JPH11309122A

JPH11309122A - 生体磁場計測装置

Info

Publication number: JPH11309122A
Application number: JP10118113A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kandori; 明彦神鳥; Keiji Tsukada; 啓二塚田; Hitoshi Sasabuchi; 笹渕　　仁; Takeshi Miyashita; 豪宮下; Koichi Yokozawa; 宏一横澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3451193B2

Abstract

(57)【要約】【課題】妨害磁場を精度良く安定して除去し微弱な磁
場を検出する生体磁場計測装置を提供する。【解決手段】検査対象（生体）１から発生する生体磁
場を検出する複数のＳＱＵＩＤ磁束計１１、１２と、ＳＱ
ＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライオスタット２と、
検出された生体磁場の分布を表示する表示手段６とを具
備し、クライオスタットの周囲に配置されるのコイル３
を有し、複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数の
参照ＳＱＵＩＤ磁束計１１の出力に応じてコイル３に流
す電流の大きさを、参照ＳＱＵＩＤ磁束計１１の出力が
ほぼ最小になるように制御する制御手段４とを有する。【効果】少量の冷媒の使用で装置の維持管理を低コス
トにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微弱な磁場を計測
する磁場計測方法及び磁場計測装置に関し、特に、成
人、小児、胎児等の心臓の心筋活動、脳の神経活動等に
より発生する微弱な生体磁場を、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉素子）磁
束計を用いて計測する生体磁場計測方法及び生体磁場計
測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の生体磁場計測装置では、生体から
発生する磁場（以下、「生体磁場」という）の検出に障
害となる妨害磁場を除去するために、生体磁場を検出す
るＳＱＵＩＤ磁束計の他に主に妨害磁場だけを検出する
ＳＱＵＩＤ磁束計（以下、「参照磁束計」という）を、
生体磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁束計から離れた位置
（生体磁場の影響のない位置）に配置して妨害磁場だけ
を検出し、生体磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁束計の出力
から参照磁束計の出力を差し引いて妨害磁場のキャンセ
ルを行なっていた（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｐｐｌ．
Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｖｏｌ．３、Ｎｏ．１、Ｍａ
ｒ．、１９９３、ｐｐ１８７８−１８８２）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以下の説明では、目的
とする検査対象から発生する磁場の検出に障害となる妨
害磁場を主に検出するＳＱＵＩＤ磁束計を「参照磁束
計」、磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁束計を単に「磁束
計」と表現し、単に「磁束計」との記載は「ＳＱＵＩＤ
磁束計」を意味する。

【０００４】従来技術では、通常、妨害磁場を検出する
参照磁束計はクライオスッタット内部の高い位置に配置
されているため、磁束計を超伝導状態に保持するために
液体ヘリウム等の冷媒を常に参照磁束計の位置まで充填
しておく必要があり、冷媒の消耗が多く冷媒の補給の間
隔が短くなり、多量の冷媒を必要とし、装置の維持管理
が高額となるという問題があった。更に従来法では、生
体磁場を検出する磁束計が配列される面と参照磁束計と
の距離が離れているため、実際に生体磁場が検出される
位置に於ける妨害磁場の大きさと、参照磁束計が配置さ
れた位置に於ける妨害磁場の大きさとが同じではないた
めに、妨害磁場を精度良くキャンセルできないという問
題があった。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術に於ける問
題を解決し、妨害磁場のキャンセルを精度良く簡便に実
行でき、かつ、少量の冷媒を使用して磁束計を超伝導状
態に保持し、高精度の生体磁場の計測を可能とする生体
磁場計測装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の生体磁場計測装
置は、クライオスッタットの内部の底部に配列された複
数の磁束計により生体磁場を検出する際に、端部又は端
部近傍に配列された単数又は複数の磁束計を、生体磁場
の検出の障害となる妨害磁場を検出する参照磁束計とし
て使用する。参照磁束計の出力がほぼゼロ（最小）とな
るように以下の構成により、妨害磁場のキャンセルを実
行する。（１）全ての磁束計に同じ強さのフィードバッ
クの磁場を印加する構成とする。（２）各磁束計の出力
から参照磁束計の出力を電気回路により差し引く構成と
する。（３）各磁束計の出力から参照磁束計の出力をコ
ンピュータによる演算処理により差し引く構成とする。

【０００７】本発明の生体磁場計測装置は、生体から発
生する生体磁場を検出する複数の磁束計と、磁束計を低
温に保持するクライオスッタットとを具備し、複数の磁
束計の内の単数又は複数を参照磁束計として、参照磁束
計の出力に応じて電流を流す第１のコイルを有し、第１
のコイルに流す電流を参照磁束計の出力がほぼゼロ（最
小）になるように制御する手段を有する生体磁場計測装
置に特徴がある。

【０００８】また、本発明の生体磁場計測装置では、参
照磁束計は、複数の磁束計の配列の端部又は端部の近傍
に配置される磁束計とし、参照磁束計の出力を各磁束計
の出力から差し引く処理を行ない、隣接する磁束計の出
力の差を、表示手段に表示する。参照磁束計の出力が所
定の磁場強度閾値より小さい場合に、第１のコイルに流
す電流をゼロにする。

【０００９】上記第１のコイルは、磁束計の検出コイル
が配置される面とほぼ同一の平面、又は磁束計の検出コ
イルが配置される面にほぼ平行に配置され、第１のコイ
ルは、１ターンコイル、ソレノイドコイル、ヘルムホル
ツコイルの何れかであり、直交する３方向の何れか１方
向以上の磁場を発生するコイルとするか、複数の磁束計
と磁束的にカップリング可能な、参照磁束計を動作させ
るＦＬＬ（ＦｌｕｘＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）回路のフ
ィードバックコイルとする。

【００１０】上記第１のコイルは、クライオスッタット
の周囲に配置されるか、生体を保持するベッド又はクラ
イオスッタットを保持する手段の内部又は外部に配置さ
れるか、生体磁場計測装置が置かれるシールドルームの
内壁又は外壁に配置される。また、第１のコイルを、ク
ライオスッタットの外壁に配置し、更に、クライオスッ
タット及び検査対象（生体）が配置される空間に磁場を
発生させる第２のコイルと、第２のコイルに流す電流を
制御する手段を具備することもできる。

【００１１】また、本発明の生体磁場計測装置では、生
体磁場計測装置の振動を検出する振動検出手段と、生体
磁場の検出を妨害する妨害磁場を検出するフラックスゲ
ート磁束計と、商用電源の電圧を検出する手段の何れか
一つ以上を有し、振動検出手段の出力信号をフィルタ処
理する第１の手段と、フラックスゲート磁束計の信号を
フィルタ処理する第２の手段と、商用電源の電圧を検出
する手段の出力信号をフィルタ処理する第３の手段の何
れか１つ以上と、フィルタ処理後の信号を第１のコイル
に流す電流を制御する手段と、フィルタ処理後の信号と
上記制御手段からの信号とを加算する手段を具備し、振
動検出手段と、フラックスゲート磁束計を第１のコイル
の内側に配置する構成とすることもできる。

