JP4676809B2 - Magnetometer for biomagnetic measuring device - Google Patents
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本発明は、人体などの生体の各部から発生する磁場を計測する心臓磁気計測システムなどの生体磁気計測装置に用いられる磁力計に関する。 The present invention relates to a magnetometer used in a biomagnetic measurement device such as a cardiac magnetic measurement system that measures a magnetic field generated from each part of a living body such as a human body.
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。 Using a superconducting quantum interference device (SQUID = Superconducting Quantum Interference Device) as a magnetic sensor, measure the distribution of the weak magnetic field generated from the living body, and estimate the position of the active current inside the living body from the measurement results. A multi-channel biomagnetism measuring apparatus that images the distribution (a matrix arrangement of a large number of magnetic sensors) is known.
SQUID磁気センサを使用した生体磁気計測装置は、例えば心臓の磁場分布を計測する心臓磁気計測装置(心磁計)として使用され、被験者の胸部の上方には、冷媒である液体He、液体窒素で満たされた容器が配置され、該容器はSQUID磁気センサとそのSQUID磁気センサ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。また液体Heは磁気シールドルームの外部にある自動補給装置から連続的に補給される。 A biomagnetic measuring device using a SQUID magnetic sensor is used as, for example, a cardiac magnetic measuring device (cardiograph) for measuring the magnetic field distribution of the heart, and above the subject's chest is filled with liquid He and liquid nitrogen as refrigerants. And a plurality of magnetic sensors including a SQUID magnetic sensor and a detection coil connected to the SQUID magnetic sensor. The liquid He is continuously supplied from an automatic supply device outside the magnetic shield room.
SQUID磁気センサの出力は、被験者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)回路に入力される。このFLL回路は、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。そして、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(特許文献1)。
従来の生体磁気計測装置にあっては、生体磁場を測定するために、SQUID磁気センサを使用しているが、SQUID磁気センサを使用するには大掛かりな冷却装置を用意しなければならず、生体磁気計測装置が高価なものとなる要因の一つとなっている。 In the conventional biomagnetic measuring device, a SQUID magnetic sensor is used to measure the biomagnetic field, but in order to use the SQUID magnetic sensor, a large cooling device must be prepared, This is one of the factors that make a magnetic measuring device expensive.
また、SQUID磁気センサは極低温下に晒されて微弱な磁場を高感度に検出できるという機能が発揮されることから必然的に液体窒素或いは液体ヘリウムが満たされた容器内に収容されるが、被験者の胸部に接触あるいは近接するのは極低温の液体窒素あるいは液体ヘリウムの満たされた容器の外表面であることから、被験者にとっては決して気持ちの良いものではない。 In addition, the SQUID magnetic sensor is exposed to a cryogenic temperature and is capable of detecting a weak magnetic field with high sensitivity, so it is inevitably contained in a container filled with liquid nitrogen or liquid helium. Since it is the outer surface of the container filled with cryogenic liquid nitrogen or liquid helium that contacts or is close to the subject's chest, it is never pleasant to the subject.
さらに、被験者は、外部磁気の影響を排除するため、磁気シールドルーム内に入ることになるが、磁気シールドルームは高価であることから小サイズ化が要望されている。しかし、液体窒素あるいは液体ヘリウムの満たされた容器がある程度のサイズを有しているため、磁気シールドルームの更なる小サイズ化の妨げとなっていた。 Furthermore, in order to eliminate the influence of external magnetism, the subject enters the magnetic shield room. However, since the magnetic shield room is expensive, a reduction in size is desired. However, since the container filled with liquid nitrogen or liquid helium has a certain size, it has hindered further downsizing of the magnetic shield room.
本願発明は、このような観点に鑑みなされたもので、冷却装置を不要として常温下において微弱な生体磁場をノイズの影響を極力排除して高感度に計測できる生体磁気計測装置用の磁力計を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a point of view. A magnetometer for a biomagnetic measurement device capable of measuring a weak biomagnetic field at room temperature with high sensitivity by eliminating the influence of noise as much as possible without using a cooling device. It is something to be offered.
本発明は、生体磁気計測装置用の磁力計は、磁気センサと、この磁気センサへ励磁信号を印加すると共に該磁気センサの検出コイルからの出力信号が入力されて磁界計測信号を出力する磁力計回路とにより構成され、磁気センサとしてフラックスゲート型磁気センサを用いたものである。 The present invention relates to a magnetometer for a biomagnetism measuring apparatus, which outputs a magnetic field measurement signal by applying an excitation signal to the magnetic sensor and receiving an output signal from a detection coil of the magnetic sensor. A flux gate type magnetic sensor is used as a magnetic sensor.
