖ特性曲線の直流電圧をゼロレベルにする操作が行われる。

図２は磁気センサの配置構成を示す。磁気センサの検出コイルには生体磁場の接線成分（生体面すなわちｘ−ｙ平面にほぼ平行な成分）を検出するコイルと生体磁場の法線成分（生体面すなわちｘ−ｙ平面に直交する成分）を検出するコイルがある。生体磁場の接線成分を検出するコイルとしては、コイル面がｘ方向及びｙ方向をそれぞれ向いた２つのコイルが用いられ、また、生体磁場の法線成分を検出するコイルとしてはコイル面がｚ方向を向いたコイルが用いられる。

複数個の磁気センサ２０−１〜２０−８、２１−１〜２１−８、２２−１〜２２−８、２３−１〜２３−８、２４−１〜２４−８、２５−１〜２５−８、２６−１〜２６−８及び２７−１〜２７−８は、図２に示されるように、生体面すなわちｘ−ｙ平面とほぼ平行な面上にマトリックス状に配置される。磁気センサの数は任意であってよいが、図２では、磁気センサのマトリックスは８行８列からなっているから、磁気センサの数は８×８＝６４である。

各磁気センサは、図２に示されるように、その長手方向が生体面すなわちｘ−ｙ平面に対して垂直な方向（ｚ方向）と一致するように配置される。なお、この一実施例ではベッド面とセンサのＸ−Ｙ面とを平行にしているが、測定精度を高めるには体に接近させる方が良く、傾けるようにすることができる。但し、被検者である人体は常に動いているので、人体に密着させるとこの動きが検出部を動かし、かえって高精度の検出が困難となる。

図３は磁気センサの各々の、生体磁場の法線成分Ｂzを検出するセンサの構成を示す。同図において、超伝導線（Ｎｉ−Ｔｉ線）で作られたコイルはそのコイル面がｚ方向を向くように配置される。このコイルは互いに逆向きの２つのコイル１０及び１１の組み合わせからなり、被検者２に近い方のコイル１０は検出コイルとされ、遠い方のコイル１１は外部磁場雑音を検出する参照コイルとされる。

外部磁場雑音は被検者よりも遠い信号源から生じており、したがって、その雑音信号は検出コイル１０及び参照コイル１１の両方によって検出される。一方、被検者からの磁場信号は微弱であり、したがって、その生体磁場信号は検出コイル１０によって検出されるが、参照コイル１１はその生体磁場信号にほとんど感応しない。このため、検出コイル１０は生体磁場信号と外部磁場雑音信号を検出し、参照コイル１１は外部磁場雑音信号を検出するから、両コイルで検出された信号の差をとることによりＳ／Ｎ比の高い生体磁場の計測が可能となる。これらのコイルはＳＱＵＩＤ１２を実装した実装基板の超伝導線を介してＳＱＵＩＤの入力コイルに接続され、これによって、検出された生体磁場信号の法線方向の成分ＢzがＳＱＵＩＤに伝達される。

図４は磁気センサの各々の、生体磁場の接線成分Ｂｘ及びＢｙを検出するセンサの構成を示す。同図において、接線方向の生体磁場成分検出用のセンサでは平面コイルが用いられる。すなわち、検出コイル１０´及び１０″並びに参照コイル１１´及び１１″は平面コイルからなり、これらは互いにｚ方向において間隔づけられている第１及び第２の平面にそれぞれ配置される。これらのコイルは法線成分用と同様にＳＱＵＩＤ１２´及び１２″の実装基板の入力コイルに接続される。４角柱の互いに直交する２面に、これらのＢｘ成分検出用のセンサ１３及びＢｙ成分検出用のセンサ１４が貼付けられ、これによってＢｘ成分及びＢｙ成分を検出し得るセンサが形成される。

接線成分Ｂｘ、Ｂｙについては、これを図４に示される磁気センサを用いて検出する以外に、図３の磁気センサで得られた法線成分Ｂｚをｘ、ｙについて偏微分して求めてもよい。この場合は一つの磁気センサで接線成分Ｂｘ、Ｂｙと法線成分Ｂzとの両方を検出し、測定することができる。

図５は図２で示した磁気センサと被検者２の被計測部である胸部３０との位置関係を示す。示されている点は図２に示されるマトリックス上の行と列との交点すなわち被検者２の計測点すなわち計測位置を表す。これらの各計測位置をチャンネルとも呼ぶ。

