JP5658106B2 - 磁気被曝測定器 - Google Patents

Description

本発明は、磁気被曝測定器に関し、詳しくは、磁束密度の積算値を求めることによって、人が被曝する磁束密度積算値を得ることを可能にする磁気被曝測定器に関するものである。

近年の医療診断に欠かせない装置として、ＭＲＩ(Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ)診断装置がある。この装置は、核磁気共鳴現象を利用して生体内の内部の情報を画像化する方法であり、強力な磁石を使用している。近年、分解能向上と処理速度の向上のために、１．５Ｔ（テスラ）や３Ｔといった極めて強力な磁束密度を発生させる磁石を使用したＭＲＩ診断装置が開発されつつある。

極めて強力な磁束密度が人体に与える影響については、非特許文献１（IEC 60601−2−33^：2010 MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENT−Part 2-33: Particular requirements for the basic safety and essential performance of magnetic resonance equipment for medical diagnosis 201.7.9.2.101 h)（患者及びＭＲ作業従事者に対する静磁場による被曝）に詳細が記載されている。また、職業上でさらされる静磁場（磁束密度）の基準として、例えば、American Congress of Government Industrial Hygienists（政府産業衛生学者アメリカ会議 ;略:ACGIH）では、全身時間平均（８時間）は６０ｍＴ、全身最大は２Ｔ、四肢時間平均（８時間）は６００ｍＴ、四肢最大は５Ｔといった基準値が示されている。

人が被曝する磁束密度の平均値を求めるには、磁束密度を単位時間毎に測定し、その積算値と時間から求めることができる。かかる磁束密度の測定器に関する先行技術としての特許文献１では、磁場内に配されることによってその形状が変化し、その変形の度合いが磁場の強さに比例する性質を持つ磁歪材料からなる磁気検出素子によって目盛を指し示す指針が動くことによって磁束密度を知ることができる発明が提案されている。

特開平８−４３５０９号公報

IEC 60601-2-33：2010 MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENT

しかしながら、前記特許文献１記載の発明では、ある方向の磁束密度を指針で示すため、以下のような問題があった。磁歪材料は磁束密度の検知を行う方向（検知軸）が決まっており、与えられる磁束密度の方向によってその変形の度合いが変わってしまう。検知軸方向であれば、その磁束密度を示すことができる。しかし、磁束密度の方向と検知軸の向きが直交方向の場合は変形しない。磁束密度の方向は目で見ることはできないので、磁束密度を測定するためには、測定装置の向きを動かして最大値を示す方向にしてから目盛りを読む必要がある。前記特許文献１では、磁束密度を測定する手段として磁歪材料を使用しているが、電気的に磁束密度を測定するコイルやホール素子などの電子的な検知素子にも検知軸があり、直交する方向の磁場を測定することはできない。

また、特許文献１の磁場測定器の従事者は、指針を単位時間毎に監視していないと、被曝している磁束密度の平均値を知ることができない。自分が被曝している磁束密度の平均値を知るためには、一定時間ごとに装置の向きを調節し、最大値を示す向きにしてから指針が示す目盛りを読んで記録し、今までの値と加算をしてから平均値を求めて判断する必要がある。ＭＲＩ装置の従事者は、ＭＲＩ診断装置の設定を行ったり、被検者を寝台に乗せたり降ろしたりする作業を行わなければばらない。しかし、常に時計を見ながら磁場測定器の向きを調節したり、記録したり、計算したのでは、本来の作業を実施することができないことになる。

上記した問題点に鑑み、本発明は、装置の向きに拘らず磁束密度を測定し、基準値以上であれば従事者に表示することによって、本来の作業を妨害することなく、磁気被曝を磁束密度及び磁束密度積算値で判断できるコンパクトかつ軽量な磁気被曝測定器の開発を試みたのである。

