JP7262243B2 - 測定装置、信号処理装置、信号処理方法、および、信号処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、測定装置、信号処理装置、信号処理方法、および、信号処理プログラムに関する。

従来、１０ｐＴ程度の微弱な磁場を検出するセンサが知られており、心臓等の臓器の電気的な分極に起因する心磁信号を測定する心磁計等に用いられていた（例えば、特許文献１～４参照）。また、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサにおいて、フィードバックコイルを用いて環境磁場の影響をキャンセルすることも知られていた（例えば、特許文献５参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０００－２１７７９８号公報
［特許文献２］特開２０１２－１５２５１５号公報
［特許文献３］米国特許第５６４２０４５号明細書
［特許文献４］特開２０００－２８４０３２号公報
［特許文献５］米国特許出願公開第２０１５／０２５３４１２号明細書

例えば、ジョセフソン効果を利用したＳＱＵＩＤセンサは、微弱な磁場を検出できるが、高価な液体ヘリウムと、大規模な磁気シールドルーム等が必要になってしまい、当該センサを備える装置を設置することは容易ではなかった。また、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサは、小型で磁気感度が高いが、入出力特性の直線性が悪く、また、他軸感度を有するので、微弱な磁場を精度よく検出することが困難であった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、測定装置を提供する。測定装置は、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部を備えてよい。測定装置は、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部を備えてよい。測定装置は、複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を、複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を用いて補正する補正部を備えてよい。複数の測定用センサ部のそれぞれおよび複数の参照用センサ部のそれぞれは、磁気センサを有してよい。複数の測定用センサ部のそれぞれおよび複数の参照用センサ部のそれぞれは、磁気センサが検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場を磁気センサに与える磁場生成部を有してよい。複数の測定用センサ部のそれぞれおよび複数の参照用センサ部のそれぞれは、磁場生成部がフィードバック磁場を発生するために流す電流に応じた出力信号を出力する出力部を有してよい。

複数の測定用センサ部の出力の差分を示す差分信号を算出する差分算出部をさらに備え、補正部は、差分信号を、参照用信号を用いて補正してよい。

複数の測定用センサ部のそれぞれおよび複数の参照用センサ部のそれぞれは、予め定められた入力磁場の範囲において、当該入力磁場に対する検出結果が線形性を有し、補正部は、差分信号から、参照用信号の線形結合として生成される補正信号を減算してよい。

複数の測定用センサ部および複数の参照用センサ部が測定対象から離間して、予め定められた一様な磁場中に配置された場合に、補正部によって補正信号が減算された補正差分信号が予め定められた信号範囲となるように、線形結合の係数を更新する係数更新部をさらに備えてよい。

係数更新部は、補正差分信号の２乗が最小となるように係数を更新してよい。

係数更新部は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて係数を更新してよい。

複数の測定用センサ部が入力磁場を検出する検出軸方向の数は１つであってよい。

複数の測定用センサ部は、１つの検出軸方向とは異なる２つの直交する軸に沿ってアレイ状に配置されてよい。

磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有してよい。

複数の測定用センサ部および複数の参照用センサ部は、それぞれ、磁気抵抗効果素子の両端に配置された二つの磁気収束板をさらに有し、磁気抵抗効果素子は、二つの磁気収束板に挟まれた位置に配置されてよい。

フィードバック磁場を発生させるためのコイルが、磁気抵抗効果素子および二つの磁気収束板を取り囲むように巻かれていてよい。

複数の測定用センサ部の出力をアナログからデジタルに変換する第１ＡＤ変換部と、複数の参照用センサ部の出力をアナログからデジタルに変換する第２ＡＤ変換部と、をさらに備え、第１ＡＤ変換部および第２ＡＤ変換部は、共通のサンプリングクロックに応じてＡＤ変換を行ってよい。

測定対象は、動物の心臓であり、補正部によって補正された補正差分信号に基づき、動物の心臓の心磁信号を算出する信号処理部をさらに備えてよい。

本発明の第２の態様においては、信号処理装置を提供する。信号処理装置は、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得する測定信号取得部を備えてよい。信号処理装置は、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得する参照用信号取得部を備えてよい。信号処理装置は、測定信号を、参照用信号を用いて補正する補正部を備えてよい。

本発明の第３の態様においては、信号処理装置が信号を処理する信号処理方法を提供する。信号処理方法は、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得することを備えてよい。信号処理方法は、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得することを備えてよい。信号処理方法は、測定信号を、参照用信号を用いて補正することを備えてよい。

本発明の第４の態様においては、信号処理プログラムを提供する。信号処理プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。信号処理プログラムは、コンピュータを、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得する測定信号取得部として機能させてよい。信号処理プログラムは、コンピュータを、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得する参照用信号取得部として機能させてよい。信号処理プログラムは、コンピュータを、測定信号を、参照用信号を用いて補正する補正部として機能させてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る測定装置１０の構成を示す。 本実施形態に係る磁気センサユニット１１０の構成を示す。 本実施形態に係る磁気センサセル２２０の構成および配置と、参照用センサセル２２２の構成を示す。 本実施形態に係る磁気抵抗効果素子を有する磁気センサの入出力特性の一例を示す。 本実施形態に係るセンサ部３００の構成例を示す。 本実施形態に係るセンサ部３００の入出力特性の一例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ５２０の構成例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ５２０にフィードバック磁場を発生させた時の磁束分布を示す。 本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０、参照用センサセル２２２、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部９００の構成を示す。 本実施形態に係る測定装置１０が測定対象磁場を算出するフローの一例を示す。 本実施形態の変形例に係る磁気センサセル２２０の構成および配置と、参照用センサセル２２２の構成を示す。 本実施形態の変形例に係る磁気センサアレイ２１０、参照用センサセル２２２、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部９００の構成を示す。 本実施形態の変形例に係るセンサデータ処理部９００の少なくとも一部を信号処理装置１３００として独立した装置で実現する例を示す。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る測定装置１０の構成を示す。測定装置１０は、磁気抵抗効果素子を用いて磁場を計測する。測定装置１０は、心磁計測装置の一例であり、人間の心臓の電気活動により生成される磁場（「心磁」と示す。）を計測する。これに代えて、測定装置１０は、人間以外の生体の心磁を計測するために用いられてもよいし、脳磁場等の心磁以外の生体磁場を計測するために用いられてもよい。また、測定装置１０は、鉄鋼材料や溶接部の表面および表面下の傷等を検出するための磁気探傷検査のために用いられてもよい。

測定装置１０は、本体部１００と、情報処理部１５０とを備える。本体部１００は、被験者の心磁をセンシングするためのコンポーネントであり、磁気センサユニット１１０と、ヘッド１２０と、駆動部１２５と、ベース部１３０と、ポール部１４０とを有する。

