JPH10290792A

JPH10290792A - 生体磁場計測装置

Info

Publication number: JPH10290792A
Application number: JP9101735A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Oyu; 重治大湯
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-11-04
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JP3655425B2

Abstract

(57)【要約】【課題】静磁場に加えて変動磁場も存在する環境下で振
動センサあるいはその周囲の物体が振動するために発生
する雑音磁場を完全に除去する。【解決手段】予め変動磁場及び静磁場における振動によ
って誘起される振動雑音磁場を推定する推定行列を求め
る第１の係数決定手段４と、この推定行列を使用して実
際の生体磁場測定における振動雑音磁場を推定する振動
磁場推定手段６と、この振動磁場推定手段６により推定
した振動雑音磁場により、生体磁場センサ１からの測定
データから振動雑音磁場成分を除去する振動磁場除去手
段８とを設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被検体近傍に被
検体から発生する磁場を生体磁場として測定する複数の
生体磁場測定センサを配置し、これらの各生体磁場測定
センサにて測定される磁場に基づいて被検体の表面の磁
場分布を生体磁場分布として解析する生体磁場計測装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療診断装置の開発が進められる
中で、ＳＱＵＩＤ( 超伝導量子干渉素子 )磁束計を使用
した生体磁場計測装置が実用化されつつある。脳波図、
心磁図、肺磁図、筋磁図に代表される生体磁場は一般に
非常に微弱である。ＳＱＵＩＤ磁束計は非常に高感度
で、感度的にはこれらの測定が可能な程度の感度を実現
することが可能である。しかし、脳磁図、心磁図等の測
定対象は、それ以外の要因で発生する環境磁場に比較し
て非常に小さいため、生体磁場の計測のためには環境磁
場の除去を行う必要がある。環境磁場の除去には、測定
システムを磁気シールドルーム中に設置する方法、磁場
の１次勾配、２次勾配などを測定する方法があり、通常
はこれらを組合わせて環境磁場の除去を行っている。

【０００３】環境磁場には、生体磁場構造体や測定シス
テムの振動によって発生する雑音磁場が含まれており、
この振動によって発生する雑音磁場の除去を考慮しなけ
ればならない。その方法としては、その振動によって発
生する雑音磁場を予め測定し、その間の関係を予め求め
ておき、実際の測定のとき、振動によって混入する雑音
磁場をその関係を用いて除去する。この方法は、特願平
６−２５１９５３号に記載されている。この特願平６−
２５１９５３号に記載されている方法では、レーザ変位
計、圧電式加速度ピックアップ、歪みゲージ等の振動セ
ンサをシールドルーム床、壁、天井、ガントリ、プロー
ブ、デュワー等の数箇所に設置し、振動センサの出力は
２階積分を行って、信号収集部に入力して振動センサを
設置した各部位の変位を計測する。環境磁場測定用ピッ
クアップコイルで計測された磁場や振動計測点での変位
と生体磁場測定用ピックアップコイルで入力される環境
磁場との間の関係が線形であると仮定して、前もってそ
れらの関係を計測しておき、環境磁場の推定の際はその
関係に基づいて環境磁場測定用ピックアップコイルでの
環境磁場の測定値からピックアップコイルに混入する環
境雑音磁場を推定し除去する。

【０００４】例えば、図１３に示すように、生体磁場計
測装置の数箇所に設置された振動センサ１０１は、検出
データとしてベクトルＹを出力する。環境磁場センサ１
０２は、後述する生体磁場センサ１０３の外側にこの生
体磁場センサ１０３の検出に影響せず、しかも生体磁場
センサ１０３に影響する関連を持つ環境磁場を検出でき
る位置に複数個配置され、検出データとしてベクトルＶ
_F を出力する。生体磁場センサ１０３は、計測する対象
の表面形状に対応するように、複数個配置され、検出デ
ータとしてベクトルＶ_P を出力する。

【０００５】振動センサ１０１、環境磁場センサ１０２
及び生体磁場センサ１０３からそれぞれ出力されるベク
トルＹ、Ｖ_F 、Ｖ_P は係数決定手段１０４に入力され、
この係数決定手段１０４は、係数Ａを次の( 式１ )によ
り算出する。

【０００６】

【数１】

【０００７】この算出された係数Ａは、環境磁場推定手
段１０５へ入力される。また、振動センサ１０１及び環
境磁場センサ１０２からそれぞれ出力されるベクトル
Ｙ、Ｖ_F は環境磁場推定手段１０５に入力され、この環
境磁場推定手段１０５は、係数決定手段１０４からの係
数Ａにより、入力されたベクトルＹ、Ｖ_Fから推定され
る環境磁場を表現するベクトルＶ_Q を、次の( 式２ )に
より算出する。

【０００８】

【数２】

【０００９】この算出されたベクトルＶ_Q は、環境磁場
除去手段１０６に入力される。この環境磁場除去手段１
０６は、生体磁場センサ１０３から出力されたベクトル
Ｖ_P からベクトルＶ_Q を使用して環境磁場の影響を受け
た成分を除去して、解析・表示手段１０７へ出力する。
この解析・表示手段１０７は、ベクトルＶ_P から環境磁
場の影響を受けた成分を除去したものを解析して、生体
磁場の状態を表示するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、振動と雑音磁場との関係を線形関係にあると仮定し
ている。そのため、静磁場の下で振動センサあるいはそ
の周囲の物体が振動するために発生する雑音磁場は振動
と線形関係にあるが、静磁場に加えて変動磁場も存在す
る環境下では振動センサあるいはその周囲の物体が振動
するために発生する雑音磁場は振動と単純な線形関係に
はないので、静磁場に加えて変動磁場も存在する環境下
で振動センサあるいはその周囲の物体が振動するために
発生する雑音磁場を完全には除去することができないと
いう問題があった。特に、地磁気を効率良く除去できる
ような環境( 磁気シールドルーム中 )下で生体磁場の測
定を行う場合、変動磁場の下で振動によって発生する雑
音磁場が大きく変動してより無視することができなくな
り、従って、静磁場及び変動磁場の下で振動によって発
生する全体の雑音磁場を上述した従来の方法では完全に
除去できないという問題があった。

【００１１】そこでこの発明は、静磁場に加えて変動磁
場も存在する環境下で振動センサあるいはその周囲の物
体が振動するために発生する雑音磁場を完全に除去でき
る生体磁場計測装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
被検体近傍に被検体から発生する磁場を生体磁場として
測定する複数の生体磁場測定手段を配置し、これらの各
生体磁場測定手段にて測定される磁場に基づいて被検体
の表面の磁場分布を生体磁場分布として解析する生体磁
場計測装置において、生体磁場測定手段の被検体の磁場
測定に影響する被検体からの磁場を除く他の全ての磁場
を環境磁場として測定する複数の環境磁場測定手段と、
生体磁場測定手段の被検体の磁場計測に影響する磁場を
振動により誘起する部材の振動を測定する振動測定手段
と、予め静磁場及び変動磁場における振動によって誘起
される環境磁場と環境磁場測定手段及び振動測定手段に
より測定される測定データとの関係を求めておき、実際
の被検体の磁場分布の測定時に、環境磁場測定手段及び
振動測定手段により測定される測定データに基づいて、
静磁場及び変動磁場における振動によって誘起される環
境磁場を推定して、この推定した環境磁場成分を生体磁
場測定手段からの測定データから除去する振動雑音磁場
除去手段と、外来から混入する磁場成分を生体磁場測定
手段からの測定データから除去する外来雑音磁場除去手
段とを設けたものである。