図からわかるように、この実施例では、被検者２の頭部から脚部を結ぶ体軸方向をｙ方向とし、被検者２の横方向をｘ方向としている。各磁気センサは１から６４までの連続番号および格子上の位置によって識別している。１から６４までの連続番号は左上隅にある磁気センサを１（チャンネル）とし、以下右に向かって２、３、４、…となり、右上隅の磁気センサが８チャンネルとなる。続いて２段目左隅の磁気センサから９、１０、…となり、２段目右隅の磁気センサが１６チャンネルとなる。以下同様にして番号が付与され、右下隅の磁気センサが６４チャンネルとなる。また格子上位置で磁気センサを識別する場合にはｎ行ｍ列と表現する。磁気センサ１ならば１行１列、磁気センサが６４チャンネルならば８行８列となる。

図１８に磁気センサで検出される一心拍分の心磁信号の波形パターンの例を示す。心磁信号の基本的な波形パターンは心電図の波形パターンと対応しており、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波を確認することができる。Ｐ波は洞結節から発射された刺激波によって心房筋が興奮する過程を、ＱＲＳ波は左右両心室の興奮過程を、Ｔ波は心室の興奮からの回復過程を表している。Ｕ波の電気生理学的な意味はまだ十分には解明されておらず、また振幅が小さくて確認できないことが多い。

生体からの磁場の計測位置（センサ位置）における信号を演算処理した結果の物理量として、ある時刻の磁束密度、時間区間内の磁束密度を時間で積分した時間積分値、および心臓磁気計測の場合には基準時刻からＱＲＳ波のピーク位置時点までの時間である伝播時間などがある。

心磁波形値つまり磁束密度が等しい点を結んで作られたマップを等磁線図と呼ぶ。各チャンネルは粗く設定されているので、予め等磁線の間隔つまり磁場強度差を設定して各チャンネル間を直線補間して等磁線を描くことにより、より診断に適した図を作ることができる。

心磁波形データは予め定められた時間範囲にわたって積分されてもよい。その時間積分値が等しい点（チャンネル）を結んで作られたマップを時間積分図と呼ぶ。

各センサで検出された信号データの時間特性において、時点ｔ1からＱＲＳ波のピーク位置時点までの時間を伝播時間と呼び、その伝播時間が等しい点を結んで作られたマップを伝播時間図と呼ぶ。ｔ１時点は更に、ＱＲＳ波のピーク位置時点を検出し、この時点を基準として決定されてもよい。

等磁線図、時間積分図および伝播時間図はセンサの配置されている平面に対応させて再構成されるが、各演算処理による特性量を該平面に垂直な方向に採って３次元マッピングとして再構成することもできる。

ここで、本発明の要旨の具体例についての説明を行う。

生体磁気信号の計測およびデータ表示解析はすべて計算機８によって実行され、ディスプレイ部８−１、キーボード部８−２、マウス８−３によって操作される。

図６は本発明を具体化する装置のブロック構成図である。本例は一例として心磁計を例示しているが、これに限定されず、脳の磁場を計測する脳磁計に適用してもよい。

図６に示すように、心臓磁場データ計測手段（ＳＱＵＩＤ；磁気センサ）６０１で計測された計測データは、心臓磁気生データファイルに取り込まれた後、種々の画面表示処理部（計測モニタ画面処理部６１０，時間波形拡大表示処理部６０５，単一チャンネル時間波形表示処理部６０６，複数チャンネル時間波形表示処理部６０７，Ｒ−Ｒヒストグラム表示処理部６０８，等磁場線図表示処理部６０９）を表示モード選択手段６１１で選択することによって所定のデータ表示処理を施された後、表示画面部６１０に表示される。また、アベレージング処理手段を駆動させることで、計測データ（時間波形）についてアベレージング処理がなされる。ここで、アベレージング処理とは、収集した心臓磁場信号（計測データ）中の各心拍（時間波形）に対して加算平均処理する計算を行い、ノイズを減らした滑らかな波形にする処理のことである。アベレージング処理された計測データは、データファイル６０４に格納（記憶）され、上記心臓磁気生データファイルに代わって上記した種々の画面表示処理部６１０，６０５，６０６，６０７，６０８，６０９を介して表示可能にしてある。この画面表示処理部６１０，６０５〜６０９，心臓磁気生データファイル６０２，アベレージング処理部６０３，心臓磁気アベレージングデータファイル６０４，表示モード選択手段６１１は、計算機８で構成される。以下、上記した各画面表示処理部が行なう画面表示処理態様を図７〜図１７を参照して説明する。

