JP7306070B2 - SIGNAL PROCESSING DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD AND SIGNAL PROCESSING PROGRAM - Google Patents

SIGNAL PROCESSING DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD AND SIGNAL PROCESSING PROGRAM Download PDF

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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

本発明は、信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラムに関する。 The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, and a signal processing program.

例えば、生体磁場の計測方法として、被検体の一部に刺激を与え、計測対象となる部位の神経活動を誘発させ、この神経活動から発せられる磁場をセンサによって計測する方法が知られている。この種の計測方法では、刺激や刺激による筋肉の動き等によって、刺激に誘発された妨害磁場が生じ、ノイズとなる場合がある。 For example, as a method for measuring a biomagnetic field, a method is known in which a part of a subject is stimulated to induce neural activity in a region to be measured, and a magnetic field emitted from this neural activity is measured by a sensor. In this type of measurement method, an interfering magnetic field induced by the stimulus may be generated by the stimulus or the movement of the muscle caused by the stimulus, resulting in noise.

そこで、妨害磁場データを含む計測データの成分から、妨害磁場データを含み関心対象の磁場データを含まない計測データの成分を除去することで、妨害磁場データを含まない関心対象信号を取得する手法が提案されている。この手法では、まず、計測対象部位を磁場計測装置に近づけた状態で刺激を与えて妨害磁場データを含む計測データが取得され、計測対象部位を磁場計測装置から離した状態で関心対象の磁場データを含まない計測データが取得される。そして、最初に取得した計測データの成分から次に取得した計測データの成分を除去することで関心対象信号を取得する(特許文献1)。 Therefore, there is a method of acquiring a signal of interest that does not include interfering magnetic field data by removing components of measurement data that includes interfering magnetic field data and does not include magnetic field data of interest from the components of measurement data that includes interfering magnetic field data. Proposed. In this method, first, measurement data including interfering magnetic field data is obtained by applying stimulation while the measurement target region is brought close to the magnetic field measurement device, and magnetic field data of the target of interest is obtained while the measurement target region is separated from the magnetic field measurement device. Measurement data that does not include Then, the signal of interest is acquired by removing the component of the next acquired measurement data from the component of the first acquired measurement data (Patent Document 1).

また、体動の血流への影響をモデル化して算出された伝達関数によりフィルタ処理した体動信号を適応フィルタに入力し、適応フィルタの出力信号を脈波信号から減じることで、脈波信号から体動ノイズを除去する手法が提案されている(特許文献2)。 In addition, a body motion signal filtered by a transfer function calculated by modeling the effect of body motion on blood flow is input to an adaptive filter, and the output signal of the adaptive filter is subtracted from the pulse wave signal to obtain a pulse wave signal. A technique for removing body motion noise from the image has been proposed (Patent Document 2).

2つの計測データに基づいて妨害磁場データを除去して関心対象の磁場データを取得する場合、計測を2回行う必要があり、検査時間が長くなるという問題がある。また、妨害磁場の信号源が、磁場データの計測エリアの近くにある場合、あるいは、計測エリア内にある場合、計測データに含まれる計測対象の磁場の成分と妨害磁場の成分とを区別できないおそれがある。これにより、計測データから妨害磁場データを除去できない場合、関心対象の有効な磁場データを取得することができない。 When obtaining magnetic field data of interest by removing interfering magnetic field data based on two pieces of measurement data, it is necessary to perform measurement twice, which poses a problem of prolonging examination time. In addition, if the signal source of the interfering magnetic field is near or within the measurement area of the magnetic field data, there is a risk that the magnetic field component to be measured and the interfering magnetic field component contained in the measurement data cannot be distinguished. There is Thus, if the interfering magnetic field data cannot be removed from the measurement data, no valid magnetic field data of interest can be obtained.

本発明は、磁場の計測データから妨害磁場データを除去して関心対象の磁場データを抽出しつつ、計測時間を短縮することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the measurement time while removing interfering magnetic field data from the magnetic field measurement data and extracting the magnetic field data of interest.

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の信号処理装置は、電気刺激により誘発された被検体の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する関心対象信号と、前記電気刺激により前記関心対象信号の信号源の近傍で発生する妨害磁場により発生する妨害信号とを含む計測データを取得する計測実行部と、前記計測データに基づいて前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源とを含む抽出対象領域において信号源を推定する信号源推定部と、前記信号源推定部による信号源の推定結果に基づき前記妨害信号の信号源から発生する妨害信号データを抽出する妨害信号源抽出部と、前記計測実行部により取得した計測データと前記妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出する対象信号抽出部と、を有し、前記妨害信号の信号源は、前記被検体における前記関心対象信号を発生する計測対象部位以外の部位に存在するものであって、神経活動を誘発するための電気刺激に基づいて妨害磁場を発生する部位、又は、前記電気刺激を前記被検体に与えるために前記被検体に取り付けられた電極であることを有することを特徴とする。
In order to solve the above technical problem, a signal processing apparatus according to one embodiment of the present invention comprises a signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity of a subject induced by electrical stimulation , and a measurement execution unit that acquires measurement data including an interfering signal generated by an interfering magnetic field generated in the vicinity of a signal source of the signal of interest; and a signal source of the signal of interest and a signal of the interfering signal based on the measurement data. and an interfering signal source for extracting interfering signal data generated from the signal source of the interfering signal based on the result of estimating the signal source by the signal source estimating unit. an extraction unit; and a target signal extraction unit for extracting a signal of interest by removing a common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit and the interfering signal data , wherein the signal source of the interfering signal is , a site that is present in the subject other than the measurement target site that generates the signal of interest and that generates an interfering magnetic field based on electrical stimulation for inducing nerve activity, or the electrical stimulation electrodes attached to the subject for providing the subject with a

磁場データの計測データから妨害磁場データを除去して関心対象の磁場データを抽出しつつ、計測時間を短縮することができる。 It is possible to reduce the measurement time while extracting the magnetic field data of interest by removing the interfering magnetic field data from the measured magnetic field data.

第1の実施形態における信号処理装置を含む生体磁場計測装置の要部を示す図である。1 is a diagram showing a main part of a biomagnetic field measuring device including a signal processing device according to a first embodiment; FIG. 生体磁場計測装置による被検体から発生する磁場の計測風景を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a scene of measurement of a magnetic field generated from a subject by a biomagnetic field measuring device; 第1の実施形態における信号処理装置の例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a signal processing device according to a first embodiment; FIG. 図3の信号処理装置のハードウェア構成の例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the signal processing device of FIG. 3; FIG. 図3の信号処理装置の動作の例を示すフロー図である。4 is a flow diagram showing an example of the operation of the signal processing device of FIG. 3; FIG. 図3の計測実行部の計測により取得された計測データの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of measurement data acquired by measurement by the measurement execution unit in FIG. 3; FIG. 図3の妨害信号源抽出部が生成した妨害信号データ(磁場成分)の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of interference signal data (magnetic field components) generated by the interference signal source extraction unit of FIG. 3; 図3の対象信号抽出部が抽出した関心対象信号の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a target signal of interest extracted by the target signal extraction unit of FIG. 3; 図8の要部の拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of the main part of FIG. 8; 第2の実施形態における信号処理装置の例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a signal processing device according to a second embodiment; FIG. 図10の信号処理装置の動作の例を示すフロー図である。11 is a flow chart showing an example of the operation of the signal processing device of FIG. 10; FIG. 第3の実施形態における信号処理装置の例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a signal processing device according to a third embodiment; FIG. 第4の実施形態における信号処理装置の例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a signal processing device in a fourth embodiment; FIG. 図3、図10、図12又は図13に示した計測実行部の計測により取得された計測データの例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of measurement data acquired by the measurement performed by the measurement execution unit shown in FIG. 3, FIG. 10, FIG. 12, or FIG. 13; 図3、図10、図12又は図13に示した対象信号抽出部が、SSP法による手法を用いて抽出した関心対象信号の波形の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a waveform of a signal of interest extracted by the signal-of-interest extraction unit shown in FIG. 3, 10, 12, or 13 using a method based on the SSP method; 図15の破線枠内を拡大した図である。16 is an enlarged view of the inside of the dashed frame in FIG. 15; FIG. 手掌部で計測した磁場データにおいて、アーチファクト除去を適用しない場合と、本発明を適用した場合と、従来手法を適用した場合の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing examples of magnetic field data measured in the palm of a hand without applying artifact removal, applying the present invention, and applying a conventional method. 図17に示した磁場データに対して神経活動電流の可視化を行った例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of visualization of nerve activity currents for the magnetic field data shown in FIG. 17; 軸策電流成分の伝導経路上に電流波形取得点を等間隔に設定する例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of setting current waveform acquisition points at equal intervals on the conduction path of an axonal current component; 図19の各電流波形取得点において取得した電流波形の例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing examples of current waveforms acquired at respective current waveform acquisition points in FIG. 19; 手掌部で計測した磁場データにおいて、各生体磁場信号を特に明瞭に捉えたセンサ出力の磁場波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a magnetic field waveform of a sensor output that particularly clearly captures each biomagnetic field signal in the magnetic field data measured by the palm.

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における信号処理装置10(図2)を含む生体磁場計測装置100の要部を示す図である。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a biomagnetic field measuring device 100 including a signal processing device 10 (FIG. 2) according to the first embodiment.

生体磁場計測装置100は、被検体Pとの接触部を含む台座部102と、台座部102内に配置された磁場検出部104と、電極106に接続される図示しない神経刺激装置とを有している。磁場検出部104は、計測実行部の一例である。神経刺激装置は、予め決められた刺激条件に従って、電極106を介して被検体Pに電気刺激を印加する。図1では、電極106は、被検体Pに取り付けるためのバンドにより隠れている。 The biomagnetic field measurement device 100 has a base portion 102 including a contact portion with the subject P, a magnetic field detection portion 104 arranged in the base portion 102, and a nerve stimulation device (not shown) connected to the electrodes 106. ing. The magnetic field detection unit 104 is an example of a measurement execution unit. The nerve stimulator applies electrical stimulation to the subject P via the electrodes 106 according to predetermined stimulation conditions. In FIG. 1 the electrodes 106 are obscured by a band for attachment to the subject P. FIG.

