JP7060867B2 - Biomagnetic measuring device and biomagnetic measuring system - Google Patents

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Description

この発明は生体磁気計測装置及び生体磁気計測システムに関する。 The present invention relates to a biomagnetic measuring device and a biomagnetic measuring system.

従来、人間等の生体が発生する磁場を検出する技術が開発されていた。特許文献１には、複数の磁気センサを含む磁気センサアレイを用いて、心臓内に発生した電流に伴って発生する磁気を検出し、磁気センサアレイにより得られた多チャンネル心磁図の磁場波形を計測することによって、心磁図データを得る心磁図装置が開示されている。そして、特許文献１の磁気センサアレイは、同一の磁気センサ６４個を８×８の格子状で等間隔に並べて構成されていることが開示されている。 Conventionally, a technique for detecting a magnetic field generated by a living body such as a human being has been developed. In Patent Document 1, a magnetic sensor array including a plurality of magnetic sensors is used to detect magnetism generated by a current generated in the heart, and a magnetic field waveform of a multi-channel magnetocardiogram obtained by the magnetic sensor array is obtained. A magnetocardiographic apparatus for obtaining magnetocardiographic data by measuring is disclosed. Further, it is disclosed that the magnetic sensor array of Patent Document 1 is configured by arranging 64 identical magnetic sensors in an 8 × 8 grid pattern at equal intervals.

特開２０１６―１０１２６４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-101264

ここで、磁気センサは、検出コイルの径の大きさによって空間分解能及び磁場分解能が異なるところ、特許文献１に記載の磁気センサアレイのように、同一の磁気センサを等間隔に並べたのでは、単一の空間分解能及び磁場分解能でしか磁場波形を測定できず、柔軟な測定ができないという問題があった。 Here, the magnetic sensor has different spatial resolution and magnetic field resolution depending on the size of the diameter of the detection coil. However, as in the magnetic sensor array described in Patent Document 1, the same magnetic sensors may be arranged at equal intervals. There is a problem that the magnetic field waveform can be measured only with a single spatial resolution and magnetic field resolution, and flexible measurement cannot be performed.

本発明は、このような課題に鑑み、高い空間分解能を必要とする測定と、高い磁場分解能を必要とする測定とを、１つの磁気センサアレイで可能とする生体磁気計測装置及び生体磁気計測システムを提供することを目的とする。 In view of these problems, the present invention provides a biomagnetic measurement device and a biomagnetic measurement system that enable measurement requiring high spatial resolution and measurement requiring high magnetic field resolution with one magnetic sensor array. The purpose is to provide.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置は、生体が発生する磁場を検出可能な複数の磁気センサを含む磁気センサアレイと、複数の磁気センサの各々によって検出された磁場に基づいて、磁気センサアレイによって観測される観測領域の磁場分布を計測する計測手段とを含み、磁気センサは、磁場を検出可能な検出コイルを備え、磁気センサアレイは、複数の領域に分割され、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なることを特徴とする。 The biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention is a magnetic sensor array including a plurality of magnetic sensors capable of detecting a magnetic field generated by a living body, and a magnetic sensor based on a magnetic field detected by each of the plurality of magnetic sensors. The magnetic sensor includes a detection coil capable of detecting the magnetic field, and the magnetic sensor array is divided into a plurality of regions, including a measuring means for measuring the magnetic field distribution of the observation region observed by the array. It is characterized in that the size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region is different.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、前記磁気センサアレイは、長方形状の領域であり、複数の領域は、長方形状の長手方向に垂直に設けられた複数の領域であり、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なることを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the magnetic sensor array is a rectangular region, and the plurality of regions are a plurality of regions provided perpendicular to the longitudinal direction of the rectangular shape, and a plurality of regions. It may be characterized in that the size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region is different for each region.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、複数の領域のうち、長方形状の短辺側に設けられた領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径が、長手方向の中央部分に設けられた領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径に比べて、大きいことを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region provided on the short side of the rectangular shape among the plurality of regions is provided in the central portion in the longitudinal direction. It may be characterized in that it is larger than the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the specified region.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、検出コイルの径は、長方形状の一の短辺側に配置された領域から、他の短辺側に配置された領域に近づくにつれ、段階的に小さくなることを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the diameter of the detection coil is gradually increased from the region arranged on one short side of the rectangular shape to the region arranged on the other short side. It may be characterized by becoming smaller.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、磁気センサアレイは、円形状の領域であり、複数の領域は、円形状において同心円状に設けられた複数の領域であり、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なることを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the magnetic sensor array is a circular region, and the plurality of regions are a plurality of regions concentrically provided in a circular shape, and each of the plurality of regions is , The size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region may be different.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、検出コイルの径は、円形状の中心に近づくにつれ、段階的に大きく又は小さくなることを特徴としてもよい。 The biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention may be characterized in that the diameter of the detection coil gradually increases or decreases as it approaches the center of the circular shape.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、検出コイルは、法線方向の磁場を検出する第１コイルと、接線方向の磁場を検出する第２コイルとを含み、複数の領域ごとに、第１コイルの径及び第２コイルの径の少なくとも一方の大きさが異なることを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the detection coil includes a first coil for detecting a magnetic field in the normal direction and a second coil for detecting a magnetic field in the tangential direction, and the detection coil includes a second coil for detecting a magnetic field in the tangential direction. It may be characterized in that the diameter of at least one of the diameter of the first coil and the diameter of the second coil is different.

本発明の一実施形態における生体磁気計測装置において、検出コイルは、法線方向の磁場を検出する第１コイルと、接線方向の磁場を検出する第２コイルとを含み、複数の領域ごとに、第１コイルの径及び第２コイルの径の両方の大きさが異なることを特徴としてもよい。 In the biomagnetic measuring device according to the embodiment of the present invention, the detection coil includes a first coil for detecting a magnetic field in the normal direction and a second coil for detecting a magnetic field in the tangential direction, and the detection coil includes a second coil for detecting a magnetic field in the tangential direction. It may be characterized in that the sizes of both the diameter of the first coil and the diameter of the second coil are different.

本発明の一実施形態における生体磁気計測システムは、磁気シールドルームと、磁気シールドルームの外部に設置された極低温冷凍機と、磁気シールドルームの内部に設置されたクライオスタットと、磁気シールドルームを貫通し、極低温冷凍機とクライオスタットとの間でヘリウムの流路を形成するトランスファチューブと、クライオスタットに収容され、ヘリウムで冷却される複数の磁気センサを含む磁気センサアレイとを備え、磁気センサは、磁場を検出可能な検出コイルを備え、磁気センサアレイは、複数の領域に分割され、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なることを特徴とする。 The biomagnetic measurement system according to the embodiment of the present invention penetrates the magnetic shield room, the cryogenic refrigerator installed outside the magnetic shield room, the cryostat installed inside the magnetic shield room, and the magnetic shield room. The magnetic sensor comprises a transfer tube that forms a flow path for helium between the cryogenic refrigerator and the cryostat, and a magnetic sensor array that contains multiple magnetic sensors housed in the cryostat and cooled by helium. A detection coil capable of detecting a magnetic field is provided, and the magnetic sensor array is divided into a plurality of regions, and the size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region is different for each region. do.