【００１２】また、本発明の生体磁場計測装置では、生
体から発生する生体磁場を検出する複数の磁束計と、磁
束計を低温に保持するクライオスッタットと、妨害磁場
のキャンセルを行なうコイルとを具備し、複数の磁束計
の内の単数又は複数を参照磁束計として、上記コイルに
参照磁束計の出力に応じて電流を流すと共に、時間変動
する妨害磁場の周波数帯域に於ける参照磁束計の出力が
ほぼ最小となるように、コイルに流す電流を妨害磁場の
発生源毎に対応して制御する手段とを具備し、上記コイ
ルに流す電流を参照磁束計の出力がほぼゼロ（最小）に
なるように制御する制御手段とを有することにも特徴が
ある。

【００１３】なお、以上説明した生体磁場計測の構成
は、検査対象から発生する一般の微弱な磁場の一方向成
分を計測する磁場計測装置にも適用される。以上の構成
によれば、妨害磁場を精度良く安定して除去でき、少量
の液体ヘリウム等の冷媒の使用により磁場計測装置の維
持管理を低コストにできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）図１は、本発明
の第１の実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図であ
る。図１に示す如く、検査対象（被験者）１の胸部の上
部に、磁束計を内部の底部に保持し極低温に保持するク
ライオスタット２が配置されており、クライオスタット
２の内部の底部１０には磁束計１２が２次元の各配列位
置（ｉ、ｊ）に配置されている。以下では、各配列位置
（ｉ、ｊ）に配置される磁束計１２からの出力信号であ
り、検出された生体磁場の法線成分をＢ_z（ｉ、ｊ）で
示す。空間座標として直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を使用す
る時、検査対象（被験者）１の胸部の面をｘｙ面とす
る。各位置（ｉ、ｊ）の磁束計は胸部の各（ｘ、ｙ）位
置での磁場を検出する。法線方向をｚ方向とする。検査
対象（被験者）１の胸部上での磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の配
置に関しては図６に於いて後述する。

【００１５】信号処理装置５は、図９やその他の図に示
す如く、複数のＳＱＵＩＤ磁束計を磁束計として動作さ
せるＦＬＬ回路（ＦｌｕｘＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）
等を有する駆動回路、駆動回路の出力を帯域制限するフ
ィルタ回路、生体磁場信号をディジタルの値として取り
込み演算処理を行ない、処理結果等を表示する表示器
（ディスプレイ）を有するパーソナルコンピュータ等の
演算処理装置、その他の装置から構成されている。

【００１６】複数の磁束計１２の内、端部の配列位置
（０、０）に配置される参照磁束計１１からの出力信号
（Ｂ_z（０、０）＝Ｂ_zref）を、生体磁場の正確な検出
の妨げとなる妨害磁場のキャンセルを実行する際の参照
信号とする。

【００１７】制御装置４は、信号処理装置５に取り込ま
れた参照磁束計１１の出力信号（Ｂ_z（０、０）＝Ｂ
_zref）を用いて、クライオスタット２の下部の周囲に配
置されるコイル３に流す電流を、参照磁束計１１に入力
する法線方向の磁場がほぼゼロになるように制御する。
即ち、配列位置（０、０）での測定磁場がほぼゼロにな
るように電流をコイル３に流す。この結果、参照磁束計
１１により検出された磁場（Ｂ_zref）と同じ大きさの磁
場が、各磁束計１２に入力することになる。従って、制
御装置４の制御の結果、各磁束計１２の出力信号〈Ｂ_z
（ｉ、ｊ）〉は（数１）で与えられる。また、制御装置
４に於いて、コイル３に流す電流を電圧に変換して制御
装置４に表示して、参照磁束計１１で検出された磁場を
同時にモニタできる。

【００１８】

【数１】〈Ｂ_z（ｉ、ｊ）〉＝Ｂ_z（ｉ、ｊ）−Ｂ_zref …（数１）各磁束計１２の出力信号〈Ｂ_z（ｉ、ｊ）〉は信号処理
装置５で演算処理され、心臓から発する磁場の空間分布
が、等しい磁場強度を結ぶ等磁場線図としてディスプレ
イ（表示器）に表示される。等磁場線図は、ディスプレ
イに表示された表示画面６の如く、正の磁場（沸き出し
磁場）の空間分布１３が実線で、負の磁場（吸い込み磁
場）の空間分布１４が点線で表示される。

【００１９】以上の説明では、コイル３により同じ強さ
のフィードバック磁場を全ての磁束計に印加する構成を
とったが、コイル３によるフィードバック磁場を印加せ
ず、各磁束計の出力信号（Ｂ_z（ｉ、ｊ））から参照磁
束計の出力信号（Ｂ_z（０、０）＝Ｂ_zref）を電気回
路、又はコンピュータ等の演算処理装置により、（数
１）の演算を実行しても良い。

【００２０】上記の構成では、８×８の６４個の磁束計
の配列を使用し、参照磁束計として、配列位置（０、
０）に配置される磁束計を使用したが、参照磁束計とし
て、配列位置（０、７）、（７、０）、（７、７）の何
れかの配列位置に配置される磁束計を使用しても良いこ
とは言うまでもない（なお、磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の配列
位置（ｉ、ｊ）は、図４、図６に示されている）。

【００２１】また、各磁束計間の距離を大きくして配列
したり、例えば、１６×１６＝２５６個の如く多数の磁
束計の配列を使用して、生体磁場の検出領域を拡大した
場合でも、より心臓から遠く離れた位置に配置された磁
束計を参照磁束計としても良い。

【００２２】更に、以上の説明では、単一の参照磁束計
を使用する例をとり説明したが、端部近傍に配列された
少数（２〜５）の複数の磁束計を、生体磁場の検出の障
害となる妨害磁場を検出する参照磁束計として使用して
も良い。例えば、図１に示す例に於いて、心臓から発す
る磁場が非常に小さいか殆どゼロと見做せる胸部の部
位、即ち、人体の右胸上部に対応する配列位置（０、
０）、（０、１）、（１、０）に配置される磁束計、左
胸下部に対応する配列位置（７、６）、（６、７）、
（７、７）に配置される磁束計を参照磁束計として使用
するのが好ましい。複数の参照磁束計からの出力信号の
平均値を求め参照信号Ｂ_zrefとして、コイル３によるフ
ィードバック磁場の印加を実行するか、電気回路、又は
演算処理装置により（数１）の演算を実行する。上記の
平均値として、配列位置（０、０）、（０、１）、
（１、０）に配置される磁束計の出力信号の平均値、配
列位置（７、６）、（６、７）、（７、７）に配置され
る磁束計の出力信号の平均値、配列位置（０、０）、
（０、１）、（１、０）、（７、６）、（６、７）、
（７、７）に配置される磁束計の出力信号の平均値の何
れかを使用できる。

【００２３】第１の実施例によれば、「妨害磁場のｚ方
向の成分をキャンセルして磁場の検出ができる」という
効果が得られる。

【００２４】（第２の実施例）図２は、本発明の第２の
実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図である。第２
の実施例は、第１の実施例の構成に妨害磁場のキャンセ
ルを行なうかどうかの判断を行なう判断処理１５を加え
た構成である。判断処理１５は、信号処理装置５で実行
される。判断処理１５は、（数２）が成立するか否かの
処理である。