磁気センサユニット１１０は、心磁計測時に被験者の胸部における心臓に向かう位置に配置され、被験者の心磁をセンシングする。ヘッド１２０は、磁気センサユニット１１０を支持し、磁気センサユニット１１０を被験者に対向させる。駆動部１２５は、磁気センサユニット１１０およびヘッド１２０の間に設けられ、キャリブレーションを行う場合にヘッド１２０に対する磁気センサユニット１１０の向きを変更する。本実施形態に係る駆動部１２５は、図中のＺ軸を中心に磁気センサユニット１１０を３６０度回転させることができる第１アクチュエータと、Ｚ軸と垂直な軸（図中の状態においてはＸ軸）を中心に磁気センサユニット１１０を回転させる第２アクチュエータとを含み、これらを用いて磁気センサユニット１１０の方位角および天頂角を変更する。図中の駆動部１２５として示したように、駆動部１２５は図中のＹ軸方向から見るとＹ字形状を有し、第２アクチュエータは、磁気センサユニット１１０を図中Ｘ軸中心に３６０度回転させることができる。

ベース部１３０は、他の部品を支える基台であり、本実施形態においては心磁計測時に被験者が乗る台となっている。ポール部１４０は、ヘッド１２０を被験者の胸部の高さに支持する。ポール部１４０は、磁気センサユニット１１０の高さを被験者の胸部の高さに調整するべく上下方向に伸縮可能であってよい。

情報処理部１５０は、本体部１００による計測データを処理して表示・印刷等により出力するためのコンポーネントである。情報処理部１５０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。これに代えて、情報処理部１５０は、心磁計測の情報処理用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回線によって実現された専用ハードウェアであってもよい。

図２は、本実施形態に係る磁気センサユニット１１０の構成を示す。磁気センサユニット１１０は、磁気センサアレイ２１０、参照用センサセル２２２、およびセンサデータ収集部２３０を有する。磁気センサアレイ２１０は、各々が磁気抵抗効果素子を有し、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出可能な複数の磁気センサセル２２０を有する。本図において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれに複数の磁気センサセル２２０（例えば、Ｘ方向に８個、Ｙ方向に８個、およびＺ方向に２個の計１２８個の磁気センサセル２２０）が平面状に配置されている。

参照用センサセル２２２は、複数の磁気抵抗効果素子を有し、入力磁場を３軸方向で検出する。本図において、参照用センサセル２２２は、磁気センサアレイ２１０と同一平面（ＸＹ平面）内における磁気センサアレイ２１０のＸ軸正側に設けられている場合を一例として示すが、これに限定されるものではない。参照用センサセル２２２は、磁気センサアレイ２１０と同一平面内における磁気センサアレイ２１０の異なる側（例えば、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側およびＹ軸負側等）に設けられていてもよいし、磁気センサアレイ２１０の内部の一角に設けられていてもよいし、磁気センサアレイ２１０と同一平面ではない如何なる位置に設けられていてもよい。一例として、磁気センサアレイ２１０が平面（ＸＹ平面）状に配置される場合、参照用センサセル２２２は、当該平面（ＸＹ平面）座標における磁気センサアレイ２１０の中央であって、当該平面よりも測定対象から離れた位置、すなわち、磁気センサアレイ２１０が配置される平面よりもＺ軸負側（例えば、磁気センサアレイ２１０の外部）に配置されてよい。本図において、参照用センサセル２２２は、例えば、Ｘ軸方向に配置された左から４つ目の磁気センサセル２２０と５つ目の磁気センサセル２２０との間の中心点におけるＸ座標、Ｙ軸方向に配置された手前から４つ目の磁気センサセル２２０と５つ目の磁気センサセル２２０との間の中心点におけるＹ軸座標、および、Ｚ軸方向の最も負側に配置された磁気センサセル２２０の中心座標をＺ＝０とした場合にＺ＜０となるＺ軸座標に配置されてよい。このような位置に配置される場合、参照用センサセル２２２は、測定対象から離れることにより出来るだけ純粋な環境磁場を取得することができ、また、磁気センサアレイ２１０に含まれる複数の磁気センサセル２２０から見た場合における環境磁場の平均値を測定することができる。

センサデータ収集部２３０は、磁気センサアレイ２１０に含まれる複数の磁気センサセル２２０および参照用センサセル２２２に電気的に接続され（図示せず。）、複数の磁気センサセル２２０および参照用センサセル２２２からのセンサデータ（検出信号）を収集して情報処理部１５０へと供給する。

図３は、本実施形態に係る磁気センサセル２２０の構成および配置と、参照用センサセル２２２の構成を示す。複数の磁気センサセル２２０の各々は、磁気抵抗効果素子を有する測定用センサ部３００Ｓを有する。複数の測定用センサ部３００Ｓは、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する。本図においては、複数の測定用センサ部３００Ｓのそれぞれが、Ｚ軸方向に沿って配置されＺ軸方向の磁場を検出可能である場合を一例として示す。このように、複数の測定用センサ部３００Ｓが入力磁場を検出する検出軸方向の数は１つであってよい。また、検出軸方向の数が１つである場合、複数の測定用センサ部３００Ｓは、当該１つの検出軸方向とは異なる２つの直交する軸に沿ってアレイ状に配置されてよい。例えば、複数の測定用センサ部３００Ｓが入力磁場を検出する検出軸方向がＺ軸方向のみである場合、複数の測定用センサ部３００Ｓは、Ｚ軸方向とは異なるＸ軸およびＹ軸の２つの直交する軸に沿ってアレイ状に配置されてよい。なお、上述の説明では、複数の測定用センサ部３００Ｓが入力磁場を検出する検出軸方向の数が１つである場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。複数の測定用センサ部３００Ｓが入力磁場を検出する検出軸方向の数は、参照用センサセル２２２が入力磁場を検出する検出軸方向の数よりも小さい如何なる数であってもよく、例えば、２つであってもよい。

複数の磁気センサセル２２０は、Ｘ軸方向に沿ってΔｘ、Ｙ軸方向に沿ってΔｙ、Ｚ軸方向に沿ってΔｚの間隔で等間隔に配列される。本図においては、複数の磁気センサセル２２０が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向のそれぞれに沿ってＬの間隔で等間隔に配列されている場合を一例として示している。また、本図において、磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０をＺ軸方向に２個配列して構成されている。すなわち、磁気センサアレイ２１０は、ＸＹ平面上の同一座標における異なるＺ座標に２つの磁気センサセル２２０を配列して構成されている。磁気センサアレイ２１０における各磁気センサセル２２０の位置は、Ｘ方向の位置ｉ、Ｙ方向の位置ｊ、およびＺ方向の位置ｋの組［ｉ，ｊ，ｋ］により表される。ここで、ｉは０≦ｉ≦Ｎｘ－１を満たす整数であり（ＮｘはＸ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｊは０≦ｊ≦Ｎｙ－１を満たす整数であり（ＮｙはＹ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｋは０≦ｋ≦Ｎｚ－１を満たす整数である（ＮｚはＺ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）。また、［ｉ，ｊ，ｋ］に位置する磁気センサセル２２０［ｉ，ｊ，ｋ］が有する測定用センサ部３００Ｓを、測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，ｋ］として示す。

