JPH0334929B2 - - Google Patents

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JPH0334929B2
JPH0334929B2 JP57134330A JP13433082A JPH0334929B2 JP H0334929 B2 JPH0334929 B2 JP H0334929B2 JP 57134330 A JP57134330 A JP 57134330A JP 13433082 A JP13433082 A JP 13433082A JP H0334929 B2 JPH0334929 B2 JP H0334929B2
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JP
Japan
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coil
coils
differential
pick
compensation
Prior art date
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JP57134330A
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JPS5925726A (ja
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Mikio Takagi
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、スキツド(SQUID)磁力計を用
いて、生体から発生する微弱磁界を検出する診断
用観測装置に関する。
一般に、心臓の運動に同期して心臓の近傍の組
織に電流が流れ、この電流により磁界が発生して
いることはすでによく知られている。しかしこの
生体より発生される磁界は極めて小さく10-10
10-11 T)、従来のフラツクスゲート型センサでは測
定が困難であり、スキツド磁力計を用いると測定
が可能というのが現状である。
スキツド磁力計を用いて生体磁界を測定する場
合、生体の心臓近傍にスキツド磁力計のピツクア
ツプコイルを接近させて計測する。しかし生体磁
界のような微小磁界を測定する場合の問題は地磁
気ノイズの存在である。地磁気のノイズは都市部
で10-11 T程度もあり生体磁気信号に比して60dB〜
80dBも大きく、このS/N比を改善する必要が
ある。そのため従来は第1図に示すような差動形
ピツクアツプコイルを用いたり第2図に示すよう
な2次微分形のピツクアツプコイルを用いてい
る。第1図に示す場合はいわゆるグラデイオメー
タ(Gradiometer)であつて磁界の勾配を測定し
ている。すなわちピツクアツプコイルC1の中心
位置P1とピツクアツプコイルC2の中心位置P
2の磁界の強さH1,H2の差を求め両ピツクア
ツプコイル間の距離Xで除し(H1−H2)/Xを
求めるものである。
また第2図に示す場合は、磁界の勾配の位置的
変化を測定している。この場合はピツクアツプコ
イルC1,C2,C3の各中心位置P1,P2,
P3の磁界の強さをH1,H2,H3として位置
P1とP2及びP2とP3の磁界の勾配を求め、
その差(H1−H2)/X1−(H2−H3)/X2を求
めるものである。
元来、生体磁気信号を計測するためにピツクア
ツプコイルは1次微分形を用いていたが、地磁気
防害を避けることができなかつた。そこでこの対
策として高透磁率材であるパーマロイ等を用いた
大形の磁気シールドケースを採用した。この磁気
シールドはスキツド磁力計はもとより人間をも収
納する大きさで3重以上のパーマロイ板で形成さ
れたものであつたが、それでもノイズの除去を完
全に達成できずピツクアツプコイルとして2次微
分形が用いられるようになつた。しかしながら一
般に磁界の強さは距離の3乗に反比例するもので
あるから、1次微分形の検出出力ΔHが距離の4
乗で減衰することになるに対し、2次微分形の検
出出力d(ΔH)は距離の5乗で減衰することに
なるので、2次微分形のピツクアツプコイルを用
いるとスキツド磁力計のピツクアツプコイルのご
く近傍でなければ磁気モーメント又は電流による
磁界を信号として受信できないので生体深部から
の磁気信号が存在するか否かの確証が得られない
という問題が残された。