【００２５】

【数２】Ｂ_zref≧Ｂ_zthr …（数２）（数２）に於いて、Ｂ_zthrは予め設定される磁場強度閾
値を示し、通常、Ｂ_zthrは数ｐＴから数十ｐＴの範囲の
値に設定する。磁場の検出対象（成人の心臓、小児の心
臓、胎児の心臓等）により、磁場強度閾値の設定を変更
する。参照信号（Ｂ_zref）≧磁場強度閾値（Ｂ_zthr）で
ある時、信号処理装置５で、第１の実施例と同様の処理
により、等磁場線図をディスプレイに表示画面６の如く
表示し、参照信号（Ｂ_zref）＜磁場強度閾値（Ｂ_zthr）
である時、制御装置４を動作させないで、各磁束計１２
からの出力信号を信号処理装置５で演算処理（（数１）
に於いて、Ｂ_zref＝０とする。）して得られた等磁場線
図を、ディスプレイに表示画面７の如く表示する構成と
する。１３’は正の磁場（沸き出し磁場）の空間分布、
１４’は負の磁場（吸い込み磁場）の空間分布を示す。

【００２６】なお、第２の実施例で第１の実施例と同様
に、複数の磁束計を、生体磁場の検出の障害となる妨害
磁場を検出する参照磁束計として使用しても良いことは
言うまでもない。

【００２７】第２の実施例によれば、「妨害磁場のｚ方
向の成分をキャンセルして磁場の検出ができる」という
効果が得られる。

【００２８】（第３の実施例）図３は、本発明の第３の
実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図である。第３
の実施例では、第１の実施例の構成に、各（ｘ、ｙ）の
位置で検出された生体磁場の法線成分Ｂ_z（ｘ、ｙ）か
ら、ｘ及びｙの２方向の磁場成分（接線成分）〈Ｂ
_x（ｘ、ｙ）〉、〈Ｂ_y（ｘ、ｙ）〉をそれぞれ（数
３）、（数４）により推定し、磁場の絶対値を（数５）
により求める演算処理８を行ない、等磁場線図により磁
場の空間分布をディスプレイに表示する構成を加えてい
る（特願平９−６０４８８号参照）。演算処理８は、信
号処理装置５の演算処理装置で実行され、磁場の空間分
布はディスプレイに表示画面９の如く表示される。

【００２９】

【数３】〈Ｂ_x（ｘ、ｙ）〉＝−∂〈Ｂ_z（ｘ、ｙ）〉／∂ｘ …（数３）

【００３０】

【数４】〈Ｂ_y（ｘ、ｙ）〉＝−∂〈Ｂ_z（ｘ、ｙ）〉／∂ｙ …（数４）

【００３１】

【数５】Ｔ（ｘ、ｙ）＝√｛〈Ｂ_x（ｘ、ｙ）〉²＋〈Ｂ_y（ｘ、ｙ）〉²｝ …（数５）第３の実施例で、妨害磁場のｚ方向の成分のキャンセル
を第１の実施例に従い実行する場合には、妨害磁場によ
る影響が少なくなり、アンプ等の回路の出力が飽和する
ことなく、安定して磁場の空間分布が得られる。第３の
実施例の構成の特徴は、複数の磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の何
れを参照磁束計として選んでも、常にほぼ同じ結果を表
わす表示画面９が得られる点にある。

【００３２】（数３）、（数４）の演算は、具体的にい
えば、（数６）、（数７）により実行でき、〈Ｂ
_z（ｘ、ｙ）〉と〈Ｂ_z（ｘ＋Δｘ、ｙ）〉とに共通して
含まれる妨害磁場のｚ方向の成分は相殺され、及び、
〈Ｂ_z（ｘ、ｙ）〉と〈Ｂ_z（ｘ、ｙ＋Δｙ）〉とに共通
して含まれる妨害磁場のｚ方向の成分は相殺される。従
って、２次元配列された複数の磁束計の配列の中心部の
磁束計を参照磁束計として選ぶことができ、より心臓の
中心部に近い位置での磁場を検出する場合でも妨害磁場
のｚ方向の成分をコイル３によりキャンセルして磁場の
検出ができ、磁場の空間分布をディスプレイに表示画面
９の如く表示できる。

【００３３】Δｘは磁束計が配列されるｘ方向の間隔で
あり、Δｙは磁束計が配列されるｙ方向の間隔であり、
Δｘ＝Δｙである場合には、Δｘ＝Δｙ＝１としても良
い。この時、（数３）、（数４）は隣接する磁束計の出
力の差となる。

【００３４】

【数６】〈Ｂ_x（ｘ、ｙ）〉＝−｛〈Ｂ_z（ｘ、ｙ）〉−〈Ｂ_z（ｘ＋Δｘ、ｙ）〉｝／Δｘ …（数６）

【００３５】

【数７】〈Ｂ_y（ｘ、ｙ）〉＝−｛〈Ｂ_z（ｘ、ｙ）〉−〈Ｂ_z（ｘ、ｙ＋Δｙ）〉｝／Δｙ …（数７）また、第３の実施例では、妨害磁場のｚ方向の成分は、
アンプ等の回路の出力が飽和しない場合には、妨害磁場
のｚ方向の成分をキャンセルするコイル３を使用するこ
となく、より正確な磁場の空間分布を得ることもでき
る。この場合、（数３）、（数４）、（数５）は、（数
８）、（数９）、（数１０）に従い演算処理される。

【００３６】

【数８】Ｂ_x（ｘ、ｙ）＝−∂Ｂ_z（ｘ、ｙ）／∂ｘ＝−｛Ｂ_z（ｘ、ｙ）−Ｂ_z（ｘ＋Δｘ、ｙ）｝／Δｘ …（数８）

【００３７】

【数９】Ｂ_y（ｘ、ｙ）＝−∂Ｂ_z（ｘ、ｙ）／∂ｙ＝−｛Ｂ_z（ｘ、ｙ）−Ｂ_z（ｘ、ｙ＋Δｙ）｝／Δｙ …（数９）

【００３８】

【数１０】Ｔ（ｘ、ｙ）＝√｛（Ｂ_x（ｘ、ｙ））²＋Ｂ_y（ｘ、ｙ））²｝ …（数１０）即ち、各磁束計の出力信号（Ｂ_z（ｉ、ｊ））から、接
線成分Ｂ_x（ｘ、ｙ）、Ｂ_y（ｘ、ｙ）をそれぞれ（数
８）、（数９）により推定し、磁場の絶対値を（数１
０）により求める演算処理を行ない、この結果、隣接す
る磁束計の出力信号（Ｂ_z（ｉ、ｊ））に共通して含ま
れる妨害磁場のｚ方向の成分をキャンセルする操作を行
ない、Ｔ（ｘ、ｙ）を求め等磁場線図により磁場の空間
分布をディスプレイに表示する。なお、（数８）、（数
９）に於いて、Δｘ＝Δｙである場合には、Δｘ＝Δｙ
＝１としても良く、この時、（数８）、（数９）は隣接
する磁束計の出力の差となる。