本図において、測定用センサ部３００Ｓにより検出する磁場の検出軸方向がＺ軸方向であり、磁気センサセルを配列する方向の一つもＺ軸方向である。すなわち、測定用センサ部３００Ｓにより検出する磁場の検出軸方向と、磁気センサセルを配列する方向のうちの少なくとも１つの方向とが同一方向である。これにより、後に示す勾配磁場の演算が容易となる。しかしながら、測定用センサ部３００Ｓにより検出する磁場の検出軸方向と、磁気センサセルを配列する方向のうちの少なくとも１つの方向とは異なっていてもよい。例えば、測定用センサ部３００Ｓにより検出する検出軸方向としてＺ軸に代えて、極座標系のｒ軸、θ軸、およびφ軸を用いてもよい。また、磁気センサセル２２０を配列する三次元の方向として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に代えて、極座標系のｒ軸、θ軸、およびφ軸を用いてもよい。測定用センサ部３００Ｓにより検出する磁場の検出軸方向と、磁気センサセルを配列する方向のうちの少なくとも１つの方向とが異なる場合、磁気センサセル２２０内における測定用センサ部３００Ｓの配置や、磁気センサセル２２０の配列方向に制約を受けることがなく、磁気センサアレイ２１０の設計の自由度を増すことができる。

参照用センサセル２２２は、複数の参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および、３００Ｒｚを有する。ここで、参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および、３００Ｒｚを「参照用センサ部３００Ｒ」と総称する。また、測定用センサ部３００Ｓおよび参照用センサ部３００Ｒを「センサ部３００」と総称する。複数の参照用センサ部３００Ｒは、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する。本図においては、参照用センサ部３００Ｒｘは、Ｘ軸方向に沿って配置されＸ軸方向の磁場を検出可能である。また、参照用センサ部３００Ｒｙは、Ｙ軸方向に沿って配置されＹ軸方向の磁場を検出可能である。また、参照用センサ部３００Ｒｚは、Ｚ軸方向に沿って配置されＺ軸方向の磁場を検出可能である。複数の参照用センサ部３００Ｒは、磁気センサセル２２０を配列する三次元方向それぞれから見て互いに重ならず、かつ、複数の参照用センサ部３００Ｒの間に設けるギャップ側に一端が設けられ、他端が当該ギャップから離れるように３軸方向の各軸方向に延伸して配置されていることが好ましい。一例として、本図において、参照用センサセル２２２の正面視左下の角部に空隙（ギャップ）が設けられ、複数の参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および、３００Ｒｚは、一端が当該空隙に接するように設けられ、他端が当該空隙から離れるようにＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の各軸方向に延伸して配置されている例を示す。すなわち、複数の参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および、３００Ｒｚが、立方体状の参照用センサセル２２２の一角部から互いに垂直な３辺に沿って配置され、該一角部に空隙が設けられている。また、後に述べる複数の参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および、３００Ｒｚが有するコイルまたは磁性体が、互いに重ならないように配置されていることが好ましい。これにより、測定点を明確にでき、勾配磁場の演算がさらに容易となる。

図４は、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子を有する磁気センサの入出力特性の一例を示す。本図は、横軸が磁気センサに入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸が磁気センサの検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲ０を示す。磁気センサは、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等を有し、予め定められた一軸方向の磁場の大きさを検出する。

このような磁気センサは、入力磁場Ｂに対する検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０の傾きである磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。その一方で、磁気センサは、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴ程度で検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０が飽和してしまい、入出力特性の直線性が良好な範囲が狭い。そこで、このような磁気センサにフィードバック磁場を発生させる閉ループを加えると、磁気センサの直線性を改善することができる。このような磁気センサについて次に説明する。

図５は、本実施形態に係るセンサ部３００の構成例を示す。センサ部３００は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれ、および、参照用センサセル２２２の内部に設けられ、磁気センサ５２０と、磁場生成部５３０と、出力部５４０と、を有する。すなわち、複数の測定用センサ部３００Ｓのそれぞれおよび複数の参照用センサ部３００Ｒのそれぞれは、磁気センサ５２０と、磁場生成部５３０と、出力部５４０と、を有する。なお、センサ部３００の一部、例えば増幅回路５３２および出力部５４０は、磁気センサセル２２０側ではなくセンサデータ収集部２３０側に設けられてもよい。

磁気センサ５２０は、図４で説明した磁気センサと同様に、ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子を有する。また、磁気センサ５２０のそれぞれは、磁気抵抗効果素子と磁気抵抗効果素子の両端に配置された二つの磁気収束板とを含み、磁気抵抗効果素子は、二つの磁気収束板に挟まれた位置に配置される。すなわち、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒは、それぞれ、磁気抵抗効果素子の両端に配置された二つの磁気収束板を有し、磁気抵抗効果素子は、二つの磁気収束板に挟まれた位置に配置される。磁気センサ５２０が有する磁気抵抗効果素子は、感磁軸の正の方向を＋Ｘ方向とした場合に、＋Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が増加し、－Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が減少するように形成されてよい。即ち、磁気センサ５２０が有する磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化を観測することにより、当該磁気センサ５２０に入力する磁場Ｂの大きさを検出することができる。例えば、磁気センサ５２０の磁気感度をＳとすると、磁気センサ５２０の入力磁場Ｂに対する検出結果は、Ｓ×Ｂと算出できる。なお、磁気センサ５２０は、一例として、電源等が接続され、抵抗値の変化に応じた電圧降下を、入力磁場の検出結果として出力する。磁気センサ５２０の構成の詳細については後述する。

磁場生成部５３０は、出力部５４０が出力する出力信号に応じた大きさで、磁気センサ５２０が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場を発生させ、磁気センサ５２０に与える。磁場生成部５３０は、例えば、磁気センサ５２０に入力する磁場Ｂとは逆向きで、絶対値が当該入力磁場と略同一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させ、入力磁場を打ち消すように動作する。磁場生成部５３０は、増幅回路５３２と、コイル５３４とを含む。

増幅回路５３２は、磁気センサ５２０の入力磁場の検出結果に応じた電流をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢとして出力する。磁気センサ５２０が有する磁気抵抗効果素子が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含むブリッジ回路により構成される場合、増幅回路５３２の入力端子対には、ブリッジ回路の出力がそれぞれ接続される。そして、増幅回路５３２は、ブリッジ回路の出力に応じた電流をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢとして出力する。増幅回路５３２は、例えば、トランスコンダクタンスアンプを含み、磁気センサ５２０の出力電圧に応じたフィードバック電流Ｉ＿ＦＢを出力する。例えば、増幅回路５３２の電圧・電流変換係数をＧとすると、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、Ｇ×Ｓ×Ｂと算出できる。