フラックスゲート型磁気センサは、高透磁率の磁性体からなるコア、例えばリング状に形成されたリングコアに励磁コイルと検出コイルとを巻回した構成で、ホール素子、磁気抵抗素子などの磁気センサに比べて分解能が高く、温度安定性が優れているといった特徴を有していることが知られている。 A fluxgate type magnetic sensor has a configuration in which an excitation coil and a detection coil are wound around a core made of a magnetic material having a high magnetic permeability, for example, a ring shape, and is used as a magnetic sensor such as a Hall element or a magnetoresistive element. It is known that it has features such as higher resolution and superior temperature stability.
また、フラックスゲート型磁気センサは、従来、直流磁界の計測に用いられているために生体磁気計測に用いるという発想が無かったが、ノイズ特性が1/fで減衰することに着目し、特に心臓磁場の周波数帯域でのノイズレベルを定量的に評価することにより、生体磁気計測を可能とする。 In addition, the fluxgate type magnetic sensor has been conventionally used for measurement of a DC magnetic field and thus has no idea of being used for biomagnetic measurement. However, focusing on the fact that the noise characteristic is attenuated by 1 / f, particularly the heart Biomagnetism measurement is enabled by quantitatively evaluating the noise level in the frequency band of the magnetic field.
さらに、従来のフラックスゲート型磁気センサの感度は、せいぜい10−10テスラ(T)で、ノイズレベルでは100pTrms/rtHzオーダーであり、SQUID磁気センサの感度は心臓磁場の10−10Tよりもさらに小さい10−13(T)での計測を可能としていることが知られている。 Furthermore, the sensitivity of the conventional fluxgate magnetic sensor is at most 10 −10 Tesla (T), and the noise level is on the order of 100 pTrms / rtHz, and the sensitivity of the SQUID magnetic sensor is even smaller than 10 −10 T of the cardiac magnetic field. It is known that measurement at 10 −13 (T) is possible.
したがって、従来のフラックスゲート型磁気センサでは、ノイズが大きすぎて生体からの磁界、例えば心臓からの磁界を検出することができない。 Therefore, the conventional fluxgate type magnetic sensor is too noisy to detect a magnetic field from a living body, for example, a magnetic field from the heart.
本発明は、フラックスゲート型磁気センサのノイズの低減化を図り、結果としてSQUID磁気センサと同等の感度を得ることによって、常温で微弱な生体磁場を計測できるようにしたものである。 The present invention aims to reduce the noise of a fluxgate type magnetic sensor and, as a result, obtain a sensitivity equivalent to that of a SQUID magnetic sensor, so that a weak biomagnetic field can be measured at room temperature.
具体的には、フラックスゲート型磁気センサを構成する例えばリングコアに巻回された励磁コイルに励磁電圧を印加すると、図5に示すようにB−H特性としてヒステリシスカーブが得られる。 Specifically, when an excitation voltage is applied to, for example, an excitation coil wound around a ring core constituting the flux gate type magnetic sensor, a hysteresis curve is obtained as a BH characteristic as shown in FIG.
フラックスゲート型磁気センサは、交番磁界を磁気検出部材であるコアに与え、その磁束密度の変化が計測磁界により非対称となる成分を検出することにより、磁界を計測する。 The flux gate type magnetic sensor measures the magnetic field by applying an alternating magnetic field to the core, which is a magnetic detection member, and detecting a component whose change in magnetic flux density is asymmetric by the measurement magnetic field.
磁気検出部材中の磁石単位である磁区の大きさは一様ではなく、その磁軸の反転が不均一なため、飽和のしかたにも不均一が生じる。 The size of the magnetic domain, which is a magnet unit in the magnetic detection member, is not uniform and the reversal of the magnetic axis is non-uniform, so that non-uniform saturation occurs.
飽和域では、各磁区の飽和がまちまちで磁気検出部材(コア)の透磁率変化にムラが生じるが、磁束密度は電流と透磁率の積に比例するため、この透磁率変化のムラが磁束密度の変化に揺らぎを生じさせ、磁力計出力のノイズ発生の要因となると考えられる。 In the saturation region, the saturation of each magnetic domain varies and unevenness occurs in the magnetic permeability change of the magnetic detection member (core). However, since the magnetic flux density is proportional to the product of the current and the magnetic permeability, the uneven magnetic permeability change is It is considered that the fluctuation of the magnetic field causes fluctuations and becomes a factor of noise generation of the magnetometer output.