上記課題を解決するため、本発明では、相互に直交する方向に配置された３個の磁気センサとこの磁気センサの出力信号を演算処理して磁束密度（Bv）を演算する磁束密度演算機能からなり、これらを収納する筐体の内部に時計機能と積算機能と表示機能を備え、前記磁束密度（Bv）をこれら時計機能と積算機能によって積算した磁束密度積算値（Bs）で前記表示機能に表示する磁気被曝測定器であって、該磁気被曝測定器には、磁束密度積算閾値と磁束密度積算値比較機能及び平均値演算機能、並びに平均磁束密度閾値と平均磁束密度値比較機能及び磁束密度閾値と磁束密度比較機能を備え、かつ、該磁気被曝測定器の各々にはそれぞれ通信機能を備え、各磁気被曝測定器が持つ磁束密度（Bv）及び磁束密度積算値（Bs）の情報は、各磁気被曝測定器が通信機能を有する機器との間で相互に通信可能としたことを特徴とする磁気被曝測定器とした。

ここで３個の磁気センサは、直交する３方向の磁束密度（Bv）を測定し、各方向の磁束密度を演算して磁束密度の強さを得ることによって、装置の向きに関係なく磁束密度（Bv）を測定することができるのである。

上記の磁気被曝測定器に加えて、磁束密度積算閾値と磁束密度積算値比較機能を備え、磁束密度積算値（Bs）と磁束密度積算閾値を前記磁束密度積算値比較機能で比較し、該磁束密度積算値比較機能の測定値が磁束密度積算閾値を超えた場合に表示機能を動作して磁束密度（Bv）及び磁束密度積算値（Bs）を表示する磁気被曝測定器とした。

また、平均値演算機能を備え、該平均値演算機能によって磁束密度積算値（Bs）と時計機能から得られる時間から平均磁束密度値（Ba）を求め、該平均磁束密度値（Ba）を表示機能に表示する磁気被曝測定器とした。

更に、平均磁束密度閾値と平均磁束密度値比較機能を備え、平均磁束密度値（Ba）と該平均磁束密度閾値を該平均磁束密度値比較機能で比較し、該平均磁束密度値比較機能の測定値が平均磁束密度閾値を超えた場合に表示機能を動作して平均磁束密度値（Ba）を表示する磁気被曝測定器とした。

本発明の磁気被曝測定器をより完全に作動させるために、磁束密度閾値と磁束密度比較機能を備え、磁束密度（Bv）と磁束密度閾値を該磁束密度比較機能で比較し、この磁束密度比較機能の測定値が磁束密度閾値を超えた場合に表示機能を動作して磁束密度（Bv）を表示する磁気被曝測定器としたのである。

磁束密度積算値や平均磁束密度値や磁束密度を表示することによって、従事者は、どの位の磁束密度被曝されているのか、どの位の平均磁束密度に晒されているのか、どの位の磁束密度の位置に居るのかを知ることができる。

本発明の磁気被曝測定器には、表示機能として使用者の視覚又は聴覚に訴える複数の表示手段を備える。

表示機能の表示手段は、音声のほか、振動、光、デジタル又はアナログ表示による手段のいずれかを含む単一または複数の表示手段であり、従事者が本来の作業を行いつつ有効な表示を行えるように、音や光や振動などの表示手段を警報として用いることによって、本来の作業中であっても表示に気が付くようになる。

これらの磁気被曝測定器において、該平均磁束密度閾値または該磁束密度閾値あるいはその両方を設定する設定機能を備える。この設定機能によって、磁束密度積算閾値や平均磁束密度閾値や磁束密度閾値を設定することによって、その作業場所の環境に合わせた適切な表示を行うことができる。

本発明に係る複数の磁気被曝測定器にはそれぞれ通信機能を備え、各磁気被曝測定器が持つ情報を相互に通信可能とする。このことにより、装置をコンパクトかつ軽量にすることができ、携帯に便利となる。

すなわち、磁束密度積算値や平均磁束密度値や磁束密度を数値で表示するには、液晶などによる出力装置が必要になる。また磁束密度積算閾値や平均磁束密度閾値や磁束密度閾値を設定するには、キーボードなどの入力装置が必要になる。このような出力装置や入力装置は、ある程度の大きさがないと、確認したり操作したりすることができない。筐体が大きくなれば必然的に重くなる。また出力装置や入力装置が消費する電力も必要なため、電池動作の場合、動作時間が短くなるなどの欠点が、各磁気被曝測定器に備えられた通信機能による情報交換により、解消できるのである。