それゆえにこの発明の目的は、地磁気ノイズの
影響を受けることなく、生体深部より発生される
磁気信号をも検出できる診断用観測装置を提供す
るにある。
概説するとこの発明の診断用観測装置は、スキ
ツド磁力計のピツクアツプコイルボビンに巻回さ
れる差動コイルにより生体磁気を検出するととも
に、スキツド磁力計のピツクアツプコイルボビン
に巻回される補償用コイルの出力を帰還して地磁
気等、遠方磁界等の変動分を打消すようにしたも
のである。
以下図面を参照してこの発明をさらに詳細に説
明する。
第3図はこの発明の基本的な一実施例を示す、
診断用観測装置のブロツク図である。同図におい
て1は、被検査者2から発生される微弱磁界Hn
を測定するために被検査者2に近設されるスキツ
ド磁力計のピツクアツプコイルボビンである。こ
のピツクアツプコイルボビン1には補償用コイル
Cx及び差動コイルCxdが巻かれている。差動コ
イルCxdは電子装置3に接続されている。差動コ
イルCxdは生体磁界に対応する出力信号を導出
し、その出力信号が電子装置3で増幅され表示さ
れるようになつている。この差動コイルCxd及び
電子装置3を含む回路系は高感度に構成されてい
る。コイルCxは増幅器4に接続されており増幅
器4は大形コイル(ヘルムホルツコイルや角形コ
イル)5a,5bに接続されている。コイルCx
によつて検出された磁気信号は増幅器4で所定の
電力に増幅され、大形コイル5a,5bに加えら
れ、大形コイル5a,5bに電流を流す。大形コ
イル5a,5bは負帰還コイルであり流れる電流
によつて生じる磁界により地磁気変動のX−X方
向成分が打消される。そのため被検査生体2より
の磁界Hhのみを差動コイルCxdで受信し、電子
装置3で増幅し表示観測される。ここで、もしコ
イルCx,増幅器4、コイル5a,5bの帰還系
がないとすると差動コイルCxd、電子装置3の回
路系が高感度なため地磁気変動等が影響して正確
な生体磁界を測定することができないことにな
る。
6は定電流源であり、大形コイル5a,5bと
並設されるコイル7a,7bに接続されている。
被検査生体2の周辺や差動コイルCxd、コイル
Cx等周辺の空間を一定の磁界に設定したい場合
がある。たとえば零磁界や地磁気の大きさの2倍
の大きさに磁界を設定したい場合、あるいは生体
と強磁界との関係を測定したい場合に定電流源6
よりコイル7a,7bに所定電流を流し、定磁界
を設定する。なお定電流源6よりの定電流はその
電流値を任意の値に設定できるように構成されて
いる。
第4図はこの発明の一実施例を示す診断用観測
装置の接続図である。
第3図に示した診断用観測装置の差動コイル
Cxd、コイルCx、帰還コイルとしての大形コイ
ル5a,5bの軸X−X′を地磁気方向に向けれ
ば、地磁気の変動分を打消すのに第3図に示した
X−X′軸のコイル群のように1軸のシステムで
十分である。しかし被検査者2を載せる台(図示
せず)は水平にすることが多く、被検査者にコイ
ル等が邪魔にならないようにするために、地磁気
を3成分に分けてその各成分についてそれぞれ地
磁気の変動分を打消す必要がある。第4図の診断
用観測装置は、地磁気を3成分に分けて打消すよ
うにしたものである。同図において方形のピツク
アツプコイルボビン1にX軸方向の差動コイル
Cdx、補償用コイルCx、Y軸方向の差動コイル
Cdy、コイルCy、Z軸方向の差動コイルCdz、コ
イルCzがそれぞれ直交して巻回されており、コ
イルCxは増幅器4xを経て帰還コイル5ax,5
bxに、コイルCyは増幅器4yを経て帰還コイル
5ay,5byに、コイルCzは増幅器4zを経て帰
還コイル5az,5bzに接続されている。なお図
示は省略しているが差動コイルCdx、Cdy、Cdz
はそれぞれ検出した生体磁気の3軸成分を増幅
し、表示するための電子装置に接続されている。
ピツクアツプコイルボビン1に加えられる地磁
気の3成分はそれぞれコイルCx,Cy,Czで検出
され増幅器4x,4y,4zを介して帰還コイル
5ax,5bx,5ay,5by,5az,5bzに帰還さ
れるので地磁気の変動分を打消す。そのため各帰
還コイルで囲まれる空間の磁界を一定で静かな環
境とする。差動コイルCdx,Cdy,Cdzは各々磁
界勾配を計測し生体から発生する磁界を深部から
のものも含めて、それぞれX軸、Y軸、Z軸に分
けて3成分を検出する。この3成分が判明すると
電子装置で生体中の磁気モーメント等の大きさや
方向が計算される。