本発明は、領域ごとに磁気を検出する検出コイルの径の大きさを異なるものとすることによって、高い空間分解能を必要とする測定と、高い磁場分解能を必要とする測定とを、１つの磁気センサアレイで可能とする生体磁気計測装置等を提供することができる。 In the present invention, the size of the diameter of the detection coil that detects magnetism is different for each region, so that the measurement requiring high spatial resolution and the measurement requiring high magnetic field resolution can be combined into one magnetism. It is possible to provide a biomagnetic measuring device or the like made possible by a sensor array.

本発明の一実施形態における、生体磁気計測システムの全体構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole structure of the biomagnetic measurement system in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、生体磁気計測装置の機能構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the functional structure of the biomagnetic measuring apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、磁気センサアレイの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic sensor array in one Embodiment of this invention. 磁気センサの検出コイルの径と、当該検出コイルの面積と、当該検出コイルの分解能とを対応付けた表である。It is a table which corresponded the diameter of the detection coil of a magnetic sensor, the area of the detection coil, and the resolution of the detection coil. 生体の複数の部位における、磁場分布の状況を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the state of the magnetic field distribution in a plurality of parts of a living body. 本発明の一実施形態における、磁気センサアレイの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the magnetic sensor array in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、磁気センサアレイの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the magnetic sensor array in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、磁気センサに含まれる検出コイルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the detection coil included in the magnetic sensor in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における、磁気センサアレイの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the magnetic sensor array in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic sensor in the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサアレイの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic sensor array in the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサアレイの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the magnetic sensor array in the modification of one Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１について説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The biomagnetic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

（生体磁気計測システムの全体構成）
図１は、本発明の一実施形態における、生体磁気計測システム１の全体構成を模式的に示す図である。本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１は、磁気シールドルーム１０、極低温冷凍機２０、クライオスタット３０、トランスファチューブ４０、ガントリ５０、架台６０、接続部８０を含む。ここで、クライオスタット３０、ガントリ５０、および接続部８０は、磁気シールドルーム１０の内部に設置されている。また極低温冷凍機２０と架台６０とは磁気シールドルーム１０の外部に設置されている。極低温冷凍機２０は、例えば既知の４Ｋパルスチューブ冷凍機を用いて実現できる。 (Overall configuration of biomagnetic measurement system)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a biomagnetic measurement system 1 according to an embodiment of the present invention. The biomagnetic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention includes a magnetic shield room 10, an ultra-low temperature refrigerator 20, a cryostat 30, a transfer tube 40, a gantry 50, a gantry 60, and a connection portion 80. Here, the cryostat 30, the gantry 50, and the connection portion 80 are installed inside the magnetic shield room 10. Further, the ultra-low temperature refrigerator 20 and the gantry 60 are installed outside the magnetic shield room 10. The ultra-low temperature refrigerator 20 can be realized by using, for example, a known 4K pulse tube refrigerator.

トランスファチューブ４０は磁気シールドルーム１０を貫通し、極低温冷凍機２０とクライオスタット３０とのそれぞれに接続されている。より具体的には、トランスファチューブ４０は極低温冷凍機２０とは直接接続され、クライオスタット３０とは接続部８０を介して接続されている。 The transfer tube 40 penetrates the magnetically shielded chamber 10 and is connected to each of the ultra-low temperature refrigerator 20 and the cryostat 30. More specifically, the transfer tube 40 is directly connected to the cryogenic refrigerator 20 and is connected to the cryostat 30 via a connecting portion 80.

磁気シールドルーム１０の内部には、被験者７０が横臥するための台９０も設置されている。図１に示すように、クライオスタット３０の一部は被験者７０の腰椎の位置まで延在しており、台９０の機能も兼ねている。図１に例示するように、クライオスタット３０には磁気センサアレイ３２が収容される。なお図示しないが、生体磁気計測システム１には、磁気センサによって測定されたデータを解析したり、磁気センサの動作を制御したりする計測手段も備えられている。例えば、計測手段は、複数の磁気センサの各々によって検出された磁場に基づいて、磁気センサアレイによって観測される観測領域の磁場分布を計測することができる。なお、本発明の一実施形態において、磁気センサアレイ３２と、計測手段とを含めて、生体磁気計測装置とする。 Inside the magnetic shield room 10, a table 90 for the subject 70 to lie down is also installed. As shown in FIG. 1, a part of the cryostat 30 extends to the position of the lumbar vertebrae of the subject 70, and also functions as the platform 90. As illustrated in FIG. 1, the cryostat 30 houses the magnetic sensor array 32. Although not shown, the biomagnetic measurement system 1 is also provided with measuring means for analyzing data measured by the magnetic sensor and controlling the operation of the magnetic sensor. For example, the measuring means can measure the magnetic field distribution in the observation region observed by the magnetic sensor array based on the magnetic field detected by each of the plurality of magnetic sensors. In one embodiment of the present invention, the magnetic sensor array 32 and the measuring means are included as a biomagnetic measuring device.

図１では、図中鉛直上方向をｚ軸、図中左から右に向かう方向をｘ軸、ｘ軸とｚ軸とに垂直なｙ軸からなる右手座標系２が設定されている。以下本明細書で参照する他の図に示す右手座標系２も、図１に示す右手座標系２と同一である。 In FIG. 1, a right-handed coordinate system 2 is set, which consists of a z-axis in the vertical upward direction in the figure, an x-axis in the direction from left to right in the figure, and a y-axis perpendicular to the x-axis and the z-axis. The right-handed coordinate system 2 shown in other figures referred to in the present specification is also the same as the right-handed coordinate system 2 shown in FIG.

（生体磁気計測システムの機能構成）
図２は、本発明の一実施形態における生体磁気計測システムの機能構成を模式的に示す図である。また、図２は、生体磁気計測システム１における計測機能を主に説明する図である。図２は、図１に示す生体磁気計測システム１を右手座標系２のｙｚ平面に対して垂直な方向から見た図である。 (Functional configuration of biomagnetic measurement system)
FIG. 2 is a diagram schematically showing a functional configuration of a biomagnetic measurement system according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a diagram mainly illustrating a measurement function in the biomagnetic measurement system 1. FIG. 2 is a view of the biomagnetic measurement system 1 shown in FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the yz plane of the right-handed coordinate system 2.