装置が大きく重くなれば、従事者に負担を掛けることになる。また、動作時間が短くなれば、電池交換や充電を頻繁に行なう必要があり、不便になる。更に、表示や設定などの情報が通信を介してパソコンなどから行なえるので、液晶やキーボードなどの大きくて重い出力装置や入力装置が不要になる。

本発明の磁気被曝測定器には、磁気被曝測定器の筐体に装着機能を備え、人体または他の物体に装着できるようにしている。すなわち、筐体には、人体あるいは着衣あるいは他の物体に装着できる装着機能を備えて、筐体を衣類や身体に取り付けることによって、装置を手で持っていなくても必要な時に警告を受けるようにする。また、ＭＲＩ診断室に持ち込んではならない物に装着することにより、誤って持ち込んだ時に警告を行うことで、未然に事故を防ぐことができる。

本発明に係る磁気被曝測定器によれば、特別な操作や作業を行わずに静磁場による被曝量を知ることができる。平均的な磁束密度の大きさを知ることによって、強磁場に長時間近づくことを防ぐことができる。また、磁束密度の値を知ることによって、不用意に強磁場に近づくことも防ぐことができる。また、この磁気被曝測定器を磁性体が含まれる装置に装着することによって、ＭＲＩ診断装置への吸着事故を防ぐこともできる。

本発明に係る磁気被曝測定器は、磁束密度（Bv）や磁束密度積算値（Bs）の情報は、各磁気被曝測定器が通信機能を有する機器との間で相互に表示や設定などの情報が通信を介してパソコンなどから行なえるので、液晶やキーボードなどの大きくて重い出力装置や入力装置が不要になり、コンパクトかつ軽量にすることができる。その結果，簡単な装着機能により、従事者の着衣などに取り付けて使用することができ、常時装着していても本来の作業の妨げにならずに、静磁場による被曝量を感知して音声や光等によって効果的に知ることができる。

本発明に係る磁気被曝測定器の内部構成を示すブロック図である。 本発明に係る磁気被曝測定器の全体斜視図である。 本発明に係る磁気被曝測定器の通信を示す概念図である。 本発明に係る磁気被曝測定器の筐体の装着機能を示す図である。 本発明に係る磁気被曝測定器の筐体の他の装着機能を示す図である。

以下、本発明に係る磁気被曝測定器の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る磁気被曝測定器の内部構成を示すブロック図で示した概略説明図である。すなわち、磁気被曝測定器の筐体１の中には、検出するＸ、Ｙ、Ｚ３軸方向の磁束密度を測定する３個の磁気センサ２、３、４で感知した磁束密度Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚから磁束密度Ｂｖを演算する磁束密度演算機能５と、時計機能６と、磁束密度Ｂｖと時間によって磁束密度積算値Ｂｓを求める積算機能７と、表示機能８と、磁束密度積算閾値９と、磁束密度積算値Ｂｓと磁束密度積算閾値９を比較する磁束密度積算比較機能１０と、磁束密度積算値Ｂｓと時間から平均磁束密度値Ｂａを求める平均値演算機能１１と、平均磁束密度閾値１２と、平均磁束密度値Ｂａと平均磁束密度閾値１２を比較する平均磁束密度比較機能１３と、磁束密度閾値１４と、磁束密度Ｂｖと磁束密度閾値１４を比較する磁束密度比較機能１５と、磁束密度積算閾値９と平均磁束密度閾値１２と磁束密度閾値１４を設定する設定機能１６と、磁束密度Ｂｖや磁束密度積算値Ｂｓや平均磁束密度値Ｂａや設定機能１６や時計機能６と他の機器１７と通信を行なう通信機能１８から構成される。
表示機能８は、光を使用したランプなどの光表示機能１９や、音声を使用したスピーカーなどの音声表示機能２０などから構成される。

３個の磁気センサ２，３，４は、それぞれの検出軸が直交する位置に配置する。測定された３軸それぞれの磁束密度Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚを磁束密度演算機能５を用いてそれぞれ２乗したものを加算し、平方根を求めれば、その場所の磁束密度Ｂｖの強さ、すなわちベクトルの大きさを求めることができる。これを数式で示せば下記の通りの数１となる。