一方、磁気検出部材(コア)が飽和するまでの間、励磁電流は上昇を続け、飽和した時点でコアの透磁率が低下してインダクタンスが低下し、インピーダンスが低下するため、更に電流が大きくなる。 On the other hand, the excitation current continues to rise until the magnetic detection member (core) is saturated, and at the time of saturation, the magnetic permeability of the core decreases, the inductance decreases, and the impedance decreases, so the current further increases. .
ところで、従来の励磁回路では、この電流の上昇が飽和域で急激に行われるため、磁束密度の変動を冗長させ、出力ノイズを悪化させていると推定される。 By the way, in the conventional excitation circuit, since this current increase is abruptly performed in the saturation region, it is estimated that the fluctuation of the magnetic flux density is made redundant and the output noise is deteriorated.
そこで、本発明では、飽和域での励磁電流の上昇を緩やかにし、各磁区が飽和し終えるまで電流の上昇を遅らせることにより磁束密度変化の揺らぎを抑制し、従来1Hzにおいて、100pTrms/rtHz程であるフラックスゲート型磁気センサの出力ノイズレベルを2〜3pTrms/rtHzまで低減できた。 Therefore, in the present invention, the fluctuation of the magnetic flux density is suppressed by slowing the increase of the excitation current in the saturation region and delaying the increase of the current until each magnetic domain is saturated, and at the conventional frequency of 1 Hz, about 100 pTrms / rtHz. The output noise level of a fluxgate magnetic sensor could be reduced to 2-3 pTrms / rtHz.
一方、心臓磁界は、幾つかの波形で構成されており、それらのピークは10pT〜100pT程度である。フラックスゲート型磁気センサのノイズ特性は1/fノイズが支配的で、周波数の平方根に比例して減少し、心臓磁界の周波数域である10Hz以上では、1pTrms/rtHz以下となるため、適切な周波数濾過を行うことで各波形成分を識別し、心臓磁界の計測が可能となる。 On the other hand, the cardiac magnetic field is composed of several waveforms, and their peaks are about 10 pT to 100 pT. The noise characteristics of the fluxgate type magnetic sensor are dominated by 1 / f noise and decrease in proportion to the square root of the frequency. Since the frequency range of the cardiac magnetic field is 10 Hz or more, it becomes 1 pTrms / rtHz or less. By filtering, each waveform component can be identified and the cardiac magnetic field can be measured.
本発明の目的を実現する生体磁場計測装置用の磁力計の第1の構成は、請求項1に記載のように、生体である被験体内から発せられる磁場を計測する生体磁場計測装置に用いられ、該被験体の計測部位の近傍に位置し、磁性材料からなるコアに励磁コイルと検出コイルとを巻回したフラックスゲート型磁気センサと、該磁気センサへ励磁信号を通電すると共に該磁気センサの検出コイルからの出力信号が入力されて磁界計測信号を出力する磁力計回路とを有し、前記磁力計回路は、該励磁コイルに印加する励磁電圧波形を正弦波とし、且つ、その電圧のピークである電圧変化の微分が零である領域を、前記励磁コイルに通電する励磁電流の増加に伴いコアが飽和する飽和領域のうち前記コアが飽和を開始するタイミングに合わせることにより、前記励磁電流の変動を抑制する電流変動抑制回路を有することを特徴とする。
A first configuration of a magnetometer for a biomagnetic field measurement apparatus that realizes the object of the present invention is used in a biomagnetic field measurement apparatus that measures a magnetic field emitted from a subject that is a living body. A flux gate type magnetic sensor located in the vicinity of the measurement site of the subject, in which an excitation coil and a detection coil are wound around a core made of a magnetic material, and an excitation signal is applied to the magnetic sensor and the magnetic sensor A magnetometer circuit that receives a signal output from the detection coil and outputs a magnetic field measurement signal. The magnetometer circuit has a sine wave as an excitation voltage waveform applied to the excitation coil, and a peak of the voltage. By matching the region where the derivative of the voltage change is zero with the timing at which the core starts to be saturated in the saturated region where the core is saturated as the exciting current passing through the exciting coil increases. And having a suppressing current variation suppressor variation of the excitation current.