磁場検出部104は、磁場を検出する複数のセンサを含むセンサアレイとセンサアレイを駆動させる駆動回路とを含む。図1では、センサアレイのみ示している。磁場検出部104は、被検体Pに印加された電気刺激によって生じる磁場であって、被検体Pの計測対象となる部位の神経の動きを示す体内の電気信号が作る磁場を計測する。 The magnetic field detection unit 104 includes a sensor array including a plurality of sensors that detect magnetic fields and a drive circuit that drives the sensor array. FIG. 1 shows only the sensor array. The magnetic field detection unit 104 measures the magnetic field generated by the electrical stimulation applied to the subject P, which is the magnetic field created by the electrical signals in the body that indicate the movement of nerves in the measurement target region of the subject P.

生体磁場計測装置100では、磁場検出部104による磁場の計測が可能な計測領域108に被検体P(手掌部等)を接触させ、電極から被検体Pに刺激を与えた状態で、被検体Pの計測対象の部位の神経活動により発生する磁場をセンサアレイで計測する。なお、図1では、被検体Pの手掌部を計測対象部位とし、指先(中指の第一関節近傍)に刺激を与える電極を接触させて電気刺激を与え、電気刺激により誘発された手掌部の神経活動により発生する神経誘発磁場をセンサアレイにより取得する。 In the biomagnetic field measurement apparatus 100, the subject P (such as the palm) is brought into contact with the measurement area 108 where the magnetic field can be measured by the magnetic field detection unit 104, and the subject P is stimulated from the electrodes. The sensor array measures the magnetic field generated by the nerve activity of the measurement target site. In FIG. 1, the palm of the subject P is the measurement target site, and the fingertip (near the first joint of the middle finger) is brought into contact with the stimulating electrode to apply electrical stimulation. A sensor array acquires a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity.

この場合、中指に接触される電極106及び電極に接続させる電気ケーブル(不図示)が妨害信号(妨害磁場)の信号源になる。例えば、妨害信号は、刺激に対応して計測対象の被検体P以外で発生するノイズ(刺激アーチファクト)である。但し、一般に、電気ケーブルは、電極106に比べて磁気センサに対して遠い位置にあるため、磁場検出部104により取得される妨害信号は、電極106から発生するものが支配的である。このため、以下では、妨害信号が電極106から発生するものとして説明する。 In this case, the electrode 106 that is in contact with the middle finger and an electric cable (not shown) connected to the electrode are the source of the interfering signal (interfering magnetic field). For example, an interfering signal is noise (stimulation artifact) generated outside the subject P to be measured in response to a stimulus. However, since the electric cable is generally farther from the magnetic sensor than the electrode 106 , the interfering signal obtained by the magnetic field detector 104 is predominantly generated from the electrode 106 . For this reason, the description below assumes that the interfering signal is generated from the electrode 106 .

なお、被検体Pに与える刺激は、電流以外のものであってもよく、例えば、計測対象部位に対して磁気によって与えられるものであってもよい。また、中指と示指の両方にそれぞれ電極を接触させ、両方に電気刺激を与えてもよい。 It should be noted that the stimulus given to the subject P may be something other than current, and for example, may be given to the measurement target site by magnetism. Alternatively, electrodes may be brought into contact with both the middle finger and the index finger, and electrical stimulation may be applied to both.

図2は、生体磁場計測装置100による被検体Pから発生する磁場の計測風景を示す図である。被検体Pの手掌部は、台座部102上において、台座部102内に配置されたセンサアレイに対向する計測領域108に載せられる。図2に示す例では、被検体Pに刺激を与えるとともに妨害信号の信号源である電極106は、計測領域108の外側に位置する。 FIG. 2 is a diagram showing a scene of measurement of the magnetic field generated from the subject P by the biomagnetic field measurement device 100. As shown in FIG. The palm of the subject P is placed on the pedestal 102 in a measurement area 108 facing the sensor array arranged in the pedestal 102 . In the example shown in FIG. 2 , the electrode 106 that stimulates the subject P and is the signal source of the interfering signal is located outside the measurement area 108 .

抽出対象領域110は、関心対象信号の信号源である手掌部の位置と、妨害信号の信号源である電極106の位置とを含む領域であり、磁場検出部104により磁場を計測する前に予め設定される。後述するように、本実施形態の信号処理装置10(図3)は、抽出対象領域110内の電流分布を推定し、妨害信号の信号源から発生する磁場であってセンサアレイが検出する磁場のデータ(妨害信号データ)を計算によって抽出する。そして、信号処理装置10は、磁場検出部104が取得した計測データと妨害信号データとの共通部分を除去することで、計測対象の部位である手掌部から発せられる関心対象信号を抽出する。 The extraction target region 110 is a region including the position of the palm, which is the signal source of the signal of interest, and the position of the electrode 106, which is the signal source of the interfering signal. set. As will be described later, the signal processing device 10 (FIG. 3) of the present embodiment estimates the current distribution in the extraction target region 110, and detects the magnetic field generated from the signal source of the interference signal and detected by the sensor array. The data (interfering signal data) are extracted by computation. Then, the signal processing device 10 removes the common portion between the measurement data and the interference signal data acquired by the magnetic field detection unit 104, thereby extracting the target signal of interest emitted from the palm, which is the part to be measured.

なお、図2では、被検体の手掌部を計測対象としているが、被検体のいずれの部位を計測対象としてもよい。また、被検体は、人間に限定されず、類人猿等の動物でもよい。 In FIG. 2, the palm of the subject is the target of measurement, but any part of the subject may be the target of measurement. Also, the subject is not limited to humans, and may be an animal such as an ape.

図3は、第1の実施形態における信号処理装置10の例を示すブロック図である。なお、図3は、信号処理装置10の機能ブロックも示している。上述したように、信号処理装置10は、生体磁場計測装置100に含まれ、生体磁場計測装置100により取得される磁場データの処理を行う。信号処理装置10は、計測実行部11、信号源推定部12、妨害信号源抽出部13及び対象信号抽出部14を有する。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the signal processing device 10 according to the first embodiment. Note that FIG. 3 also shows functional blocks of the signal processing device 10 . As described above, the signal processing device 10 is included in the biomagnetic field measurement device 100 and processes magnetic field data acquired by the biomagnetic field measurement device 100 . The signal processing device 10 has a measurement executing section 11 , a signal source estimating section 12 , an interfering signal source extracting section 13 and a target signal extracting section 14 .

例えば、計測実行部11は、図2に示した磁場検出部104(センサアレイ)と、信号処理装置10に含まれるCPU(Central Processing Unit)等のコントローラが実行する信号処理プログラムによる磁場検出部104の制御機能とにより実現される。なお、計測実行部11による磁場検出部104の制御機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のロジック回路等により実現されてもよい。 For example, the measurement execution unit 11 includes the magnetic field detection unit 104 (sensor array) shown in FIG. is realized by the control function of The control function of the magnetic field detection unit 104 by the measurement execution unit 11 may be realized by a logic circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).

計測実行部11は、被検体Pの計測対象の部位をセンサアレイ上に密着した状態で、計測対象の部位から発せられる磁場情報を含む計測データを取得する。計測データは、計測対象の部位から発せられる計測したい磁場を示す関心対象信号と、関心対象信号の信号源であるセンサアレイの近傍で発生する妨害信号とを含む。計測実行部11が取得した計測データは、対象信号抽出部14によるその後の処理に使用するため、信号処理装置10内のメモリに一時的に保持されてもよい。 The measurement execution unit 11 acquires measurement data including magnetic field information emitted from the measurement target site of the subject P in a state in which the measurement target site is in close contact with the sensor array. The measurement data includes a signal of interest indicating a magnetic field to be measured emitted from a site to be measured, and an interfering signal generated in the vicinity of the sensor array, which is the signal source of the signal of interest. The measurement data acquired by the measurement execution unit 11 may be temporarily stored in the memory within the signal processing device 10 in order to be used for subsequent processing by the target signal extraction unit 14 .

例えば、妨害信号は、被検体Pに与える電気刺激に伴い発生する磁場により生成され、電気刺激を与えるために被検体Pに貼り付けられる電極106とその近辺の体組織から発生する。このため、以降では、妨害信号の信号源が電極106であるとして説明する。 For example, the interfering signal is generated by the magnetic field generated by the electrical stimulation given to the subject P, and is generated from the electrode 106 attached to the subject P to apply the electrical stimulation and the body tissue in the vicinity thereof. Therefore, in the following description, it is assumed that the signal source of the interfering signal is the electrode 106 .

例えば、計測実行部11は、式(1)に示すモデルに従う計測データBを取得することができる。
=A+B+ε …(1)
式(1)において、符号Aは妨害信号成分、符号Bは関心対象信号成分、符号εは白色ノイズを示す。
For example, the measurement execution unit 11 can acquire measurement data BS according to the model shown in Equation (1).
B S =A+B+ε (1)
In equation (1), symbol A denotes the interfering signal component, symbol B the signal component of interest, and symbol ε the white noise.

例えば、信号源推定部12、妨害信号源抽出部13及び対象信号抽出部14の機能は、信号処理装置10に含まれるCPU等のコントローラが実行する信号処理プログラムによる実現される。なお、信号源推定部12、妨害信号源抽出部13及び対象信号抽出部14の機能は、FPGA等のロジック回路等により実現されてもよい。 For example, the functions of the signal source estimator 12, the interfering signal source extractor 13, and the target signal extractor 14 are implemented by a signal processing program executed by a controller such as a CPU included in the signal processor 10. FIG. The functions of the signal source estimation unit 12, the interfering signal source extraction unit 13, and the target signal extraction unit 14 may be realized by logic circuits such as FPGA.