第5図は、この発明の他の実施例を示す診断用
観測装置の接続図である。この実施例装置は2つ
の方形ピツクアツプコイル1a,1bを設け、一
方のピツクアツプコイルボビン1aに生体磁界検
出用の差動コイルCdx,Cdy,Cdzを巻回し、他
方のピツクアツプコイルボビン1bに地磁気の変
動分補償用の検出コイルCx,Cy,Czを巻回して
いる。ピツクアツプコイルボビン1aの周囲に
は、さらに大形コイル5ax,5bx,5ay,5
by,5az,5bzが設けられ、またピツクアツプ
コイルボビン1bの周囲にはコイル5ax′,5
bx′,5ay′,5by′,5az′,5bz′が設けられてい
る。コイルCxは増幅器4ax、抵抗Rxを経てコイ
ル5ax,5bxに、コイルCyは増幅器4ay、抵抗
Ryを経てコイル5ay,5byに、コイルCzは増幅
器4az、抵抗Rzを経てコイル5az,5bzにそれ
ぞれ接続されている。また抵抗Rx,Ry,Rzの両
端の電圧は増幅器4Ax,4Ay,4Azを経てそ
れぞれ大形コイル5ax,5bx,5ay,5by,5
az,5bzに加えられるようになつている。なお
差動コイルCdx,Cdy,Cdzはそれぞれ電子装置
3x,3y,3zに接続されている。
第5図の実施例装置においてコイルCx,Cy,
Czに地磁気等の微小磁界が検知されるとその出
力がそれぞれ増幅器4ax,4ay,4azで増幅さ
れ抵抗Rx,Ry,Rzを介してコイル5ax′,5
bx′,5ay′,5by′,5az′,5bz′に電流を流し負
帰還する。またこれらのコイルに流れる電流は抵
抗Rx,Ry,Rzの両端電圧として取り出され、さ
らに増幅器4Ax,4Ay,4Azで増幅され、差
動コイルCdx,Cdy,Cdzの周囲に設けられてい
る大形コイル5ax,5bx,5ay,5by,5az,
5bzに加えられ、これらの各コイルにコイルCx,
Cy,Czの出力に応じた電流を流す。そのためピ
ツクアツプコイルボビン1aの周辺の磁気的環境
はコイルCx,Cy,Czの磁気的環境と同じにな
り、均一で静かな磁界が得られる。それゆえ差動
コイルCdx,Cdy,Cdzは微弱な生体磁界のみを
検出し、その出力が電子装置3x,3y,3zよ
り導出される。
なお補償用のコイルCx,Cy,Czを大形コイル
から離して設けているのは、大形コイル内の他の
磁気的な影響を受けることなく真に地磁気等遠方
磁界の変動分を検出するためである。
第6図は、この発明のさらに他の実施例を示す
診断用観測装置である。この実施例装置も2つの
スキツド磁力計の方形ピツクアツプコイルボビン
1a,1bを設け、一方のピツクアツプコイルボ
ビン1aに、生体磁界検出用の差動コイルCdx,
Cdy,Cdzと、コイルCx,Cy,Czを巻回し、他
方のピツクアツプコイルボビン1bに地磁気の変
動分補償用の検出コイルCx′,Cy′,Cz′を巻回し
ている。これらの検出コイルCx′,Cy′,Cz′はそ
れぞれ増幅器4x,4y.4zに接続され、増幅器
4x,4y,4zの出力は演算器で構成される変
換器8に接続されている。また変換器8は3軸出
力Xa,Ya,Zaを伝達トランスTx,Ty,Tzを
介してピツクアツプコイルボビン1aに巻回され
るコイルCx,Cy,Czに加えるように構成され
る。また差動コイルCdx,Cdy,Czはそれぞれ電
子装置3x,3y,3zに接続されている。
この実施例装置においては、コイルCx,Cy,
Czで地磁気の変動が検知されるとそれぞれの3
軸成分が増幅器4x,4y,4z及び変換器8、
伝達トランスTx,Ty,Tzを経てコイルCx,
Cy,Czに加えられ、電流ixa,iya,izaを流す。
この電流ixa,iya,izaによつて生じる磁界によ
り、ピツクアツプコイルボビン1a周辺に生じる
地磁気の変動等によるノイズ分が相殺される。な
おこの場合ピツクアツプコイルボビン1aと1b
の磁気軸が一致しておけば、増幅器4x,4y,
4zの各出力電圧と電流ixa,iya,izaの各3軸
値か一致するが、ピツクアツプコイルボビン1a
と1bの磁気軸が異なる場合には ixa=kxxX+kxyY+kxzZ iza=kyxX+kyyY+kyzZ ixa=kzxX+kzyY+kzzZ となりこれらの電流ixa,iya,izaを決定するた
めに変換器8により係数kijを、角度差に応じて
演算する。このようにしてピツクアツプコイルボ
ビン1aの周辺に侵入する地磁気ノイズを除去す
ることにより差動コイルCdx,Cdy,Cdzには、