図７は、計測モニタ画面処理部６１０が実行するデータ表示処理内容の画面であり、心臓磁気の磁場を計測している時に表示される画面（以下、計測画面とする）であり、計測画面の左方ある情報表示領域（表示部）７０１には、磁場計測対象となる被検者の情報が示される。

画面中央は計測モニタ表示領域であり、計測した心磁波形がモニタ表示されている。

画面右側には、マウスやキーボード等のカーソル操作で心磁計測に関する種々の条件設定が可能な操作表示領域が形成され、その中の上部には、選択チャンネル領域（チャンネル表示手段）７０６が形成され、マウス操作等でチャンネルボタン（チャンネル指定手段）７０５を介して所望のチャンネル例えば１、９、１７、２５、３３、４１、４９、５７のチャンネル番号を指定すると、これらのチャンネルに相当する磁気センサで収集されている磁場信号の時間波形がモニタ表示される。

また、一例として、磁場信号の計測時間をサンプリング時間入力ボックス７０９に６０〔sec〕、磁場信号の計測する間隔をサンプリング間隔入力ボックス７１０に0.5〔msec〕と入力している。また表示スケールの時間をスケール時間入力ボックス７１１に１０００〔msec〕、時間波形の縦軸スケール幅ボックス７１２に波形の最大値（最大磁束密度）の縦幅１０〔ｐＴ〕を入力している。

これらの条件設定後に、計測開始ボタン７０７を押すと、計測が開始し計測時間６０〔sec〕、サンプリング間隔０．５〔msec〕で収集した磁場信号が図６に示す心臓磁気生データファイル６０２に格納される。

計測が終了した後に、画面上部にあらわれるメニューバー部の全チャンネルボタン７１３−１を押すと、図８の全チャンネル時間波形表示画面に切り替わる。

図８の全チャンネル時間波形表示画面において、全チャンネル時間波形表示領域８０２には、それぞれチャンネル番号（符号８１９で示す）に対応する収集した磁場信号の時間波形８０１が表示されており、全チャンネルの波形が確認できる。

時間スケール入力ボックス８０５の値を変更することにより、各時間波形表示領域８０２に表示させる時間波形の横軸時間を変更できる。同様に信号スケール入力ボックス８０６の値を変更することにより、グリッドマップ時間波形表示領域８０２に表示させたい時間波形の縦軸振幅を変更することができる。

一方、図７の計測画面において、計測終了後に、単一チャンネル時間波形表示ボタン７１３−２を押すと、表示モード選択手段６１１によって単一チャンネル時間波形表示処理部６０６が選択され、図９の単一チャンネル時間波形表示画面に切り替わる。時間波形表示処理部（時間波形表示手段）６０６は、指定された単一チャンネルの計測信号を時間波形として一画面に複数行の時間軸にわたり表示する。

図９の単一チャンネル時間波形表示画面にて、右上方には選択チャンネル領域（チャンネル表示手段）９０６があり、一例としてチャンネルボタン９０５によりチャンネル番号１を選択した時の時間波形が波形表示領域に複数行にわたって表示され、また、選択ボタン９０５では該当チャンネルを選択したことが視認できるようにデフォルトで表示されている。波形表示領域にも符号９２０に示す選択チャンネル表示部が設定されて、１Ch.が表示されている。

図９の画面右側の操作表示領域にて、単一チャンネル時間波形表示の横軸スケール時間ボックス９０８に４０〔sec〕が指定されており、複数行（ここでは８行）にわたる単一チャンネル時間波形表示領域９２６−１〜８には、０〜４０〔sec〕の時間波形（計測データ）が表示されている。横軸スケール時間ボックス９０８は、時間波形を表示する時間軸の長さを任意に設定可能にする手段となる。

単一チャンネル時間波形表示領域の１列目９２６−１には１チャンネルで収集された０〔sec〕〜5.0〔sec〕の時間波形９０１−１が表示され、２列目９２６−２には5.0〔sec〕〜10.0〔sec〕の時間波形９０１−２が表示され、以下同様に5.0〔sec〕単位で８列目９２６−８まで時間波形が表示される。