第2の構成は、請求項2に記載のように、上記した第1の構成において、前記フラックスゲート型磁気センサの計測周波数領域を被験体の計測部位の磁界周波数域に設定したことを特徴とする。
A second configuration is characterized in that, in the first configuration described above, the measurement frequency region of the fluxgate type magnetic sensor is set to the magnetic field frequency region of the measurement site of the subject as described in
第3の構成は、請求項3に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記フラックスゲート型磁気センサは、複数個がマトリックス状に配置されていることを特徴とする。
The third configuration, as described in
本発明の生体磁気計測装置用の磁力計によれば、常温で動作するフラックスゲート型磁気センサによる心臓磁界計測が可能となり、極低温までの冷却に必要としていた冷却装置、冷却剤を不要とし、結果として生体磁気計測装置の小型化が図れるだけでなく、低価格化を実現することができる。 According to the magnetometer for the biomagnetism measuring device of the present invention, cardiac magnetic field measurement by a fluxgate type magnetic sensor operating at room temperature is possible, and a cooling device and a coolant which are necessary for cooling to a cryogenic temperature are unnecessary, As a result, not only can the biomagnetic measuring device be reduced in size, but also the cost can be reduced.
図1は本発明による生体磁気計測装置用の磁力計の概略構成を示すブロック図、図2はその詳細を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetometer for a biomagnetic measuring device according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the details thereof.
図1において、フラックスゲート型磁気センサ6は、例えば図3に示すようにマトリックス状(本実施の形態では8×8)に配置されてセンサ取り付けベース板17に取付けられ、例えばベッドに仰向けに寝た姿勢の被験者Bの胸の上に直接或いは若干の隙間を有して位置する。
In FIG. 1, the fluxgate type
このフラックスゲート型磁気センサ(以下FGセンサと略す)6は、フラックスゲート型磁力計回路(以下磁力計回路と略す)7からの励磁信号が入力され、また検出信号を磁力計回路7に出力する。
The fluxgate type magnetic sensor (hereinafter abbreviated as FG sensor) 6 receives an excitation signal from a fluxgate type magnetometer circuit (hereinafter abbreviated as magnetometer circuit) 7 and outputs a detection signal to the
図3に示すように、人体である被験者Bの心臓の各部位には活動電流(心臓電流)が流れ、心臓磁界が形成される。この心臓磁界中にFGセンサ6が位置する。
As shown in FIG. 3, an active current (cardiac current) flows through each part of the heart of the subject B, which is a human body, and a cardiac magnetic field is formed. The
FGセンサ6は、図2に示すように、磁気検出部材としての例えばリング状に形成されたコア8に励磁コイル(不図示)と検出コイル9とが巻回されて構成されている。この検出コイル9は、計測磁界を反映して磁気検出材料中に発生する磁束の非対称性成分を電気信号として検出する。
As shown in FIG. 2, the
図2において、励磁・位相信号発生回路15から励磁周波数基準信号が励磁回路13に出力され、また励磁・位相信号発生回路15から位相周波数基準信号が位相検波器11に出力される。コア8の不図示の励磁コイルには、励磁回路13により励磁信号が印加され、このコア8に交番磁界が発生する。
In FIG. 2, the excitation frequency reference signal is output from the excitation / phase
FGセンサ6が計測磁界である心臓磁界中に位置することにより、心臓磁界を反映した磁束の非対称成分の電気信号が検出コイル9から磁力計回路7に出力され、この磁力計回路7のアンプ16で増幅されて2次高調波増幅回路10に出力される。
Since the
2次高調波出力回路10では、検出コイル9で検出した磁束の非対称成分により誘起した2次高調波を増幅し、計測磁界が交流の電気信号として抽出される。この2次高調波出力回路10で抽出された2次高調波の電気信号は、位相検波器11により検波されて直流電圧信号に変換される。
The secondary
位相検波器11から出力される直流電圧信号は、フィードバック回路12により電流信号に変換されて検出コイル9に供給される。検出コイル9は、このフィードバックされた電流信号により計測磁界を打ち消す方向のフィードバック磁界をコア8に与える。その結果、計測磁界は電気信号に変換され、帰還されるフィードバックループが構成される。