図１を参照して説明したように、磁気シールドルーム１０の内部において被験者７０が台９０の上に横臥している。磁気センサアレイ３２は、被験者７０の腰椎の位置に来るようにクライオスタット３０に収容されている。磁気センサアレイ３２は、例えば既知のＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱＵａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて実現できる。 As described with reference to FIG. 1, the subject 70 is lying on the table 90 inside the magnetically shielded room 10. The magnetic sensor array 32 is housed in the cryostat 30 so as to be at the position of the lumbar spine of the subject 70. The magnetic sensor array 32 can be realized by using, for example, a known SQUID (Superconducting Quantum Interference Device).

情報処理部１２は、生体磁気計測システム１における計測機能を統括的に制御する。情報処理部１２はまた、生体磁気計測システム１が計測した生体磁気データを解析する。情報処理部１２は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やワークステーション等の計算機を用いて実現できる。磁気センサ駆動回路１４は、情報処理部１２の制御の下、磁気センサアレイ３２の動作を制御する。アンプ／アナログフィルタ部１６は、磁気センサアレイ３２が計測した生体磁気データを増幅したり、ノイズを除去したりする。データ取得部１８は、アンプ／アナログフィルタ部１６が処理したデータをデジタルデータに変換する。データ取得部１８は、例えば既知のＡ／Ｄ変換器を用いて実現できる。データ取得部１８が取得したデータは情報処理部１２に送られ、種々の解析が実行される。 The information processing unit 12 comprehensively controls the measurement function in the biomagnetic measurement system 1. The information processing unit 12 also analyzes the biomagnetic data measured by the biomagnetic measurement system 1. The information processing unit 12 can be realized by using a computer such as a PC (Personal Computer) or a workstation, for example. The magnetic sensor drive circuit 14 controls the operation of the magnetic sensor array 32 under the control of the information processing unit 12. The amplifier / analog filter unit 16 amplifies the biomagnetic data measured by the magnetic sensor array 32 and removes noise. The data acquisition unit 18 converts the data processed by the amplifier / analog filter unit 16 into digital data. The data acquisition unit 18 can be realized by using, for example, a known A / D converter. The data acquired by the data acquisition unit 18 is sent to the information processing unit 12, and various analyzes are executed.

このように、本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１は、被験者７０の体内で生じる生体磁場を計測するための装置である。被験者７０の性別や体格等に応じて磁気センサアレイ３２を配置すべき位置が異なるため、磁気センサアレイ３２はある程度位置を変えられることが好ましい。一方で、上述したように、磁気センサアレイ３２は例えばＳＱＵＩＤセンサを用いて実現される。ＳＱＵＩＤセンサは超伝導体を利用した磁気センサであるため、センサとして機能するためには極低温（例えば４Ｋ）まで冷却される必要がある。このため、磁気センサアレイ３２は液体ヘリウムを貯留するクライオスタット３０に収容されている。そして、磁気センサアレイ３２はクライオスタット３０が貯留する液体ヘリウムによって冷却される。 As described above, the biomagnetic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention is a device for measuring the biomagnetic field generated in the body of the subject 70. Since the position where the magnetic sensor array 32 should be arranged differs depending on the gender, physique, and the like of the subject 70, it is preferable that the position of the magnetic sensor array 32 can be changed to some extent. On the other hand, as described above, the magnetic sensor array 32 is realized by using, for example, a SQUID sensor. Since the SQUID sensor is a magnetic sensor using a superconductor, it needs to be cooled to an extremely low temperature (for example, 4K) in order to function as a sensor. Therefore, the magnetic sensor array 32 is housed in a cryostat 30 that stores liquid helium. Then, the magnetic sensor array 32 is cooled by the liquid helium stored in the cryostat 30.

（磁気センサアレイの構成）
図３は、本発明の一実施形態における、磁気センサアレイ３２の構成例を示す図である。図３は、磁気センサアレイ３２を上部から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。図３に例示するように、磁気センサアレイ３２は、複数の磁気センサ３２０を含む。複数の磁気センサ３２０の各々は、生体が発生する磁場を検出可能である。具体的には、磁気センサ３２０は、生体の発する電気信号によって発生した磁場を検出可能である。磁気センサ３２０は、例えば、超電導材料が好適に用いられる。超伝導材料としては、例えば、Ｎｂ（ニオブ）を用いることができるが、Ｎｂに限定されず、どのような超電導材料であってもよい。 (Structure of magnetic sensor array)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the magnetic sensor array 32 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing a configuration example when the magnetic sensor array 32 is observed from above. As illustrated in FIG. 3, the magnetic sensor array 32 includes a plurality of magnetic sensors 320. Each of the plurality of magnetic sensors 320 can detect the magnetic field generated by the living body. Specifically, the magnetic sensor 320 can detect a magnetic field generated by an electric signal generated by a living body. For the magnetic sensor 320, for example, a superconducting material is preferably used. As the superconducting material, for example, Nb (niobium) can be used, but the superconducting material is not limited to Nb and may be any superconducting material.

本発明の一実施形態における磁気センサ３２０は、磁場を検出する検出コイルを備える。そして、磁気センサアレイ３２は、検出コイルの径の大きさが互いに異なる複数種類の磁気センサ３２０を含む。図３に例示するように、例えば、磁気センサアレイ３２は、検出コイルの径が第１の大きさである磁気センサ３２０Ａと、検出コイルの径が第２の大きさである磁気センサ３２０Ｂと、検出コイルの径が第３の大きさである磁気センサ３２０Ｃとを含む。なお、磁気センサアレイ３２には、検出コイルの径の大きさが互いに異なる複数種類の磁気センサ３２０が含まれていればよく、図３のように３種類に限られるわけではない。また、磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径の大きさは、好適には５［ｍｍ］～６０［ｍｍ］であるが、これらの範囲に限られる必要はなく、どのような大きさであってもよい。 The magnetic sensor 320 in one embodiment of the present invention includes a detection coil for detecting a magnetic field. The magnetic sensor array 32 includes a plurality of types of magnetic sensors 320 having different diameters of the detection coils. As illustrated in FIG. 3, for example, the magnetic sensor array 32 includes a magnetic sensor 320A having a detection coil having a diameter of the first size, and a magnetic sensor 320B having a detection coil having a diameter of the second size. The detection coil includes a magnetic sensor 320C having a third size. The magnetic sensor array 32 may include a plurality of types of magnetic sensors 320 having different diameters of the detection coils, and is not limited to the three types as shown in FIG. Further, the size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor 320 is preferably 5 [mm] to 60 [mm], but it is not necessary to be limited to these ranges, and any size may be used. May be good.