時間波形横軸の時間スケール入力ボックス９０８に、単一チャンネル波形表示の横軸（時間軸）の最大表示時刻を入力することにより、任意の表示時間幅に変更することができる。本実施例では６０〔sec〕で計測したが、時間スケール９０８が４０〔sec〕と入力されており、４０〔sec〕分の時間波形が表示されている。表示されていない時間波形を表示させたい場合は、画面下部に設けた横軸スクロールバー９２５をマウスやキーボードによるカーソル操作で動かすことにより表示させることができる。また、横軸スケール時間ボックス９０８に６０〔sec〕と入力すれば収集した全時間分の時間波形が表示される。

縦軸スケールも同様に、時間波形の縦軸スケール幅入力ボックス９０９に最大波形幅（最大磁束密度）を入力することにより、任意の縦軸磁束密度に変更することができる。

図９の単一チャンネル時間波形表示画面において、メニューバー部の複数チャンネル時間波形表示ボタン９２９を押すと（図７，図８の複数チャンネル時間波形表示ボタンを押してもよい）、表示モード選択手段６１１が複数チャンネル時間波形表示処理部（時間波形表示手段）６０７を選択することにより、図１０の複数チャンネル時間波形表示画面が開く。

図１０では、選択チャンネル領域１００６のチャンネル選択ボタンのうちチャンネル番号１（１００７）とチャンネル番号４（１００７−２）の２つのチャンネルが選択されているので、時間波形表示領域１００２−１〜４、１００３−１〜４は８列であるから、上４列１００２−１〜４にチャンネル番号１の時間波形１００１が表示され、下４列１００３−１〜４にチャンネル番号４の時間波形１００１−２が表示される。本実施例ではチャンネル番号１と４の時間波形を選択したが、チャンネル番号はチャンネル選択ボタン１００６により任意に選択可能であり、選択されたチャンネル番号の時間波形が表示される。

図１１は複数チャンネル時間波形表示画面で４つのチャンネルの時間波形を表示したものである。本例では、選択チャンネル領域（チャンネル表示手段）１１０１の選択ボタンによって、チャンネル番号１、４、４０、５６の４つのチャンネルが選択されているので、時間波形表示領域１１０４−１〜２、１１０５−１〜２、１１０６−１〜２、１１０７−１〜２に２列毎に分けられて表示される。

時間波形表示領域１１０４−１〜２にはチャンネル番号１の時間波形１１０１−１が表示され、１１０５−１〜２にはチャンネル番号４の時間波形１１０１−２が表示され、１１０６−１〜２にはチャンネル番号４０の時間波形１１０１−３が表示され、１１０７−１〜２にはチャンネル番号５６の時間波形１１０１−４が表示される。複数チャンネル時間波形表示画面の時間波形表示領域は８列あるので一度に８チャンネルまで指定可能である。

図９の単一チャンネル時間波形表示画面において、時間波形上９０１−１〜８にマウス操作などによってポインティングデバイス（一点表示手段）を９１８のように指し示すことによって、時間波形の点の時間と対応する磁束密度が９１９のように表示される。これにより時間波形９０１−１〜８上の任意の点の正確な磁束密度と時間を確認することができる。

図９の単一チャンネル時間波形表示画面の下部には、収集した心臓磁場波形の各心拍の最大（Ｒ波と呼ばれる中のピーク値）から次の心拍の最大までの時間間隔（Ｒ−Ｒ間隔と呼ばれる）のＲ−Ｒ間隔（ピーク間隔）棒グラフ表示領域９２７を設けている。このＲ−Ｒ間隔棒グラフ表示領域９２７は、単一チャンネル時間波形表示モード時に表示モード選択手段６１１がＲ−Ｒ間隔ヒストグラム表示処理部（棒グラフ表示手段）６０８を選択することで、図９の画面中に表れる。

表示領域６１１の横軸はＲ−Ｒ間隔を収集順に示しており、縦軸９２３にＲ−Ｒ
間隔時間を示すことで、各Ｒ−Ｒ間隔を棒グラフ９２１であらわしている。

Ｒ−Ｒ間隔棒グラフ９２１から分かることは、普通人間の心臓の心拍の時間間隔はほぼ一定であるが、被検者の感情の起伏により、このＲ−Ｒ間隔が通常より小さくなったり大きくなったりした場合や、なにか外乱により心臓の磁場ではないノイズが入った場合の信号を見つける目安になる。