The DC voltage signal output from the
このフィードバックループは、計測磁界とフィードバック磁界の差を増幅してこれを打ち消すように働くので、フィードバック磁界は計測磁界と等しく、これを作る電流は計測磁界に比例する。この電流は位相検波器11の出力側に与えられ、位相検波器11が出力する直流電圧は計測磁界と対応する。これを磁力計の出力として取り出すことにより、磁界が計測される。以上の動作原理でフラックスゲート磁力計は磁界を計測する。なお、位相検波器11からの計測磁界と対応する直流電圧は心磁波周波数帯を濾過するバンドパスフィルタ(BPF)14を通して磁界計測信号として生体磁界計測装置の処理回路(不図示)へ出力され、心磁計測波形データとして不図示の表示装置、記録装置などにより表示される。
This feedback loop amplifies the difference between the measurement magnetic field and the feedback magnetic field and cancels it, so that the feedback magnetic field is equal to the measurement magnetic field, and the current that creates it is proportional to the measurement magnetic field. This current is applied to the output side of the
図2に示す励磁回路13は、図4に示す回路ブロックにより構成されている。
The
図4において、励磁回路13は、電力増幅器1により励磁基準周波数信号を励磁電力まで増幅し、電力増幅器1の出力に含まれる直流成分を直流成分除去コンデンサ2により除去する。直流成分除去コンデンサ2により直流成分が除去された励磁電流を電流制限抵抗3により電力増幅器1の出力内に維持する。
In FIG. 4, the
従来の励磁回路では、電流制限抵抗3からの励磁電流を直接コア8の励磁コイルに通電するが、本実施の形態では電流変動抑制回路5を通してコア8の励磁コイルに通電している。
In the conventional excitation circuit, the excitation current from the current limiting
電流変動抑制回路5は、図5、図6(a)に示すように、飽和域での励磁電流の上昇を緩やかにし、各磁区が飽和し終えるまで電流の上昇を遅らせることにより磁束密度変化の揺らぎを抑制する作用を有するものである。電流変動抑制回路5は正弦波を生成する、例えばLC共振回路により構成されている。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6A, the current
前述したように、FGセンサ6は、交番磁界を磁気検出部材であるコアに与え、その磁束密度の変化が計測磁界により非対称となる成分を検出することにより、磁界を計測する。そして、磁気検出部材中の磁石単位である磁区の大きさは一様ではなく、その磁軸の反転が不均一なため、飽和のしかたにも不均一が生じる。
As described above, the
飽和域では、各磁区の飽和がまちまちで磁気検出部材(コア)の透磁率変化にムラが生じるが、磁束密度は電流と透磁率の積に比例するため、この透磁率変化のムラが磁束密度の変化に揺らぎを生じさせ、磁力計出力のノイズ発生の要因となると考えられる。 In the saturation region, the saturation of each magnetic domain varies and unevenness occurs in the magnetic permeability change of the magnetic detection member (core). However, since the magnetic flux density is proportional to the product of the current and the magnetic permeability, the uneven magnetic permeability change is It is considered that the fluctuation of the magnetic field causes fluctuations and becomes a factor of noise generation of the magnetometer output.
一方、磁気検出部材(コア)が飽和するまでの間、励磁電流は上昇を続け、飽和した時点でコアの透磁率が低下してインダクタンスの低下し、インピーダンスが低下するため、更に電流が大きくなる。 On the other hand, the excitation current continues to rise until the magnetic detection member (core) is saturated, and at the point of saturation, the magnetic permeability of the core decreases, the inductance decreases, and the impedance decreases, so the current further increases. .
ところで、従来の励磁回路では、この電流の上昇が飽和域で急激に行われるため、磁束密度の変動を冗長させ、出力ノイズを悪化させていると推定される。 By the way, in the conventional excitation circuit, since this current increase is abruptly performed in the saturation region, it is estimated that the fluctuation of the magnetic flux density is made redundant and the output noise is deteriorated.