コイル５３４は、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じたフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させる。コイル５３４は、磁気センサ５２０が有する磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果素子の両端に配置された二つの磁気収束板を取り囲むように、磁気センサ５２０が検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれている。コイル５３４は、磁気センサ５２０の全体にわたって均一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させることが望ましい。例えば、コイル５３４のコイル係数をβとすると、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、β×Ｉ＿ＦＢと算出できる。ここで、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、入力磁場Ｂを打ち消す向きに発生するので、磁気センサ５２０に入力する磁場は、Ｂ－Ｂ＿ＦＢに低減されることになる。したがって、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、次式のように示される。

（数１）式をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢについて解くと、センサ部３００の定常状態におけるフィードバック電流Ｉ＿ＦＢの値を算出することができる。磁気センサ５２０の磁気感度Ｓおよび増幅回路５３２の電圧・電流変換係数Ｇが十分に大きいとすると、（数１）式から次式が算出される。

出力部５４０は、磁場生成部５３０がフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生するために流すフィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じた出力信号Ｖ＿ｘＭＲを出力する。出力部５４０は、例えば、抵抗値Ｒの抵抗性素子を有し、当該抵抗性素子にフィードバック電流Ｉ＿ＦＢが流れることによって生じる電圧降下を出力信号Ｖ＿ｘＭＲとして出力する。この場合、出力信号Ｖ＿ｘＭＲは、（数２）式より次式のように算出される。

以上のように、センサ部３００は、外部から入力する磁場を低減させるフィードバック磁場を発生するので、磁気センサ５２０に実質的に入力する磁場を低減させる。これにより、センサ部３００は、例えば、磁気センサ５２０として図４に示した非線形性であり、動作磁場範囲が狭い特性を有する磁気抵抗効果素子を用い、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲが飽和することを防止できる。このようなセンサ部３００の入出力特性を次に説明する。

図６は、本実施形態に係るセンサ部３００の入出力特性の一例を示す。本図は、横軸がセンサ部３００に入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸がセンサ部３００の検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲを示す。センサ部３００は、磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。また、センサ部３００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１００μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲの良好な線形性を保つことができる。

即ち、本実施形態に係るセンサ部３００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が数百μＴ以下といった、予め定められた入力磁場Ｂの範囲において、当該入力磁場Ｂに対する検出結果が線形性を有するように構成される。すなわち、複数の測定用センサ部３００Ｓのそれぞれおよび複数の参照用センサ部３００Ｒのそれぞれは、予め定められた入力磁場Ｂの範囲において、入力磁場Ｂに対する検出結果が線形性を有する。このようなセンサ部３００を用いることにより、心磁信号のように微弱な磁気的信号を簡便に検出することができる。

図７は、本実施形態に係る磁気センサ５２０の構成例を示す。本図において、磁気センサ５２０は、磁気抵抗効果素子７１０と、磁気抵抗効果素子７１０の両端に配置された磁気収束板７２０および７３０とを有する。磁気収束板７２０および７３０は、磁気抵抗効果素子７１０を間に挟むように、磁気抵抗効果素子７１０の両端に配置されている。本図において、磁気収束板７２０は、感磁軸に沿って磁気抵抗効果素子７１０の負側に設けられ、磁気収束板７３０は、感磁軸に沿って磁気抵抗効果素子７１０の正側に設けられている。なお、ここで、感磁軸は、磁気抵抗効果素子７１０を形成する磁化固定層において固定された磁化の方向に沿っていてよい。また、感磁軸の負側から正側に向かって磁場が入力されると、磁気抵抗効果素子７１０の抵抗は増加または減少してよい。磁気収束板７２０および７３０は、例えばパーマロイ等の透磁率の高い材料により形成される。そして、磁気センサ５２０が本図に示すように構成される場合、コイル５３４は、磁気抵抗効果素子７１０と、磁気抵抗効果素子７１０の両端に配置された磁気収束板７２０および７３０との断面を取り囲むように、磁気センサ５２０が検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれている。また、磁気センサ５２０は、１つの磁気センサ５２０内に複数の磁気抵抗効果素子７１０を有する場合、磁気抵抗効果素子およびその両端に配置された磁気収束板を含む組を複数有してもよい。その場合、磁気抵抗効果素子およびその両端に配置された磁気収束板を含む組を１つのコイルで取り囲むようにコイル５３４が巻かれてもよい。

このような磁気センサ５２０において、感磁軸の負側から正側に磁場が入力されると、透磁率の高い材料で形成された磁気収束板７２０および７３０が磁化されることにより、本図において破線で示すような磁束の分布が発生する。すると、磁気収束板７２０および７３０が磁化されることにより発生する磁束は、二つの磁気収束板７２０および７３０の間に挟まれた磁気抵抗効果素子７１０の位置を通過することとなる。このため、磁気抵抗効果素子７１０の位置における磁束密度は、磁気収束板７２０および７３０を配置することによって大幅に増加させることができる。また、本図のように、磁気収束板７２０および７３０に挟まれた狭い位置に配置された磁気抵抗効果素子７１０を用いて磁場の空間分布をサンプリングすることにより、空間におけるサンプリング点を明確にすることができる。

図８は、本実施形態に係る磁気センサ５２０にフィードバック磁場を発生させた時の磁束分布を示す。図８においては、図７と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本実施形態に係る磁気センサ５２０において、コイル５３４にフィードバック電流が供給されると、コイル５３４がフィードバック磁場を発生させることにより、本図において一点鎖線で示すような磁束の分布が発生する。このフィードバック磁場により発生する磁束は、磁気抵抗効果素子７１０に入力され磁気収束板７２０および７３０によって磁気増幅された磁場の空間分布をキャンセルするように空間分布する。このため、磁気センサ５２０は、本図に示すように磁気抵抗効果素子７１０の両端に磁気収束板７２０および７３０が配置されており、磁気抵抗効果素子およびその両端に配置された磁気収束板を含む組を１つのコイルで取り囲むようにコイル５３４が巻かれている場合には、磁気抵抗効果素子７１０の位置における磁場分布をフィードバック磁場によって正確にキャンセルすることができるため、入力磁場と出力電圧との間の線形性が高いセンサを実現することができる。

図９は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０、参照用センサセル２２２、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部９００の構成を示す。本実施形態においては、磁気センサアレイ２１０として、図３の磁気センサアレイ２１０を用いる。すなわち、本実施形態における磁気センサアレイ２１０は、ＸＹ平面上の同一座標における異なるＺ座標に２つの磁気センサセル２２０を配列して構成されている。