【００３９】なお、上記の（数３）〜（数１０）は演算
処理８で実行される。また、（数３）、（数４）、（数
６）、（数７）、（数８）、（数９）は微分を行なう専
用の電子回路を用いて行なっても良い。

【００４０】なお、第３の実施例でも第１、第２の実施
例と同様に、複数の磁束計を、生体磁場の検出の障害と
なる妨害磁場を検出する参照磁束計として使用しても良
いことは言うまでもない。

【００４１】第３の実施例によれば、「妨害磁場のｚ方
向の成分をキャンセルして磁場の検出ができる」という
効果が得られる。

【００４２】（第４の実施例）図４は、本発明の各実施
例に於ける磁束計の２次元配列の例を示す図である。磁
場のｚ方向の成分（Ｂ_z）を検出する６４個の磁束計Ｓ
（ｉ、ｊ）（（ｉ、ｊ）＝（０、０）〜（７、７））
が、正方形の形状を持つ複数の小格子の４箇所の各角点
に配置されている。なお、小格子の形状は矩形としても
良く、三角形の形状を持つ複数の小格子の各頂点に磁束
計を配置しても良く、勿論、磁束計の個数は６４に限定
されるものではない。

【００４３】第４の実施例によれば、「複数の磁束計を
近接させて配列できる」という効果が得られる。

【００４４】（第５の実施例）図５は、本発明の各実施
例に於ける磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の構造を示す図である。
磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）は、検出コイル１９、補償コイル１
８、及びＳＱＵＩＤ１７から構成されている。検出コイ
ル１９はｚ方向に垂直な面、（ｘ、ｙ）面にほぼ平行に
配置し、一本の超伝導線を検出コイル１９と反対方向に
ボビンに巻き付けて補償コイル１８とし、一様な磁場を
キャンセルする１次微分コイルの構成として、磁場のｚ
方向の成分（Ｂ_z）を検出する構成とする。１次微分コ
イルの構成の他に、２次微分コイル等の構成も使用でき
ることは言うまでもない。１次微分コイルの構成を使用
する場合には、検出コイルと補償コイルとに入力する妨
害磁場の空間分布内の位置に依存しない一様な（一定の
値の磁場）がキャンセルされるため、第１の実施例（図
１）、第２の実施例（図２）、第３の実施例（図３）で
説明した妨害磁場のキャンセル方法を用いても磁場の空
間分布が１次以上の高次の磁場成分をキャンセルできな
い。一方、２次微分コイルの構成を用いる場合、妨害磁
場の空間分布内の位置の１次関数で表わされる磁場成分
までがキャンセルできるため、第１の実施例（図１）、
第２の実施例（図２）、第３の実施例（図３）で説明し
た妨害磁場のキャンセル方法を用いれば、妨害磁場の１
次の磁場成分までがキャンセルできる。

【００４５】第５の実施例によれば、「妨害磁場の０
次、及び１次の磁場成分までがキャンセルできる」とい
う効果が得られる。

【００４６】（第６の実施例）図６は、本発明の各実施
例に於ける検査対象（被験者）１の胸部上での磁束計Ｓ
（ｉ、ｊ）の配置の例を示す図である。６４個の隣接す
る磁束計間の距離は２５ｍｍである。

【００４７】第６の実施例によれば、「６４個の磁束計
Ｓ（ｉ、ｊ）により、面積約１７．５ｃｍ×１７．５ｃ
ｍの範囲で、生体磁場を検出できる」という効果が得ら
れる。

【００４８】（第７の実施例）図７は、磁束計Ｓ（ｉ、
ｊ）を用い妨害磁場のない状態で、かつ妨害磁場のキャ
ンセルを実行しない状態で、正常な検査対象（被験者）
の心臓からの磁場を検出した結果を磁場波形Ｍ（ｉ、
ｊ）により示す図である。図６に示す如く、磁束計Ｓ
（６、２）を剣状突起に合わせて磁場の検出を実行し
た。図７は、６４個の各磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）により検出
された磁場波形Ｍ（ｉ、ｊ）を示し、各磁場波形の横軸
は７００ｍｓの磁場計測時間の時間軸、縦軸は磁場強度
（１ｄｉｖ．＝３０ｐＴ）を示す。

【００４９】正常な検査対象（被験者）の場合、磁場波
形Ｍ（７、０）とＭ（０、７）とを結ぶ直線上に強い磁
場信号が出現する。即ち、人体の右胸下部と左胸上部と
を結ぶ直線上に強い磁場信号が出現する。一方、磁束計
Ｓ（０、０）、Ｓ（７、７）の近傍にある磁束計で検出
される磁場波形Ｍ（０、０）、Ｍ（７、７）の強度は小
さいことが分かる。以上のことから、本発明の各実施例
に於いて、参照磁束計１１として、心臓から発する磁場
強度が小さい位置（右胸上部又は左胸下部）に対応して
配置さている磁束計を使用することが望ましい。例え
ば、第１の実施例（図１）、第２の実施例（図２）、第
３の実施例（図３）、図６に示す例では、Ｓ（０、
０）、Ｓ（０、０）の近傍、Ｓ（７、７）、Ｓ（７、
７）の近傍の位置の何れかの磁束計を使用することが望
ましい。但し、第３の実施例（図３）の構成では、前述
の如く複数の磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の何れを参照磁束計と
して選んでも良い。

【００５０】第７の実施例によれば、「人体の心臓から
の生体磁場を検出する場合には、心臓の右胸上部又は左
胸下部の近傍に配置される磁束計を参照磁束計として、
妨害磁場の影響の除去された正確な磁場が検出できる」
という効果が得られる。

【００５１】（第８の実施例）図８は、本発明の各実施
例に於ける、妨害磁場をキャンセルする磁場を発生させ
るコイル３の構成例を示す図である。

【００５２】図８（ａ）に示す構成では、コイル３を１
ターンのコイル２０ｚで構成し、妨害磁場のｚ方向の成
分をキャンセルする。コイル２０ｚには、電流発生装置
２１−ｚから妨害磁場のｚ方向の成分をキャンセルする
電流が送電される。コイル２０ｚの面は、妨害磁場をキ
ャンセルする効果を上昇させるため、図５に示す検出コ
イル１９と同じ面内に配置するか、又は、検出コイル１
９と補償コイル１８との間に各コイル１８、１９にほぼ
平行に配置することが望ましい。

【００５３】図８（ｂ）に示す構成では、コイル３をソ
レノイドコイル２０ｚ’で構成し、妨害磁場のｚ方向の
成分をキャンセルする。コイル２０ｚ’には、電流発生
装置２１−ｚから妨害磁場のｚ方向の成分をキャンセル
する電流が送電される。ソレノイドコイル２０ｚ’を使
用する場合は、図５に示す検出コイル１９、補償コイル
１８の何れか一方のみを、又は両方を、ソレノイドコイ
ル２０ｚ’で囲まれる空間の中心位置に配置することが
望ましい。