【００１３】請求項２対応の発明は、請求項１対応の発
明において、振動雑音磁場除去手段は、振動によって誘
起される環境磁場と環境磁場測定手段及び振動測定手段
の測定データとの間が線形関係にあると仮定して、線形
代数学的な手法を使用して、静磁場及び変動磁場におけ
る振動によって誘起される環境磁場を、環境磁場測定手
段及び振動測定手段の各測定データ及びそれらの測定デ
ータの積からなるベクトルから推定するための推定行列
を求め、実際の被検体の磁場分布の測定時に、推定行列
と環境磁場測定手段及び振動測定手段により測定される
測定データ及びそれらの測定データの積からなるベクト
ルとの積により、静磁場及び変動磁場における振動によ
って誘起される環境磁場を推定するものである。

【００１４】請求項３対応の発明は、請求項１及び請求
項２のいずれか１項対応の発明において、振動測定手段
は、レーザ変位計、超音波変位計、歪みゲージ、圧電型
加速度計サーボ型加速度計のうち１種類により、あるい
は複数種類を組合わせて使用するものである。請求項４
対応の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項対
応の発明において、振動測定手段を電磁場遮蔽ケース内
に設置するものである。

【００１５】請求項５対応の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれか１項対応の発明において、振動測定手段
を構成する部材中の慣性体は非磁性材料からなるもので
ある。請求項６対応の発明は、振動測定手段は、特定
の棒形状部材の振動箇所に対して４個の歪みゲージを使
用し、そのうち２個の歪みゲージの歪み検出方向を、棒
形状部材の長手方向に平行に配置し、他の２個の歪みゲ
ージの歪み検出方向を、棒形状部材の長手方向に直交す
る方向に平行に配置し、これら４個の歪みゲージをブリ
ッジ回路に配線して、温度補償調整を行うものである。
請求項７対応の発明は、請求項３及び請求項６のいずれ
か１項対応の発明において、振動測定手段は、歪みゲー
ジを含み、この歪みゲージに対して電磁気シールドを施
し、歪みゲージのリード線として撚り線又はシールド線
を使用するものである。

【００１６】請求項８対応の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれか１項対応の発明において、振動雑音磁場
除去手段は、概知の変動環境磁場を発生させて測定した
環境雑音磁場とこの概知の変動環境磁場を発生させると
共に概知の振動を発生させて測定した環境雑音磁場との
差から、変動環境磁場における振動によって誘起される
振動雑音磁場を推定するための推定データを作成するも
のである。請求項９対応の発明は、請求項１乃至請求項
７のいずれか１項対応の発明において、振動雑音磁場除
去手段は、変動環境磁場の発生及びその時の環境雑音磁
場の測定を複数回行い、これら複数回の測定により得た
測定データを統計処理を行って、振動雑音磁場を推定す
るための推定データとするものである。

【００１７】請求項１０対応の発明は、請求項２乃至請
求項９のいずれか１項対応の発明において、振動雑音磁
場除去手段は、予め設定された推定の安定化と測定精度
とのバランスがとれるように、環境磁場測定手段及び振
動測定手段の測定データに含まれる測定上の雑音成分を
考慮して、推定行列を求めるものである。請求項１１対
応の発明は、請求項２乃至請求項１０のいずれか１項対
応の発明において、振動雑音磁場除去手段は、推定行列
を特異値分解の技術を使用して求めるものである。

【００１８】請求項１２対応の発明は、請求項１乃至請
求項１１のいずれか１項対応の発明において、振動測定
手段は、生体磁場測定手段が冷触媒体を使用する場合に
は少なくとも、生体磁場測定手段と、冷触媒体を再生す
る又は補充する冷触媒体再生補充装置と、この冷触媒体
再生補充装置から生体磁場測定手段へ冷触媒体を供給す
る供給路と、供給路と冷触媒体再生補充装置との接続部
と、生体磁場測定手段と供給路との接続部とにそれぞれ
振動センサを配置したものである。

【００１９】請求項１３対応の発明は、請求項１乃至請
求項１１のいずれか１項対応の発明において、冷却装置
を備え、この冷却装置と生体磁場計測手段は熱伝導部材
で連結されており、少なくとも、冷却装置と、熱伝導部
材と、生体磁場測定手段と、冷却装置と熱伝導部材との
接続部と、生体磁場計測手段と熱伝導部材との接続部と
の全部、あるいはいずれかにそれぞれ振動センサを配置
したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態を図１乃至図８を参照して説明する。図１は、この発
明を適用して生体磁場計測装置の要部機能構成を示すブ
ロック図である。この生体磁場計測装置は、被検体とし
ての生体( 心臓、脳等 )から発生する磁場を計測する生
体磁場センサ１と、生体以外の電磁場源から侵入した外
来雑音磁場やこの生体磁場計測装置の各部( 導電体・磁
性体 )の振動によって誘起される振動雑音磁場を計測す
る環境磁場センサ２と、この生体磁場計測装置の前記各
部に対応する数箇所に設置された振動を計測する振動セ
ンサ３と、前記生体磁場センサ１、前記環境磁場センサ
２及び前記生体磁場センサ３からそれぞれ検出データと
して出力されるベクトルに基づいて振動雑音磁場を推定
するための第１の係数を算出して出力する第１の係数決
定手段４と、前記生体磁場センサ１及び前記環境磁場セ
ンサ２からそれぞれ出力されるベクトルに基づいて外来
雑音磁場を推定するための第２の係数を算出して出力す
る第２の係数決定手段５と、前記環境磁場センサ２及び
前記振動センサ３からそれぞれ出力されるベクトル及び
前記第１の係数決定手段４からの第１の係数に基づいて
振動雑音磁場を推定する振動磁場推定手段６と、前記環
境磁場センサ２から出力されるベクトル及び前記第２の
係数決定手段５からの第２の係数に基づいて外来雑音磁
場を推定する外来磁場推定手段７と、前記生体磁場セン
サ１からのベクトルに対して前記振動磁場推定手段６で
推定された振動雑音磁場成分を除去する振動磁場除去手
段８と、前記生体磁場センサ１から前記振動磁場除去手
段８を通して振動雑音磁場成分を除去されたベクトルに
対して前記外来磁場推定手段７で推定された外来雑音磁
場成分を除去する外来磁場除去手段９と、前記生体磁場
センサ１から前記振動磁場除去手段８及び前記外来磁場
除去手段９を通して振動雑音磁場成分及び外来雑音磁場
成分を除去されたベクトル( 生体磁場の検出データ )を
解析して電位・磁場分布として表示する解析表示手段１
０とを備えている。

【００２１】前記生体磁場センサ１及び前記環境磁場セ
ンサ２は、それぞれほとんど同一の構成になっており、
詳細には図示しないが、ピックアップコイル、ＳＱＵＩ
Ｄセンサ及びＳＱＵＩＤ駆動回路から構成される。図２
は、ピックアップコイルの配置の一例を示す図である。
生体磁場測定用ピックアップコイル１-1は生体から発生
する磁場を計測するため、生体のなるべく近傍に配置
し、環境磁場測定用ピックアップコイル２-1は生体から
発生する磁場が混入せず環境磁場のみを計測するため、
生体から少し離れた位置に配置する。