図４は、磁気センサ３２０の検出コイルの径と、当該検出コイルの面積と、当該検出コイルの分解能と、を対応付けた表である。図４に示すように、磁気センサ３２０は、検出コイルの径が大きいほど磁場分解能が高く、小さな磁場を検出することが可能となる。例えば、径が１６［ｍｍ］の検出コイルは、その磁場分解能が２．７［ｆＴ／Ｈｚ１／２］であるのに対して、径が２０［ｍｍ］の検出コイルは、その磁場分解能が２．０［ｆＴ／Ｈｚ１／２］となり、径が大きい方が磁場分解能は高くなる。 FIG. 4 is a table in which the diameter of the detection coil of the magnetic sensor 320, the area of the detection coil, and the resolution of the detection coil are associated with each other. As shown in FIG. 4, the magnetic sensor 320 has a higher magnetic field resolution as the diameter of the detection coil is larger, and can detect a smaller magnetic field. For example, a detection coil having a diameter of 16 [mm] has a magnetic field resolution of 2.7 [fT / Hz 1/2 ], whereas a detection coil having a diameter of 20 [mm] has a magnetic field resolution of 2.7 [fT / Hz 1/2]. It is 2.0 [fT / Hz 1/2 ], and the larger the diameter, the higher the magnetic field resolution.

一方、検出コイルの径が小さいと、径が大きい場合に比べて、単位面積あたりに配置できる検出コイルの数（すなわち、磁気センサ３２０の数）が多くなる。その結果、検出コイルの径が小さい場合の方が、大きい場合に比べて、より多くの検出コイルによって空間の磁場分布を検出でき、きめ細やかな磁場分布の検出が可能である。すなわち、検出コイルの径が小さいほど空間分解能が高くなる。 On the other hand, when the diameter of the detection coil is small, the number of detection coils that can be arranged per unit area (that is, the number of magnetic sensors 320) is larger than that in the case where the diameter is large. As a result, when the diameter of the detection coil is small, the magnetic field distribution in space can be detected by more detection coils than when the diameter is large, and it is possible to detect the fine magnetic field distribution. That is, the smaller the diameter of the detection coil, the higher the spatial resolution.

図５は、生体の複数の部位における、磁場分布の状況を説明するためのグラフである。図５に示すように、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）“手掌”は、磁場分布の範囲が狭い。これに対して、体表から磁場源までの距離が長い（深い）“腰椎部”や“頚部”は、磁場分布の範囲が広い。すなわち、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）ほど、径が小さい検出コイルを備える磁気センサ３２０を用いて、検出すべきである。 FIG. 5 is a graph for explaining the state of the magnetic field distribution in a plurality of parts of the living body. As shown in FIG. 5, the range of the magnetic field distribution is narrow in the “palm” where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow). On the other hand, the "lumbar spine" and "cervical region" where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep) has a wide range of magnetic field distribution. That is, the shorter (shallow) the distance from the body surface to the magnetic field source, the smaller the diameter should be detected by using the magnetic sensor 320 provided with the detection coil.

一方、図５に示すように、体表から磁場源までの距離が長い（深い）“腰椎部”や“頚部”は、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）“手掌”に比べて、磁場の大きさが小さい。そのため、体表から磁場源までの距離が長い（深い）ほど、径が大きい検出コイルを備える磁気センサ３２０を用いて、検出すべきである。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the "lumbar vertebrae" and "cervical region" where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep) are compared with the "palm" where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow). And the magnitude of the magnetic field is small. Therefore, the longer (deeper) the distance from the body surface to the magnetic field source, the larger the diameter should be detected by using the magnetic sensor 320 provided with the detection coil.

しかしながら、従来の磁気センサアレイに含まれる複数の検出センサの各々が備える検出コイルの径の大きさは同一であって、単一の空間分解能及び磁場分解能でしか磁場波形を測定できない。そのため、1つの磁気センサアレイでは、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位と、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位との両方を観察することが困難であった。そのため、最適な観測のためには観察する部位に応じて、適切な径の検出コイルを備える磁気センサを含む磁気センサアレイに取り換える必要があった。 However, the size of the diameter of the detection coil included in each of the plurality of detection sensors included in the conventional magnetic sensor array is the same, and the magnetic field waveform can be measured only with a single spatial resolution and magnetic field resolution. Therefore, it is difficult for one magnetic sensor array to observe both the part where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep) and the part where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow). rice field. Therefore, for optimum observation, it is necessary to replace the magnetic sensor array with a magnetic sensor including a magnetic sensor having a detection coil having an appropriate diameter, depending on the part to be observed.

ここで、本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１において、磁気センサアレイ３２は、液体ヘリウムによって冷却しなければならない。そのため、磁気センサアレイ３２が収容されるクライオスタット３０は、液体ヘリウムを貯留可能なように構成されており、構造が複雑かつ重厚である。また、クライオスタット３０には、通常、液体ヘリウムが貯留されている。このようなクライオスタット３０に対して、磁気センサアレイ３２を取り付けたり（収容したり）、取り出したりすることは容易ではない。そのため、できる限り磁気センサアレイ３２を取り換える必要がないように、1つの磁気センサアレイによって、複数の部位の磁場を観察可能にすることが望ましい。 Here, in the biomagnetic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention, the magnetic sensor array 32 must be cooled by liquid helium. Therefore, the cryostat 30 in which the magnetic sensor array 32 is housed is configured to be able to store liquid helium, and has a complicated and heavy structure. In addition, liquid helium is usually stored in the cryostat 30. It is not easy to attach (accommodate) or remove the magnetic sensor array 32 to such a cryostat 30. Therefore, it is desirable to make it possible to observe the magnetic fields of a plurality of parts by one magnetic sensor array so that the magnetic sensor array 32 does not need to be replaced as much as possible.