信号源推定部12は、関心対象信号の信号源であるセンサアレイと妨害信号の信号源である電極106とを含む抽出対象領域110において、磁場を発生する信号源を推定する。信号源を推定する場合、まず、関心対象信号の信号源の位置と妨害信号の信号源の位置とを両方含む抽出対象領域110が設定される。信号源推定部12は、例えば、空間フィルタ法などの推定アルゴリズムを用いて(非特許文献1)、抽出対象領域110の面内での電流の分布を推定する。 The signal source estimator 12 estimates a signal source that generates a magnetic field in an extraction target region 110 that includes the sensor array that is the signal source of the signal of interest and the electrode 106 that is the signal source of the interfering signal. When estimating the signal source, first, an extraction target region 110 is set that includes both the position of the signal source of the signal of interest and the position of the signal source of the interfering signal. The signal source estimator 12 estimates the current distribution in the plane of the extraction target region 110 using an estimation algorithm such as the spatial filter method (Non-Patent Document 1).

なお、妨害信号の信号源が関心対象信号の信号源から離れており、センサアレイとの位置関係から妨害信号の信号源を含む抽出対象領域110を設定することが難しい場合、関心対象信号の信号源の位置のみを含む抽出対象領域110を設定してもよい。但し、この場合、妨害信号の信号源の位置の方向に向けて抽出対象領域110の拡張することが好ましい。また、例えば、特許文献3の手法を利用して、センサアレイや妨害信号の信号源の位置を示す形態情報に基づいて、妨害信号の信号源の位置を含むように抽出対象領域110が設定されてもよい。 Note that when the signal source of the interfering signal is distant from the signal source of the signal of interest and it is difficult to set the extraction target region 110 including the signal source of the interfering signal due to the positional relationship with the sensor array, the signal of interest An extraction target region 110 that includes only the position of the source may be set. However, in this case, it is preferable to expand the extraction target region 110 toward the position of the signal source of the interfering signal. Further, for example, using the method of Patent Document 3, the extraction target region 110 is set so as to include the position of the signal source of the interfering signal based on the sensor array and the morphological information indicating the position of the signal source of the interfering signal. may

例えば、妨害信号源抽出部13は、信号源推定部12が推定した信号源の中から妨害信号の特性を持つ領域を妨害信号の信号源として選択する。妨害信号の信号源の位置の検出は、妨害信号の信号源の位置を示す形態情報が使用されてもよい。 For example, the interfering signal source extraction unit 13 selects an area having interfering signal characteristics from among the signal sources estimated by the signal source estimating unit 12 as the signal source of the interfering signal. Morphological information indicating the position of the signal source of the interfering signal may be used to detect the position of the signal source of the interfering signal.

なお、妨害信号の信号源の選択は、予め認識している妨害信号の信号源の位置情報を用いて自動的に行われてもよい。あるいは、妨害信号の信号源の選択は、電流分布を視認できる電流マップ等を表示装置に表示し、生体磁場計測装置100のオペレータに妨害信号の信号源の位置を入力させることで行われてもよい。 The selection of the signal source of the interfering signal may be automatically performed using the previously recognized positional information of the signal source of the interfering signal. Alternatively, the selection of the signal source of the interfering signal may be performed by displaying a current map or the like that allows the current distribution to be visually recognized on the display device and having the operator of the biomagnetic field measurement device 100 input the position of the signal source of the interfering signal. good.

そして、妨害信号源抽出部13は、選択した妨害信号の信号源から発生する妨害信号データ(電流成分)を抽出する。例えば、妨害信号データは、電流分布に基づいて妨害信号の信号源の電流の時間的推移を求めることで抽出される。ここで、生体磁場の計測においては、仮想妨害信号の電流成分の変化と、選択された信号源から発生する磁場成分の変化との関係は線形関係であると考えられる。このため、妨害信号源抽出部13は、例えば、抽出した妨害信号データ(電流成分)に所定の係数を乗じる等の処理をすることで、仮想妨害信号データ(磁場成分)を生成し、生成した仮想妨害信号データを対象信号抽出部14に出力する。ここで、仮想妨害信号データ(磁場成分)は、妨害信号の信号源で発生する磁場データの予測値である。 Then, the interfering signal source extraction unit 13 extracts interfering signal data (current component) generated from the selected signal source of the interfering signal. For example, the jamming signal data is extracted by determining the temporal transition of the current of the signal source of the jamming signal based on the current distribution. Here, in biomagnetic field measurement, it is considered that the relationship between the change in the current component of the virtual interference signal and the change in the magnetic field component generated from the selected signal source is linear. Therefore, the interference signal source extraction unit 13 generates virtual interference signal data (magnetic field component) by, for example, multiplying the extracted interference signal data (current component) by a predetermined coefficient. The virtual interfering signal data is output to the target signal extraction unit 14 . Here, the virtual jamming signal data (magnetic field component) is the predicted value of the magnetic field data generated by the signal source of the jamming signal.

妨害信号源抽出部13が生成する仮想妨害信号データ(磁場成分)Bは、式(2)に従うと考えられる。
=A+C+ε …(2)
式(2)において、符号Aは妨害信号成分、符号Cは関心対象信号とは異なる分布を持つ信号成分、符号εは白色ノイズを示す。式(2)は、式(1)の関心対象信号成分Bを持たない代わりに、関心対象信号とは異なる分布を持つ信号成分Cを持つことを除き、式(1)と同じである。
The virtual interfering signal data (magnetic field component) Ba generated by the interfering signal source extractor 13 is considered to follow equation (2).
B a =A+C+ε (2)
In equation (2), A denotes an interfering signal component, C denotes a signal component having a distribution different from that of the signal of interest, and ε denotes white noise. Equation (2) is the same as Equation (1) except that instead of not having the signal of interest component B of Equation (1), it has a signal component C with a different distribution than the signal of interest.

対象信号抽出部14は、計測実行部11により取得した計測データと仮想妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出する。図3の対象信号抽出部14の上に示した"+"と下に示した"-"は、計測データの成分から仮想妨害信号データの成分を差し引いて関心対象信号を抽出する概念を示している。 The target signal extraction unit 14 extracts the target signal by removing the common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit 11 and the virtual interference signal data. "+" shown above and "-" shown below in the target signal extraction unit 14 in FIG. 3 indicate the concept of extracting the target signal by subtracting the component of the virtual interference signal data from the component of the measurement data. there is

例えば、計測データと仮想妨害信号データとの共通部分の除去は、非特許文献3による手法が用いられる。これにより、被検体Pに計測対象部位の1回の計測により、計測データから妨害信号成分を除去した関心対象信号成分を抽出することができる。 For example, the technique of Non-Patent Document 3 is used to remove the common portion between the measurement data and the virtual interference signal data. As a result, it is possible to extract the signal component of interest from which the interfering signal component has been removed from the measurement data by performing one-time measurement of the part to be measured on the subject P. FIG.

図4は、図3の信号処理装置10のハードウェア構成の例を示す図である。信号処理装置10は、例えば、情報処理装置であり、CPU21、RAM22、ROM23、補助記憶装置24、入出力インタフェース25、及び表示装置26を有し、これらがバス27で相互に接続されている。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the signal processing device 10 of FIG. 3. As shown in FIG. The signal processing device 10 is an information processing device, for example, and has a CPU 21 , a RAM 22 , a ROM 23 , an auxiliary storage device 24 , an input/output interface 25 and a display device 26 , which are interconnected by a bus 27 .

CPU21は、信号処理装置10の全体の動作を制御する。CPU21は、ROM23又は補助記憶装置24に格納された信号処理プログラムを実行することで、図3に示した各種機能を実現する。なお、CPU21は、生体磁場計測装置100の全体の動作を制御してもよい。 The CPU 21 controls the overall operation of the signal processing device 10 . The CPU 21 implements various functions shown in FIG. 3 by executing a signal processing program stored in the ROM 23 or the auxiliary storage device 24 . Note that the CPU 21 may control the operation of the biomagnetic field measurement device 100 as a whole.

RAM22は、CPU21のワークエリアとして用いられ、信号処理プログラムや情報を記憶する不揮発RAMを含んでもよい。ROM23は、各種プログラムや各種プログラムで使用するパラメータ等を記憶する。本発明の信号処理プログラムがROM23に保存されてもよい。 The RAM 22 is used as a work area for the CPU 21 and may include a non-volatile RAM that stores signal processing programs and information. The ROM 23 stores various programs and parameters used by the various programs. A signal processing program of the present invention may be stored in the ROM 23 .

補助記憶装置24は、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置であり、たとえば、信号処理装置10の動作を制御するOS(Operating System)等の制御プログラムや、信号処理装置10の動作に必要な各種のデータ、ファイル等を格納する。 The auxiliary storage device 24 is a storage device such as an SSD (Solid State Drive) or HDD (Hard Disk Drive). Various data, files, etc. required for the operation of the device 10 are stored.

入出力インタフェース25は、タッチパネル、キーボード、操作ボタン、スピーカー等のユーザインタフェースと、他の電子機器と通信するための通信インタフェース等を含む。表示装置26には、計測実行部11に計測を実行させるための操作ウィンドウや計測実行部11が取得した計測データを示す波形等が表示される。 The input/output interface 25 includes user interfaces such as a touch panel, keyboard, operation buttons, and speakers, and a communication interface for communicating with other electronic devices. The display device 26 displays an operation window for causing the measurement execution unit 11 to perform measurement, a waveform representing the measurement data acquired by the measurement execution unit 11, and the like.

図5は、図3の信号処理装置10の動作の例を示すフロー図である。すなわち、図5は、信号処理装置10による信号処理方法及び信号処理装置10に信号処理を実行させる信号処理プログラムの例を示している。 FIG. 5 is a flow chart showing an example of the operation of the signal processing device 10 of FIG. That is, FIG. 5 shows an example of a signal processing method by the signal processing device 10 and a signal processing program for causing the signal processing device 10 to execute signal processing.

まず、ステップS10において、計測実行部11は、計測対象の部位から発せられる磁場情報を含む計測データを取得する。次に、ステップS20において、信号源推定部12は、図2に示した抽出対象領域110内において磁場を発生する信号源を推定して電流分布を求める。 First, in step S10, the measurement execution unit 11 acquires measurement data including magnetic field information emitted from the site to be measured. Next, in step S20, the signal source estimator 12 estimates a signal source that generates a magnetic field in the extraction target region 110 shown in FIG. 2 and obtains a current distribution.