【００２２】この図２では、１次微分スカラー型( １成
分 )の生体磁場測定用ピックアップコイル１-1と１次微
分ベクトル型( ２成分又は３成分 )の環境磁場測定用ピ
ックアップコイル２-1を使用する一例を示しているが、
生体磁場測定用ピックアップコイルにマグネットメータ
や２次微分など他の形式のピックアップコイルを使用す
ることができる。また、環境磁場測定用ピックアップコ
イルも同様に他の形式のものを使用することができる。

【００２３】前記振動センサ３は、例えば図３に示すよ
うに、シールドルーム基礎１１、天井１２、壁１３、ガ
ントリ１４、デュワー( 冷却媒体容器 )１５、インサー
ト（冷却媒体収納空間）１６などの数箇所に設置す
る。振動センサとしては、レーザ変位計、圧電式加速度
計、静電容量式変位センサ、歪みゲージ、サーボ式加速
度計などが使用できる。この図３の例では、シールドル
ーム基礎１１に、地震や建築物の常微動の振動計測に使
用される高感度圧電式加速度センサ３-1を設置する。代
表的には０．００１［ｍ／ｓ² ］程度の加速度の常微動
を精度良く測定するために、使用する加速度センサの分
解能としては、およそ１０^-5〜１０^-6［ｍ／ｓ² ］の高
分解能のものを使用するのが望ましい。また、シールド
ルームの天井１２、壁１３及びガントリ１４の底部に
は、サーボ型加速度計３-2〜３-5をその計測軸が壁や天
井に直交するように設置する。これらのサーボ型加速度
計の分解能としては、１０^-5［ｍ／ｓ² ］程度の高分解
能のものを使用するのが望ましい。特に、ガントリ１４
の底部に設置する振動センサは、ガントリ１４が駆動体
であり、デュワー１５内の生体磁場測定用ピックアップ
コイル１-1に近いため、非磁性タイプのものを使用する
かあるいはパーマロイなどの高透磁率磁性体のケース内
に封入して、ガントリ１４の駆動によるサーボ型加速度
計の振動による余計な雑音磁場の発生を防ぐ配慮が必要
である。

【００２４】また、デュワー１５の外壁には、圧電型加
速度計３-6，３-7を設置する。この圧電型加速度計の分
解能としては１０^-4［ｍ／ｓ² ］以下のものを使用する
のが望ましい。使用する部品は全て非磁性体とし、特に
この圧電型加速度計３-6，３-7の慣性体は、非磁性体を
使用すると共に分解能を高くするためにサイズが大きい
ものを使用する。また、電流による雑音磁場の発生を抑
制するため、アンプなどが内蔵されていない電荷出力型
の振動センサを使用する。

【００２５】インサート１６には、極低温用圧電型加速
度センサ３-8を設置する。この極低温用圧電型加速度セ
ンサ３-8も使用する部品としては、全て非磁性体とし、
特にこの極低温用圧電型加速度センサ３-8の慣性体は非
磁性体を使用すると共に分解能を高くするためにサイズ
の大きいものを使用する。また、電流による雑音磁場の
発生を抑制するため、アンプなどが内蔵されていない電
荷出力型の振動センサを使用する。

【００２６】インサート１６の支持体１７には歪みゲー
ジ３-9，３-10 を設置する。歪みゲージ３-9，３-10
は、その流れる電流を小さくして電流による雑音磁場の
発生を小さくするため、各歪みゲージ３-9，３-10 の抵
抗値は１ｋΩ〜１０ｋΩ程度の高抵抗タイプのものを使
用する。

【００２７】図４は、前記各歪みゲージ３-9，３-10 の
取付け方法を示す図であり、図５は、前記各歪みゲージ
３-9，３-10 の構成を示す回路図である。この各歪みゲ
ージ３-9，３-10 は、図４に示すように、それぞれ４個
の歪み検出素子Ｈ１〜Ｈ４から構成されており、この歪
み検出素子Ｈ１〜Ｈ４は、歪みの検出の指向性があり、
インサート１６の円柱状の支持体１７の側表面に軸方向
及び軸に直交する方向に歪みを検出するように縦・横に
配置すると共に、その反対側表面に同じく軸方向及び軸
に直交する方向に歪みを検出するように縦・横に配置し
ている。

【００２８】各歪み検出素子Ｈ１〜Ｈ４はそれぞれ歪み
( 伸び応力、縮み応力 )を受けるとその歪みの変化に対
応して抵抗値が変化する。従って、図５に示すように、
歪み検出素子Ｈ１〜Ｈ４でブリッジ回路を構成して、こ
のブリッジ回路に所定のブリッジ電圧を印加すると、イ
ンサート１６の支持体１７の曲げ歪みを示す出力電圧が
出力される。

【００２９】また、このブリッジ回路では温度補償を行
うことができ、各歪みゲージ３-9，３-10 の温度特性に
よる影響を小さくすることができる。ブリッジ回路の出
力電圧の計測には低雑音アンプを使用し、各歪みゲージ
３-9，３-10 には低温環境用のものを使用する。また、
各歪みゲージ３-9，３-10 は銅箔やアルミ箔などでシー
ルドを施し、リード線は撚り線かシールド線を使用して
雑音の重畳を防止する。このように構成することで、イ
ンサート支持体の１０^-6程度の曲げ歪みをデュワー内部
の低温環境下にて測定することができるようになる。

【００３０】以上、振動センサ３の選択配置の一例を説
明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、
各種種類方式の振動を直接又は間接的に検出できるセン
サを電磁気的要素を考慮しながら適切に選択して配置す
れば良い。

【００３１】図６は、各種振動センサ３からの出力を処
理する構成を示すブロック図である。レーザ変位計や
静電容量式変位センサ等の変位センサ２１、歪みゲージ
等の歪み型センサ２２の出力は、センサ駆動装置２３に
より変位や歪みに比例したアナログ信号として電圧信号
又は電流信号の形式で信号収集部２４へ入力する。速度
型センサ２５及び圧電式加速度センサ等の加速度型セン
サ２６は、センサ駆動装置２３により検出した速度及び
加速度に比例したアナログ信号として電圧信号又は電流
信号の形式で出力し、積分器２７及び積分器２８、２９
を使用して１階積分及び２階積分を行い信号収集部２４
へ入力する。

【００３２】この信号収集部２４では、入力された各電
圧信号又は各電流信号を例えば、最大で±１０ [Ｖ] 程
度の振幅になるような電圧信号に変換し、さらにアナロ
グ−デジタル変換を行ってデジタル信号に変換する。

【００３３】ここで、環境磁場、すなわち振動雑音磁場
及び外来雑音磁場について考察する。磁場測定点の番号( チャンネルの番号 )：ｉｉ番目の環境磁場センサ２( 磁場測定点 )の位置：ｒ_i ｉ番目の環境磁場測定点における振動による環境磁場セ
ンサ２の変位量：ｘ_i ｉ番目の環境磁場測定点における環境雑音磁場又はその
勾配：ｆ_i ( ｒ_i ) ｉ番目の環境磁場センサ２の測定値：ｖ_i ［振動がなければｖ_i ＝ｆ_i ( ｒ_i ) ］環境磁場センサ２の測定値を縦に並べたベクトル：Ｖ_f 生体磁場センサ１の測定値に含まれる環境磁場成分を縦に並べたベクトル：Ｖ_p ベクトルＶ_f とベクトルＶ_p を縦に並べたベクトル：Ｖｆ_i ( ｒ_i ) のうち時間的に変動しない直流成分：ｓ_i
( ｒ_i ) ｆ_i ( ｒ_i ) のうち時間的に変動する交流成分( 変動成
分 )：ｔ_i ( ｒ_i ) 従って、ｆ_i ( ｒ_i ) ＝ｓ_i ( ｒ_i ) ＋ｔ_i ( ｒ_i ) ｉ番目の振動センサ３のある時刻での振動によるその位
置の変位量：ｘ_i 振動センサ( 変位、歪み、速度、加速度 )３の測定値を
縦に並べたベクトル：Ｙとする。

