JP7176689B2 - 生体磁気計測装置及び生体磁気計測方法 - Google Patents
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Description
まず、第1の実施形態について説明する。図1~図4は、第1の実施形態に係る生体磁気計測装置100の構成を示す構成図である。図1及び図2は、生体磁気計測が行われる時の構成を示し、図3及び図4は、放射線撮像が行われる時の構成を示す。図1及び図3は、被検体の頭上側から見た図であり、図2及び図4は被検体の側方から見た図である。図1~図4に示すように、生体磁気計測装置100は、被検体Sの生体磁気を検出可能な生体磁気検出部2と被検体Sが載せられる架台3とを備える。生体磁気計測装置100は、更に、生体磁気検出部2の上方に橋梁部4を備える。橋梁部4は、例えば着脱可能に架台3に取り付けられる。橋梁部4が架台3に固定されてもよい。また、被検体Sの計測領域Tを照射するように、架台3の上方に放射線照射装置5が設けられる。生体磁気計測装置100は、更に、架台3及び橋梁部4を昇降させる位置変更部7、並びに橋梁部4の下方に設けられる放射線検出器6を備える。橋梁部4は支持部の一例である。例えば、生体磁気検出部2は橋梁部4の下方に設けられた生体磁気検出部2用の装着部12に装着され、放射線検出器6は橋梁部4の下方に設けられた放射線検出器6用の装着部16に装着される。
図5は、生体磁気検出部2の構成を示す断面図である。図5に示すように、生体磁気検出部2は、生体磁気を検出する複数の磁気センサ21をアレイ状に配列した磁気センサアレイを含む。複数の磁気センサ21は温度調節機構を有する断熱容器22内に保持される。
磁気センサ21は、被検体から生じる生体磁気を検知する。具体的に、磁気センサ21としては、超伝導量子干渉素子(Superconducting QUantum Interference Device:SQUID)や光ポンピング原子磁気センサ(Optically Pumped Atomic Magnetometer:OPAM)等が挙げられる。これらSQUIDセンサや光ポンピング原子磁気センサは、10-18T程度の極めて弱い生体磁気も検出できるほどの検出感度を有する。
温度調節機構は、磁気センサ21が動作するのに適した所定の温度に、磁気センサ21の温度を調整する機構であり、公知の冷却装置又は加熱装置であってよい。例えば、磁気センサ21がSQUIDセンサである場合、磁気センサ21が超伝導状態を実現するためには、磁気センサ21を絶対零度近くで動作させる。本実施形態では、断熱容器22が温度調節機構の機能の一部を果たしている。
例えば、図5に示すように、断熱容器22は、内槽221及び外槽222を備え、内槽221内に複数の磁気センサ21を収容し、内槽221と外槽222との間の空間が真空となっており、内槽221内に液体ヘリウム等の冷媒が供給される。これにより、生体磁気検出部2では、磁気センサ21が動作するのに適した温度に制御されている。
架台3は、被検体Sを載せて保持することができれば、その形状は特に制限されるものではないが、例えば、図1~図4に示すように、被検体Sの頭部を位置させる頭部用架台31及び胴部を位置させる胴部用架台32等の複数の部位別架台より架台3が構成される場合もある。生体磁気検出部2は、頭部用架台31と胴部用架台32との間に配置され、被検体Sの計測領域Tに対向するように設けられる。
橋梁部4は生体磁気検出部2の表面に倣う表面形状を有しており、生体磁気検出部2を覆うように設けられる。橋梁部4は生体磁気検出部2の先端面22aの形状に沿って形成されるのがよく、生体磁気検出部2上に密着させて設置したときに橋梁部4との間に隙間ができないよう精度よく作製されるのがよい。生体磁気検出部2の表面の形状に沿って形成されるのがよく、隙間がないように形成されるのがよい理由は、被検体Sと磁気センサ21との間の距離をなるべく短くし、被検体Sからの生体磁気信号をより大きな信号として計測するためである。というのも、生体磁場は信号が非常に弱く、被検体Sと磁気センサ21との間の距離が短くなれば、それだけ大きな信号が期待できるためである。例えば、生体磁場の信号は、距離の2乗又は3乗に反比例して減衰することがある。