次に、ステップS30において、妨害信号源抽出部13は、ステップS20で推定した信号源の中から妨害信号の発生源だと考えられる領域内の信号源を妨害信号データ(電流成分)として抽出する。妨害信号源抽出部13は、抽出した妨害信号データ(電流成分)に基づいて仮想妨害信号データ(磁場成分)を生成する。 Next, in step S30, the interfering signal source extraction unit 13 extracts, as interfering signal data (current components), signal sources in a region considered to be the source of the interfering signal from the signal sources estimated in step S20. . The interference signal source extraction unit 13 generates virtual interference signal data (magnetic field component) based on the extracted interference signal data (current component).

次に、ステップS40において、対象信号抽出部14は、計測実行部11により取得した計測データと仮想妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出する。そして、計測データから仮想妨害信号データを除去して関心対象信号を生成する処理が終了する。 Next, in step S40, the target signal extraction unit 14 extracts the target signal by removing the common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit 11 and the virtual interference signal data. The process of removing the virtual interfering signal data from the measured data to generate the signal of interest is then completed.

図6は、図3の計測実行部11の計測により取得された計測データの例を示す図である。図6は、センサアレイの各センサの出力値である磁束密度の時間変化(生データ)の例を示しており、計測開始から5ms後に電気刺激が印加される。図6は、電気刺激が印加されてからの計測データを示す。 FIG. 6 is a diagram showing an example of measurement data obtained by measurement by the measurement execution unit 11 of FIG. FIG. 6 shows an example of time change (raw data) of the magnetic flux density, which is the output value of each sensor in the sensor array, and electrical stimulation is applied 5 ms after the start of measurement. FIG. 6 shows measurement data after electrical stimulation was applied.

図2に示したように、センサアレイ(計測領域108)と刺激印加部位である電極106は数cm程度しか離れていない。図6では、手の位置と誘発された神経活動の伝導速度より、神経活動による電流により発せられた磁場波形は、6ms~10ms付近に存在すると考えられる。しかしながら、神経活動に伴う磁場波形は、電気刺激により発生した人工的なノイズ(アーチファクトノイズ)に埋もれており、図6では確認することは出来ない。 As shown in FIG. 2, the sensor array (measurement area 108) and the electrode 106, which is the stimulation application site, are separated by only about several centimeters. In FIG. 6, from the position of the hand and the conduction velocity of the induced nerve activity, it is considered that the magnetic field waveform emitted by the current due to nerve activity exists in the vicinity of 6 ms to 10 ms. However, the magnetic field waveform associated with nerve activity is buried in artificial noise (artifact noise) generated by electrical stimulation, and cannot be confirmed in FIG.

図7は、図3の妨害信号源抽出部13が生成した妨害信号データ(磁場成分)の例を示す図である。図7のスケールは、図6と同じである。図7に示す妨害信号データは、図6に示す計測データに含まれており、電気刺激により電極106から発生するアーチファクトノイズがかなり大きいことが分かる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of interfering signal data (magnetic field components) generated by the interfering signal source extractor 13 of FIG. The scale of FIG. 7 is the same as that of FIG. The interference signal data shown in FIG. 7 is included in the measurement data shown in FIG. 6, and it can be seen that the artifact noise generated from the electrodes 106 due to electrical stimulation is considerably large.

図8及び図9は、図3の対象信号抽出部14が抽出した関心対象信号の例を示す図である。すなわち、図8及び図9は、磁場検出部104が取得した計測データ(図6)と妨害信号源抽出部13が生成した妨害信号データ(図7)との共通部分を除去することで生成される関心対象信号の磁場の変化を示している。図8は、図6及び図7と同じスケールである。図9は、図8の要部を拡大したものであり、図8に比べて磁束密度(縦軸)のスケールを1000倍にしている。 8 and 9 are diagrams showing examples of target signals of interest extracted by the target signal extraction unit 14 of FIG. 8 and 9 are generated by removing the common portion between the measurement data (FIG. 6) acquired by the magnetic field detection unit 104 and the interference signal data (FIG. 7) generated by the interference signal source extraction unit 13. 4 shows the change in the magnetic field of the signal of interest. 8 is the same scale as FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 9 is an enlarged view of the main part of FIG. 8, and the scale of the magnetic flux density (vertical axis) is 1000 times that of FIG.

図8及び図9から分かるように、信号処理装置10による処理により、1回の計測で取得された計測データを用いて、妨害信号データによって計測データ中に埋もれていた関心対象信号を抽出することができる。すなわち、妨害信号データの取得を目的とする計測を行うことなく、妨害信号データの信号源での電流成分の予測に基づき、センサアレイが検出する妨害信号データ(磁場成分)を予測することで、関心対象信号を抽出することができる。 As can be seen from FIGS. 8 and 9, the processing by the signal processing device 10 extracts the signal of interest buried in the measurement data due to the interfering signal data using the measurement data acquired in one measurement. can be done. That is, by predicting the jamming signal data (magnetic field component) detected by the sensor array based on the prediction of the current component at the signal source of the jamming signal data without performing measurement for the purpose of acquiring jamming signal data, A signal of interest can be extracted.

以上、この実施形態では、妨害信号データの取得を目的とする計測を行うことなく、妨害信号データを含む計測データから関心対象信号を抽出することができる。これにより、計測回数を1回にすることができるため、計測時間(すなわち、検査時間)を従来に比べて短縮することができ、被検体Pの負担を減らすことができる。 As described above, in this embodiment, the signal of interest can be extracted from the measurement data including the interfering signal data without performing the measurement for the purpose of acquiring the interfering signal data. As a result, since the number of measurements can be reduced to one, the measurement time (that is, inspection time) can be shortened compared to the conventional technique, and the burden on the subject P can be reduced.

また、この実施形態では、質の高い関心対象信号を抽出するために、被検体Pは、計測中に例えば数分間同一の姿勢を維持することが求められる。計測中に被検体Pが動いてしまった場合、計測データは、被検体Pの動きに伴うノイズ成分を含んでいるおそれがあり、使用できない。関心対象信号を1回の計測で抽出できることによる計測時間の短縮は、被検体Pに同一姿勢の維持を強いる時間の短縮につながり、その結果、質の高い良い関心対象信号を安定して計測できることにつながる。 Also, in this embodiment, the subject P is required to maintain the same pose for, for example, several minutes during the measurement in order to extract a good quality signal of interest. If the subject P moves during measurement, the measurement data may contain noise components associated with the movement of the subject P and cannot be used. Shortening the measurement time by extracting the signal of interest in a single measurement leads to shortening the time required to maintain the same posture of the subject P, and as a result, it is possible to stably measure a high-quality signal of interest. leads to

(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態における信号処理装置10Bの例を示すブロック図である。図3と同じ要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図10は、信号処理装置10Bの機能ブロックも示している。信号処理装置10Bは、図3の妨害信号源抽出部13の代わりに妨害信号源抽出部13Aを有し、さらに、図3の信号処理装置10に対して仮想妨害信号生成部15Aを追加している。
(Second embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a signal processing device 10B according to the second embodiment. Elements that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 10 also shows functional blocks of the signal processing device 10B. The signal processing device 10B has an interfering signal source extraction unit 13A instead of the interfering signal source extraction unit 13 in FIG. there is

妨害信号源抽出部13Aは、選択した妨害信号の信号源から発生する妨害信号データ(電流成分)を抽出し、抽出した妨害信号データを仮想妨害信号生成部15Aに出力する。妨害信号源抽出部13Aは、図3の妨害信号源抽出部13の妨害信号データ(磁場成分)の生成機能を持たないことを除き、図3の妨害信号源抽出部13と同様の機能を有する。 The interference signal source extractor 13A extracts interference signal data (current component) generated from the selected signal source of the interference signal, and outputs the extracted interference signal data to the virtual interference signal generator 15A. The interference signal source extraction unit 13A has the same function as the interference signal source extraction unit 13 in FIG. 3 except that it does not have the interference signal data (magnetic field component) generation function of the interference signal source extraction unit 13 in FIG. .

仮想妨害信号生成部15Aは、妨害信号源抽出部13Aが抽出した妨害信号データ(電流成分)に基づいて、センサアレイで得られると予測される仮想妨害信号データ(磁場成分)を算出する。すなわち、仮想妨害信号生成部15Aは、妨害信号の信号源での電流分布に基づいて、妨害信号の信号源で発生する磁場データであって、センサアレイで計測される妨害信号データの予測値を算出する。対象信号抽出部14による計測データと仮想妨害信号データとに基づいて関心対象信号を抽出する処理は、第1の実施形態と同様である。 The virtual interfering signal generator 15A calculates virtual interfering signal data (magnetic field component) expected to be obtained from the sensor array based on the interfering signal data (current component) extracted by the interfering signal source extractor 13A. That is, the virtual interfering signal generation unit 15A generates predicted values of the interfering signal data measured by the sensor array, which is the magnetic field data generated by the signal source of the interfering signal, based on the current distribution at the signal source of the interfering signal. calculate. The process of extracting the target signal of interest based on the measurement data and the virtual interfering signal data by the target signal extraction unit 14 is the same as in the first embodiment.

図11は、図10の信号処理装置10Aの動作の例を示すフロー図である。すなわち、図11は、信号処理装置10Aによる信号処理方法及び信号処理装置10Aに信号処理を実行させる信号処理プログラムの例を示している。図5と同じ処理については、詳細な説明は省略する。 FIG. 11 is a flow chart showing an example of the operation of the signal processing device 10A of FIG. That is, FIG. 11 shows an example of a signal processing method by the signal processing device 10A and a signal processing program that causes the signal processing device 10A to execute signal processing. A detailed description of the same processing as in FIG. 5 will be omitted.