これに対し、本実施の形態では、励磁回路13に電流変動抑制回路5を設けることで飽和域での励磁電流の上昇を緩やかにし、各磁区が飽和し終えるまで電流の上昇を遅らせることにより磁束密度変化の揺らぎを抑制したものである。
On the other hand, in the present embodiment, the current
すなわち、本発明の生体磁気計測用の磁力計は、常温で作動するFGセンサ6に対する励磁を飽和域での飽和電流の急増を抑制する方式であり、コアを駆動する励磁電圧波形を正弦波とし、尚且つそのピークであり、電圧変化の微分が零である領域を飽和領域に合わせることにより、飽和領域での電流増加率を減少させる方式であると表現することもできる。電流変動抑制回路5は、言い換えれば、正弦波を生成し、なおかつそのピーク位置を調整できる回路であり、具体的には、励磁コイルに印加する励磁電圧波形を正弦波とし、且つ、その電圧のピークである電圧変化の微分が零である領域を、励磁コイルに通電する励磁電流の増加に伴いコアが飽和する飽和領域のうちコアが飽和を開始するタイミングに合わせることにより、励磁電流の変動を抑制する回路である。
That is, the magnetometer for biomagnetism measurement according to the present invention is a method for suppressing the sudden increase of the saturation current in the saturation region for the excitation to the
図6は励磁電流の波形図で、図6(a)は図4に示す本実施の形態の電流変動抑制回路5を備えた励磁回路による波形図、(b)は電流変動抑制回路5を備えていない従来の励磁回路による波形図である。なお、図6において、横軸は時間、縦軸は励磁電流で、図6中、符号Aで示す領域は図5で示すAの領域に対応する。
FIG. 6 is a waveform diagram of the excitation current, FIG. 6A is a waveform diagram of the excitation circuit including the current
図6(a)に示すように、本実施の形態の電流変動抑制回路5を備えた励磁回路13により、コアの励磁コイルに通電する励磁電圧波形を正弦波とし、尚且つそのピークであり、電圧変化の微分が零である領域を飽和領域に合わせる、つまり、励磁コイルに通電する励磁電流の増加に伴いコアが飽和する飽和領域のうちコアが飽和を開始するタイミングに合わせることにより、飽和領域における励磁電流の電流増加率は、30mA/μsecであった。これに対し、図6(b)に示す従来の励磁回路による飽和領域における励磁電流の電流増加率は60mA/μsecであった。すなわち、飽和領域での電流増加率を半分に減少させることができた。
As shown in FIG. 6 (a), the excitation voltage waveform to be applied to the excitation coil of the core is a sine wave by the
また、電流変動抑制回路5を備えた励磁回路13をノイズレベル測定系にセットして測定したノイズレベル特性の波形を図7に示す。
FIG. 7 shows waveforms of noise level characteristics measured by setting the
図7は、横軸が周波数(Hz)、縦軸が感度(dB)を示し、また磁力計感度は60pT/mVである。図7の波形図において1Hzでは39.1μVrms/rtHzであった。この値は、39.1(μVrms/rtHz)×60(pT/mV)=2.3pTrms/rtHzとなり、フラックスゲート型磁気センサ6の出力ノイズレベルを2〜3pTrms/rtHzまで低減できた。
In FIG. 7, the horizontal axis represents frequency (Hz), the vertical axis represents sensitivity (dB), and the magnetometer sensitivity is 60 pT / mV. In the waveform diagram of FIG. 7, it was 39.1 μVrms / rtHz at 1 Hz. This value was 39.1 (μVrms / rtHz) × 60 (pT / mV) = 2.3 pTrms / rtHz, and the output noise level of the fluxgate
一方、心臓磁界は、幾つかの波形で構成されており、それらのピークは10pT〜100pT程度である。フラックスゲート型磁気センサのノイズ特性は1/fノイズが支配的で、周波数の平方根に比例して減少し、心臓磁界の周波数域である10Hz以上では、1pTrms/rtHz以下となるため、適切な周波数濾過を行うことで各波形成分を識別し、心臓磁界の計測が可能となる。図8は本実施の形態の磁力計を用いて測定した心磁計測波形である。なお、図8において、Q,R,S波は、心臓の心室が電気的に興奮する時に起こり、T波は心臓の心室が電気的興奮の覚めるときに起こる。 On the other hand, the cardiac magnetic field is composed of several waveforms, and their peaks are about 10 pT to 100 pT. The noise characteristics of the fluxgate type magnetic sensor are dominated by 1 / f noise, and decrease in proportion to the square root of the frequency. By filtering, each waveform component can be identified and the cardiac magnetic field can be measured. FIG. 8 shows a magnetocardiographic waveform measured using the magnetometer of the present embodiment. In FIG. 8, Q, R, and S waves occur when the heart's ventricle is electrically excited, and T waves occur when the heart's ventricle is awakened from electrical excitation.
B 人体
1 電力増幅器
2 直流成分除去コンデンサ
3 電流制限抵抗
4 コア
5 電流変動抑制回路
6 フラックスゲート型磁気センサ
7 フラックスゲート型磁力計回路
8 コア
9 検出コイル
10 2次高調波増幅回路
11 位相検波器
12 フィードバック回路
13 励磁回路
14 バンドパスフィルタ(BPF)
15 励磁・位相信号発生回路
16 アンプ
B Human body 1
15 Excitation / phase
Claims (3)
The magnetometer for a biomagnetic field measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the fluxgate magnetic sensors are arranged in a matrix.
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