積算機能７を用いて、磁束密度Ｂｖを時計機能６から出力される単位時間で加算すれば、磁束密度積算値Ｂｓを求めることができる。単位時間として０からｎまでの間の磁束密度積算値Ｂｓは下記の通りの数２となる。

平均値演算機能１１を用いて磁束密度積算値Ｂｓを積算した時間ｎで除算すれば、平均磁束密度値Ｂａを求めることができる。計算式は下記の通りの数３となる。

数式によって求められた磁束密度Ｂｖ、磁束密度積算値Ｂｓ、平均磁束密度値Ｂａは表示機能８によって表示する。表示方法としては、液晶などに数値を表示する方法や、光や音や振動などがあるが、ここでは規定しない。

磁束密度積算値Ｂｓ、平均磁束密度値Ｂａ、磁束密度Ｂｖを常に監視するのは本来の作業を妨げになる。そこで適切な閾値を設けて警告として表示機能８を動作させる手段を設ける。磁束密度積算値Ｂｓと磁束密度積算閾値９を磁束密度積算値比較機能１０で比較し、平均磁束密度値Ｂｖと平均磁束密度閾値１２を平均磁束密度値比較機能１３で比較し、磁束密度Ｂｖと磁束密度閾値１４を磁束密度比較機能１５でそれぞれ比較し、その結果によって表示機能８を動作させる。

それぞれの値がそれぞれの閾値を超えた場合、光表示機能１９のランプや音声表示機能２０の音声スピーカーを動作させる。図１ではこれら２種類の表示機能を備えるが、１種類または３種類以上であっても良い。警報方法としては、光によるものや、音声によるものや、振動によるものなどがあり、ここでは規定しない。音声についても、ブザーのような音や、音声合成や、記録された音声の再生などの方法があり、ここでは規定しないが、音声等の聴覚に訴えるのが、特に好ましい。

図１では、磁束密度積算閾値９や平均磁束密度閾値１２や磁束密度閾値１４や磁束密度積算値比較機能１０や平均磁束密度値比較機能１３や磁束密度比較機能１５をそれぞれ１個示したが、必要によっては複数を備え、表示方法を変える手段もある。例えば、磁束密度が０．３ｍＴを超えた場合小さな音量でブザーを鳴らし、磁束密度が１ｍＴを超えた場合大きな音量でブザーを鳴らすという方法が想定される。段階の数や表示方法についてはここでは規定しない。

磁束密度積算閾値９や平均磁束密度閾値１２や磁束密度閾値１４は、固定した値であっても良いが、使用する施設や条件によっては値を変更した方が良い場合もある。そこで、設定機能１６を用いてこれらの値を変更できるようにする。設定の方法としては、何種類かの値をスイッチなどで切り替える方法や、キーボードなどから数値を入力する方法などがあり、ここでは規定しない。

図２は、通信による情報の授受を示す概念図である。筐体１の中に数値などを表示する液晶や、キーボードなどを備える方法もあるが、磁気被曝測定器の筐体１が大きく且つ重くなり、従事者の負担が増えてしまう。表示機能８の表示内容を警告のみとし、数値の表示や設定入力操作を他の機器１７で行なえば、従事者の負担を低減することができる。

他の機器１７としては、パソコンが想定される。パソコンには通信機能を持つものが一般的であり、特別に通信機能を付けなくても通信できる。通信方法としては、ＲＳ−２３２規格やＵＳＢ規格による有線通信や、ブルートゥース規格などの無線通信などがあるが、ここでは規定しない。図２の他の機器１７に示すディスプレイはその一例であって、ここでは磁気被曝測定器の測定値としてのグラフ及び数値が表示されている。

図３は、本発明に係る磁気被曝測定器の全体斜視図の例である。磁気被曝測定器の筐体１の中に、磁気センサ２、３、４や表示機能８などを備える。磁気被曝測定器の筐体１の形状には色々なものがあるため、これらについて特に限定するものではない。