図11に示す処理では、図5のステップS30の代わりにステップS30Aが実施され、ステップS30AとステップS40の間にステップS35Aが挿入される。ステップS10、S20、S40の処理は、図5と同じである。 In the process shown in FIG. 11, step S30A is performed instead of step S30 of FIG. 5, and step S35A is inserted between step S30A and step S40. The processing of steps S10, S20, and S40 is the same as in FIG.

ステップS30Aにおいて、妨害信号源抽出部13Aは、ステップS20で推定した信号源の中から妨害信号の発生源だと考えられる領域内の信号源を妨害信号データ(電流成分)として抽出する。そして、妨害信号源抽出部13Aは、抽出した妨害信号データ(電流成分)を仮想妨害信号生成部15Aに出力する。 In step S30A, the interfering signal source extractor 13A extracts, as interfering signal data (current component), a signal source in a region considered to be an interfering signal source from among the signal sources estimated in step S20. Then, the interference signal source extractor 13A outputs the extracted interference signal data (current component) to the virtual interference signal generator 15A.

次に、ステップS35Aにおいて、仮想妨害信号生成部15Aは、妨害信号データ(電流成分)に基づいて、センサアレイで得られると予測される仮想妨害信号データ(磁場成分)を算出し、対象信号抽出部14に出力する。この後、図5のステップS40と同じ処理が実施され、計測データと仮想妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号が抽出され処理が終了する。 Next, in step S35A, the virtual interfering signal generator 15A calculates virtual interfering signal data (magnetic field component) expected to be obtained by the sensor array based on the interfering signal data (current component), and extracts the target signal. Output to the unit 14 . Thereafter, the same processing as in step S40 of FIG. 5 is performed, and the signal of interest is extracted by removing the common portion between the measurement data and the virtual interference signal data, and the processing ends.

以上、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第2の実施形態では、仮想妨害信号生成部15Aにより算出した仮想妨害信号データ(磁場成分)を対象信号抽出部14に出力することで、対象信号抽出部14は、精度の高い仮想妨害信号データを用いて関心対象信号を抽出することができる。この結果、検査の精度をさらに向上することができる。 As described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained in the second embodiment. Furthermore, in the second embodiment, by outputting the virtual interference signal data (magnetic field component) calculated by the virtual interference signal generation unit 15A to the target signal extraction unit 14, the target signal extraction unit 14 can generate a highly accurate virtual interference signal. Signal data can be used to extract a signal of interest. As a result, the accuracy of inspection can be further improved.

(第3の実施形態)
図12は、第3の実施形態における信号処理装置10Bの例を示すブロック図である。図3と同じ要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図12は、信号処理装置10Bの機能ブロックも示している。信号処理装置10Bは、図3の妨害信号源抽出部13の代わりに妨害信号源抽出部13Bを有することを除き、図3の信号処理装置10と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a signal processing device 10B according to the third embodiment. Elements that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 12 also shows functional blocks of the signal processing device 10B. The signal processing device 10B is the same as the signal processing device 10 of FIG. 3 except that it has an interference signal source extraction section 13B instead of the interference signal source extraction section 13 of FIG.

妨害信号源抽出部13Bは、図2に示した抽出対象領域110内での各種信号源の相互の位置関係を示す情報を受け、受けた情報を利用して、信号源推定部12が推定した信号源の中から妨害信号の特性を持つ領域を妨害信号の信号源として選択する。なお、妨害信号源抽出部13Bが受ける情報は、関心対象信号の信号源である被検体Pの手掌部の位置情報と、アーチファクトノイズの信号源である電極106の位置情報とが含まれる。 Interfering signal source extraction unit 13B receives information indicating the mutual positional relationship of various signal sources in extraction target region 110 shown in FIG. A region having characteristics of the interfering signal is selected from among the signal sources as the signal source of the interfering signal. The information received by the interfering signal source extraction unit 13B includes the positional information of the palm of the subject P, which is the signal source of the signal of interest, and the positional information of the electrode 106, which is the signal source of the artifact noise.

そして、妨害信号源抽出部13Bは、選択した妨害信号の信号源から発生する妨害信号データ(電流成分)を抽出し、妨害信号の信号源で発生する磁場データの予測値である仮想妨害信号データ(磁場成分)を生成する。生成した仮想妨害信号データは、対象信号抽出部14に出力される。各種信号源の相互の位置関係を示す情報を利用することで、妨害信号源抽出部13Bが生成する仮想妨害信号データ(電流成分及び磁場成分)の精度を向上することができる。 Then, the interfering signal source extraction unit 13B extracts interfering signal data (current component) generated from the selected interfering signal source, and extracts virtual interfering signal data, which is a predicted value of the magnetic field data generated by the interfering signal source. (magnetic field component). The generated virtual interfering signal data is output to the target signal extraction section 14 . By using information indicating the mutual positional relationship of various signal sources, it is possible to improve the accuracy of the virtual interfering signal data (current component and magnetic field component) generated by the interfering signal source extractor 13B.

以上、第3の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第3の実施形態では、各種信号源の相互の位置関係を示す情報を利用することで、妨害信号データ(電流成分及び磁場成分)の精度を向上することができる。この結果、対象信号抽出部14による関心対象信号の抽出精度を上げて、検査の精度をさらに向上することができる。 As described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained in the third embodiment. Furthermore, in the third embodiment, the accuracy of interference signal data (current components and magnetic field components) can be improved by using information indicating mutual positional relationships of various signal sources. As a result, the accuracy of extraction of the target signal of interest by the target signal extraction unit 14 can be increased, and the accuracy of inspection can be further improved.

(第4の実施形態)
図13は、第4の実施形態における信号処理装置10Cの例を示すブロック図である。図10と同じ要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図13は、信号処理装置10Cの機能ブロックも示している。信号処理装置10Cは、図10の妨害信号源抽出部13Aの代わりに妨害信号源抽出部13Cを有することを除き、図10の信号処理装置10Aと同様である。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a signal processing device 10C according to the fourth embodiment. Elements that are the same as those in FIG. 10 are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 13 also shows functional blocks of the signal processing device 10C. The signal processing device 10C is the same as the signal processing device 10A of FIG. 10 except that it has an interference signal source extraction section 13C instead of the interference signal source extraction section 13A of FIG.

妨害信号源抽出部13Cは、図2に示した抽出対象領域110内での各種信号源の相互の位置関係を示す情報を受け、受けた情報を利用して、信号源推定部12が推定した信号源の中から妨害信号の特性を持つ領域を妨害信号の信号源として選択する。そして、妨害信号源抽出部13Cは、選択した妨害信号の信号源から発生する妨害信号データ(電流成分)を抽出し、抽出した妨害信号データを仮想妨害信号生成部15Aに出力する。 Interference signal source extraction unit 13C receives information indicating the mutual positional relationship of various signal sources in extraction target region 110 shown in FIG. A region having characteristics of the interfering signal is selected from among the signal sources as the signal source of the interfering signal. Then, the interference signal source extractor 13C extracts interference signal data (current component) generated from the selected signal source of the interference signal, and outputs the extracted interference signal data to the virtual interference signal generator 15A.

妨害信号源抽出部13Cは、各種信号源の相互の位置関係を示す情報を利用することで、妨害信号の信号源を正しく選択することができ、妨害信号データ(電流成分)を精度よく抽出することができる。この結果、仮想妨害信号生成部15Aが生成する仮想妨害信号データの精度を向上することができ、関心対象信号の抽出精度を上げて、検査の精度をさらに向上することができる。 The interfering signal source extraction unit 13C can correctly select the signal source of the interfering signal by using the information indicating the mutual positional relationship of the various signal sources, and accurately extract the interfering signal data (current component). be able to. As a result, the accuracy of the virtual interfering signal data generated by the virtual interfering signal generator 15A can be improved, the extraction accuracy of the signal of interest can be increased, and the inspection accuracy can be further improved.

以上、第4の実施形態においても第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第4の実施形態では、各種信号源の相互の位置関係を示す情報を利用することで、妨害信号データ(電流成分)を精度よく抽出することができ、関心対象信号の抽出精度を上げて、検査の精度をさらに向上することができる。 As described above, the same effects as those of the second embodiment can be obtained in the fourth embodiment. Furthermore, in the fourth embodiment, by using information indicating the mutual positional relationship of various signal sources, interference signal data (current components) can be extracted with high accuracy, and the extraction accuracy of the signal of interest can be improved. Therefore, the accuracy of inspection can be further improved.

なお、上述したいずれの実施形態においても、対象信号抽出部14は、入力された計測データに対して妨害信号データ又は仮想妨害信号データを用いて、SSP法(Signal Subspace projection法;非特許文献4)の手法を用いて関心対象信号を抽出してもよい。SSP法は、妨害信号データ又は仮想妨害信号データに含まれる成分を除去する手法であり、妨害信号データモデルが以下の式(3)に従う場合、関心対象信号を正しく抽出することができる。
=A+ε …(3)
式(3)において、符号Aは妨害信号成分、符号εは白色ノイズを示し、仮想妨害信号データBは、式(2)にて得られた仮想妨害信号データBに妨害信号成分Aのみが含まれる場合のデータである。
In any of the above-described embodiments, the target signal extraction unit 14 uses the interference signal data or the virtual interference signal data for the input measurement data, the SSP method (Signal Subspace projection method; Non-Patent Document 4) ) may be used to extract the signal of interest. The SSP method is a technique for removing components contained in jamming signal data or virtual jamming signal data, and can correctly extract the signal of interest if the jamming signal data model follows Equation (3) below.
B i =A+ε (3)
In equation (3), symbol A denotes an interfering signal component, symbol ε denotes white noise, and virtual interfering signal data B i is obtained by adding only interfering signal component A to virtual interfering signal data Ba obtained by equation (2). This is the data when the is included.

図14から図16は、SSP法を用いて関心対象信号を抽出する場合のデータの例を示す。 Figures 14-16 show example data for extracting a signal of interest using the SSP method.