【００５４】図８（ｃ）に示す構成では、コイル３をｚ
方向で対向するヘルムホルツコイル２０ｚ−１、２０ｚ
−２で構成し、妨害磁場のｚ方向の成分をキャンセルす
る。コイル３は、ヘルムホルツコイル２０ｚ−１と２０
ｚ−２に同じ方向に同じ電流が流れる如くコイルを形成
したコイルである。ヘルムホルツコイル２０ｚ−１、２
０ｚ−２には、電流発生装置２１−ｚから妨害磁場のｚ
方向の成分をキャンセルする電流が送電される。ヘルム
ホルツコイルを使用する場合にも、図５に示す検出コイ
ル１９、補償コイル１８の何れか一方のみを、又は両方
を、ソレノイドコイル２０ｚ−１、２０ｚ−２で囲まれ
る空間の中心位置に配置することが望ましい。

【００５５】図８（ｄ）に示す構成では、各方向で対向
するヘルムホルツコイル２０１ｘ、２０１ｙ、２０１ｚ
をｘ、ｙ、ｚの３方向に配置し、ヘルムホルツコイル２
０１ｘ、２０１ｙ、２０１ｚの内部空間に於いて、妨害
磁場のｘ、ｙ、ｚの３方向の成分をキャンセルする構成
とする。ヘルムホルツコイル２０１ｘには、電流発生装
置２１−ｘから妨害磁場の妨害磁場のｘ方向の成分をキ
ャンセルする電流が送電され、ヘルムホルツコイル２０
１ｙには、電流発生装置２１−ｙから妨害磁場の妨害磁
場のｙ方向の成分をキャンセルする電流が送電され、ヘ
ルムホルツコイル２０１ｚには、電流発生装置２１−ｚ
から妨害磁場の妨害磁場のｚ方向の成分をキャンセルす
る電流が送電される。３方向に配置されるヘルムホルツ
コイル２０１ｘ、２０１ｙ、２０１ｚにより妨害磁場の
３方向の成分をキャンセルできるため、本発明の各実施
例に於いて、３方向の磁場が検出可能な検出コイルをも
つ磁場ベクトル計測用のＳＱＵＩＤ磁束計を使用でき
る。

【００５６】第８の実施例によれば、「妨害磁場の３方
向の成分をキャンセルできる」という効果が得られる。

【００５７】（第９の実施例）図９は、本発明の第９の
実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図である。第９
の実施例では、第１の実施例（図１）、第２の実施例
（図２）、第３の実施例（図３）で説明した参照磁束計
１１、生体磁場計測装置の振動を計測する振動計２７、
生体磁場の検出を妨害する妨害磁場を検出するフラック
スゲート磁束計２８、商用電源２９の組み合わせによ
り、妨害磁場のキャンセルを行なうためにコイル３に流
す電流が調整される。

【００５８】妨害磁場のキャンセルを行なうコイル３は
クライオスタット２の下部に配置し、妨害磁場と反対方
向の磁場を発生させて妨害磁場をキャンセルする構成と
する。コイル３は、図８に示すコイル３の構成の何れか
とする。

【００５９】第９の実施例では、コイル３は、独立して
各々電流Ｉ_C1、Ｉ_C2、Ｉ_C3、Ｉ_C4が流されるコイル３−
１、３−２、３−３、３−４から構成されている。コイ
ル３−１には、検出された商用電源２９の周波数の変動
に基づく磁場の変動をキャンセルする振幅及び位相をも
つ電流（Ｉ_C1）が流される。コイル３−２には、振動計
２７の出力により検出された振動に基づく磁場の変動を
キャンセルする振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C2）が流さ
れる。コイル３−３には、フラックスゲート磁束計２８
により検出された磁場の変動をキャンセルする振幅及び
位相をもつ電流（Ｉ_C3）が流される。コイル３−４に
は、商用電源２９の周波数の変動に基づく磁場の変動、
振動計２７の出力により検出された振動に基づく磁場の
変動、フラックスゲート磁束計２８により検出された磁
場の変動がほぼキャンセルされた時の、参照磁束計（１
つ以上）の出力を用いて、妨害磁場をキャンセルする振
幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C4）が流される。

【００６０】フラクッスゲート磁束計２８、商用電源２
９、振動計２７、参照磁束計の出力電圧（又は、複数の
参照磁束計の出力の平均出力電圧）を、Ａ₁（ｔ）、Ａ₂
（ｔ）、Ａ₃（ｔ）、Ａ₄（ｔ）とする。先ず、Ａ
₁（ｔ）を与える時の参照磁束計からの出力電圧Ａ₁’
（ｔ）とＡ₁（ｔ）とを比較してＡ₁’（ｔ）をほぼゼロ
とするように、コイル３−１に流す電流Ｉ_C1の条件（振
幅、位相）を、Ａ₁（ｔ）に基づいて制御し、コイル３
−１に流す。次いで、Ａ₂（ｔ）を与える時の参照磁束
計からの出力電圧Ａ₂’（ｔ）とＡ₂（ｔ）とを比較して
Ａ₂’（ｔ）をほぼゼロとするように、コイル３−２に
流す電流Ｉ_C2の条件（振幅、位相）を、Ａ₂（ｔ）に基
づいて制御し、コイル３−２に流す。次いで、Ａ
₃（ｔ）を与える時の参照磁束計からの出力電圧Ａ₃’
（ｔ）とＡ₃（ｔ）とを比較してＡ₃’（ｔ）をほぼゼロ
とするように、コイル３−３に流す電流Ｉ_C3の条件（振
幅、位相）を、Ａ₃（ｔ）に基づいて制御し、コイル３
−３に流す。最後に、Ａ₄（ｔ）をほぼゼロとするよう
に、コイル３−４に流す電流Ｉ_C4の条件（振幅、位相）
を制御し、コイル３−４に流す。

【００６１】即ち、第９の実施例では、検査対象以外か
ら発生する時間変動する妨害磁場の周波数帯域に於け
る、参照磁束計の出力を最小とするように、妨害磁場の
キャンセルを行なうコイルに流す電流の振幅及び位相
を、妨害磁場の発生源（例えば、商用電源周波数の変
動、建物の振動、突発的な磁場の大きな変動）毎に対応
して、制御する構成とする。

【００６２】第９の実施例では、検査対象（被験者）が
横になるベッド２３の上方に、クライオスタット２がガ
ントリー２２によって保持されている。クライオスタッ
ト２の内部に配置されている複数のＳＱＵＩＤ磁束計
は、ＦＬＬ回路（ＦｌｕｘＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）
等を有する駆動回路２４によって磁束計として動作し、
駆動回路からの出力をフィルタ回路２５により、例え
ば、０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚの帯域制限等を施した後
に、生体磁場信号がコンピューター２６にディジタル値
として取り込まれる。第１、第２、第３の実施例と同様
に、１つ以上の参照磁束計からの出力が参照信号として
制御装置３３に伝達され、参照信号から求めた妨害磁場
のキャンセルを行なうためにコイル３（３−１、３−
２、３−３、３−４）に流す電流が調整される。

【００６３】フラックスゲート磁束計２８は、例えば、
ホール素子を用いた磁束計等を使用し、ＳＱＵＩＤ磁束
計で検出可能な磁場の限界値を越える大きな磁場を検出
する。このような限界値を越え、高い周波数で時間変化
する大きな磁場の発生源は、例えば、装置が配置される
建物の近くの道路を高速で走行する自動車、線路を高速
で走行する電車等であり、これらは、建物の振動の原因
となり、建物を構成する鉄等の磁性体の振動に伴い時間
変動する妨害磁場の発生の原因ともなっている。フラッ
クスゲート磁束計２８は、動作回路３０ｃによって磁束
計として動作し、動作回路３０ｃの出力はフィルタ回路
３１ｃによって帯域制限され、制御装置３２ｃによりコ
イル３に流す電流が制御される。