本実施例では、約１３秒付近に外乱と思われる信号波形９０４が入っており、Ｒ−Ｒ間隔棒グラフ９２１の中で符号９２２がこれを表わしている。この場合、この外乱と思われる信号波形９０４はアベレージング処理を実行しないようにする（この点については後述する）。

Ｒ−Ｒ間隔棒グラフ表示部９２７における各棒グラフが時間波形上でどの波形の間隔を表示しているのかを知りたい場合は、知りたいＲ−Ｒ間隔棒グラフ上をカーソル等で指定すると、その指定棒グラフ及びこれに時間波形で対応するＲ−Ｒ間隔（ピーク間隔）の領域に他の時間波形と識別する色（識別色；識別表示手段であり、色に代わり網かけのようなものでもよい）が塗られて表示される。本実施例では９２２の棒グラフを押して、対応する９２６の波形領域に識別色が塗られて表示されている状態を示している。

図９の単一チャンネル時間波形表示領域９２６−１〜８内で、９０２で示すようにマウスなどのポインティングデバイスによって領域を選択し、操作表示領域における波形拡大ボタン９２８を押すと、表示モード選択手段６１１が時間波形拡大表示処理部（波形拡大表示手段）６０５を選択し、この時間波形拡大表示処理部６０５によって、図１２の拡大波形表示画面に切り替わり、選択された領域９０２内の波形が拡大されて拡大時間波形表示領域１２０３に時間波形（心拍波形）１２０２が表示される。縦軸１２０１は心臓磁場の磁束密度のスケールを示し、横軸１２０４は時間スケールを示す。

横軸１２０４の時間スケールは、デフォルト９０２（図９参照）で指定された横軸選択範囲の８００〔msec〕となっているが、画面右側の操作表示領域におけるスケール時間入力ボックス１２０７に任意の時間を入力することにより、任意のスケール幅に変更することができる。縦軸スケールも同様に、時間波形の縦軸スケール幅入力ボックス１２０８に最大磁束密度を入力することにより、任意の縦軸磁束密度（波形の最大縦幅）に変更することができる。

また、横軸時間波形スクロールバー１２１０を左右に移動させることにより、拡大時間波形表示領域以外の時間での時間波形をみることができる。

拡大表示終了ボタン１２０９を押すと、図１２の拡大波形表示画面を終了して、前に表示していた画面に戻るよう設定されている。本実施例では図９の単一チャンネル時間波形表示画面に戻る。

図９の単一チャンネル時間波形表示画面において、単一チャンネル時間波形表示領域９２６−１〜８内で、９０２で示すようにマウスなどのポインティングデバイスによって領域を選択し、等磁場線図表示ボタン９１７を押すと、表示モード選択手段６１１によって等磁場線図表示処理部６０９が選択され、図１６の等磁場線図表示画面に切り替わる。

等磁場線図表示処理部６０９によって、ポインティングデバイス９０２で選択された範囲の時間波形９２６が参照チャンネル表示領域１６０５に表示され、デフォルトで、時間波形９２６の最初の時刻の等磁場線図１６０１が表示される。

等磁場線図表示時刻設定カーソル１６０３または、等磁場線図表示時刻入力ボックス１６０９に表示させたい時刻を入力することにより、任意の時間の等磁場線図が表示される。時間波形スクロールバー１６０６を左右に動かすことにより、参照チャンネル表示領域１６０５の中の表示されていない時間波形が表示されるようにしてある。

ここで、計測データ（心磁波形）のアベレージング処理について説明する。

アベレージング処理は、図８の全チャンネル時間波形表示画面、図９の単一チャンネル時間波形表示画面、図１０の複数チャンネル時間波形表示画面において、各操作表示領域のアベレージング条件設定入力ボックスに条件設定を行なうことでアベレージング処理手段（演算手段）６０３により実行されるが、ここでは、まず、単一チャンネル時間波形表示画面でのアベレージング処理について説明する。

図９に示す単一チャンネル時間波形表示画面において、右方に配置してあるアベレージング条件設定入力ボックスに示されている各パラメータは、アベレージング処理を実行する際のパラメータである。

パラメータのうち、しきい値９１２は１心拍の磁束密度の大きさの値を入力し、上限９１３と下限９１４は１心拍の最大Ｒ波を見つける磁束密度範囲を指定し、１心拍内の下限値９１４から上限９１３内に１心拍の最大Ｒ波が入っている波形のなかで、しきい値９１３の値に対応する時間からどのくらい前からアベレージング処理行うを指定するのがオフセット時間１３０１（図１３参照）とよばれ、オフセット入力ボックス９１１に入力する。