【００３４】まず、ｉ番目の環境磁場センサの測定値ｖ
_i について考察する。ｉ番目の測定点に振動により混入
する振動雑音磁場ｑ_i は、直流環境磁場ｓ_i( ｒ_i ) に
起因する成分と変動環境磁場ｔ_i ( ｒ_i ) に起因する成
分との和で、ｑ_i ＝▽ｆ_i ・ｘ_i ＝▽ｓ_i ・ｘ_i ＋▽ｔ_i ・ｘ_i …( 式３ ) と表現される。上式では、ｓ_i ( ｒ_i ) 、ｔ_i ( ｒ_i )
は、簡単にｓ_i 、ｔ_i と省略して記載している。磁場セ
ンサの測定値ｖ_i は、外来の環境雑音磁場を無視する
と、振動がない場合の測定値ｆ_i と振動により混入する
振動雑音磁場ｑ_i の和であるから、ｖ_i ＝ｆ_i ＋ｑ_i ＝ｆ_i ＋▽ｓ_i ・ｘ_i ＋▽ｔ_i ・ｘ_i …( 式４ ) と表現される。

【００３５】次に、振動センサ３の測定値と振動により
混入する振動雑音磁場との関係について考察する。振動
センサ３の測定値を縦に並べたベクトルＹは、位置変位
量ｘ_i と同じ時刻の測定値のみで構成されても良く、相
対的に異なる時刻の測定値で構成されても良い。また、
同じ振動センサ３の異なる時刻の測定値が含まれても良
い。例えば、ｉ番目のサンプルでの振動センサ３の計測
値を全て縦に並べたベクトルをｙ_ｉとして、Ｙ＝（ｙ_i-L ^T …ｙ_i ^T …ｙ_i+M ^T )^T とベクトルＹを構成する。ここで、Ｌは推定する時刻よ
り前のサンプル数、Ｍは推定する時刻より後のサンプル
数である。

【００３６】ここでは、振動センサ３の測定値と磁場セ
ンサの振動は線形関係にあると近似する。すなわち、ｘ_i ＝Ｗ_i Ｙ …( 式５ ) ここで、Ｗ_i はｘ_i とＹの関係を記述する行列である。
従って、振動により混入する振動雑音磁場ｑ_i は、ｑ_i ＝▽ｓ_i ・ｘ_i ＋▽ｔ_i ・ｘ_i ＝▽ｓ_i ・Ｗ_i Ｙ＋▽ｔ_i ・Ｗ_i Ｙ …( 式６ ) さらに、変動環境磁場成分の勾配▽ｔ_i と環境磁場セン
サとしてのリファレンスコイルでの測定値Ｖ_f が線形関
係にあると仮定する。すなわち、 ▽ｔ_i ＝Ａ_i Ｖ_f …( 式７ ) Ａ_i は係数行列である。これを( 式６ )へ代入すると２
番目の項▽ｔ_i ・Ｗ_iＹは、 ▽ｔ_i ・Ｗ_i Ｙ＝Ａ_i Ｖ_f ・Ｗ_i Ｙ＝Ｖ_f ^T ( Ａ_i ^T Ｗ_i )Ｙ＝ｄ_i ^T ｕ …( 式８ ) と表される。

【００３７】ここで、ｄ_i は行列Ａ_i ^T Ｗ_i の全ての要
素を縦にならべたベクトル、ｕは行列Ｖ_f Ｙ^T の全ての
要素を縦に並べたベクトルである。両ベクトルを構成す
るとき、各要素の並び順は同一とする。

【００３８】( 式６ )の１番目の項▽ｓ_i ・Ｗ_i Ｙはｃ
_i ^T ＝( ▽ｓ_i )^T Ｗ_i なるベクトルｃ_i を導入すれ
ば、 ▽ｓ_i ・Ｗ_i Ｙ＝ｃ_i ^T Ｙ …( 式９ ) と表される。従って、( 式４ )からｖ_i ＝ｆ_i ＋ｑ_i ＝ｆ_i ＋ｃ_i ^T Ｙ＋ｄ_i ^T ｕ …( 式１０ ) 行列形式で表現すると、Ｖ＝Ｆ＋Ｃ^T Ｙ＋Ｄ^T ｕ …( 式１１ ) あるいは、Ｑ＝Ｃ^T Ｙ＋Ｄ^T ｕ …( 式１２ ) ここで、Ｖは各測定点の測定値ｖ_i を縦に並べたベクト
ル、Ｆは各測定点出測定しようとする物理量ｆ_i を縦に
並べたベクトル、Ｑは各測定点での振動により混入する
振動雑音磁場の値ｑ_i を縦に並べたベクトル、Ｃは各測
定点のベクトルｃ_i を横に並べた行列、Ｄは各測定点の
ベクトルｄ_i を横に並べた行列である。

【００３９】以上の考察をまとめて図示したのが図７で
ある。( 式１２ )に基づいて、振動に起因する振動雑音
磁場Ｑの推定値Ｑ′、すなわち振動雑音磁場推定手段が
算出する推定値Ｑ′を次の( 式１３ )により算出する。

【００４０】

【数３】

【００４１】ここで、Ｙは振動センサ３の測定値を縦に
並べたベクトル、ｕは行列Ｖ_f Ｙ^Tの全ての要素を縦に
並べたベクトル、Ｖ_f は環境磁場センサ２のリファレン
スコイルでの測定値を縦に並べたベクトルである。Ｇ₁
はＹとｕとからＱ′を推定する推定行列であり、この推
定行列Ｇ₁ は、振動磁場推定手段６が振動雑音磁場を算
出するための第１の係数決定手段４により決定される係
数である。

【００４２】この第１の係数決定手段４により決定され
る推定行列Ｇ₁ の算出方法について説明する。ここで
は、図８に示すように、図１で説明した構成の他に変動
磁場印加手段３１及び振動印加手段３２を使用する。な
お、中央制御手段３３は、変動磁場印加手段３１及び振
動印加手段３２を制御すると共に、図１で説明した各セ
ンサ１〜３及び各手段４〜１０を制御するようになって
いる。

【００４３】磁束計に被検者( 被検体 )を設置しない状
態で、( 好ましくは交通量や工事が少なくなる深夜など
外部からの環境雑音磁場や振動がなるべく少ない環境下
で )変動磁場印加手段３１を使用して変動環境磁場を人
工的に加えて、環境磁場センサ２による環境雑音磁場の
測定を行う。磁場は空間パターンを変えて( 磁場発生用
コイルを制御して空間の磁場パターンを変える )Ｎ回印
加し、環境磁場センサ２のそれぞれの磁場の測定値をＨ
_i とする。このとき、変動環境磁場の印加は複数回行
い、測定した磁場を加算平均すると、外部からの環境磁
場や磁束計のノイズの影響を少なくすることができる。