位置変更部7は、架台3及び橋梁部4を同期して昇降させる。昇降機構は手動であっても電動であってもよく、特に油圧シリンダ及び電動ポンプを用いた電動昇降機構が有用である。架台3の昇降に関しては、架台3の全体を昇降させてもよく、架台3の一部、例えば架台3の天板だけを昇降させてもよい。
放射線照射装置5は、生体に放射可能な放射線を照射可能であれば、公知のものを使用することができる。本発明において、「放射線」とは、一般的に用いられる単純X線に限るものでなく、放射性崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線等のほか、これらと同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えば、粒子線や宇宙線等も含む包括概念である。汎用性の高さを考慮すると、放射線として、単純X線を用いることが好ましい。
放射線検出器6は、架台3及び橋梁部4が上昇し、橋梁部4と生体磁気検出部2との間に間隙が形成された状態において装着部16に装着される。放射線検出器6は、被検体Sの計測領域Tを透過した放射線Rをデジタル画像データである形態画像として取得する。
次に、第2の実施形態について説明する。図7~図10は、第2の実施形態に係る生体磁気計測装置200の構成を示す構成図である。図7及び図8は、生体磁気計測が行われる時の構成を示し、図9及び図10は、放射線撮像が行われる時の構成を示す。図7及び図9は、被検体の頭上側から見た図であり、図8及び図10は被検体の側方から見た図である。図7~図10に示すように、生体磁気計測装置200は、第1の実施形態における位置変更部7に代えて位置変更部207を備える。また、放射線照射装置5が生体磁気検出部2の鉛直方向の直上ではなく、鉛直方向の直上から外れたところに設けられる。他の構成は第1の実施形態と同様である。
次に、第3の実施形態について説明する。図11~図14は、第3の実施形態に係る生体磁気計測装置300の構成を示す構成図である。図11及び図12は、生体磁気計測が行われる時の構成を示し、図13及び図14は、放射線撮像が行われる時の構成を示す。図11及び図13は、被検体の頭上側から見た図であり、図12及び図14は被検体の側方から見た図である。図11~図14に示すように、生体磁気計測装置300は、第1の実施形態における位置変更部7に代えて位置変更部307を備える。また、放射線照射装置5が生体磁気検出部2の鉛直方向の直上ではなく、鉛直方向の直上から外れたところに設けられる。更に、橋梁部4が生体磁気検出部2上ではなく、放射線照射装置5の鉛直方向の下方に設けられている。装着部16及び放射線検出器6も放射線照射装置5の鉛直方向の下方に設けられる。他の構成は第1の実施形態と同様である。
次に、生体磁気計測装置100を用いた生体磁気計測方法について説明する。図15は、生体磁気計測装置100を用いた生体磁気計測方法を示すフローチャートである。この生体磁気計測方法では、被検体(ヒト)Sの脊髄の放射線撮影及び生体磁気計測を行う。
次に、生体磁気計測装置200を用いた生体磁気計測方法について説明する。図18は、生体磁気計測装置200を用いた生体磁気計測方法を示すフローチャートである。生体磁気計測装置200を用いた生体磁気計測方法では、放射線画像撮影の内容が生体磁気計測装置100を用いた生体磁気計測方法と異なる。すなわち、放射線画像撮影を行う際には(ステップS200)、まず、検査者は、位置変更部207を操作して被検体Sを載せたまま架台3及び橋梁部4を同期して水平方向に移動させる(ステップS221)。その後、検査者は、橋梁部4が生体磁気検出部2の上方から移動することで形成された橋梁部4の下の空間内で装着部16に放射線検出器6を挿入し、放射線照射装置5から被検体Sに向けて放射線を照射し、放射線検出器6で被検体Sの単純X線画像を撮影する(ステップS222)。その後、放射線検出器6を装着部16から取り外し、位置変更部207を操作して架台3及び橋梁部4を同期して元の位置まで水平方向に移動させる(ステップS223)。他の処理は生体磁気計測装置100を用いた生体磁気計測方法と同様である。