アベレージング時間は、アベレージング処理を行う全体の時間のことであり、アベレージング時間入力ボックス９１０に入力する。本実施例では、アベレージング時間入力ボックス９１０に８００〔msec〕、オフセット時間入力ボックス９１１に４００〔msec〕、しきい値入力ボックス９１２に６〔pT〕、上限９１３に９〔pT〕、下限９１４に７〔pT〕を入力してアベレージング処理を行う。

上記のアベレージングの条件（パラメータ）設定後に、メニューバー部のアベレージング波形選択ボタン９１６を押すと、画面は図１３の画面に切り替わって、１３０３−１〜３９で示すようにアベレージングパラメータに一致する波形（アベレージング条件を満足する波形）にそれを示す識別色が塗られて表示され、この識別色の塗られた波形がアベレージング対象の波形となる。

符号１３０４で示す波形の振幅の最大は、約１０〔pT〕の波形で、上限入力ボックス１３１０に入力されている９〔pT〕と下限入力ボックス１３１１に入力されている７〔pT〕の範囲外なので、アベレージング対象外となる。

アベレージング回数はアベレージング対象の波形の数でありアベレージング回数入力ボックス１３１２に表示される。

アベレージング波形の選択は、上記のようにアベレージング条件を設定して演算により選択する方式のほかに、操作者が画面を通して任意に直接選択することも可能であり、１３０３−１〜３９で選択されている波形でアベレージング対象外としたい心拍の選択されている領域を押すことによって色が消えアベレージング対象外となる。また、反対に選択されていない波形の波形（心拍）上をカーソル指定で押すと、押された場所を基準にその前後にかかる範囲を選択された状態の識別表示にする。本実施例では、１３０３−８のアベレージング対象の心拍波形を押し、これが図１４で示すようにアベレージング対象外となる。アベレージング対象心拍波形が１つ減るのであるからアベレージング回数１４０１は３８回と表示される。なお、アベレージング波形選択手段は、上記したようなアベレージング条件を満足する時間波形を演算により選択する方式及び操作者が画面を通して直接選択する方式のいずれか一方だけで構成してもよい。

アベレージング実行ボタン１４０２を押すと、選択されている心拍波形についてアベレージング処理が行われる。その際、他のチャンネルについても図１４で選択されている波形と同じ時刻でアベレージング処理される。すなわち、他のチャンネルでも、アベレージング対象外となる波形は同様であるため、画面に表れている波形と同じ時刻でアベレージング処理される。

アベレージング処理された結果は、図６に示す心臓磁気アベレージングデータファイル６０４に格納される。アベレージング波形表示ボタン１４０３を押すことによって、図１５のアベレージング波形表示画面に切り替わる。

図１５のアベレージング波形表示画面において、アベレージング波形表示領域１５０３−１〜８には、アベレージング処理をした時間波形が表示される。表示する時間波形のチャンネル番号は選択チャンネル（チャンネル表示手段）１５０５のボタン操作によって任意に選択可能である。本実施例では１５０４で示す、チャンネル番号１，９，１７，２５，３３，４１，４９，５７が選択されており、１５０３−１のアベレージング波形表示領域にはチャンネル番号１の波形１５０２−１が表示され、１５０３−２のアベレージング波形表示領域にはチャンネル番号９の波形１５０２−２が表示され、以下同様にチャンネル番号５７までの波形が表示される。

横軸時間スケール１５０６、縦軸磁束密度スケール１５０７は任意の値を入力することによって変更できる。横軸スクロールバー１５１２を左右に動かすことによって表示されていない時間が表示される。

等磁場線図表示ボタン１５０８を押すと図１６に示す等磁場線図画面に切り替わる。

図１６の等磁場線図表示画面において、時間波形表示領域１６０５には、本画面を開く前に表示していたアベレージング波形１５１０が表示される。時間波形表示領域１６０５に表示する波形のチャンネルは参照チャンネル入力ボックスで入力することにより任意のチャンネルの時間波形を表示することが出来る。等磁場線図表示領域１６０１には表示時刻入力ボックス１６０９で指定されている時間の等磁場線図を表示する。表示時刻指定カーソル１６０３は表示時刻入力ボックス１６０９に対応する時間の位置上に表示される。