【００４４】次に、変動環境磁場を印加した上、振動印
加手段３２を使用して振動も印加して測定を行い、環境
磁場センサ２による環境雑音磁場の測定値Ｖ、振動セン
サ３による振動の測定値Ｙの組をＮ回測定し、Ｖ_i 、Ｙ
_i 、( ｉ＝１，…，Ｎ )を得て、Ｑ_i ＝Ｖ_i −Ｈ_i によ
りＱ_i を得る。環境雑音磁場の測定値Ｖ_i のうち、環境
磁場センサ２の測定値あるいはそのうち数チャンネル抜
き出して構成したベクトルをＶ_fiとする。また、行列Ｖ
_fiＹ_i ^T の全ての要素を縦に並べてベクトルｕ_i を構成
する。これらの値及び２重平均推定( 鏡分散行列、相関
行列 )の手法を使用して推定行列Ｇ₁ を次式の( 式１４
)により求める。

【００４５】

【数４】

【００４６】振動磁場除去手段８は、生体磁場センサ１
からのベクトル( 検出データ )に対して振動磁場推定手
段６により推定された振動雑音磁場Ｑの推定値Ｑ′に基
づいて振動雑音磁場成分を除去する。

【００４７】第２の係数決定手段５及び外来磁場推定手
段７は、従来の技術の応用( 振動センサからのデータを
考慮しない方法 )で外来雑音磁場を算出するための係数
を求め、外来雑音磁場の推定値を算出して、外来磁場除
去手段９は、生体磁場センサ１から振動磁場除去手段８
を通して振動雑音磁場を除去したベクトルに対して外来
磁場推定手段７により推定された外来雑音磁場成分を除
去して、環境雑音磁場を除去したベクトルを解析表示手
段１０へ出力する。

【００４８】このようにこの第１の実施の形態によれ
ば、静磁場に加えて変動磁場も存在する環境下で振動セ
ンサあるいはその周囲の物体が振動するために発生する
振動雑音磁場を完全に除去できる。従って、生体磁場セ
ンサ１からの検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることがで
き、生体磁場源推定の分解能及び精度の向上を図ること
ができる。

【００４９】この発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態と前述の第１の実施の形態との相
違点は、第１の係数決定手段４及び振動磁場推定手段６
による振動雑音磁場の推定方法だけである。すなわち、
振動により起因する振動雑音磁場Ｑの推定値Ｑ′を前述
の第１の実施の形態の( 式１３ )ではなく、次の( 式１
５ )により算出する。Ｑ′＝Ｇ₂ Ｙ＋Ｇ₃ ｕ …( 式１５ ) Ｇ₂ はＱ′のうち直流環境磁場に起因する成分をＹから
推定する推定行列であり、Ｇ₃ はＱ′のうち変動環境磁
場に起因する成分をｕから推定する推定行列である。

【００５０】この第１の係数決定手段４により決定され
る推定行列Ｇ₂ 、Ｇ₃ の算出方法について説明する。な
お、前述の第１の実施の形態の推定行列Ｇ₁ が求められ
ている場合には、この推定行列Ｇ₁ の部分行列としてＧ
₁ ＝( Ｇ₂ Ｇ₃ )の関係から各推定行列Ｇ₂ 、Ｇ₃ をそ
れぞれ求めることができるが、この第２の実施の形態で
は推定行列Ｇ₂ 、Ｇ₃ を直接求める方法を説明する。

【００５１】第１の実施の形態と同様に測定環境に配慮
して、まず、変動磁場印加手段３１及び振動印加手段３
２を使用して、振動印加手段３２により振動のみを印加
して、環境磁場センサ２による環境雑音磁場の測定値Ｖ
_i 及び振動センサ３による振動の測定値Ｙ_i をＮ回測定
する。このとき、Ｈ_i は０と仮定してＱ_i ＝Ｖ_i とす
る。これらの値から次の( 式１６ )より推定行列Ｇ₂
を構成する。

【００５２】

【数５】

【００５３】次に、変動環境磁場印加手段３１を使用し
て変動環境磁場だけを印加し、前述の第１の実施の形態
のＧ₁ の算出のときと同様に、Ｍ個のＨ_i を測定する。
次に、変動環境磁場に加えて振動も印加して、Ｖ_j 、Ｙ
_j のＭ個の組を測定する。Ｑ_j ＝Ｖ_j −Ｆ_j −Ｇ₂ Ｙ_j
によりＱ_j を求め、また行列Ｖ_j Ｙ_j ^T の全ての要素を
縦に並べてベクトルｕ_j を構成して、次式の( 式１７ )
により推定行列Ｇ₃ を算出する。

【００５４】

【数６】

【００５５】このような構成の第２の実施の形態におい
ても、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得るこ
とができる。この発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態と前述の第１の実施の形態との相
違点は、前述の第２の実施の形態と同様に、第１の係数
決定手段４及び振動磁場推定手段６による振動雑音磁場
の推定方法だけである。すなわち、振動により起因する
磁場Ｑの推定値Ｑ′を次式の( 式１８ )により得る。

【００５６】Ｑ′＝Ｇ₄ ｕ…( 式１８ ) Ｇ₄ は直流環境磁場成分と変動環境磁場成分との双方に
起因する振動雑音磁場Ｑの推定値Ｑ′をｕから推定する
推定行列、ｕは行列Ｖ_f ・Ｙ^T の全ての要素を縦に並べ
たベクトル、Ｖ_f は環境磁場センサ２のリファレンスコ
イルの測定値を縦に並べたベクトルである。Ｖ_f はある
値からの相対値ではなく磁場０からの絶対値を測定する
環境磁場センサ２の測定値を含むことが望ましい。

【００５７】この第１の係数決定手段４により決定され
る推定行列Ｇ₄ の算出方法について説明する。前述の第
１の実施の形態Ｇ₁ の算出のときと同様に、変動磁場印
加手段３１を使用して変動環境磁場を人工的に加えてＨ
_i をＮ回測定し、次に、変動磁場及び振動を加えてＶ
_i 、Ｙ_i を測定する。Ｑ_i ＝Ｖ_i −Ｈ_i によりＱ_i を得
る。磁場の測定値Ｖ_i のうち、環境磁場センサ２の測定
値で構成したベクトルをＶ_fiはある値からの相対値のみ
ではなく、磁場０からの絶対値を含むことが望ましい。
行列Ｖ_fiＹ_i ^T の全ての要素を縦に並べてベクトルｕ_i
を構成する。これらの値を使用して次式の( 式１９ )に
より推定行列Ｇ₄ を求める。

【００５８】

【数７】

【００５９】Ｖ_f と、Ｖ_i のうちのＶ_fiを構成するチャ
ンネルは、ある値からの相対値ではなく磁場０からの絶
対値として測定することが望ましい。このように第３の
実施の形態によれば、前述の第１の実施の形態と同様な
効果を得ることができる。