そこで、本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１において、磁気センサアレイは、検出コイルの径が互いに異なる複数種類の磁気センサを含む。そして、磁気センサアレイによって観察される観測領域は、複数の領域に分割され、当該複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさを異なるものとする。その結果、磁気センサアレイの一の部分は、検出コイルの径の小さい磁気センサが含まれ、他の部分には、検出コイルの径の大きい磁気センサが含まれるようになる。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイのうち、検出コイルの径の小さい磁気センサが含まれる一の部分を用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察することができる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイのうち、検出コイルの径の大きい磁気センサが含まれる他の部分を用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察することができる。 Therefore, in the biomagnetic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention, the magnetic sensor array includes a plurality of types of magnetic sensors having different detection coil diameters. The observation region observed by the magnetic sensor array is divided into a plurality of regions, and the size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region is different for each of the plurality of regions. As a result, one part of the magnetic sensor array includes a magnetic sensor having a small diameter of the detection coil, and the other part includes a magnetic sensor having a large diameter of the detection coil. Therefore, when observing a part where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), spatial resolution is obtained by using one part of the magnetic sensor array that includes the magnetic sensor with a small diameter of the detection coil. Can be observed by a high magnetic sensor. On the other hand, when observing a part where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the magnetic field resolution is obtained by using the other part of the magnetic sensor array including the magnetic sensor having a large detection coil diameter. Can be observed by a high magnetic sensor.

図３に示すように、磁気センサアレイ３２は、例えば長方形状であり、当該長方形状が複数の領域に分割されている。そして、当該複数の領域は、当該長方形状の長手方向に垂直に設けられており、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径の大きさが異なる。例えば、複数の領域のうち、磁気センサアレイ３２の短辺側に設けられた領域（図３の例では、領域Ａや領域Ｈ）に含まれる磁気センサ３２０Ａに備わる検出コイルの径は、長手方向の中央部分に設けられた領域（図３の例では、領域Ｄや領域Ｅ）に含まれる磁気センサ３２０Ｃに備わる検出コイルの径に比べて、大きくなるように構成される。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の小さい磁気センサ３２０Ｃが含まれる領域Ｄや領域Ｅを用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の大きい磁気センサ３２０Ａが含まれる領域Ａや領域Ｈを用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。
As shown in FIG. 3, the magnetic sensor array 32 has, for example, a rectangular shape, and the rectangular shape is divided into a plurality of regions. The plurality of regions are provided perpendicular to the longitudinal direction of the rectangle, and the diameter of the detection coil included in the magnetic sensor 320 included in the plurality of regions differs for each of the plurality of regions. For example, among the plurality of regions, the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor 320A included in the region provided on the short side side of the magnetic sensor array 32 (region A or region H in the example of FIG. 3) is the diameter in the longitudinal direction. It is configured to be larger than the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor 320C included in the region (region D or region E in the example of FIG. 3) provided in the central portion of the above. Therefore, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), the region D or region E of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320C having a small detection coil diameter should be used. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having high spatial resolution. On the other hand, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the region A or region H of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320A having a large detection coil diameter should be used. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having a high magnetic field resolution.

図６は、本発明の一実施形態における、磁気センサアレイ３２の他の構成例を示す図である。図６は、磁気センサアレイ３２を上部から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。 FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor array 32 in one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing a configuration example when the magnetic sensor array 32 is observed from above.

図６に示すように、磁気センサアレイ３２は、例えば長方形状であり、当該長方形状が複数の領域に分割されている。そして、当該複数の領域は、当該長方形状の長手方向に垂直に設けられており、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径の大きさが異なる。例えば、磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径は、磁気センサアレイ３２の一の短辺側（図６の例では、短辺α側）に設けられた領域（図６の例では、領域Ｈ）から、他の短辺側（図６の例では、短辺β側）に配置された領域（図６の例では、領域Ａ）に近づくにつれ、段階的に小さくなる。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の小さい磁気センサ３２０が含まれる領域Ａや領域Ｂを用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の大きい磁気センサ３２０が含まれる領域Ｇや領域Ｈを用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。
As shown in FIG. 6, the magnetic sensor array 32 has, for example, a rectangular shape, and the rectangular shape is divided into a plurality of regions. The plurality of regions are provided perpendicular to the longitudinal direction of the rectangle, and the diameter of the detection coil included in the magnetic sensor 320 included in the plurality of regions differs for each of the plurality of regions. For example, the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor 320 is a region provided on one short side side (short side α side in the example of FIG. 6) of the magnetic sensor array 32 (region H in the example of FIG. 6). As it approaches the region (region A in the example of FIG. 6) arranged on the other short side (the short side β side in the example of FIG. 6), the size gradually decreases. Therefore, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), the region A or region B of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320 having a small detection coil diameter should be used. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having high spatial resolution. On the other hand, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the region G or region H of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320 having a large detection coil diameter should be used. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having a high magnetic field resolution.

図７は、本発明の一実施形態における、磁気センサアレイ３２の他の構成例を示す図である。図７は、磁気センサアレイ３２を上部から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。 FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor array 32 in one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view showing a configuration example when the magnetic sensor array 32 is observed from above.

図７に示すように、磁気センサアレイ３２は、例えば円形状であり、当該円形状が複数の領域に分割されている。そして、当該複数の領域は、当該円形状において同心円状に設けられており、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径の大きさが異なる。例えば、磁気センサ３２０に備わる検出コイルの径は、円形状の中心に近づくにつれ、段階的に小さくなる。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の小さい磁気センサが含まれる領域Ｃや領域Ｄを用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、検出コイルの径の大きい磁気センサ３２０が含まれる領域Ａを用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。なお、磁気センサに備わる検出コイルの径は、円形状の中心に近づくにつれ、段階的に大きくなるものであってもよい。
As shown in FIG. 7, the magnetic sensor array 32 has, for example, a circular shape, and the circular shape is divided into a plurality of regions. The plurality of regions are provided concentrically in the circular shape, and the diameter of the detection coil included in the magnetic sensor 320 included in the plurality of regions is different for each of the plurality of regions. For example, the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor 320 gradually decreases as it approaches the center of the circular shape. Therefore, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), the region C or region D of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor having a small diameter of the detection coil is used. It can be observed by a magnetic sensor with high spatial resolution. On the other hand, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the magnetic field is obtained by using the region A of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320 having a large detection coil diameter. It can be observed by a magnetic sensor with high resolution. The diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor may be gradually increased as it approaches the center of the circular shape.

図８は、本発明の一実施形態における、磁気センサに含まれる検出コイルの構成例を示す図である。図８は、磁気センサ３２０が、法線方向の磁場を検出する第１コイル３２１に加えて、接線方向の磁場を検出する第２コイル（図８の例では、検出コイル３２２又は検出コイル３２３）を含む場合の例である。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a detection coil included in the magnetic sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a second coil in which the magnetic sensor 320 detects a magnetic field in the tangential direction in addition to the first coil 321 that detects the magnetic field in the normal direction (in the example of FIG. 8, the detection coil 322 or the detection coil 323). This is an example when the above is included.