本図においては、磁気センサアレイ２１０が各次元方向に有する複数の磁気センサセル２２０のうち、位置［ｉ，ｊ，０］および「ｉ，ｊ，１」に関する部分を示す。複数の磁気センサセル２２０のそれぞれは、上述のとおり測定用センサ部３００Ｓを有する。また、参照用センサセル２２２は、上述のとおり、複数の参照用センサ部３００Ｒを有する。

センサデータ収集部２３０は、第１ＡＤ変換部２３２、第２ＡＤ変換部２３４、および、クロック発生器２３６を有する。

第１ＡＤ変換部２３２は、複数の第１ＡＤ変換器を含む。複数の第１ＡＤ変換器は、複数の磁気センサセル２２０の測定用センサ部３００Ｓそれぞれに対応して設けられており、対応する測定用センサ部３００Ｓが出力するアナログの検出信号（図６のセンサ出力信号Ｖ＿ｘＭＲ）をデジタルの測定用計測値Ｖｓｅｎ（Ｖｓｅｎ０、Ｖｓｅｎ１）に変換する。すなわち、第１ＡＤ変換部２３２は、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力をアナログからデジタルに変換する。本図において、測定用計測値Ｖｓｅｎ０およびＶｓｅｎ１は、それぞれ、測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，０］および測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，１］からの検出信号をデジタルに変換した計測値（例えば、デジタルの電圧値）である。

第２ＡＤ変換部２３４は、複数の第２ＡＤ変換器を含む。複数の第２ＡＤ変換器は、参照用センサセル２２２の複数の参照用センサ部３００Ｒそれぞれに対応して設けられており、対応する参照用センサ部３００Ｒが出力するアナログの検出信号（図６のセンサ出力信号Ｖ＿ｘＭＲ）をデジタルの参照用計測値Ｖｒｅｆ（Ｖｒｅｆ，ｘ、Ｖｒｅｆ，ｙ、Ｖｒｅｆ，ｚ）に変換する。すなわち、第２ＡＤ変換部２３４は、複数の参照用センサ部３００Ｒの出力をアナログからデジタルに変換する。本図において、参照用計測値Ｖｒｅｆ，ｘ、Ｖｒｅｆ，ｙ、およびＶｒｅｆ，ｚは、それぞれ、参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および３００Ｒｚからの検出信号をデジタルに変換した計測値（例えば、デジタルの電圧値）である。

クロック発生器２３６は、サンプリングクロックを発生させ、共通のサンプリングクロックを第１ＡＤ変換部２３２の複数の第１ＡＤ変換器、および、第２ＡＤ変換部２３４の複数の第２ＡＤ変換器のそれぞれへ供給する。そして、第１ＡＤ変換部２３２および第２ＡＤ変換部２３４は、共通のサンプリングクロックに応じてＡＤ変換を行う。したがって、異なる位置に設けられたセンサ部３００の出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換器の全てが同期動作をする。これにより、第１ＡＤ変換部２３２および第２ＡＤ変換部２３４は、異なる空間に設けられたセンサ部３００の検出結果を同時にサンプリングすることができる。

センサデータ処理部９００は、測定信号取得部９１０、参照用信号取得部９２０、差分算出部９３０、補正部９４０、係数更新部９５０、および、信号処理部９６０を有する。

測定信号取得部９１０は、磁気センサアレイ２１０を構成する複数の磁気センサセル２２０内の測定用センサ部３００Ｓからの測定信号をそれぞれ取得する。具体的には、測定信号取得部９１０は、複数の磁気センサセル２２０内の測定用センサ部３００Ｓによって計測され、第１ＡＤ変換部２３２によってデジタルに変換されたそれぞれの測定用計測値Ｖｓｅｎ（Ｖｓｅｎ０およびＶｓｅｎ１）を所定のタイミングＴでラッチするフリップフロップ等を用いて構成されてよい。測定信号取得部９１０は、取得した測定信号を差分算出部９３０へ供給する。

参照用信号取得部９２０は、参照用センサセル２２２内の複数の参照用センサ部３００Ｒからの参照用信号をそれぞれ取得する。具体的には、参照用信号取得部９２０は、参照用センサセル２２２内の複数の参照用センサ部３００Ｒによって計測され、第２ＡＤ変換部２３４によってデジタルに変換されたそれぞれの参照用計測値Ｖｒｅｆ（Ｖｒｅｆ，ｘ、Ｖｒｅｆ，ｙ、Ｖｒｅｆ，ｚ）を所定のタイミングＴでラッチするフリップフロップ等を用いて構成されてよい。参照用信号取得部９２０は、取得した参照用信号を補正部９４０へ供給する。

差分算出部９３０は、測定信号取得部９１０から供給された測定信号から、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号を算出する。本図においては、差分算出部９３０は、測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，０］からの測定信号と測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，１］からの測定信号との間の差分を示す差分信号Ｖｇｒａｄ１０を算出する。差分算出部９３０は、算出した差分信号を補正部９４０へ供給する。

補正部９４０は、参照用信号取得部９２０から参照用信号を取得し、差分算出部から差分信号を取得する。そして、補正部９４０は、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力に応じた測定信号を、複数の参照用センサ部３００Ｒの出力を示す参照用信号を用いて補正する。すなわち、補正部９４０は、差分信号を、参照用信号を用いて補正する。より詳細には、補正部９４０は、差分信号から、参照用信号の線形結合として生成される補正信号を減算する。これについては後述する。補正部９４０は、差分信号を補正した補正差分信号を係数更新部９５０および信号処理部９６０へ供給する。本図においては、補正部９４０は、差分信号Ｖｇｒａｄ１０を補正した補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０を係数更新部９５０および信号処理部９６０へ供給する。

係数更新部９５０は、補正部９４０から補正差分信号を取得する。そして、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒが測定対象から離間して、予め定められた一様な磁場中に配置された場合に、補正部９４０によって補正信号が減算された補正差分信号が予め定められた信号範囲となるように、線形結合の係数を更新する。これについても後述する。

信号処理部９６０は、補正部９４０から供給された補正差分信号に基づいて、測定対象磁場を算出する。測定対象が動物の心臓である場合、信号処理部９６０は、補正部９４０によって補正された補正差分信号に基づき、動物の心臓の心磁信号を算出する。

図１０は、本実施形態に係る測定装置１０が測定対象磁場を算出するフローの一例を示す。はじめに、測定装置１０は、時刻ｎを０にセットする。そして、ステップ１０１０において、測定装置１０を測定対象から離隔する。例えば、測定装置１０が心磁計測装置である場合、被検者の胸部を測定装置１０から遠ざける。これにより、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒを測定対象から離間して、空間分布が均一な環境磁場、すなわち、予め定められた一様な磁場中に配置する。