次に、生体磁気計測装置300を用いた生体磁気計測方法について説明する。図19は、生体磁気計測装置300を用いた生体磁気計測方法を示すフローチャートである。生体磁気計測装置300を用いた生体磁気計測方法では、放射線画像撮影の内容が生体磁気計測装置100又は200を用いた生体磁気計測方法と異なる。すなわち、放射線画像撮影を行う際には(ステップS200)、まず、検査者は、位置変更部307を操作して被検体Sを水平方向に移動させる(ステップS231)。このとき、橋梁部4に計測領域Tを支持させる。その後、検査者は、橋梁部4の下の空間内で装着部16に放射線検出器6を挿入し、放射線照射装置5から被検体Sに向けて放射線を照射し、放射線検出器6で被検体Sの単純X線画像を撮影する(ステップS232)。その後、放射線検出器6を装着部16から取り外し、位置変更部307を操作して被検体Sを元の位置まで水平方向に移動させる(ステップS233)。他の処理は生体磁気計測装置100を用いた生体磁気計測方法と同様である。
3 架台
4 橋梁部
5 放射線照射装置
6 放射線検出器
7、207、307 位置変更部
12 装着部
16 装着部
31 頭部用架台
32 胴部用架台
100、200、300 生体磁気計測装置
S 被検体
R 放射線
T 計測領域
Claims (10)
- 被検体が載せられる架台と、
前記被検体の生体磁気を検出可能な生体磁気検出部と、
前記被検体の生体磁気の検出対象部位を支持する支持部と、
前記支持部の下方に設けられる放射線検出部と、
前記生体磁気検出部と前記検出対象部位との相対位置を変更可能な位置変更部と、
を有し、
前記支持部は、前記生体磁気検出部の表面に倣う表面形状を有し、
前記位置変更部は、前記架台と、前記架台に保持される前記支持部とを移動させることを特徴とする生体磁気計測装置。 - 前記位置変更部は、前記生体磁気検出部の位置を固定した状態で、前記架台と、前記架台に保持される前記支持部とを移動させることを特徴とする請求項1に記載の生体磁気計測装置。
- 前記位置変更部は、前記被検体、前記架台及び前記支持部を鉛直上方に移動させ、
前記放射線検出部は、前記生体磁気検出部と前記支持部との間に形成される間隙に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の生体磁気計測装置。 - 前記位置変更部は、前記生体磁気検出部の位置を固定した状態で、前記架台を水平方向に移動させることを特徴とする請求項1又は2に記載の生体磁気計測装置。
- 前記架台は、複数の部位別架台を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
- 前記支持部は、前記複数の部位別架台の間に配置されることを特徴とする請求項5に記載の生体磁気計測装置。
- 前記支持部は、前記架台に着脱可能に保持されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の生体磁気計測装置。
- 被検体の検出対象部位の生体磁気の検出及び放射線画像の撮影を行う生体磁気計測装置であって、
前記生体磁気の検出及び前記放射線画像の撮影は、前記被検体をその姿勢を維持したまま互いに異なる位置に移動させて行い、
前記生体磁気の検出時と前記放射線画像の撮影時とで、前記被検体の位置が異なることを特徴とする生体磁気計測装置。 - 放射線検出部を用いて、被検体の検出対象部位の放射線画像を撮影する工程と、
生体磁気検出部を用いて、前記検出対象部位の生体磁気を検出する工程と、
前記放射線画像の撮影と前記生体磁気の検出との間で、前記被検体の姿勢を維持したまま前記生体磁気検出部と前記検出対象部位との相対位置を変更する工程と、
を有し、
前記放射線画像の撮影を、前記被検体を架台に載せ、前記検出対象部位を、前記生体磁気検出部の表面に倣う表面形状を有する支持部で支持しながら行い、
前記生体磁気を検出する工程の前に、前記支持部を前記検出対象部位と前記生体磁気検出部との間から取り外す工程を有することを特徴とする生体磁気計測方法。 - 前記生体磁気を検出する工程の前に、前記放射線検出部を前記検出対象部位と前記生体磁気検出部との間から取り外す工程を有することを特徴とする請求項9に記載の生体磁気計測方法。
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