【００６０】この発明の第４の実施の形態を図９を参照
して説明する。なお、この第４の実施の形態は、環境磁
場センサ２により測定した磁場検出信号に対する信号処
理について説明するものである。推定行列の構成の際及
び振動雑音磁場を実際に推定する際、環境磁場センサ２
のリファレンスコイルでの測定値を縦に並べたベクトル
Ｖ_f は、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態
の場合は、交流成分( 変動磁場成分 )のみで良い。従っ
て、測定した磁場に直流成分や低い周波数成分が重畳す
る場合、図９に示すように、フィルタ３４を設ける等に
より除去するのが良い。このフィルタ３４は振動により
混入する雑音磁場を含む周波数帯域を通過し、それ以外
の周波数を阻止するような特性を備えたフィルタを使用
する。このようなフィルタ３４を使用することにより、
環境磁場センサ２の１／ｆ雑音や温度ドリフト、高い周
波数成分のセンサ固有雑音などの雑音の影響を少なくす
ることができる。これらの影響を最小にするためにマッ
チドフィルタによってフィルタ３４の周波数特性を設計
するのも良い。

【００６１】前述の第３の実施の形態の場合、Ｖ_f ある
いはＶ_i のうちＶ_fiを構成する測定値は少なくともその
一部が直流成分まで含んだ磁場の絶対値であることが望
ましい。絶対磁場を測定するにはフラックスゲート磁束
計を使用する方法やピックアップコイルが回転するよう
に構成したＳＱＵＩＤ磁束計を使用する方法、その他の
磁気抵抗素子を使用する方法等がある。絶対磁場を測定
するＳＱＵＩＤ磁束計を使用する場合は低い周波数成分
しか測定することができないので、他の通常のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計を併設し変動磁場まで測定できるようにするこ
とが必要である。

【００６２】他の方法も信号対雑音比を向上させるた
め、複数のセンサを設置し重み付き加算を行うか、フィ
ルタでそれぞれ異なる特定の周波数のみを抽出した後に
加算するなどの方法を使用して、信号対雑音比を向上さ
せるのが望ましい。例えば、０から０．１［Ｈｚ］の磁
場をフラックスゲート磁束計で測定し、０．１から４０
［Ｈｚ］までをＳＱＵＩＤ磁束計で測定し、それぞれを
加算( フラックスゲート磁束計とＳＱＵＩＤ磁束計の位
置が離れている場合は重み付き加算 )する方法で絶対磁
場を精度良く測定することが可能になる。ただし、フラ
ックスゲート磁束計の測定値とＳＱＵＩＤ磁束計の測定
値を合成せず、そのまま別々にＶ_f を構成しても良い。
同様に他の組合わせのセンサを使用してＶ_f を合成し
て、合成せず別々にＶ_f を構成しても良い。

【００６３】このように第４の実施の形態によれば、第
１、第２及び第３の実施の形態と併用して実施すれば、
第１、第２及び第３の実施の形態の効果を得ることがで
きると共に、推定行列の構成及び振動雑音磁場の推定に
おいて精度の向上を図ることができる。

【００６４】この発明の第５の実施の形態を図１０を参
照して説明する。前述の第１乃至第４の実施の形態で
は、環境雑音磁場について振動雑音磁場と外来雑音磁場
とを別々に推定して除去する例で説明したが、第５の実
施の形態では、振動雑音磁場と外来雑音磁場とを１つの
環境雑音磁場としてまとめて推定して除去する方法を説
明する。なお、図１０は従来の技術で説明した図１３と
同じようなブロック構成になっているが、係数決定手段
及び環境磁場推定手段の内部の詳細な構成が図示しない
が大きく異なっている。また、同一部材には同一符号を
付してその説明は省略する。

【００６５】各生体磁場センサ１に振動によって混入す
る振動雑音及び外来雑音の双方を含む環境磁場を縦に並
べたベクトルＦ_p の推定値Ｆ_p ′を環境磁場推定手段４
２は次式の( 式２０ )により推定する。

【００６６】

【数８】

【００６７】ここで、Ｇ₅ は、環境磁場センサ２の測定
値Ｖ_f と、振動センサ３の測定値Ｙと、それらの積Ｖ_f
Ｙ_T から得られるｕとから、Ｆ_p の推定値Ｆ_p ′を得る
推定行列である。

【００６８】Ｇ₅ を求めるためには、望ましくは環境磁
場の除去を行う生体磁場の計測の直前、又は直後、ある
いは同日中の任意の時期、あるいはあまり望ましくない
が装置据付時やその後の適当な時期に、生体磁場計測装
置に被検者を設置しない状態で生体磁場センサ１の測定
値に含まれる環境磁場成分を縦に並べたベクトルＶ_p、
Ｖ_f 、ＹのＮ個の組を測定し、Ｖ_pi、Ｖ_fi、Ｙ_i とす
る。また、行列Ｖ_fiＹ_i ^T の全ての要素を縦に並べてベ
クトルｕ_i を構成する。これらの値を使用して係数決定
手段４１は次式の( 式２１ )によりＧ₅ を計算する。

【００６９】

【数９】

【００７０】上記の計算には振動により混入する環境雑
音磁場の推定が含まれており、変動環境磁場及び静磁場
の環境下で振動により誘起される環境雑音の除去が行え
ると共に、さらに環境磁場測定センサ２の測定値をもと
に混入する外来磁場を同時に除去できる。従って、環境
磁場除去手段４３は、前記環境磁場推定手段４２により
計算された各生体磁場センサ１に振動によって誘起され
る振動雑音及び外来雑音の双方を含む環境磁場を縦に並
べたベクトルＦ_p の推定値Ｆ_p ′に基づいて、各生体磁
場センサ１からの検出データとしてのベクトルから振動
雑音磁場成分及び外来雑音磁場成分を同時に除去する。

【００７１】このように第５の実施の形態によれば、振
動により混入する環境雑音磁場を同時に除去することに
より、振動により混入する環境雑音磁場と振動の関係を
予め直接求めておく必要がなくなるので、環境雑音磁場
( 変動磁場 )や振動を人工的に印加しなくても、振動と
外来雑音磁場により混入する環境雑音磁場を除去するこ
とが可能になるという特別な効果がある。しかし、この
第５の実施の形態により推定行列Ｇ₅ を求め、それを使
用して生体磁場センサ１に混入する環境雑音磁場を推定
する場合においても、第１、第２及び第３の実施の形態
と同様に環境磁場や振動を意図的に印加した時の磁場セ
ンサや振動センサの測定値を使用して推定行列Ｇ₅ を求
めても良い。この場合、振動と環境磁場を両方印加して
も良く、また、いずれか一方のみ印加しても良い。

【００７２】この発明の第６の実施の形態を図１１を参
照して説明する。第１の実施の形態では速度センサ２５
の出力は１回積分を行い、加速度センサ２６の出力は２
回積分を行って変位に比例する出力を得て、これらの出
力を縦に並べて振動の計測値Ｙを構成したが、この第６
の実施の形態では、速度センサ２５の出力や加速度セン
サ２５の出力に、図１１に示すように、増幅及びフィル
タ処理を行う増幅及びフィルタ回路５１，５２を設けて
積分器２７，２８，２９を省略し、積分は行わないで計
測し、これらの出力を縦に並べて振動の計測値Ｙを構成
する。この場合も計測値Ｙは推定する時刻の計測値の他
に推定する時刻より前の計測値や後の計測値も使用して
振動の計測値Ｙを構成するのが良い。例えばｉ番目のサ
ンプルでの振動センサの計測値を全て縦に並べたベクト
ルｙ_i とし、Ｙ＝( ｙ_i-L ^T …ｙ_i ^T …ｙ_i+M ^T )^T によりＹを構成する。ここでＬは推定する時刻より前の
サンプル数、Ｍは推定する時刻より後のサンプル数であ
る。その他の構成は、前述の第１乃至第５の実施の形態
のいずれでも良いものである。