次に、ステップ１０２０において、測定装置１０は、線形結合の係数を更新する。まず、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒを予め定められた一様な磁場中に配置した状態において、測定信号取得部９１０は、測定信号を取得し、取得した測定信号を差分算出部９３０へ供給する。例えば、測定信号取得部９１０は、複数の磁気センサセル２２０内の測定用センサ部３００Ｓによって計測され、第１ＡＤ変換部２３２によってデジタルに変換されたそれぞれの測定用計測値Ｖｓｅｎ（Ｖｓｅｎ０およびＶｓｅｎ１）をラッチし、取得した測定信号を差分算出部９３０へ供給する。

ここで、空間分布が均一な環境磁場をＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）とし、α０、α１、β０、β１、γ０およびγ１を、それぞれ、環境磁場の各成分に対する係数とすると、測定信号取得部９１０は、例えば、測定信号として次式の信号を取得する。

同様に、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒを予め定められた一様な磁場中に配置した状態において、参照用信号取得部９２０は、参照用信号を取得し、取得した参照用信号を補正部９４０へ供給する。例えば、参照用信号取得部９２０は、参照用センサセル２２２内の参照用センサ部３００Ｒによって計測され、第２ＡＤ変換部２３４によってデジタルに変換されたそれぞれの参照用計測値Ｖｒｅｆ（Ｖｒｅｆ，ｘ、Ｖｒｅｆ，ｙ、Ｖｒｅｆ，ｚ）をラッチし、取得した参照用信号を補正部９４０へ供給する。

ここで、Ｓｘｘ、Ｓｙｙ、およびＳｚｚを、それぞれ、参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および３００Ｒｚの主軸方向の感度とし、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ、Ｓｙｘ、Ｓｙｚ、Ｓｚｘ、およびＳｚｙを、それぞれ、参照用センサ部３００Ｒｘ、３００Ｒｙ、および３００Ｒｚの他軸方向の感度とすると、参照用信号取得部９２０は、参照用信号として次式の信号を取得する。

次に、差分算出部９３０は、測定信号取得部９１０から供給された測定信号から、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号を算出する。例えば、差分算出部９３０は、次式により、位置［ｉ，ｊ，０］および［ｉ，ｊ，１］の測定用センサ部３００Ｓからの測定信号を用いて、空間分布が均一な環境磁場（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）に対する１次のグラジオメータ差分信号を算出する。

ここで、２つの測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，０］および３００Ｓ［ｉ，ｊ，１］の間では、環境磁場の各成分に対する磁気感度（主軸感度および他軸感度）が異なるため、α１－α０≠０、β１－β０≠０、およびγ１－γ０≠０となる。このように、複数の測定用センサ部３００Ｓを測定対象から離間して、空間分布が均一な環境磁場に配置しているにも関わらず、補正前の差分信号Ｖｇｒａｄ１０は０とならず、そのため、このままでは測定装置１０は、高精度なグラジオメータを実現することができない。

そこで、本実施形態に係る測定装置１０は、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力に応じた測定信号を、複数の参照用センサ部３００Ｒの出力を示す参照用信号を用いて補正する。より詳細には、補正部９４０は、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号Ｖｇｒａｄ１０から、参照用信号の線形結合として生成される補正信号を減算する。この際、係数更新部９５０は、複数の測定用センサ部３００Ｓおよび複数の参照用センサ部３００Ｒが測定対象から離間して、予め定められた一様な磁場中に配置された場合に、補正部９４０によって補正信号が減算された補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０が予め定められた信号範囲となるように、線形結合の係数を更新する。ここで、係数更新部９５０は、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗が最小となるように当該係数を更新してよい。係数更新部９５０は、例えば、ＬＭＳアルゴリズムを用いて当該係数を更新することができる。これについて、数式を用いて説明する。

参照用信号の各成分Ｖｒｅｆ，ｘ、Ｖｒｅｆ，ｙ、およびＶｒｅｆ，ｚに対する線形結合の係数を、それぞれ、Ｗ１０，ｘ、Ｗ１０，ｙ、およびＷ１０，ｚとし、Ｅ｛｝を統計平均とすると、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗の長時間平均は次式で表される。

ここで、上式において、Ａは３行３列の磁場信号の相間行列であり、ｂは３行１列の行ベクトルであり、ｃはスカラーであり、それぞれ、次式のように表される。

そして、ステップ１０３０において、測定装置１０は、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗の長時間平均が、予め定められたしきい値Ｖ＿Ｔｈ以下であるか否かを判定する。そして、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗の長時間平均が予め定められたしきい値Ｖ＿Ｔｈ以下でないと判定された場合、測定装置１０は、ステップ１０４０において、ｎをインクリメントし、処理をステップ１０２０に戻す。

そして、ステップ１０２０において、測定装置１０は、時刻ｎにおける線形結合の係数の値から、時刻ｎ＋１における線形結合の係数へ更新する。この際、係数更新部９５０は、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗が最小となるように当該係数を更新する。より詳細には、係数更新部９５０は、例えば、次式によりＬＭＳアルゴリズムを用いて当該係数を更新する。なお、ＬＭＳアルゴリズムによる適応制御が収束するためには、環境磁場の中にランダムに時間変動する成分が必要であるが、これについては商用電源（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）から生じる環境磁場や各種の都市雑音などを利用することができる。また、（数７）に示す相間行列Ａが対称行列であることから、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗の長時間平均は必ず最小値を持つこととなり、次式に示す漸化式は収束する。なお、上述の説明では、係数更新部９５０がＬＭＳアルゴリズムを用いて線形結合の係数を更新する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。係数更新部９５０は、例えば、ＲＬＳアルゴリズム等、他の適応アルゴリズムを用いて線形結合の係数を更新してもよい。

そして、測定装置１０は、更新後の線形結合の係数を用いて補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗の長時間平均を算出し、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗が予め定められたしきい値Ｖ＿ｔｈ以下となるまで処理を繰り返す。

ステップ１０３０において、補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０の２乗が予め定められたしきい値Ｖ＿ｔｈ以下であると判定された場合、測定装置１０は、１次グラジオメータの較正を終了する。

そして、ステップ１０５０において、測定装置１０に測定対象を接近させ、ステップ１０６０において、測定装置１０は、測定対象磁場を算出する。例えば、測定装置１０が心磁計測装置である場合、被検者の胸部を測定装置１０の磁気センサアレイ２１０に接近させ、信号処理部９６０は、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号Ｖｇｒａｄ１０を補正した補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０に基づいて、動物の心臓の心磁信号を算出する。