図８に示すように、磁気センサ３２０は、法線方向の磁場を検出する第１コイル３２１を含み、法線方向（Ｚ方向）の磁場を検出可能である。また、磁気センサ３２０は、第２コイルとして検出コイル３２２を含み、接線方向（Ｘ方向）の磁場を検出可能である。また、磁気センサは、第２コイルとして検出コイル３２３を含み、接線方向（Ｙ方向）の磁場を検出可能である。 As shown in FIG. 8, the magnetic sensor 320 includes a first coil 321 that detects a magnetic field in the normal direction, and can detect a magnetic field in the normal direction (Z direction). Further, the magnetic sensor 320 includes the detection coil 322 as the second coil, and can detect the magnetic field in the tangential direction (X direction). Further, the magnetic sensor includes the detection coil 323 as the second coil and can detect the magnetic field in the tangential direction (Y direction).

図９は、本発明の一実施形態における、磁気センサアレイ３２の他の構成例を示す図である。図９は、磁気センサアレイ３２を一方向から観察した場合の構成例を、模式図として示したものである。 FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor array 32 in one embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example when the magnetic sensor array 32 is observed from one direction.

図９に示すように、磁気センサアレイ３２は、複数の領域に分割されている。そして、当該複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３２０に備わる第１コイル（法線方向の磁場を検出する検出コイル）の径の大きさが異なる。また、複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３２０に備わる第２コイル（接線方向の磁場を検出する検出コイル）の径の大きさも異なる。例えば、磁気センサ３２０に備わる第１コイル及び第２コイルの径は、例えば、複数の領域のうち、磁気センサアレイ３２の短辺側に設けられた領域（図９の例では、領域Ａや領域Ｈ）では相対的に大きく構成され、磁気センサアレイ３２の長手方向の中央部分に設けられた領域（図９の例では、領域Ｄや領域Ｅ）では相対的に小さく構成される。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、第１コイル及び第２コイルの径の小さい磁気センサ３２０が含まれる領域Ｄや領域Ｅを用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、第１コイル及び第２コイルの径の大きい磁気センサ３２０が含まれる領域Ａや領域Ｈを用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。
As shown in FIG. 9, the magnetic sensor array 32 is divided into a plurality of regions. The diameter of the first coil (detection coil that detects the magnetic field in the normal direction) included in the magnetic sensor 320 included in the plurality of regions is different for each of the plurality of regions. Further, the size of the diameter of the second coil (detection coil that detects the magnetic field in the tangential direction) included in the magnetic sensor 320 included in the region is also different for each of the plurality of regions. For example, the diameters of the first coil and the second coil provided in the magnetic sensor 320 are, for example, a region provided on the short side of the magnetic sensor array 32 among a plurality of regions (in the example of FIG. 9, the region A or the region). H) is relatively large, and the region provided in the central portion of the magnetic sensor array 32 in the longitudinal direction (region D and region E in the example of FIG. 9) is relatively small. Therefore, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), the region D of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320 having a small diameter of the first coil and the second coil By using the region E, it becomes possible to observe by a magnetic sensor having high spatial resolution. On the other hand, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the region A of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 320 having a large diameter of the first coil and the second coil is included. By using the region H, it becomes possible to observe by a magnetic sensor having a high magnetic field resolution.

なお、第１コイル及び第２コイルの径は、それぞれ異なるものであってもよい。また、磁気センサアレイ３２において、第１コイル及び第２コイルの径のいずれか一方が、複数の領域の各々において異なるものとなるように構成してもよい。さらに、第２コイルには、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２つの検出コイル（図８の例では、検出コイル３２２と検出コイル３２３の２つの検出コイル）が含まれるが、これら２つの検出コイルの径は同じものであることが望ましいものの、必ずしも同じである必要はなく、いずれか一方が複数の領域の各々において異なるものとなるように構成してもよい。 The diameters of the first coil and the second coil may be different from each other. Further, in the magnetic sensor array 32, one of the diameters of the first coil and the second coil may be configured to be different in each of the plurality of regions. Further, the second coil includes two detection coils in the X-axis direction and the Y-axis direction (in the example of FIG. 8, two detection coils of the detection coil 322 and the detection coil 323), and these two detection coils are included. Although it is desirable that the diameters of the coils are the same, they do not necessarily have to be the same, and one of them may be configured to be different in each of the plurality of regions.

上記のように、本発明の一実施形態における生体磁気計測システムは、磁気センサアレイに含まれる複数の磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが、当該磁気センサアレイを複数に分割した領域ごとに異なるものであるため、観察する部位に応じて、当該観察に用いる領域を変更することによって、1つの磁気センサアレイで、高い空間分解能を必要とする測定と、高い磁場分解能を必要とする測定とが可能となる。 As described above, in the biomagnetic measurement system according to the embodiment of the present invention, the size of the diameter of the detection coil provided in the plurality of magnetic sensors included in the magnetic sensor array is divided into a plurality of regions. By changing the area used for the observation according to the part to be observed, one magnetic sensor array can be used for measurements that require high spatial resolution and measurements that require high magnetic field resolution. And become possible.

（変形例）
本発明の一実施形態の変形例は、生体磁気計測システムに含まれる磁気センサアレイが、常温で使用可能な磁気センサを含む場合の例である。 (Modification example)
A modification of the embodiment of the present invention is an example in which the magnetic sensor array included in the biomagnetic measurement system includes a magnetic sensor that can be used at room temperature.

図１０は、本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサ３３０の構成例を示す図である。図１０の例は、磁気センサ３３０を一方向から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。図１０に例示するように、磁気センサ３３０は、磁気ガイド３３１と、磁気検出部３３２を含む。磁気ガイド３３１は、高透磁率材料で構成されており、図１０に例示する検出コイルと同様の機能を備える。また、磁気検出部３３２は、磁気を検出可能な磁気抵抗素子やホール素子などで構成され、生体の発する電気信号によって発生した磁場を検出することができる。磁気ガイドは検出コイルと同様の機能を備えるため、比較的大きな磁気ガイドは高い磁場分解能を与え、小さな磁場を検出できるが、空間分解能は犠牲になり、比較的小さな磁気ガイドは高い空間磁場分解能を与え、空間的な細かい変化を観測できるが、磁場分解能が犠牲になる。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the magnetic sensor 330 in the modified example of the embodiment of the present invention. The example of FIG. 10 shows a configuration example when the magnetic sensor 330 is observed from one direction as a plan view. As illustrated in FIG. 10, the magnetic sensor 330 includes a magnetic guide 331 and a magnetic detection unit 332. The magnetic guide 331 is made of a high magnetic permeability material and has the same function as the detection coil illustrated in FIG. Further, the magnetic detection unit 332 is composed of a magnetoresistive element, a Hall element, or the like capable of detecting magnetism, and can detect a magnetic field generated by an electric signal generated by a living body. Since the magnetic guide has the same function as the detection coil, a relatively large magnetic guide gives a high magnetic field resolution and can detect a small magnetic field, but the spatial resolution is sacrificed, and a relatively small magnetic guide provides a high spatial magnetic field resolution. Given, small spatial changes can be observed, but at the expense of magnetic field resolution.