【００７３】このように第６の実施の形態によれば、前
述の第１乃至第５の実施の形態と同様な効果を得ること
ができ、さらに積分器２７，２８，２９を省略すること
ができるので、回路が単純になり、測定精度の向上を図
ることができる。

【００７４】この発明の第７の実施の形態を説明する。
この第７の実施の形態では、上述した実施の形態におけ
る係数決定手段４，４１の構成の改善を図る例を説明す
るものである。前述の実施の形態において( 式１４ )、
( 式１６ )、( 式１７ )、( 式１９ )、( 式２１ )につ
いて、Ｇ＝ＡＢ^-1の形式で推定行列の計算を行ってい
る。ここで、Ａ及びＢは( 式１４ )、( 式１６ )、( 式
１７ )、( 式１９ )、( 式２１ )において、右側及び左
側から乗じている行列である。

【００７５】この第７の実施の形態では推定行列をＧ＝
Ａ( Ｂ＋Ｃ )^-1の形式で推定行列の計算を行う。ここ
で、Ｃは振動センサ３の雑音レベルσ_Y に定数αを乗算
した数値ασ_Y と生体磁場センサ１及び環境磁場センサ
２の雑音レベルσ_V に定数βを乗じた数値βσ_V と、そ
の両者の積αβσ_Y σ_V を対角要素とする行列である。
対角要素の並び順は行列Ｂの元になるベクトルの並び順
と対応させる。例えば、第１の実施の形態の場合は行列
Ｃの対角要素として左上隅から順にベクトルＹの次数だ
けασ_Y を並べ、続いてベクトルｕの次数だけαβσ_Y
σ_V をを並べて、行列Ｃを構成する。定数αはほとんど
振動を印加したとき振動センサ３で観測される振動レベ
ルの値を通常観測される雑音レベルで除算した値とす
る。また、定数βはほとんど環境磁場雑音を意図的に印
加したとき磁場センサ１，２で観測される磁場レベルの
値を通常観測される雑音レベルで除算した値とする。

【００７６】ただし、α、βには正確な値でなくおおよ
その値を与えれば良く、意図的に大きな値を与えても良
い。大きな値を使用すると推定を安定化させる働きがあ
る代わりに推定精度の劣化が発生する。従って、推定安
定化と推定精度とのバランスを考慮してα、βを決定す
れば良い。特に、意図的に環境磁場や振動を与えない場
合にα、βに０以外の値を使用することは推定を安定化
させるのに役立つことがある。

【００７７】このようにこの第７の実施の形態によれ
ば、前述の実施の形態の効果に加えて、振動センサ３、
生体磁場センサ１及び環境磁場センサ２の測定の雑音レ
ベルに応じて、推定の安定化及び推定精度を調整するこ
とができるという効果を得ることができる。

【００７８】この発明の第８の実施の形態を説明する。
この第８の実施の形態では、上述した実施の形態におけ
る係数決定手段４，４１の構成の改善を図る例を説明す
るものである。

【００７９】前述の実施の形態において、行列Ｂ又はＢ
＋Ｃを次の形式Ｂ＝ＬＤＲ^T 又はＢ＋Ｃ＝ＬＤＲ^T のように特異値分解し、推定行列Ｇを次のような形式と
して求める。Ｇ＝ＡＲＤ′Ｌ^T ここで、Ｌは特異値分解をしたときの左側行列、Ｒは右
側行列、Ｄは特異値を対角要素として持つ行列である。
Ｄ′はＤの対角要素の逆数を対角要素とする行列であ
る。ただし、Ｄの対角要素が０に近いとき対応するＤ′
の対角要素は０に置換える。

【００８０】このように第８の実施の形態によれば、前
述した実施の形態と同様な効果を得ることができ、さら
に特異値分解における数学的技術を利用して環境雑音磁
場の推定をより効率的に行うことができる。

【００８１】この発明の第９の実施の形態を図１２を参
照して説明する。この第９の実施の形態では、生体磁場
計測装置に接続して使用する冷凍機( 又はＨｅ再凝縮機
)の振動により発生する雑音磁場を除去する例を説明す
る。図１２に示すように、シールドルーム基礎１１、天
井１２、壁１３( 床 )等から構成された磁気シールドル
ーム内のデュワー１５の中に収容されている冷却媒体(
液体ヘリウム )を常に一定温度に保つために、冷凍機(
又はＨｅ再凝縮機 )６１はデュワー１５内の液体ヘリウ
ムを常に一定量を維持するように補充している。

【００８２】冷凍機６１は、磁気シールドルームの外部
の安定した据付部６２上に設置されており、磁気シール
ドルームの内部と外部とを結ぶトランスファーチューブ
６３によりデュワー１５と接続されている。冷凍機６１
からトランスファーチューブ６３を通して液体ヘリウム
がデュワー１５へ供給され、デュワー１５で気化したヘ
リウムがトランスファーチューブ６３を通して冷凍機６
１へ送り出される。冷凍機６１は、送り込まれた気化し
たヘリウムを液化して液体ヘリウムをデュワー１５へ戻
すものである。このようにしてデュワー１５はデュワー
１５内のＳＱＵＩＤを常に超電導状態にしている。

【００８３】冷凍機６１は、例えばコンプレッサやシリ
ンダ等から構成されているので振動が大きい。そこで、
この冷凍機( 又はヘリウム凝縮機 )６１の振動により誘
起される振動雑音磁場を除去するために、振動センサ６
４〜６７を、冷凍機６１本体、据付部６２、冷凍機６１
とデュワーとの間を接続するトランスファーチューブ６
３、トランスファーチューブ６３と冷凍機６１との接続
部、トランスファーチューブ６３とデュワー１５との取
付け部に設置する。なお、これらの振動センサ６４〜６
７としては、質量の小さい加速度センサを使用するのが
望ましい。

【００８４】このように第９の実施の形態によれば、変
動環境磁場の環境下で振動により混入する環境雑音磁場
を除去することが可能であるので、冷凍機( 又はＨｅ再
凝縮機 )６１自体が大きな変動環境磁場の発生源であ
り、この冷凍機６１が発生する変動環境磁場が磁場セン
サに伝わることにより生じる環境雑音磁場( 振動により
誘起される振動雑音磁場及び外来雑音磁場 )を除去する
ことが可能である。従って、冷凍機( 又はＨｅ再凝縮機
)６１を運転しながら生体磁場を測定することができ
る。

【００８５】なお、この第９の実施の形態では、液体ヘ
リウムを冷媒として使用し、液体Ｈｅ再凝縮機を使用し
て生体磁場計測手段を冷却する場合を例として説明した
が、この発明はこれに限定されるものではなく、能動的
冷却装置を使用して、生体磁場計測手段を冷却する場合
等の冷却システム全般について適用可能であり、例え
ば、液体窒素を冷媒として使用することも可能である。
また、冷媒を使用せずに、冷却装置と生体磁場計測手段
とを熱伝導部材で接続することにより生体磁場計測手段
を冷却する場合にも適用可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
静磁場に加えて変動磁場も存在する環境下で振動センサ
あるいはその周囲の物体が振動するために発生する雑音
磁場を完全に除去できる生体磁場計測装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の生体磁場計測装置の要
部機能構成を示すブロック図。