この際、較正後の補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ１０は、入力磁場の空間分布が均一な場合には０となり、入力磁場に空間勾配がある場合にはＢｚ［ｉ，ｊ，１］－Ｂｚ［ｉ，ｊ，０］となる。このように、本実施形態に係る測定装置１０によれば、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号Ｖｇｒａｄ１０から、参照用信号Ｖｒｅｆの線形結合として生成される補正信号を減算して補正するので、複数の測定用センサ部３００Ｓの間で、磁気感度（主軸感度および他軸感度）が異なっている場合であっても、高精度な１次のグラジオメータを実現することができる。

図１１は、本実施形態の変形例に係る磁気センサセル２２０の構成および配置と、参照用センサセル２２２の構成を示す。本図において、図３と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。図３においては、磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０をＺ軸方向に２個配列して構成されていたのに対して、本変形例に係る磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０をＺ軸方向に３個配列して構成されている。すなわち、本変形例に係る磁気センサアレイ２１０は、ＸＹ平面上の同一座標における異なるＺ座標に３つの磁気センサセル２２０を配列して構成されている。

図１２は、本実施形態の変形例に係る磁気センサアレイ２１０、参照用センサセル２２２、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部９００の構成を示す。本図において、図９と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本変形例においては、磁気センサアレイ２１０として、図１１の磁気センサアレイ２１０を用いる。すなわち、本変形例における磁気センサアレイ２１０は、ＸＹ平面上の同一座標における異なるＺ座標に３つの磁気センサセル２２０を配列して構成されている。

本変形例においては、α２、β２、およびγ２を、それぞれ、測定用センサ部３００Ｓ［ｉ，ｊ，２］における環境磁場の各成分に対する係数とすると、測定信号取得部９１０は、例えば、測定信号として次式の信号を取得する。

そして、本変形例においては、差分算出部９３０は、次式により、位置［ｉ，ｊ，０］、［ｉ，ｊ，１］、および［ｉ，ｊ，２］の測定用センサ部３００Ｓからの測定信号を用いて、空間分布が均一な環境磁場（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）に対する２次のグラジオメータ差分信号を算出する。

他の処理については、１次のグラジオメータの場合と同様である。これにより、較正後の補正差分信号Ｖｃａｌ＿ｇｒａｄ２１０は、入力磁場の空間分布が均一な場合には０となり、入力磁場に空間勾配がある場合には｛Ｂｚ［ｉ，ｊ，２］－Ｂｚ［ｉ，ｊ，１］｝－｛Ｂｚ［ｉ，ｊ，１］－Ｂｚ［ｉ，ｊ，０］｝となる。このように、本変形例に係る測定装置１０によれば、複数の測定用センサ部３００Ｓの出力の差分を示す差分信号Ｖｇｒａｄ１０から、参照用信号Ｖｒｅｆの線形結合として生成される補正信号を減算して補正するので、複数の測定用センサ部３００Ｓの間で、磁気感度（主軸感度および他軸感度）が異なっている場合であっても、高精度な２次のグラジオメータを実現することができる。

図１３は、本実施形態の変形例に係るセンサデータ処理部９００の少なくとも一部を信号処理装置１３００として独立した装置で実現する例を示す。本図において、図９および図１２と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。信号処理装置１３００は、センサデータ処理部９００の少なくとも一部の機能および構成を備える。信号処理装置１３００は、測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得する測定信号取得部と、測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得する参照用信号取得部と、測定信号を、参照用信号を用いて補正する補正部と、を備えてよい。また、信号処理装置１３００は、差分算出部９３０、係数更新部９５０、および、信号処理部９６０をさらに備えてもよい。

信号処理装置１３００が独立した装置として実現される場合、測定信号取得部９１０は、ネットワーク（図示せず。）を介して測定信号を取得し、取得した測定信号を差分算出部９３０へ供給してよい。これに代えて、または加えて、測定信号取得部９１０は、ユーザによるキーボード操作およびマウス操作等を受け付け、ユーザ入力を介して測定信号を取得してもよい。また、測定信号取得部９１０は、データを記憶可能なメモリデバイス等を介して測定信号を取得してもよい。

同様に、参照用信号取得部９２０は、ネットワーク（図示せず。）を介して参照用信号を取得し、取得した参照用信号を補正部９４０へ供給してよい。これに代えて、または加えて、参照用信号取得部９２０は、ユーザによるキーボード操作およびマウス操作等を受け付け、ユーザ入力を介して参照用信号を取得してもよい。また、参照用信号取得部９２０は、データを記憶可能なメモリデバイス等を介して参照用信号を取得してもよい。

このような信号処理装置１３００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、信号処理装置１３００は、コンピュータ内で１または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、信号処理装置１３００は、測定信号の補正用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。また、信号処理装置１３００がインターネットに接続可能な場合、信号処理装置１３００は、クラウドコンピューティングにより実現されてもよい。これにより、信号処理装置１３００は、インターネットにアクセス可能な様々な環境から測定信号および参照用信号を収集し、処理した情報をインターネットにアクセス可能な様々な環境の他の装置へ供給することができる。

また、信号処理装置１３００を独立した装置として実現する場合、信号処理装置１３００は、グラジオメータの較正機能を持たない既存の測定装置から測定信号を取得し、別途設けた参照用センサセル２２２から参照用信号を取得してよい。そして、信号処理装置１３００は、既存の測定装置から取得した測定信号の差分信号を補正して補正差分信号を出力してもよい。このように、本変形例によれば、信号処理装置１３００は、既存の測定装置を変更することなく、高精度なグラジオメータを実現することができる。

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

図１４は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 測定装置
１００ 本体部
１１０ 磁気センサユニット
１２０ ヘッド
１２５ 駆動部
１３０ ベース部
１４０ ポール部
１５０ 情報処理部
２１０ 磁気センサアレイ
２２０ 磁気センサセル
２２２ 参照用センサセル
２３０ センサデータ収集部
２３２ 第１ＡＤ変換部
２３４ 第２ＡＤ変換部
２３６ クロック発生器
３００ センサ部
３００Ｓ 測定用センサ部
３００Ｒ 参照用センサ部
５２０ 磁気センサ
５３０ 磁場生成部
５３２ 増幅回路
５３４ コイル
５４０ 出力部
７１０ 磁気抵抗効果素子
７２０、７３０ 磁気収束板
９００ センサデータ処理部
９１０ 測定信号取得部
９２０ 参照用信号取得部
９３０ 差分算出部
９４０ 補正部
９５０ 係数更新部
９６０ 信号処理部
１３００ 信号処理装置
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

Claims (15)