Ｒ−Ｒ間隔ヒストグラム表示ボタンを押すと、Ｒ−Ｒ間隔ヒストグラム表示処理部６０８によって図１７に示すＲ−Ｒ間隔ヒストグラム表示画面が表示される。本実施例では選択チャンネル（チャンネル表示手段）１７０３−１のボタンで指定されているチャンネル番号３７（１７０３−２）の時間波形についてのヒストグラムが表示される。６００〔msec〕から５０〔msec〕間隔でＲ−Ｒ間隔時間の度数を計算し、横軸を５０〔msec〕間隔のＲ−Ｒ間隔時間、縦軸を度数として１７０２のＲ−Ｒ間隔ヒストグラム表示領域に表示される。本実施例では１つのチャンネルのヒストグラムを表示しているが、ヒストグラムの対象チャンネルは選択チャンネル１７０３−１で指定された複数のチャンネルについても表示可能である。

本発明の適用対象となる生体磁場計測装置の一例を示す概略構成図。 図１の生体磁場計測装置に用いられる磁気センサの配置構成を示す斜視図。 図１の生体磁場計測装置において用いられる、磁場の法線成分を検出する磁気センサ単体の斜視図。 図１の生体磁場計測装置において用いられる、磁場の接線成分を検出する磁気センサ単体の斜視図。 図１の生体磁場計測装置における磁気センサと被検者の胸部との位置関係を示す図。 本発明の実施例を示すブロック構成図。 上記実施例における計測モニタ画面処理で表示される心臓磁場のモニタ画面。 上記実施例における計測モニタ画面処理で表示される心臓磁場の全チャンネル時間波形表示画面。 上記実施例における単一チャンネル時間波形表示処理によって表示される、指定された１つのチャンネルの時間波形を表示する画面。 上記実施例における複数チャンネル時間波形表示処理によって表示される、指定された２つのチャンネルの時間波形を表示する画面。 上記実施例における複数チャンネル時間波形表示処理によって表示される、指定された４つのチャンネルの時間波形を表示する画面。 上記実施例における時間波形拡大表示処理によって表示される画面。 上記実施例におけるアベレージング処理時のアベレージング条件にあった時間波形を選択している表示画面。 上記実施例におけるアベレージング処理時のアベレージング条件にあった時間波形を選択している表示画面。 上記実施例におけるアベレージング処理後の時間波形を表示する画面。 上記実施例における等磁場線図表示処理によって心臓磁場信号の等磁場線図を表示した画面。 上記実施例におけるＲ−Ｒ間隔ヒストグラム表示処理を行なった後の表示画面。 心拍波形の説明図。

符号の説明

１…磁気シールドルーム、２…被検者、３…ベッド、４…デュワ、５…自動補給装置、６…ＦＬＬ回路、７…増幅器・フイルター・増幅器、８…計算機、８−１…デイスプレイ部、８−２…キーボード、８−３…マウス、６０１…心臓磁場計測部（磁気センサ部）、６０２…心臓磁場生データファイル、６０３、アベレージング処理部（演算手段）、６０４…心臓磁場アベレージングデータファイル、６０５…時間波形拡大表示処理部（波形拡大表示手段）、６０６…単一チャンネル時間波形表示処理部（時間波形表示手段）、６０７…複数チャンネル時間波形表示処理部（時間波形表示手段）、Ｒ−Ｒ間隔ヒストグラム表示処理部（棒グラフ表示手段）、６０９…等磁場線図表示処理部、６１０…表示画面部、７０１…被検者情報表示領域、７０２，８１９，９２０，１１０２−１〜４，１２１１，１５０１…選択チャンネル領域（チャンネル表示手段）、７０３…計測モニタ時間波形、７０４…計測モニタ時間波形表示領域。

Claims (2)

1. 被検者の生体内から発せられる磁場を磁気センサを用いて計測する生体磁場計測装置において、
   計測された信号の中の繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークとピークとの間の時間間隔を棒グラフにより表示する棒グラフ表示手段と、
   前記棒グラフの表示領域中から所望の棒グラフを指定すると、指定された棒グラフ及び該指定の棒グラフに対応する時間波形のピーク間隔の箇所を識別できるよう表示する識別表示手段と、を備えることを特徴とする生体磁場計測装置。
2. 前記時間軸上に生体活動によって繰り返し表れる特徴的な時間波形のピークが心臓磁場データとなる心拍のＲ波のピーク値である請求項１記載の生体磁場計測装置。

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