【００６４】同様に振動計２７も動作回路３０ｂによっ
て振動計として動作し、振動計の出力はフィルタ回路３
１ｂによって帯域制限され、制御装置３２ｂにより、検
出された振動により生じる妨害磁気を消去するためにコ
イル３に流す電流が制御される。ここで、振動により生
じる妨害磁気は、例えば、装置が配置されている建物等
の振動の固有振動数である１０Ｈｚ程度の基本周波数を
持っている。

【００６５】更に、商用電源２９のコンセントから電圧
検出装置３０ａによって１００Ｖ程度の電圧を減圧し
て、フィルタ回路３１ａによって商用電源周波数のみを
検出し、制御装置３２ａによりコイル３に流す電流を制
御する。

【００６６】上述の参照磁束計の出力、振動計２７の出
力、フラックスゲート磁束計２８の出力、商用電源２９の
出力を用いて、参照磁束計の出力が常にほぼゼロ（最
小）となるように、各制御装置３３、３２ａ、３２ｂ、３２
ｃはコンピュータ２６からの制御信号３４によって制御
され、以下のようにしてコイル３（３−１、３−２、３−
３、３−４）に電流が流される。先ず、定常的に最も大き
な妨害磁場の発生の原因となる商用電源２９の商用電源
周波数を参照信号として、商用電源周波数に対応する周
波数帯域（例えば、商用電源周波数が５０Ｈｚの時、２０
Ｈｚ〜８０Ｈｚ）内での参照磁束計の出力が最小となる
ように、制御装置３２ａによりコイル３に流す電流の振
幅及び位相を制御する。次いで、定常的な建物の振動に
より生じる妨害磁場の除去を行なうために、振動計２７
の出力を参照信号として、建物等の振動の固有振動数に
対応する周波数帯域（例えば、固有振動数が１０Ｈｚの
時、２Ｈｚ〜３０Ｈｚ）内での参照磁束計の出力が最小
となるように、制御装置３２ｂによりコイル３に流す電
流の振幅及び位相を制御する。最後に、フラックスゲー
ト磁束計２８で観測される、ＳＱＵＩＤ磁束計で検出可
能な磁場の限界値を越える大きい突発的な磁場（例え
ば、上記限界値を１０ｐＴとする）を参照信号として、参
照磁束計の測定周波数帯域（例えば、０．１Ｈｚ〜１０
０Ｈｚ）での出力が最小となるように、制御装置３２ｃ
によりコイル３に流す電流の振幅及び位相を制御する。
各制御装置３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、制御装置３３と同
様にコンピュータ２６（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉ
ｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）からの制御信号３４に
よって高速制御され、参照磁束計の出力が常にほぼゼロ
（最小）となるように高速制御され、コイル３に電流が
流される。このようにして、リアルタイムでの妨害磁場
のキャンセルができる。

【００６７】以上の説明した第９の実施例では、シール
ドルームを使用しない構成で説明を行なったが、シール
ドルーム内にベッド２３、ガントリー２２、クライオスタ
ット２が配置されている場合には、振動計２７、フラック
スゲート磁束計２８は、シールドルームの内部又は外部
の何れにも配置でき、商用電源２９はシールドルームの
外部にあるコンセントを用いる。

【００６８】また、ベッド２３を構成する磁性材料が振
動し磁気雑音を発生する場合には、振動計２７をベッド
２３上に配置する構成とする。同様に、ガントリー２２
を構成する磁性材料が振動し磁気雑音を発生する場合に
は、振動計２７をガントリー２２上に配置する構成とす
る。より精密な妨害磁場のキャンセルが必要な場合は、
参照磁束計（３方向の磁場が検出可能な検出コイルをも
つＳＱＵＩＤ磁束計）及びフラックスゲート磁束計２８
によりｘ、ｙ、ｚの３方向の妨害磁場の検出を行ない、振
動計２７によりｘ、ｙ、ｚの３方向の振動の大きさを検出
し、上記で説明したように、フラクッスゲート磁束計２
８、商用電源２９、振動計２７の何れかの電圧出力Ａ
（ｔ）と参照磁束計からの出力電圧Ａ’（ｔ）とを比較
して、｛Ａ（ｔ）−Ａ’（ｔ）｝をキャンセルするよう
に、コイル３−１、３−２、３−３、３−４の何れかのコイ
ルに流す電流Ｉ_C1、Ｉ_C2、Ｉ_C3、Ｉ_C4の条件（振幅、位相）
を、Ａ（ｔ）に基づいて制御する。

【００６９】第９の実施例によれば、「リアルタイムで
の妨害磁場のキャンセルができる」という効果が得られ
る。

【００７０】（第１０の実施例）図１０は、本発明の第
１０の実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図であ
る。第１０の実施例では、第９の実施例に於いて、コイル
３−１、３−２、３−３、３−４に各々独立して流す電流
Ｉ_C1、Ｉ_C2、Ｉ_C3、Ｉ_C4を合成して、コイル３に流す構成と
する。即ち、第１０の実施例では、コイル３には、商用電
源２９の周波数の変動に基づく磁場の変動をキャンセル
する振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C1）、振動計２７の出
力により検出された振動に基づく磁場の変動をキャンセ
ルする振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C2）、フラックスゲ
ート磁束計２８により検出された磁場の変動をキャンセ
ルする振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C3）、商用電源２９
の周波数の変動に基づく磁場の変動、振動計２７の出力
により検出された振動に基づく磁場の変動、フラックス
ゲート磁束計２８により検出された磁場の変動がほぼキ
ャンセルされた時の、参照磁束計（１つ以上）の出力を
キャンセルする振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C4）、の各
電流Ｉ_C1、Ｉ_C2、Ｉ_C3、Ｉ_C4の合成電流Ｉ_C＝Ｉ_C1＋Ｉ_C2＋
Ｉ_C3＋Ｉ_C4が流される。

【００７１】上述の、商用電源２９の出力Ａ₁（ｔ）、振
動計２７の出力Ａ₂（ｔ）、フラックスゲート磁束計２８
の出力Ａ₃（ｔ）、参照磁束計の出力Ａ₄（ｔ）を用いて、
参照磁束計の出力がほぼ常にゼロ（最小）となるよう
に、各制御装置３３、３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、制御装置
３３と同様にコンピュータ２６（ＤＳＰ）からの制御信
号３４によって制御され、各制御装置の出力は合成回路
２１により１つの電流信号（参照磁束計の出力をキャン
セルする振幅及び位相をもつ電流（Ｉ_C））に合成され、
コイル３に電流が流される。このようにして、リアルタ
イムでの妨害磁場のキャンセルができる。

【００７２】第１０の実施例では、コイル３をクライオ
スタットの周りに配置したが、ガントリー２２の内部又
は表面に、ベッド２３の内部又は表面に配置しても良く、
コイル３のコイル形状は、１ターンコイル、ソレノイドコ
イル、ヘルムホルツコイルの何れを使用しても構わな
い。

