JP7439599B2 - 情報処理装置及び雑音低減方法 - Google Patents
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Description
以下で説明する第1の実施形態及び第2の実施形態では、生体磁気計測システムが商用電源から放射される磁気ノイズを低減する方法を例に挙げて説明する。これにより、本発明は、磁気ノイズ信号に含まれる特定の周波数のノイズ信号のみを効果的に抽出することで、脳、神経、心臓又は筋肉からの生体磁気信号のホワイトノイズの増加を最低限に抑えつつ、生体磁気信号に含まれる磁気ノイズを低減することができる。なお、第1の実施形態及び第2の実施形態は一例であり、本発明は、音声信号や、脳、神経、心臓又は筋肉からの生体電位信号等の時間変化する如何なる信号にも応用可能である。
図1は、実施形態における生体磁気計測システム1の構成例を示す図である。図1に示すように、生体磁気計測システム1は、MSR2内に、所定のセンサとして、生体磁気信号を検知する生体磁気用センサ11及び環境ノイズを検知するリファレンスセンサ12を有するクライオスタット20と、被測定者PA1を適切な位置に保持するためのベッド30とを含む。ここで、環境ノイズは、如何なる由来の磁場によるノイズを含む。
第2の実施形態では、生体磁気信号が比較的大きい場合を想定する。この場合、生体磁気信号によってノイズの波形が乱されるため、特定の周波数のノイズの検出精度が低下する。これにより、雑音低減(ノイズリダクション)の性能が落ちる場合がある。そこで、生体磁気信号を検知する磁気センサの他に、環境ノイズを検知するリファレンスセンサ12を用いることで、上記課題を解決する。
次に、図8を用いて、実施形態に係る情報処理装置300の構成について説明する。図8は、実施形態に係る情報処理装置300の構成例を示す図である。図8に示すように、情報処理装置300は、通信手段310と、記憶手段320と、制御手段330とを有する。
通信手段310は、例えば、NIC(Network Interface Card)等によって実現される。そして、通信手段310は、インターネット等の所定のネットワークにより有線または無線で接続され、各種装置との間で情報の送受信を行う。
記憶手段320は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。
制御手段330は、コントローラ(Controller)であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、情報処理装置300内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御手段330は、コントローラであり、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現される。
取得手段331は、各種情報を取得する。具体的には、取得手段331は、所定のセンサによって検知された時間的に変動する信号と雑音とを含む物理量を取得する。また、取得手段331は、物理量に含まれる雑音の周波数を取得する。
ロックイン検波手段332は、周波数を参照周波数として、物理量に含まれる周波数の雑音の振幅と位相とを検出するロックイン検波を行う。また、ロックイン検波手段332は、周波数を参照周波数として、第2取得手段によって検出された雑音に含まれる周波数の振幅と位相とを検出するロックイン検波を行う。
計算手段333は、重み係数を計算する。例えば、計算手段333は、生体磁気用センサ11とリファレンスセンサ12との環境ノイズがサンプル数nの離散データである場合に、i番目の生体磁気用センサ11のデータをs(i)、リファレンスセンサ12に含まれる50Hzのノイズデータをr50(i)、重み係数をwとすると、式(12)のように示すことができる。そして、計算手段333は、式(12)が最小になるように、重み係数wを算出する。
減算手段334は、物理量から振幅と位相とを有する正弦波を減算する。また、減算手段334は、第1取得手段によって検出された物理量から、位相と重み係数とを乗算した振幅を有する正弦波を減算する。例えば、減算手段334は、50Hzの正弦波を復元して元の磁気信号から差し引くことで50Hzのノイズのみを除去する。
また、上述してきた実施形態に係る情報処理装置300等は、例えば、図7に示すような構成のコンピュータ1000によって実現される。図7は、情報処理装置300の機能を実現するコンピュータ1000の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ1000は、CPU1100、RAM1200、ROM(Read Only Memory)1300、HDD(Hard Disk Drive)1400、通信インターフェイス(I/F)1500、入出力インターフェイス(I/F)1600、及びメディアインターフェイス(I/F)1700を有する。
また、上記実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。
2 MSR
11 生体磁気用センサ
12 リファレンスセンサ
20 クライオスタット
30 ベッド
100 駆動回路
200 収録回路
300 情報処理装置
310 通信手段
320 記憶手段
330 制御手段
331 取得手段
332 ロックイン検波手段
333 計算手段
334 減算手段
Claims (7)
- 磁気センサによって検知された生体磁気信号と雑音とを含む磁場信号を取得する手段と、
前記磁場信号に含まれる雑音の周波数を参照周波数として、前記磁場信号に含まれる前記周波数の雑音の振幅と位相とを検出する手段と、
前記磁場信号から前記振幅と位相とを有する正弦波を減算する手段と
を備えたことを特徴とする情報処理装置。 - 生体磁気信号と雑音とを含む磁場信号を取得する磁気センサと、
参照磁気信号を取得するリファレンスセンサと、
前記リファレンスセンサによって取得された前記参照磁気信号における雑音の周波数を参照周波数として、前記参照磁気信号に含まれる前記周波数の雑音の振幅と位相とを検出する手段と、
前記振幅と前記位相を持つ正弦波と前記磁場信号から重み係数を計算する手段と、
前記磁場信号から、前記重み係数を乗算した正弦波を減算する手段と
を備えたことを特徴とする情報処理装置。 - 前記重み係数は、前記振幅と前記位相を持つ正弦波と、前記磁気センサで環境ノイズのみを取得した磁気信号とから計算される
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記重み係数は、前記磁気センサによって検出された信号に対して複数の期間に渡って計算され、その間の区間は、線形補間して時間的に重み係数を変化させる
ことを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記生体磁気信号は、脳、神経、心臓又は筋肉からの磁気信号である
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1つに記載の情報処理装置。 - 情報処理装置で実行される雑音低減方法であって、
磁気センサによって検知された生体磁気信号と雑音とを含む磁場信号を取得する工程と、
前記磁場信号に含まれる雑音の周波数を参照周波数として、前記磁場信号に含まれる前記周波数の雑音の振幅と位相とを検出する工程と、
前記磁場信号から前記振幅と位相とを有する正弦波を減算する工程と
を含むことを特徴とする雑音低減方法。 - 情報処理装置で実行される雑音低減方法であって、
磁気センサによって検知された生体磁気信号と雑音とを含む磁場信号を取得する工程と、
リファレンスセンサによって参照磁気信号を取得する工程と、
前記リファレンスセンサによって取得された前記参照磁気信号における雑音の周波数を参照周波数として、前記参照磁気信号に含まれる前記周波数の雑音の振幅と位相とを検出する工程と、
前記振幅と前記位相を持つ正弦波と前記磁場信号から重み係数を計算する工程と、
前記磁場信号から、前記重み係数を乗算した正弦波を減算する工程と
を含むことを特徴とする雑音低減方法。
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