図14は、図3、図10、図12又は図13に示した計測実行部11の計測により取得された計測データの例を示す図である。図14は、図6と同様に、電気刺激によって発生した妨害信号が主として確認できるが、生体信号成分(すなわち、関心対象信号)は、妨害信号に埋もれて確認することができない。 FIG. 14 is a diagram showing an example of measurement data acquired by measurement by the measurement execution unit 11 shown in FIG. 3, FIG. 10, FIG. 12, or FIG. In FIG. 14, similarly to FIG. 6, the interfering signal generated by the electrical stimulation can be mainly confirmed, but the biological signal component (ie, the signal of interest) cannot be confirmed because it is buried in the interfering signal.

図15は、図3、図10、図12又は図13に示した対象信号抽出部14が、SSP法による手法を用いて抽出した関心対象信号の波形の例を示す図である。図16は、図15の破線枠内を拡大した図である。図15および図16では、図14と比較すると分かるように、妨害信号成分が除去されて関心対象信号である生体信号を確認することができる。 FIG. 15 is a diagram showing an example of a waveform of a signal of interest extracted by the signal-of-interest extractor 14 shown in FIG. 3, 10, 12 or 13 using the SSP method. FIG. 16 is an enlarged view of the inside of the broken line frame in FIG. 15 . In FIGS. 15 and 16, as can be seen by comparing with FIG. 14, the biosignal, which is the signal of interest, can be confirmed with the interference signal component removed.

なお、上述した実施形態では、図2に示したように、妨害信号の信号源である電極106が計測領域108の外側にある場合について説明した。しかしながら、妨害信号の信号源は、計測領域108内にあってもよく、この場合にも、計測データと仮想妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出することができる。 In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the electrode 106, which is the signal source of the interfering signal, is outside the measurement area 108 has been described. However, the source of the jamming signal may be within the measurement region 108, and the signal of interest can still be extracted by removing the intersection of the measured data and the virtual jammer data.

これは、信号源推定部12は、抽出対象領域110内の電流分布に基づき妨害信号の信号源である電極106等の位置を推定するため、電流分布が得られれば、妨害信号の信号源が計測領域108の中にある場合にも信号源の位置を推定できるためである。したがって、妨害信号源抽出部13、13A、13B又は13Cにより、妨害信号データの信号源を選択し、妨害信号データを抽出することができ、対象信号抽出部14により関心対象信号を抽出することができる。 This is because the signal source estimating unit 12 estimates the position of the electrode 106 or the like, which is the signal source of the interfering signal, based on the current distribution in the extraction target region 110. Therefore, if the current distribution is obtained, the signal source of the interfering signal is This is because the position of the signal source can be estimated even when it is within the measurement area 108 . Therefore, the interference signal source extraction unit 13, 13A, 13B or 13C can select the signal source of the interference signal data and extract the interference signal data, and the target signal extraction unit 14 can extract the signal of interest. can.

また、上述した実施形態では、計測データからアーチファクトノイズによる妨害信号データを除去して関心対象信号を抽出する手法を述べた。しかしながら、計測データから除去する妨害信号データは、刺激に対して計測対象部位で発生する生体磁場データ以外の生体磁場データ(生体磁場ノイズ)でもよい。例えば、計測対象部位以外で発生する生体磁場データとして、筋肉の活動により発生する磁場データが挙げられる。上述した実施形態では、抽出対象領域110内の電流分布に基づき妨害信号の信号源である電極106等の位置を推定するため、例えば、1回の計測で、アーチファクトノイズと生体磁場ノイズとの両方を除去することが可能である。 Also, in the above-described embodiments, a method of extracting a signal of interest by removing interfering signal data due to artifact noise from measurement data has been described. However, the interfering signal data to be removed from the measurement data may be biomagnetic field data (biomagnetic field noise) other than the biomagnetic field data generated at the measurement target site in response to stimulation. For example, magnetic field data generated by muscle activity can be cited as biomagnetic field data generated outside the measurement target site. In the above-described embodiment, the position of the electrode 106 or the like, which is the signal source of the interfering signal, is estimated based on the current distribution in the extraction target region 110. Therefore, for example, in one measurement, both the artifact noise and the biomagnetic noise can be removed.

(適用例)
上述した本発明の手法を適用した具体例について以下説明する。なお、測定対象部位としては手掌部とした生体磁場計測を行った例で説明するが、これに限られず、他の部位であっても本発明の手法は適用可能である。
(Application example)
A specific example to which the technique of the present invention described above is applied will be described below. In addition, although an example in which biomagnetic field measurement is performed using the palm as a measurement target site is described, the present invention is not limited to this, and the method of the present invention can be applied to other sites.

図2に示すとおり被検体の手掌部を装置の上に配置し、刺激電極106より電気刺激を与え、誘発された神経活動電流の発生する磁場を複数回計測し、加算平均によりホワイトノイズが低減された磁場データを取得した。得られた磁場データに対してアーチファクト除去を適用しなかった磁場データ、本発明を適用した磁場データ、従来手法を適用した磁場データを示す。磁場データは全センサからの出力波形を横軸を時間、縦軸を磁場強度として、図17にそれぞれ表示した。 As shown in FIG. 2, the subject's palm is placed on the device, electrical stimulation is applied from the stimulating electrode 106, the magnetic field generated by the induced nerve activity current is measured multiple times, and white noise is reduced by averaging. magnetic field data was acquired. Magnetic field data obtained without artifact removal, magnetic field data to which the present invention has been applied, and magnetic field data to which the conventional method has been applied are shown. The magnetic field data are shown in FIG. 17, with the output waveforms from all the sensors plotted along the horizontal axis as time and the vertical axis as magnetic field intensity.

アーチファクト除去法を適用しなかった磁場データは刺激のアーチファクトが残り、生体磁場信号が確認できない。これに対して、本発明を適用した磁場データは生体磁場信号が潜時5msの手前で確認できる。従来手法を適用した磁場データは生体磁場信号が潜時5msの手前で確認できるものの、潜時5ms前後には除去し切れなかったアーチファクトが残り、さらに後の潜時においては転写されたノイズ成分が確認できる。 In the magnetic field data to which the artifact removal method was not applied, the stimulus artifact remains, and the biomagnetic field signal cannot be confirmed. On the other hand, in the magnetic field data to which the present invention is applied, the biomagnetic signal can be confirmed before the latency of 5 ms. In the magnetic field data using the conventional method, the biomagnetic signal can be confirmed before the latency of 5 ms. I can confirm.

図17中に破線abcdで示した潜時におけるアーチファクト除去が適用されなかった磁場データ、本発明適用後の磁場データ、従来手法適用後の磁場データに対し、空間フィルタ法の一種であるRENSフィルター(非特許文献5)を適用し、神経活動電流の可視化を行った。可視化された神経活動電流は特許文献3の手法を用いて形態情報と重ねあわせ、図18に示した。 The RENS filter ( Non-Patent Document 5) was applied to visualize nerve activity currents. The visualized nerve activity current is superimposed on the morphological information using the technique of Patent Document 3, and is shown in FIG.

図18においては電流の強度を等高線図の輝度として示しており、等高線が白に近づくほど強く電流が存在していることを示している。さらに計測対象内の各位置における電流の方向は灰色の矢印として示している。 In FIG. 18, the intensity of the current is shown as the brightness of the contour map, and the closer the contour line is to white, the stronger the current is. Furthermore, the direction of the current at each position within the measurement object is shown as a gray arrow.

神経活動電流は軸策に沿って脱分極部から伝導方向を向く先行軸策電流成分と脱分極部から伝導方向の逆を向く後行軸策電流成分、2つの軸策内電流成分を補償するように神経軸策外を流れる体積電流成分から成り、各電流成分が位置関係を保ちながら伝導する。 Nerve activity current compensates for two intra-axonal current components along the axon: a leading axonal current component pointing in the conduction direction from the depolarization and a trailing axonal current component pointing in the opposite conduction direction from the depolarization. It consists of volume current components flowing outside the nerve axon, and each current component conducts while maintaining the positional relationship.

アーチファクト除去が適用されなかったデータから可視化された電流分布を確認すると、手の遠位側と手の外側に強い電流が存在するのみで、神経活動電流成分は認められない。 Confirming the current distribution visualized from the data without artifact removal, only strong currents exist on the distal and lateral sides of the hand, and no neural activity current component is observed.

本発明適用後のデータから可視化された電流分布を確認すると、刺激が印加された中指から近位に向かって神経活動電流が伝播する様子が認められる。 When confirming the current distribution visualized from the data after the application of the present invention, it can be seen that the nerve activity current propagates proximally from the middle finger to which the stimulation was applied.

従来手法適用後のデータから可視化された電流分布を確認すると、刺激が印加された中指から近位に向かって神経活動電流が伝播する様子が認められる。しかしながら、d.潜時3.6msの磁場データから可視化された電流分布を確認すると、手の遠位側に神経活動電流以外の電流成分が認められる。これは除去し切れなかったアーチファクト成分が電流として可視化されたものであると考えられる。 When confirming the current distribution visualized from the data after applying the conventional method, it can be seen that the neural activity current propagates proximally from the middle finger to which the stimulation was applied. However, d. When confirming the current distribution visualized from the magnetic field data with a latency of 3.6 ms, current components other than the nerve activity current are observed on the distal side of the hand. This is considered to be the artifact component that could not be completely removed visualized as a current.

また、空間フィルタ法によって得られた電流分布は、時間点ごとの位置情報と電流強度を持っていることから、任意の点における電流波形を取得することが可能である。 In addition, since the current distribution obtained by the spatial filtering method has position information and current intensity for each time point, it is possible to acquire the current waveform at any point.