【００７３】更に、第９、第１０の実施例を、生体磁場を
検出する磁束計から離れた位置に主に妨害磁場だけを検
出する磁束計を配置して、妨害磁場だけを検出する従来
技術に適用することもできる。

【００７４】第１０の実施例によれば、「リアルタイム
での妨害磁場のキャンセルができる」という効果が得ら
れる。

【００７５】（第１１の実施例）図１１は、本発明の第
１１の実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図であ
る。第１１の実施例では、第１０の実施例に於いて、妨害
磁場をキャンセルするコイル３の代わりに、ベッド２３、
ガントリー２２、クライオスタット２を囲むように、ヘル
ムホルツコイル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚを配置して、ヘル
ムホルツコイルの内部空間に於いて妨害磁場をキャンセ
ルする構成とする。

【００７６】ヘルムホルツコイル３５ｘは妨害磁場のｘ
方向の成分を、ヘルムホルツコイル３５ｙは妨害磁場の
ｙ方向の成分を、ヘルムホルツコイル３５ｚは妨害磁場
のｚ方向の成分を、それぞれキャンセルするように構成
されている。

【００７７】参照磁束計と、振動計２７、フラックスゲー
ト磁束計２８、商用電源２９等の出力を組み合わせて、精
度良く妨害磁場をキャンセルする方法は、第９、第１０の
実施例で説明した方法と同様にして行ない、ヘルムホル
ツコイル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚに流す電流の振幅及び位
相を制御して妨害磁場をキャンセルする。合成及び切替
え回路２１’によって、ヘルムホルツコイル３５ｘ、３５
ｙ、３５ｚの各々に独立して電流が流される。更に、合成
及び切替え回路２１’によって、参照磁束計、商用電源２
９、振動計２７、フラックスゲート磁束計２８の何れか１
つ以上の出力の組合せに基づいて、ヘルムホルツコイル
３５ｘ、３５ｙ、３５ｚの１つ以上のコイルに独立して流
す電流を合成し、切替える制御を行なう。

【００７８】図１１に示す例では、振動計２７、フラック
スゲート磁束計２８を、ヘルムホルツコイル３５ｘ、３５
ｙ、３５ｚにより構成される空間の内部に配置している
が、上記空間の外部に配置しても良い。以上の構成では、
シールドルームを使用しない構成となる。

【００７９】更に、妨害磁場が非常に大きい環境下では、
妨害磁場、妨害電磁波を遮蔽するシールドルーム内にク
ライオスタット２、ベッド２３、ガントリー２２を配置し
て、シールドルームの外部又は内部にヘルムホルツコイ
ル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚを配置して上述の妨害磁場をキ
ャンセルする方法を用いれば、シールドルームで遮蔽で
きなかった妨害磁場を精度良くキャンセルできる。

【００８０】第１１の実施例によれば、「高価な磁気シ
ールドルームを使用しない構成が可能となり装置の設置
が低コストでできる」という効果が得られる。

【００８１】（第１２の実施例）図１２は、本発明の第
１２の実施例の生体磁場計測装置の構成を示す図であ
る。第１２の実施例では、第１１の実施例に於いて、妨害
磁場キャンセル用コイルをヘルムホルツコイル３５ｚの
みの構成として、生体磁場計測装置のシステム規模を小
さくする構成例である。第１２の実施例では、ヘルムホ
ルツコイル３５ｚが作るキャンセル磁場の方向（ｚ方
向）と同一方向のｚ方向の生体磁場を、例えば、図４に示
したｚ方向を検出するＳＱＵＩＤ磁束計を使用して計測
を行なう。

【００８２】参照磁束計、商用電源２９、振動計２７、フ
ラックスゲート磁束計２８等の出力の組合せにより、精
度良く妨害磁場をキャンセルする方法は、第９から第１
１の実施例で説明した方法と同様にして行ない、ヘルム
ホルツコイル３５ｚの電流の振幅及び位相を制御して妨
害磁場をキャンセルする。合成及び切替え回路２１’の
使用方法は第１１の実施例に説明した方法と同様にして
行ない、参照磁束計、商用電源２９、振動計２７、フラック
スゲート磁束計２８等の出力電圧の少なくとも１つ以上
の出力を組合せて、ヘルムホルツコイル３５ｚに流す電
流を制御する構成とする。更に、クライオスタット２の
上下に配置される２つのヘルムホルツコイル３５ｚが、
コイルのインダクタンス等が同一でなくバランスが悪い
時等には、上下の２つのヘルムホルツコイルに流す電流
を合成及び切替え回路２１’によって独立に調整でき
る。以上の２つのヘルムホルツコイルの使用により、キ
ャンセル磁場のｚ方向の０次又は１次の空間分布を生成
できる。更に、高次の磁場の空間分布を生成する場合に
は、４つ以上のヘルムホルツコイルを使用して、高次の妨
害磁場の空間分布をキャンセルできる。

【００８３】第１２の実施例によれば、「高価な磁気シ
ールドルームを使用しない構成が可能となり装置の設置
が低コストでできる」という効果が得られる。

【００８４】（第１３の実施例）図１３は、本発明の第
１３の実施例であり、第１０の実施例（図１０）と第１
１の実施例（図１１）とを組み合わせた生体磁場計測装
置の構成を示す図である。第１３の実施例では、妨害磁
場をキャンセルするコイル３と、ヘルムホルツコイル３
５ｘ、３５ｙ、３５ｚとを組み合わせて使用する。

【００８５】参照磁束計で検出される磁場がほぼゼロ
（最小）になるように、第９の実施例、第１０の実施例で
説明した、参照磁束計、振動計２７、フラックスゲート磁
束計２８、商用電源２９の構成により、妨害磁場をキャン
セルする電流を制御し、合成及び切替え回路２１”によ
って、参照磁束計、商用電源２９、振動計２７、フラックス
ゲート磁束計２８の何れか１つ以上の出力の組合せに基
づいて、ヘルムホルツコイル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚの１
つ以上のコイルに独立して流す電流を合成し、切替える
制御を行なう。

【００８６】電流調整装置３６により、コイル３に流す
電流とヘルムホルツコイル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚに流す
電流を調整する。例えば、フラックスゲート磁束計２８
からの出力に基づいてヘルムホルツコイル３５ｘ、３５
ｙ、３５ｚに流す電流を調整し、商用電源２９の出力、
振動計２７の出力に基づいてコイル３に流す電流を調整
する。このような調整により、生体磁場を検出する複数
の磁束計が配置される近傍で局所的に妨害磁場をキャン
セルする構成とする。

【００８７】以上説明した如く、コイル３、及びヘルムホ
ルツコイル３５ｘ、３５ｙ、３５ｚに選択的に電流を流す
構成により、複数の磁束計を妨害磁場が存在する環境中
でも安定に動作させることができる。