図４及び図５は、本発明に係る磁気被曝測定器の構成態様である筐体の装着機能を例示したものである。図４は、衣類などに挟みこむクリップからなる装着機能２１を有している。図５は、衣類のポケットなどに挟みこむばね挟みの装着機能２２を有している。衣類や身体に装着する手段としては、これらに示した方法以外にも色々な方法があるが、いずれも本発明の磁気被曝測定器に装着して便利に利用できる。

１ 磁気被曝測定器の筐体
２ 磁気センサ
３ 磁気センサ
４ 磁気センサ
５ 磁束密度演算機能
６ 時計機能
７ 積算機能
８ 表示機能
９ 磁束密度積算閾値
１０ 磁束密度積算値比較機能
１１ 平均値演算機能
１２ 平均磁束密度閾値
１３ 平均磁束密度値比較機能
１４ 磁束密度閾値
１５ 磁束密度比較機能
１６ 設定機能
１７ 他の機器
１８ 通信機能
１９ 光表示機能
２０ 音声表示機能
２１ 装着機能
２２ 装着機能
Ｂｖ 磁束密度
Ｂａ 平均磁束密度値
Ｂｓ 磁束密度積算値

Claims (7)

1. 相互に直交する方向に配置された３個の磁気センサ（2,3,4）と該磁気センサの出力信号を演算処理して磁束密度（Bv）を演算する磁束密度演算機能（5）からなり、
   これらを収納する筐体（1）の内部に時計機能（6）と積算機能（7）と表示機能（8）を備え、
   前記磁束密度（Bv）を該時計機能（6）と該積算機能（7）によって積算した磁束密度積算値（Bs）で前記表示機能（8）に表示する磁気被曝測定器であって、
   該磁気被曝測定器には、磁束密度積算閾値（9）と磁束密度積算値比較機能（10）及び平均値演算機能（11）、並びに平均磁束密度閾値（12）と平均磁束密度値比較機能（10）及び磁束密度閾値（14）と磁束密度比較機能（15）を備え、
   かつ、該磁気被曝測定器の各々にはそれぞれ通信機能（18）を備え、
   各磁気被曝測定器が持つ磁束密度（Bv）及び磁束密度積算値（Bs）の情報は、各磁気被曝測定器が通信機能を有する機器との間で相互に通信可能としたことを特徴とする磁気被曝測定器。
2. 請求項１に記載の磁気被曝測定器において、磁束密度積算値（Bs）と磁束密度積算閾値（9）を前記磁束密度積算値比較機能（10）で比較し、該磁束密度積算値比較機能（10）の測定値が磁束密度積算閾値（9）を超えた場合に表示機能（8）を動作して磁束密度（Bv）及び磁束密度積算値（Bs）を前記表示機能(8)に表示する磁気被曝測定器。
3. 請求項１に記載の磁気被曝測定器において、平均値演算機能（11）によって磁束密度積算値（Bs）と時計機能（6）から得られる時間から平均磁束密度値（Ba）を求め、該平均磁束密度値（Ba）を表示機能（8）に表示する磁気被曝測定器。
4. 請求項１に記載の磁気被曝測定器において、平均磁束密度値（Ba）と平均磁束密度閾値（12）を平均磁束密度値比較機能（13）で比較し、該平均磁束密度値比較機能（13）の測定値が平均磁束密度閾値（12）を超えた場合に表示機能（8）を動作して平均磁束密度値（Ba）を前記表示機能（8）に表示する磁気被曝測定器。
5. 請求項１に記載の磁気被曝測定器において、磁束密度（Bv）と磁束密度閾値（14）を磁束密度比較機能（15）で比較し、該磁束密度比較機能（15）の測定値が前記磁束密度閾値（14）を超えた場合に表示機能（8）を動作して磁束密度（Bv）を前記表示機能（8）に表示する磁気被曝測定器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の磁気被曝測定器において、前記表示機能（8）として使用者の視覚又は聴覚に訴える複数の表示手段を備える磁気被曝測定器。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の磁気被曝測定器において、平均磁束密度閾値（12）、磁束密度閾値(14)またはその両方を設定する設定機能（16）を備える磁気被曝測定器。