1. 測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部と、
   前記測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部と、
   前記複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号から、前記複数の測定用センサ部の出力の差分を示す差分信号を算出する差分算出部と、
   前記差分信号を、前記複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を用いて補正する補正部と、
   を備え、
   前記複数の測定用センサ部のそれぞれおよび前記複数の参照用センサ部のそれぞれは、
   磁気センサと、
   前記磁気センサが検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場を前記磁気センサに与える磁場生成部と、
   前記磁場生成部が前記フィードバック磁場を発生するために流す電流に応じた出力信号を出力する出力部と、
   を有し、
   前記差分算出部は、環境磁場Ｂにおけるｘ成分をＢｘ、ｙ成分をＢｙ、および、ｚ成分をＢｚとし、前記複数の測定用センサ部のうちの２つの測定用センサ部それぞれにおけるｘ成分に対する係数をα０およびα１、ｙ成分に対する係数をβ０およびβ１、および、ｚ成分に対する係数をγ０およびγ１とすると、次式を用いて前記差分信号を算出し、
   （α１－α０）・Ｂｘ＋（β１－β０）・Ｂｙ＋（γ１－γ０）・Ｂｚ
   前記補正部は、前記差分信号におけるｘ成分、ｙ成分、および、ｚ成分を、前記参照用信号を用いてそれぞれ補正する、測定装置。
2. 前記複数の測定用センサ部のそれぞれおよび前記複数の参照用センサ部のそれぞれは、予め定められた入力磁場の範囲において、当該入力磁場に対する検出結果が線形性を有し、
   前記補正部は、前記差分信号から、前記参照用信号の線形結合として生成される補正信号を減算する、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記複数の測定用センサ部および前記複数の参照用センサ部が前記測定対象から離間して、予め定められた一様な磁場中に配置された場合に、
   前記補正部によって前記補正信号が減算された補正差分信号が予め定められた信号範囲となるように、前記線形結合の係数を更新する係数更新部をさらに備える、請求項２に記載の測定装置。
4. 前記係数更新部は、前記補正差分信号の２乗が最小となるように前記係数を更新する、請求項３に記載の測定装置。
5. 前記係数更新部は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて前記係数を更新する、請求項４に記載の測定装置。
6. 前記複数の測定用センサ部が入力磁場を検出する検出軸方向の数は１つである、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 前記複数の測定用センサ部は、前記１つの検出軸方向とは異なる２つの直交する軸に沿ってアレイ状に配置される、請求項６に記載の測定装置。
8. 前記磁気センサは、磁気抵抗効果素子を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 前記複数の測定用センサ部および前記複数の参照用センサ部は、それぞれ、前記磁気抵抗効果素子の両端に配置された二つの磁気収束板をさらに有し、前記磁気抵抗効果素子は、二つの前記磁気収束板に挟まれた位置に配置される、請求項８に記載の測定装置。
10. 前記フィードバック磁場を発生させるためのコイルが、前記磁気抵抗効果素子および二つの前記磁気収束板を取り囲むように巻かれている、請求項９に記載の測定装置。
11. 前記複数の測定用センサ部の出力をアナログからデジタルに変換する第１ＡＤ変換部と、
    前記複数の参照用センサ部の出力をアナログからデジタルに変換する第２ＡＤ変換部と、をさらに備え、
    前記第１ＡＤ変換部および前記第２ＡＤ変換部は、共通のサンプリングクロックに応じてＡＤ変換を行う、請求項１から１０のいずれか一項に記載の測定装置。
12. 前記測定対象は、動物の心臓であり、
    前記補正部によって補正された補正差分信号に基づき、前記動物の心臓の心磁信号を算出する信号処理部をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の測定装置。
13. 測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得する測定信号取得部と、
    前記測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得する参照用信号取得部と、
    前記測定信号から、前記複数の測定用センサ部の出力の差分を示す差分信号を算出する差分算出部と、
    前記差分信号を、前記参照用信号を用いて補正する補正部と、
    を備え、
    前記差分算出部は、環境磁場Ｂにおけるｘ成分をＢｘ、ｙ成分をＢｙ、および、ｚ成分をＢｚとし、前記複数の測定用センサ部のうちの２つの測定用センサ部それぞれにおけるｘ成分に対する係数をα０およびα１、ｙ成分に対する係数をβ０およびβ１、および、ｚ成分に対する係数をγ０およびγ１とすると、次式を用いて前記差分信号を算出し、
    （α１－α０）・Ｂｘ＋（β１－β０）・Ｂｙ＋（γ１－γ０）・Ｂｚ
    前記補正部は、前記差分信号におけるｘ成分、ｙ成分、および、ｚ成分を、前記参照用信号を用いてそれぞれ補正する、信号処理装置。
14. 信号処理装置が信号を処理する信号処理方法であって、
    測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得することと、
    前記測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得することと、
    前記測定信号から、前記複数の測定用センサ部の出力の差分を示す差分信号を算出することと、
    前記差分信号を、前記参照用信号を用いて補正することと、
    を備え、
    前記算出することは、環境磁場Ｂにおけるｘ成分をＢｘ、ｙ成分をＢｙ、および、ｚ成分をＢｚとし、前記複数の測定用センサ部のうちの２つの測定用センサ部それぞれにおけるｘ成分に対する係数をα０およびα１、ｙ成分に対する係数をβ０およびβ１、および、ｚ成分に対する係数をγ０およびγ１とすると、次式を用いて前記差分信号を算出することを含み、
    （α１－α０）・Ｂｘ＋（β１－β０）・Ｂｙ＋（γ１－γ０）・Ｂｚ
    前記補正することは、前記差分信号におけるｘ成分、ｙ成分、および、ｚ成分を、前記参照用信号を用いてそれぞれ補正することを含む、信号処理方法。
15. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
    測定対象を測定する測定位置に設けられ、入力磁場を少なくとも１つの検出軸方向で検出する複数の測定用センサ部の出力に応じた測定信号を取得する測定信号取得部と、
    前記測定位置から離間した参照位置に設けられ、入力磁場を３軸方向で検出する複数の参照用センサ部の出力を示す参照用信号を取得する参照用信号取得部と、
    前記測定信号から、前記複数の測定用センサ部の出力の差分を示す差分信号を算出する差分算出部と、
    前記差分信号を、前記参照用信号を用いて補正する補正部と、
    して機能させ、
    前記差分算出部は、環境磁場Ｂにおけるｘ成分をＢｘ、ｙ成分をＢｙ、および、ｚ成分をＢｚとし、前記複数の測定用センサ部のうちの２つの測定用センサ部それぞれにおけるｘ成分に対する係数をα０およびα１、ｙ成分に対する係数をβ０およびβ１、および、ｚ成分に対する係数をγ０およびγ１とすると、次式を用いて前記差分信号を算出し、
    （α１－α０）・Ｂｘ＋（β１－β０）・Ｂｙ＋（γ１－γ０）・Ｂｚ
    前記補正部は、前記差分信号におけるｘ成分、ｙ成分、および、ｚ成分を、前記参照用信号を用いてそれぞれ補正する、信号処理プログラム。

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