軸策電流成分の伝導経路上に電流波形取得点を図19に示すように等間隔に複数点設定し、各点における電流波形を取得し、並べたものを図20に示した。本発明を適用したデータから得られた電流波形と、従来手法を適用したデータから得られた電流波形は、電流波形取得点が近位になるほどピーク潜時が時間軸上で後ろにずれており、神経活動の伝導を波形としても取得できることが示されている。これに対してアーチファクト除去が適用されなかったデータから得られた電流波形はアーチファクト電流波形に神経活動電流波形が埋もれ、神経活動の伝導を波形として評価することはできなかった。 A plurality of current waveform acquisition points are set at equal intervals on the conduction path of the axonal current component as shown in FIG. In the current waveform obtained from the data to which the present invention is applied and the current waveform obtained from the data to which the conventional method is applied, the closer the current waveform acquisition point is, the more the peak latency is shifted backward on the time axis. , it has been shown that the conduction of nerve activity can also be acquired as a waveform. On the other hand, in the current waveform obtained from the data to which the artifact removal was not applied, the nerve activity current waveform was buried in the artifact current waveform, and the conduction of nerve activity could not be evaluated as a waveform.

本発明を適用することで、従来手法の半分の時間でアーチファクトが除去された磁場データを取得し、かつ従来手法を用いた場合と遜色なく神経活動を波形として評価できることが確認できた。 By applying the present invention, it was confirmed that magnetic field data with artifacts removed can be obtained in half the time of the conventional method, and neural activity can be evaluated as a waveform comparable to the case of using the conventional method.

[0040]及び[0050]にて、対象信号抽出部への妨害信号データとして磁場成分を使用する場合と電流成分を使用する実施形態とをそれぞれ記載した。図21は[0073]に記載の手法で取得した磁場データに対し、[0040]及び[0050]に記載されたそれぞれの手法を適用して得られた磁場データのうち、生体信号成分がよく現れた(波形形状が明瞭に確認できた)5つのセンサの出力波形を並べて示したものである。[0040]に記載された手法を適用して得られた波形を黒の実線、[0050]に記載された手法を適用して得られた波形を黒の破線として示した。どちらの手法を用いた場合でも遜色ない効果が得られていることが確認できる。なお、グラフの横軸の単位はいずれも[ms]である。 In [0040] and [0050], a case of using a magnetic field component and an embodiment using a current component as interfering signal data to the target signal extractor were described, respectively. FIG. 21 shows the magnetic field data obtained by applying the methods described in [0040] and [0050] to the magnetic field data obtained by the method described in [0073]. The output waveforms of the five sensors (whose waveform shapes could be clearly confirmed) are shown side by side. The waveform obtained by applying the method described in [0040] is shown as a solid black line, and the waveform obtained by applying the method described in [0050] is shown as a black dashed line. It can be confirmed that comparable effects are obtained by using either method. Note that the unit of the horizontal axis of each graph is [ms].

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Although the present invention has been described above based on each embodiment, the present invention is not limited to the requirements shown in the above embodiments. These points can be changed without impairing the gist of the present invention, and can be determined appropriately according to the application form.

10、10A、10B、10C 信号処理装置
11 計測実行部
12 信号源推定部
13、13A、13B、13C 妨害信号源抽出部
14 対象信号抽出部
15A 仮想妨害信号生成部
21 CPU
22 RAM
23 ROM
24 補助記憶装置
25 入出力インタフェース
26 表示装置
27 バス
100 生体磁場計測装置
102 台座部
104 磁場検出部
106 電極
108 計測領域
110 抽出対象領域
P 被検体
10, 10A, 10B, 10C signal processing device 11 measurement execution unit 12 signal source estimation unit 13, 13A, 13B, 13C interference signal source extraction unit 14 target signal extraction unit 15A virtual interference signal generation unit 21 CPU
22 RAMs
23 ROMs
24 Auxiliary storage device 25 Input/output interface 26 Display device 27 Bus 100 Biomagnetic field measurement device 102 Base 104 Magnetic field detection unit 106 Electrode 108 Measurement region 110 Extraction target region P Subject

特開2018-192236号公報JP 2018-192236 A 特開2016-221092号公報JP 2016-221092 A 国際公開第2016/175020号WO2016/175020

K. Sekihara, S. S. Nagarajan, Adaptive Spatial Filters for Electromagnetic Brain Imaging, 2008, SpringerK. Sekihara, S. S. Nagarajan, Adaptive Spatial Filters for Electromagnetic Brain Imaging, 2008, Springer K. Sekihara, et al., Dual signal subspace projection (DSSP): A novel algorithm for removing large interference in biomagnetic measurements, 2016, J. Neural Eng., 13, 036007K. Sekihara, et al., Dual signal subspace projection (DSSP): A novel algorithm for removing large interference in biomagnetic measurements, 2016, J. Neural Eng., 13, 036007 T. Watanabe, et al., Removal of Stimulus-Induced Artifacts in Functional Spinal Cord Imaging, 2013, 35th Annual International Conference of the IEEE EMBST. Watanabe, et al., Removal of Stimulus-Induced Artifacts in Functional Spinal Cord Imaging, 2013, 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS M. A. Uusitalo, R. J. Ilmoniemi, Signal-space projection method for separating MEG or EEG into components, Medical & Biological Engineering & Computing 135-140, 1997M. A. Uusitalo, R. J. Ilmoniemi, Signal-space projection method for separating MEG or EEG into components, Medical & Biological Engineering & Computing 135-140, 1997 Sekihara K, Nagarajan S. S. Electromagnetic Brain Imaging: A Bayesian Perspective.: Springer International Publishing; 2015.Sekihara K, Nagarajan S. S. Electromagnetic Brain Imaging: A Bayesian Perspective.: Springer International Publishing; 2015.

Claims (18)