生体磁界のみが検出されその出力が電子装置9
x,9y,9zに導出される。この実施例装置に
よれば差動コイルが巻回されるピツクアツプコイ
ルボビンとは別のピツクアツプコイルボビンに巻
回される補償用コイルで検出される地磁気成分出
力を差動コイルが巻回されるピツクアツプコイル
ボビンに巻回される補償用コイルに加え、その変
動分を補償しノイズを除去するものであるから、
第3図ないし第5図に示したようなノイズ除去用
の大形のコイルは不要であり、装置全体を小形化
することができる。
以上のようにこの発明の診断用観測装置は、生
体磁界をいわゆる1次微分形の差動コイルを用い
て検出するものであるから生体内部より発生され
る磁界をも検出可能となる。また、スキツド磁力
計のピツクアツプコイルボビンに巻回されるコイ
ルにより検出される地磁気出力を帰還コイルに負
帰還して地磁気変動分を補償するものであるか
ら、地磁気ノイズの影響を受けることなく、微弱
な生体磁界のみを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の生体磁界測定を説明するための
差動形ピツクアツプコイルを示す図、第2図は同
2次微分形ピツクアツプコイルを示す図、第3図
はこの発明の基本的な一実施例を示す診断用観測
装置の接続図、第4図、第5図、第6図は他の実
施例を示す診断用観測装置の接続図である。 1,1a,1b:ピツクアツプコイルボビン、
2:被検査者、3,3x,3y,3z:電子装
置、4,4ax,4ay,4az,4Ax,4Ay,4
Az,4x,4y,4z:増幅器、5a,5b,
5ax,5bx,5ay,5by,5az,5bz,5ax′,
5bx′,5ay′,5by′,5az′,5bz′:大形(帰
還)コイル、Cdx,Cdy,Cdz:差動コイル、
Cx,Cy,Cz,Cx′,Cy′,Cz′:補償用コイル、
8:変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スキツド磁力計のピツクアツプコイルボビン
    に巻回される生体磁気検出用の差動コイルと、ス
    キツド磁力計のピツクアツプコイルボビンに巻回
    される補償用コイルと、この補償用コイルよりの
    出力信号により補償用コイルに入力される磁界に
    対応した電流を流し、前記差動コイル周辺の遠方
    磁界の変動を打消す帰還コイルとよりなることを
    特徴とする診断用観測装置。 2 前記差動コイルと補償用コイルは同一のピツ
    クアツプコイルボビンに巻回されることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の診断用観測装
    置。 3 前記差動コイル及び補償用コイルはそれぞれ
    異なるピツクアツプコイルボビンに巻回されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の診断
    用観測装置。 4 前記差動コイル及び前記補償用コイルは、異
    なる軸方向に複数個設けられ、かつ前記帰還コイ
    ルが前記補償用コイルに対応して複数対設けられ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項または第3項記載の診断用観測装置。 5 第1のスキツド磁力計のピツクアツプコイル
    ボビンに巻回される生体磁気検出用の複数個の差
    動コイルと、前記第1のスキツド磁力計のピツク
    アツプコイルボビンに巻回される複数個の第1の
    補償用コイルと、第2のスキツド磁力計のピツク
    アツプコイルボビンに巻回される複数個の第2の
    補償用コイルと、これら第2の補償用コイル出力
    を受けて混合演算し、その出力信号を前記第1の
    補償用コイルに加えて前記差動コイル周辺の遠方
    磁界の変動を打消す手段とよりなることを特徴と
    する診断用観測装置。
JP57134330A 1982-07-31 1982-07-31 診断用観測装置 Granted JPS5925726A (ja)

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JPS5925726A JPS5925726A (ja) 1984-02-09
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