図１１は、本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサアレイ３２の構成例を示す図である。図１１は、磁気センサアレイ３２を一方向から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the magnetic sensor array 32 in the modified example of the embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a configuration example of the magnetic sensor array 32 when observed from one direction as a plan view.

図１１に示すように、磁気センサアレイ３２は、複数の領域に分割されている。そして、当該複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３３０に備わる磁気ガイド３３１の大きさが異なる。例えば、磁気センサ３３０に備わる磁気ガイド３３１の径は、例えば、複数の領域のうち、磁気センサアレイ３２の短辺側に設けられた領域（図１１の例では、領域Ａや領域Ｂ、領域Ｉ、領域Ｊ）では相対的に大きく構成され、磁気センサアレイ３２の長手方向の中央部分に設けられた領域（図１１の例では、領域Ｅや領域Ｆ）では相対的に小さく構成される。そのため、体表から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、磁気ガイド３３１の径の小さい磁気センサ３３０が含まれる領域Ｅや領域Ｆを用いることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察する場合には、磁気センサアレイ３２のうち、磁気ガイド３３１の径の大きい磁気センサ３３０が含まれる領域Ａや領域Ｂ、領域Ｉ、領域Ｊを用いることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。
As shown in FIG. 11, the magnetic sensor array 32 is divided into a plurality of regions. The size of the magnetic guide 331 provided in the magnetic sensor 330 included in the region is different for each of the plurality of regions. For example, the diameter of the magnetic guide 331 provided in the magnetic sensor 330 is, for example, a region provided on the short side of the magnetic sensor array 32 among a plurality of regions (in the example of FIG. 11, region A, region B, and region I). , Region J) is relatively large, and the region provided in the central portion of the magnetic sensor array 32 in the longitudinal direction (region E and region F in the example of FIG. 11) is relatively small. Therefore, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is short (shallow), the region E or region F of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 330 having a small diameter of the magnetic guide 331 is used. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having high spatial resolution. On the other hand, when observing a portion where the distance from the body surface to the magnetic field source is long (deep), the region A, region B, or region of the magnetic sensor array 32 including the magnetic sensor 330 having a large diameter of the magnetic guide 331 is included. By using I and region J, observation is possible with a magnetic sensor having high magnetic field resolution.

図１２は、本発明の一実施形態の変形例における、磁気センサアレイ３２の他の構成例を示す図である。図１２は、立体的な磁気センサアレイ３２を、一方向から観察した場合の構成例を、平面図として示したものである。図１２の磁気センサアレイ３２は、例えば、ヘルメット型の磁気センサアレイ３２であって、全頭型脳磁計として運用可能である。 FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the magnetic sensor array 32 in the modified example of the embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a configuration example of the three-dimensional magnetic sensor array 32 when observed from one direction as a plan view. The magnetic sensor array 32 of FIG. 12 is, for example, a helmet-type magnetic sensor array 32 and can be operated as a whole-head type magnetoencephalograph.

図１２に示すように、磁気センサアレイ３２は、複数の領域に分割され、当該複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサ３３０に備わる磁気ガイド３３１の径の大きさが異なる。そのため、体表（頭表）から磁場源までの距離が短い（浅い）部位を観察したい領域（図１２の例では、領域Ａ）には、磁気ガイド３３１の径の小さい磁気センサを含ませることにより、空間分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。一方、体表（頭表）から磁場源までの距離が長い（深い）部位を観察したい領域（図１２の例では、領域Ｂなど）には、磁気センサアレイ３２のうち、磁気ガイド３３１の径の大きい磁気センサ３３０を含ませることにより、磁場分解能が高い磁気センサによって観察可能となる。なお、図１２に例示する磁気センサアレイ３２は、室温センサに限られず、ＳＱＵＩＤを用いて実現できる。この場合、図１２に例示する磁気センサアレイ３２は、法線方向の磁場を検出する検出コイルを備える磁気センサ３２０であっても、図８に例示する法線方向の磁場を検出する第１コイル、及び、法線方向（Ｚ方向）の磁場を検出する第２コイルの両方を備える磁気センサ３２０であってもよい。
As shown in FIG. 12, the magnetic sensor array 32 is divided into a plurality of regions, and the size of the diameter of the magnetic guide 331 provided in the magnetic sensor 330 included in the plurality of regions is different for each of the plurality of regions. Therefore, the region where the distance from the body surface (head surface) to the magnetic field source is short (shallow) is desired to be observed (region A in the example of FIG. 12) includes a magnetic sensor having a small diameter of the magnetic guide 331. This makes it possible to observe with a magnetic sensor having high spatial resolution. On the other hand, in the region where the distance from the body surface (head surface) to the magnetic field source is long (deep) is desired (region B or the like in the example of FIG. 12), the diameter of the magnetic guide 331 of the magnetic sensor array 32 is By including the magnetic sensor 330 having a large magnetic field resolution, it becomes possible to observe by a magnetic sensor having a high magnetic field resolution. The magnetic sensor array 32 illustrated in FIG. 12 is not limited to the room temperature sensor, and can be realized by using SQUID. In this case, even if the magnetic sensor array 32 illustrated in FIG. 12 is a magnetic sensor 320 including a detection coil for detecting a magnetic field in the normal direction, the first coil for detecting the magnetic field in the normal direction illustrated in FIG. 8 is obtained. , And a magnetic sensor 320 including both a second coil for detecting a magnetic field in the normal direction (Z direction).

上記のように、本発明の一実施形態の実施例における生体磁気計測システムは、常温で使用可能な磁気センサアレイに含まれる複数の磁気センサに備わる磁気ガイドの径の大きさが、当該磁気センサアレイを複数に分割した領域ごとに異なるものであるため、観察する部位に応じて、当該観察に用いる領域を変更することによって、1つの磁気センサアレイで、高い空間分解能を必要とする測定と、高い磁場分解能を必要とする測定とが可能となる。 As described above, in the biomagnetic measurement system according to the embodiment of the present invention, the size of the diameter of the magnetic guide provided in the plurality of magnetic sensors included in the magnetic sensor array that can be used at room temperature is the size of the magnetic sensor. Since the array is divided into multiple regions, it is different for each region. Therefore, by changing the region used for the observation according to the site to be observed, one magnetic sensor array can be used for measurements that require high spatial resolution. It enables measurements that require high magnetic field resolution.