電気刺激により誘発された被検体の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する関心対象信号と、前記電気刺激により前記関心対象信号の信号源の近傍で発生する妨害磁場により発生する妨害信号とを含む計測データを取得する計測実行部と、
前記計測データに基づいて前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源とを含む抽出対象領域において信号源を推定する信号源推定部と、
前記信号源推定部による信号源の推定結果に基づき前記妨害信号の信号源から発生する妨害信号データを抽出する妨害信号源抽出部と、
前記計測実行部により取得した計測データと前記妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出する対象信号抽出部と、を有し、
前記妨害信号の信号源は、前記被検体における前記関心対象信号を発生する計測対象部位以外の部位に存在するものであって、神経活動を誘発するための電気刺激に基づいて妨害磁場を発生する部位、又は、前記電気刺激を前記被検体に与えるために前記被検体に取り付けられた電極であること
特徴とする信号処理装置。
a signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity of a subject induced by electrical stimulation ; a measurement execution unit that acquires measurement data including
a signal source estimator for estimating a signal source in an extraction target region including the signal source of the signal of interest and the signal source of the interfering signal based on the measurement data;
an interfering signal source extraction unit that extracts interfering signal data generated from the signal source of the interfering signal based on the estimation result of the signal source by the signal source estimating unit;
a target signal extraction unit that extracts a target signal of interest by removing a common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit and the interfering signal data ;
The signal source of the interfering signal exists at a site other than the measurement target site that generates the signal of interest in the subject, and generates an interfering magnetic field based on electrical stimulation for inducing neural activity. site or electrode attached to the subject for providing the electrical stimulation to the subject
A signal processing device characterized by :
被検体から発生する関心対象信号と、前記関心対象信号の信号源の近傍で発生する妨害信号とを含む計測データを取得する計測実行部と、
前記計測データに基づいて前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源とを含む抽出対象領域において信号源を推定する信号源推定部と、
前記信号源推定部による信号源の推定結果に基づき前記妨害信号の信号源から発生する妨害信号データを抽出する妨害信号源抽出部と、
前記計測実行部により取得した計測データと前記妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出する対象信号抽出部と、を有し、
前記対象信号抽出部は、Signal Subspace Projection法の手法を用いて前記関心対象信号を抽出することを特徴とする信号処理装置。
a measurement execution unit that acquires measurement data including a signal of interest generated from a subject and an interfering signal generated in the vicinity of the signal source of the signal of interest;
a signal source estimator for estimating a signal source in an extraction target region including the signal source of the signal of interest and the signal source of the interfering signal based on the measurement data;
an interfering signal source extraction unit that extracts interfering signal data generated from the signal source of the interfering signal based on the estimation result of the signal source by the signal source estimating unit;
a target signal extraction unit that extracts a target signal of interest by removing a common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit and the interfering signal data ;
The signal processing apparatus, wherein the target signal extraction unit extracts the target signal using a signal subspace projection method .
前記計測データは磁場データであり、
前記信号源推定部は、前記抽出対象領域の電流分布を求め、求めた電流分布に基づいて前記妨害信号の信号源を推定し、
前記妨害信号源抽出部は、前記電流分布に基づいて推定された前記妨害信号の信号源から発生する前記妨害信号データの磁場成分を抽出すること
特徴とする請求項1または請求項2に記載の信号処理装置。
The measurement data is magnetic field data,
The signal source estimating unit obtains a current distribution in the extraction target region, estimates a signal source of the interference signal based on the obtained current distribution,
The interference signal source extraction unit extracts a magnetic field component of the interference signal data generated from the signal source of the interference signal estimated based on the current distribution.
3. The signal processing apparatus according to claim 1 or 2 , characterized by :
前記妨害信号源抽出部により抽出された前記妨害信号データから仮想妨害信号データを生成する仮想妨害信号生成部を有し、
前記対象信号抽出部は、前記妨害信号データの代わりに前記仮想妨害信号データを用いて、前記計測実行部により取得した計測データと前記仮想妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出すること
を特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の信号処理装置。
a virtual interfering signal generating unit that generates virtual interfering signal data from the interfering signal data extracted by the interfering signal source extracting unit;
The target signal extracting unit uses the virtual interfering signal data instead of the interfering signal data, and removes a common portion between the measurement data acquired by the measurement executing unit and the virtual interfering signal data, thereby extracting a signal of interest. The signal processing device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it extracts
前記仮想妨害信号生成部は、前記妨害信号源抽出部により抽出された前記妨害信号データの電流成分に基づいて磁場成分で示される前記仮想妨害信号データを生成し、
前記対象信号抽出部は、磁場データである前記計測データと前記仮想妨害信号データとから前記関心対象信号を抽出すること
を特徴とする請求項4に記載の信号処理装置。
The virtual interference signal generation unit generates the virtual interference signal data represented by the magnetic field component based on the current component of the interference signal data extracted by the interference signal source extraction unit,
The signal processing apparatus according to claim 4 , wherein the target signal extraction unit extracts the target signal of interest from the measurement data, which is magnetic field data, and the virtual interference signal data.
前記妨害信号源抽出部は、
前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源との位置関係を示す情報を受け、受けた情報に基づいて妨害信号データを抽出すること
を特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The interference signal source extraction unit is
Information indicating the positional relationship between the signal source of the signal of interest and the signal source of the interfering signal is received, and interfering signal data is extracted based on the received information. 1. The signal processing device according to claim 1.
前記対象信号抽出部は、Signal Subspace Projection法の手法を用いて前記関心対象信号を抽出すること
を特徴とする請求項1、請求項3~請求項5のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The signal processing according to any one of claims 1 and 3 to 5, wherein the target signal extracting unit extracts the target signal using a signal subspace projection method. Device.
前記計測実行部は、電気刺激により誘発された被検体の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する前記関心対象信号と、前記電気刺激により発生する妨害磁場により発生する前記妨害信号とを含む前記計測データを取得し、
前記妨害信号の信号源は、前記被検体における前記関心対象信号を発生する計測対象部位以外の部位に存在するものであって、神経活動を誘発するための電気刺激に基づいて妨害磁場を発生する部位、又は、前記電気刺激を前記被検体に与えるために前記被検体に取り付けられた電極であること
を特徴とする請求項2に記載の信号処理装置。
The measurement execution unit includes the signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity of a subject induced by electrical stimulation, and the interference signal generated by an interference magnetic field generated by the electrical stimulation. Get measurement data,
The signal source of the interfering signal exists at a site other than the measurement target site that generates the signal of interest in the subject, and generates an interfering magnetic field based on electrical stimulation for inducing neural activity. 3. The signal processing apparatus according to claim 2, wherein the signal processing apparatus is a site or an electrode attached to the subject for applying the electrical stimulation to the subject .
前記計測実行部は、指先で受けた電気刺激により誘発された前記被検体の手掌部の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する前記関心対象信号と、前記電気刺激により発生する妨害磁場により発生する前記妨害信号とを含む前記計測データを取得すること
を特徴とする請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The measurement execution unit generates the signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by neural activity in the palm of the subject induced by electrical stimulation received at the fingertip, and an interfering magnetic field generated by the electrical stimulation. The signal processing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the measurement data including the interfering signal and the measurement data obtained.
前記計測実行部は、前記被検体の計測対象部位に対向する位置に配置される複数の磁気センサを有すること
を特徴とする請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The signal processing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the measurement execution unit has a plurality of magnetic sensors arranged at positions facing the measurement target site of the subject. .
電気刺激により誘発された被検体の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する関心対象信号と、前記電気刺激により前記関心対象信号の信号源の近傍で発生する妨害磁場により発生する妨害信号とを含む計測データを取得する計測実行部を有する信号処理装置による信号処理方法であって、
前記計測データに基づいて前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源とを含む抽出対象領域において信号源を推定し、
信号源の推定結果に基づき前記妨害信号の信号源から発生する妨害信号データを抽出し、
前記計測実行部により取得した計測データと前記妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出し、
前記妨害信号の信号源は、前記被検体における前記関心対象信号を発生する計測対象部位以外の部位に存在するものであって、神経活動を誘発するための電気刺激に基づいて妨害磁場を発生する部位、又は、前記電気刺激を前記被検体に与えるために前記被検体に取り付けられた電極であること
を特徴とする信号処理方法。
a signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity of a subject induced by electrical stimulation ; A signal processing method by a signal processing device having a measurement execution unit that acquires measurement data including
estimating a signal source in an extraction target region containing the signal source of the signal of interest and the signal source of the interfering signal based on the measurement data;
extracting interfering signal data generated from the signal source of the interfering signal based on the estimation result of the signal source;
extracting a signal of interest by removing a common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit and the interfering signal data;
The signal source of the interfering signal exists at a site other than the measurement target site that generates the signal of interest in the subject, and generates an interfering magnetic field based on electrical stimulation for inducing neural activity. site or electrode attached to the subject for providing the electrical stimulation to the subject
A signal processing method characterized by:
前記計測データは磁場データであり、
信号源の推定において、前記抽出対象領域の電流分布を求め、求めた電流分布に基づいて前記妨害信号の信号源を推定し、
前記妨害信号データの抽出において、推定された前記妨害信号の信号源から発生する前記妨害信号データの電流成分を磁場成分とみなして前記妨害信号データを抽出すること
特徴とする請求項11に記載の信号処理方法。
The measurement data is magnetic field data,
In estimating a signal source, obtaining a current distribution in the extraction target area, estimating a signal source of the interfering signal based on the obtained current distribution,
12. The method according to claim 11, wherein in extracting the interference signal data, the interference signal data is extracted by regarding a current component of the interference signal data generated from the estimated signal source of the interference signal as a magnetic field component. Signal processing method.
抽出された前記妨害信号データから仮想妨害信号データを生成し、
関心対象信号の抽出において、前記妨害信号データの代わりに前記仮想妨害信号データを用いて、前記計測データと前記仮想妨害信号データとの共通部分を除去すること
を特徴とする請求項11又は請求項12に記載の信号処理方法。
generating virtual jamming signal data from the extracted jamming signal data;
11. The method of extracting a signal of interest, wherein the virtual interfering signal data is used instead of the interfering signal data to remove a common portion between the measurement data and the virtual interfering signal data. 13. The signal processing method according to 12.
前記仮想妨害信号データの生成において、抽出された前記妨害信号データの電流成分に基づいて磁場成分で示される前記仮想妨害信号データを生成し、
関心対象信号の抽出において、磁場データである前記計測データと前記仮想妨害信号データとから前記関心対象信号を抽出すること
を特徴とする請求項13に記載の信号処理方法。
In generating the virtual interference signal data, generating the virtual interference signal data indicated by a magnetic field component based on the current component of the extracted interference signal data;
14. The signal processing method according to claim 13, wherein, in extracting the signal of interest, the signal of interest is extracted from the measurement data, which is magnetic field data, and the virtual interference signal data.
電気刺激により誘発された被検体の神経活動により発生する神経誘発磁場により発生する関心対象信号と、前記電気刺激により前記関心対象信号の信号源の近傍で発生する妨害磁場により発生する妨害信号とを含む計測データを取得する計測実行部を有する信号処理装置に信号処理を実行させる信号処理プログラムであって、
前記信号処理装置に、
前記関心対象信号の信号源と前記妨害信号の信号源とを含む抽出対象領域において信号源を推定させ、
前記計測データに基づいて信号源の推定結果に基づき前記妨害信号の信号源から発生する妨害信号データを抽出させ、
前記計測実行部により取得した計測データと前記妨害信号データとの共通部分を除去することで関心対象信号を抽出させ
前記妨害信号の信号源は、前記被検体における前記関心対象信号を発生する計測対象部位以外の部位に存在するものであって、神経活動を誘発するための電気刺激に基づいて妨害磁場を発生する部位、又は、前記電気刺激を前記被検体に与えるために前記被検体に取り付けられた電極であること
を特徴とする信号処理プログラム。
a signal of interest generated by a nerve-induced magnetic field generated by nerve activity of a subject induced by electrical stimulation ; A signal processing program that causes a signal processing device having a measurement execution unit that acquires measurement data including
In the signal processing device,
estimating a signal source in an extraction target region including the signal source of the signal of interest and the signal source of the interfering signal;
extracting interference signal data generated from the signal source of the interference signal based on the estimation result of the signal source based on the measurement data;
Extracting a signal of interest by removing a common portion between the measurement data acquired by the measurement execution unit and the interfering signal data ,
The signal source of the interfering signal exists at a site other than the measurement target site that generates the signal of interest in the subject, and generates an interfering magnetic field based on electrical stimulation for inducing neural activity. site or electrode attached to the subject for providing the electrical stimulation to the subject
A signal processing program characterized by:
前記計測データは磁場データであり、
前記信号処理装置に、
信号源の推定において、前記抽出対象領域の電流分布を求めさせ、求めた電流分布に基づいて前記妨害信号の信号源を推定させ、
前記妨害信号データの抽出において、推定された前記妨害信号の信号源から発生する前記妨害信号データの電流成分を磁場成分とみなして前記妨害信号データを抽出させること
特徴とする請求項15に記載の信号処理プログラム。
The measurement data is magnetic field data,
In the signal processing device,
In estimating a signal source, obtaining a current distribution in the extraction target region, and estimating a signal source of the interfering signal based on the obtained current distribution,
In extracting the interference signal data, extracting the interference signal data by regarding a current component of the interference signal data generated from the estimated signal source of the interference signal as a magnetic field component.
16. The signal processing program according to claim 15, characterized by :
前記信号処理装置に、
抽出された前記妨害信号データから仮想妨害信号データを生成させ、
関心対象信号の抽出において、前記妨害信号データの代わりに前記仮想妨害信号データを用いて、前記計測データと前記仮想妨害信号データとの共通部分を除去させること
を特徴とする請求項15又は請求項16に記載の信号処理プログラム。
In the signal processing device,
generating virtual interfering signal data from the extracted interfering signal data;
15. The method according to claim 15, wherein, in extracting a signal of interest, the virtual interfering signal data is used instead of the interfering signal data to remove a common portion between the measurement data and the virtual interfering signal data. 17. The signal processing program according to 16.
前記信号処理装置に、
前記仮想妨害信号データの生成において、抽出された前記妨害信号データの電流成分に基づいて磁場成分で示される前記仮想妨害信号データを生成させ、
関心対象信号の抽出において、磁場データである前記計測データと前記仮想妨害信号データとから前記関心対象信号を抽出させること
を特徴とする請求項17に記載の信号処理プログラム。
In the signal processing device,
generating the virtual interference signal data represented by the magnetic field component based on the current component of the extracted interference signal data in generating the virtual interference signal data;
18. The signal processing program according to claim 17, wherein, in extracting the signal of interest, the signal of interest is extracted from the measurement data, which is magnetic field data, and the virtual interference signal data.
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