【図２】同実施の形態の生体磁場計測装置のピックアッ
プコイルの配置の一例を示す図。

【図３】同実施の形態の生体磁場計測装置の振動センサ
の配置の一例を示す図。

【図４】同実施の形態の生体磁場計測装置の振動センサ
の歪みゲージの取り付け方法を示す図。

【図５】同実施の形態の生体磁場計測装置の図４に示す
振動センサの歪みゲージの構成を示す回路図。

【図６】同実施の形態の生体磁場計測装置の各種振動セ
ンサからの出力を処理する構成を示すブロック図。

【図７】同実施の形態の生体磁場計測装置により検出さ
れるデータを示す図。

【図８】同実施の形態の生体磁場計測装置の制御に関す
る要部構成を示すブロック図。

【図９】この発明の第４の実施の形態の生体磁場計測装
置の環境磁場センサに関する要部構成を示すブロック
図。

【図１０】この発明の第５の実施の形態の生体磁場計測
装置の要部機能構成を示すブロック図。

【図１１】この発明の第６の実施の形態の生体磁場計測
装置の各種振動センサからの出力を処理する構成を示す
ブロック図。

【図１２】この発明の第９の実施の形態の生体磁場計測
装置の振動センサの配置の一例を示す図。

【図１３】従来の生体磁場計測装置の要部機能構成を示
すブロック図。

【符号の説明】

１…生体磁場センサ、１-1…生体磁場測定用ピックアップコイル、２…環境磁場センサ、２-1…環境磁場測定用ピックアップコイル、３…振動センサ、４…第１の係数決定手段、６…振動磁場推定手段、８…振動磁場除去手段、９…外来磁場除去手段、２７〜２９…積分器、３１…変動磁場印加手段、３２…振動印加手段、３３…中央制御手段、３４…フィルタ、４１…係数決定手段、４２…環境磁場推定手段、４３…環境磁場除去手段、５１，５２…増幅及びフィルタ回路、６１…冷凍機( 又はＨｅ再凝縮機 )、６３…トランスファーチューブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体近傍に被検体から発生する磁場を
生体磁場として測定する複数の生体磁場測定手段を配置
し、これらの各生体磁場測定手段にて測定される磁場に
基づいて前記被検体の表面の磁場分布を生体磁場分布と
して解析する生体磁場計測装置において、前記生体磁場測定手段の前記被検体の磁場測定に影響す
る前記被検体からの磁場を除く他の全ての磁場を環境磁
場として測定する複数の環境磁場測定手段と、前記生体磁場測定手段の前記被検体の磁場計測に影響す
る磁場を振動により誘起する部材の振動を測定する振動
測定手段と、予め静磁場及び変動磁場における振動によって誘起され
る環境磁場と前記環境磁場測定手段及び前記振動測定手
段により測定される測定データとの関係を求めておき、
実際の前記被検体の磁場分布の測定時に、前記環境磁場
測定手段及び前記振動測定手段により測定される測定デ
ータに基づいて、静磁場及び変動磁場における振動によ
って誘起される環境磁場を推定して、この推定した環境
磁場成分を前記生体磁場測定手段からの測定データから
除去する振動雑音磁場除去手段と、外来から混入する磁場成分を前記生体磁場測定手段から
の測定データから除去する外来雑音磁場除去手段とを設
けたことを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２】前記振動雑音磁場除去手段は、振動によ
って誘起される環境磁場と前記環境磁場測定手段及び前
記振動測定手段の測定データとの間が線形関係にあると
仮定して、線形代数学的な手法を使用して、静磁場及び
変動磁場における振動によって誘起される環境磁場を、
前記環境磁場測定手段及び前記振動測定手段の各測定デ
ータ及びそれらの測定データの積からなるベクトルから
推定するための推定行列を求め、実際の前記被検体の磁
場分布の測定時に、前記推定行列と前記環境磁場測定手
段及び前記振動測定手段により測定される測定データ及
びそれらの測定データの積からなるベクトルとの積によ
り、静磁場及び変動磁場における振動によって誘起され
る環境磁場を推定することを特徴とする請求項１記載の
生体磁場計測装置。
【請求項３】前記振動測定手段は、レーザ変位計、超
音波変位計、歪みゲージ、圧電型加速度計サーボ型加速
度計のうち１種類により、あるいは複数種類を組合わせ
て使用することを特徴とする請求項１及び請求項２のい
ずれか１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項４】前記振動測定手段を電磁場遮蔽ケース内
に設置することを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれか１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項５】前記振動測定手段を構成する部材中の慣
性体は非磁性材料からなることを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれか１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項６】前記振動測定手段は、特定の棒形状部材
の振動箇所に対して４個の歪みゲージを使用し、そのう
ち２個の歪みゲージの歪み検出方向を、前記棒形状部材
の長手方向に平行に配置し、他の２個の歪みゲージの歪
み検出方向を、前記棒形状部材の長手方向に直交する方
向に平行に配置し、これら４個の歪みゲージをブリッジ
回路に配線して、温度補償調整を行うことを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の生体磁場計
測装置。
【請求項７】前記振動測定手段は、歪みゲージを含
み、この歪みゲージに対して電磁気シールドを施し、歪
みゲージのリード線として撚り線又はシールド線を使用
することを特徴とする請求項３及び請求項６のいずれか
１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項８】前記振動雑音磁場除去手段は、概知の変
動環境磁場を発生させて測定した環境雑音磁場とこの概
知の変動環境磁場を発生させると共に概知の振動を発生
させて測定した環境雑音磁場との差から、変動環境磁場
における振動によって誘起される振動雑音磁場を推定す
るための推定データを作成することを特徴とする請求項
１乃至請求項７のいずれか１項記載の生体磁場計測装
置。
【請求項９】前記振動雑音磁場除去手段は、変動環境
磁場の発生及びその時の環境雑音磁場の測定を複数回行
い、これら複数回の測定により得た測定データを統計処
理を行って、振動雑音磁場を推定するための推定データ
とすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれ
か１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項１０】前記振動雑音磁場除去手段は、予め設
定された推定の安定化と測定精度とのバランスがとれる
ように、前記環境磁場測定手段及び前記振動測定手段の
測定データに含まれる測定上の雑音成分を考慮して、前
記推定行列を求めることを特徴とする請求項２乃至請求
項９のいずれか１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項１１】前記振動雑音磁場除去手段は、前記推
定行列を特異値分解の技術を使用して求めることを特徴
とする請求項２乃至請求項１０のいずれか１項記載の生
体磁場計測装置。
【請求項１２】前記振動測定手段は、前記生体磁場測
定手段が冷触媒体を使用する場合には少なくとも、前記
生体磁場測定手段と、冷触媒体を再生する又は補充する
冷触媒体再生補充装置と、この冷触媒体再生補充装置か
ら前記生体磁場測定手段へ冷触媒体を供給する供給路
と、前記供給路と前記冷触媒体再生補充装置との接続部
と、前記生体磁場測定手段と前記供給路との接続部との
全部、あるいはいずれかにそれぞれ振動センサを配置し
たことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか
１項記載の生体磁場計測装置。
【請求項１３】冷却装置を備え、この冷却装置と前記
生体磁場計測手段は熱伝導部材で連結されており、少な
くとも、前記冷却装置と、前記熱伝導部材と、前記生体
磁場測定手段と、前記冷却装置と前記熱伝導部材との接
続部と、前記生体磁場計測手段と前記熱伝導部材との接
続部との全部、あるいはいずれかにそれぞれ振動センサ
を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の
いずれか１項記載の生体磁場計測装置。