以上、本発明を本発明の一実施形態をもとに説明した。本発明の一実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下そのような変形例を説明するが、上述した本発明の一実施形態における生体磁気計測システム１と共通する部分については、適宜省略または簡略化して説明する。 The present invention has been described above based on the embodiment of the present invention. One embodiment of the present invention is an example, and it is understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. It is about to be. Hereinafter, such a modification will be described, but the portion common to the biomagnetic measurement system 1 in the above-described embodiment of the present invention will be appropriately omitted or simplified.

１ 生体磁気計測システム
２ 右手座標系
１０ 磁気シールドルーム
１２ 情報処理部
１４ 磁気センサ駆動回路
１６ アンプ／アナログフィルタ部
１８ データ取得部
２０ 極低温冷凍機
３０ クライオスタット
３２ 磁気センサアレイ
４０ トランスファチューブ
５０ ガントリ
６０ 架台
７０ 被験者
８０ 接続部
９０ 台
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３３０ 磁気センサ
３２１ 第１コイル
３２２、３２３ 検出コイル（第２コイル）
３３１ 磁気ガイド
３３２ 磁気検出部 1 Biomagnetic measurement system 2 Right-handed coordinate system 10 Magnetic shield room 12 Information processing unit 14 Magnetic sensor drive circuit 16 Amplifier / analog filter unit 18 Data acquisition unit 20 Ultra-low temperature refrigerator 30 Cryostat 32 Magnetic sensor array 40 Transfer tube 50 Gantry 60 Stand 70 Subject 80 Connection part 90 units 320, 320A, 320B, 320C, 330 Magnetic sensor 321 1st coil 322, 323 Detection coil (2nd coil)
331 Magnetic guide 332 Magnetic detector

Claims (5)

生体が発生する磁場を検出可能な複数の磁気センサを含む、長方形状の領域の磁気センサアレイと、
前記複数の磁気センサの各々によって検出された磁場に基づいて、前記磁気センサアレイによって観測される観測領域の磁場分布を計測する計測手段とを含み、
前記磁気センサは、前記磁場を検出可能な検出コイルを備え、
前記磁気センサアレイは、前記長方形状の長手方向に垂直に設けられた複数の領域に分割され、
前記複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なり、前記長方形状の短辺側に設けられた領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径は、前記長手方向の中央部分に設けられた領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径と比べて、前記中央部分から前記短辺側に向かうにつれて段階的に大きくなることを特徴とする生体磁気計測装置。 A magnetic sensor array in a rectangular area, including multiple magnetic sensors capable of detecting the magnetic field generated by the living body.
It includes a measuring means for measuring the magnetic field distribution in the observation region observed by the magnetic sensor array based on the magnetic field detected by each of the plurality of magnetic sensors.
The magnetic sensor includes a detection coil capable of detecting the magnetic field.
The magnetic sensor array is divided into a plurality of regions provided perpendicular to the rectangular shape in the longitudinal direction .
The size of the diameter of the detection coil included in the magnetic sensor included in the region differs for each of the plurality of regions, and the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region provided on the short side of the rectangular shape. Is characterized in that, as compared with the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region provided in the central portion in the longitudinal direction, the diameter gradually increases from the central portion toward the short side . Biomagnetic measuring device. 生体が発生する磁場を検出可能な複数の磁気センサを含む、円形状の磁気センサアレイと、A circular magnetic sensor array containing multiple magnetic sensors capable of detecting the magnetic field generated by the living body,
前記複数の磁気センサの各々によって検出された磁場に基づいて、前記磁気センサアレイによって観測される観測領域の磁場分布を計測する計測手段とを含み、It includes a measuring means for measuring the magnetic field distribution in the observation region observed by the magnetic sensor array based on the magnetic field detected by each of the plurality of magnetic sensors.
前記磁気センサは、前記磁場を検出可能な検出コイルを備え、The magnetic sensor includes a detection coil capable of detecting the magnetic field.
前記磁気センサアレイは、前記円形状において同心円状に設けられた複数の領域に分割され、The magnetic sensor array is divided into a plurality of regions provided concentrically in the circular shape.
前記複数の領域ごとに、当該領域に含まれる磁気センサに備わる検出コイルの径の大きさが異なり、前記検出コイルの径は、前記円形状の中心に近づくにつれ、段階的に大きく又は小さくなることを特徴とする生体磁気計測装置。The size of the diameter of the detection coil provided in the magnetic sensor included in the region differs for each of the plurality of regions, and the diameter of the detection coil gradually increases or decreases as it approaches the center of the circular shape. A biomagnetic measuring device characterized by. 前記検出コイルは、法線方向の磁場を検出する第１コイルと、接線方向の磁場を検出する第２コイルとを含み、
前記複数の領域ごとに、前記第１コイルの径及び前記第２コイルの径の少なくとも一方の大きさが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の生体磁気計測装置。 The detection coil includes a first coil that detects a magnetic field in the normal direction and a second coil that detects a magnetic field in the tangential direction.
The biomagnetic measuring apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the diameter of the first coil and the diameter of at least one of the second coils are different for each of the plurality of regions. 前記検出コイルは、法線方向の磁場を検出する第１コイルと、接線方向の磁場を検出する第２コイルとを含み、
前記複数の領域ごとに、前記第１コイルの径及び前記第２コイルの径の両方の大きさが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の生体磁気計測装置。 The detection coil includes a first coil that detects a magnetic field in the normal direction and a second coil that detects a magnetic field in the tangential direction.
The biomagnetic measuring apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the diameter of both the first coil and the diameter of the second coil are different for each of the plurality of regions. 請求項１～４のいずれか一項に記載の生体磁気計測装置と、
磁気シールドルームと、
前記磁気シールドルームの外部に設置された極低温冷凍機と、
前記磁気シールドルームの内部に設置されたクライオスタットと、
前記磁気シールドルームを貫通し、前記極低温冷凍機と前記クライオスタットとの間でヘリウムの流路を形成するトランスファチューブと、
を備え、
前記磁気センサアレイに含まれる複数の磁気センサは、前記クライオスタットに収容されて前記ヘリウムで冷却される、生体磁気計測システム。
 The biomagnetic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4.
Magnetic shield room and
An ultra-low temperature freezer installed outside the magnetically shielded room,
The cryostat installed inside the magnetically shielded room and
A transfer tube that penetrates the magnetically shielded chamber and forms a helium flow path between the cryogenic refrigerator and the cryostat.
Equipped with
A biomagnetic measurement system in which a plurality of magnetic sensors included in the magnetic sensor array are housed in the cryostat and cooled by the helium.
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