【００８８】第１３の実施例によれば、「大きな変動す
る妨害磁場が存在する環境中でも生体磁場装置を安定し
て動作させることができる」という効果が得られる。

【００８９】（第１４の実施例）図１４は、本発明の第
１４の実施例であり、本発明の各実施例に適用可能な電
気回路であり、各磁束計の出力から参照磁束計の出力を
差し引く電気回路の構成を示す図である。クライオスタ
ット２の内部の下部には、検出コイル（３７−１、３７−
２、…、３７−Ｎ）、ＳＱＵＩＤ（４４−１、４４−２、…、
４４−Ｎ）、フィードバックコイル（４５−１、４５−
２、…、４５−Ｎ）が配置されている。ＦＬＬ回路では、
ＳＱＵＩＤの出力は差動アンプ（３９−１、３９−２、
…、３９−Ｎ）で増幅され、積分器（４０−１、４０−２、
…４０−Ｎ）を通った後、ＳＱＵＩＤを線形動作させる
ため、フィードバックコイル（３８−１、３８−２、…、３
８−Ｎ）を通してフィードバックコイル（４５−１、４
５−２、…、４５−Ｎ）に電流を流す、フィードバック回
路を構成している。以上の構成の説明は通常のＦＬＬ回
路の説明である。

【００９０】第１４の実施例では、検出コイル３７−Ｎ
で得られる磁場の出力電圧を参照信号とし、各検出コイ
ルで得られる磁場の出力電圧から参照信号を電気的に差
し引く構成とする。各磁束計の感度のばらつき等が生じ
た場合、感度のばらつき等を補正するために、制御装置４
１により差し引く参照信号の大きさを各磁束計の出力毎
に微調整して差分回路（４２−１、４２−２、…、４２−
Ｎ−１）に入力し、各検出コイルで得られる磁場の出力
電圧の感度のばらつき等を補正した後に参照信号を電気
的に差し引いて、各磁束計の出力（４３−１、４３−２、
…、４３−Ｎ−１）を取得できる。以上の構成により、第
１の実施例（図１）、第２の実施例（図２）、第３の実施
例（図３）に於ける、各磁束計の出力から参照磁束計の
出力を差し引く信号処理を電気回路により構成できる。

【００９１】但し、妨害磁場の大きさが小さく信号取り
込み系のダイナミックレンジ内にある場合には、図１４
に示す参照磁束計の出力を差し引く構成をソフトウェア
的に処理することもできる。更に、妨害磁場が、複数の磁
束計が配列される面内で空間分布を持つ場合には、複数
の磁束計の出力や、第９の実施例（図９）第１０の実施例（図１０）、第１１の実施例（図１１）、
第１２の実施例（図１２）、第１３の実施例（図１３）
に於いて説明した、振動計２７、フラックスゲート磁束計
２８、商用電源２９等の出力を参照信号とし、上述の制御
装置４１や差分回路（４２−１、４２−２、…、４２−Ｎ
−１）の代わりに、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａ
ｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて、各磁束計の配置位
置での妨害磁場の各参照信号の空間分布を線形補間処理
等により、リアルタイム処理して、各磁束計毎に独立して
妨害磁場をキャンセルできる。

【００９２】第１４の実施例によれば、「各磁束計の配
置位置での妨害磁場をリアルタイムで各磁束計毎に独立
してキャンセルできる」という効果が得られる。

【００９３】（第１５の実施例）図１５は、本発明の第
１５の実施例であり、本発明の各実施例に適用可能な電
気回路であり、各磁束計の出力から参照磁束計の出力を
差し引く他の電気回路の構成を示す図である。図１５
は、図１４に示す参照磁束計の検出コイル３７−Ｎのフ
ィードバックコイル４６を、全ての磁束計に対する妨害
磁場をキャンセルするコイルとして使用する例を示す。
即ち、参照磁束計を動作させるＦＬＬ（ＦｌｕｘＬｏ
ｃｋｅｄＬｏｏｐ）回路のフィードバックコイル４６
は、複数の磁束計と磁束的にカップリング可能な、コイル
３として作用する。フィードバックコイル４６は、検出
コイル（３７−１、３７−２、…、３７−Ｎ）の面とほぼ
同一の面内、又はほぼ平行な面に配置されている。

【００９４】第１５の実施例の構成では、検出コイル３
７−Ｎに入力する磁場がほぼゼロ（最小）となるように
フィードバックコイル４６に電流を流すため、フィード
バックコイル４６で囲まれる空間内の磁場分布が殆どな
く、各検出コイルの大きさが全て同じ場合、全ての検出コ
イル（３７−１、３７−２、…、３７−Ｎ）に、フィードバ
ックコイル４６に電流を流すことにより生じる、同じ大
きさの磁場が入力するので、全く無調整で妨害磁場をキ
ャンセルできる。

【００９５】第１５の実施例によれば、「妨害磁場を無
調整でキャンセルできる」という効果が得られる。

【００９６】（第１６の実施例）第１６の実施例では、
一般の微弱な磁場を妨害磁場の存在下で検出する例を説
明する。以下、検査対象をアナログ腕時計として、９個の
磁束計を用いて、アナログ腕時計から発生する磁場を妨
害磁場の存在下で検出した例、及び、第１の実施例の方法
に従い妨害磁場をキャンセルしてアナログ腕時計から発
生する磁場を検出した例について説明する。

【００９７】図１６は、第１６の実施例に於いて、シール
ドルーム４７の内部でガントりー２２に保持されたクラ
イオスタット２の内部の下部に配置される９個の磁束計
により、アナログ腕時計４９から発生する磁場を検出す
る構成を示す図であり、鉄製の台車４８が妨害磁場の発
生源となっている。なお、図１６では、磁場の計測系は省
略している。磁場のｚ方向の成分（Ｂ_z）を検出する９
個の磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）（（ｉ、ｊ）＝（０、０）〜（２、
２））が、３×３のマトリックス状に平面内に配置され、
各磁束計は、正方形の形状を持つ複数の小格子の４箇所
の各角点に配置されている。

【００９８】図１７は、第１６の実施例に於いて、アナロ
グ腕時計４９から発生する磁場を、妨害磁場の存在下で
９個の磁束計を用いて検出し、ディスプレイに表示した
表示画面例を示す図である。図１７の縦軸は磁場強度を
示し１ｄｉｖ．＝１０ｐＴであり、横軸は時間軸を示し
１ｄｉｖ．＝２５０ｍｓｅｃである。図１７に示す各磁
場波形Ｂ（ｉ、ｊ）は、９個の磁束計の配列の中心の下方
に置かれたアナログ腕時計４９から発生する磁場を、ア
ナログ腕時計４９の位置から約２．５ｍ離れたシールド
ルーム４７の外部の床面に置かれた鉄製の台車４８を、
約０．５ｍ／秒の速度でアナログ腕時計４９の位置に近
付ける方向（ｘ方向）に動かしながら検出して得た例で
ある。

【００９９】磁場波形Ｂ（ｉ、ｊ）は、磁束計Ｓ（ｉ、
ｊ）により検出された磁場の時間変化を示す。各磁場波
形Ｂ（ｉ、ｊ）（ｉ、ｊ＝０、１、２）は、鉄製の台車４８
の動きに対応して時間と共に磁場強度がゆっくりと減少
する背景成分（妨害磁場：第１の磁場成分）と、アナロ
グ腕時計４９の秒針の動きに対応して発生し非常に短い
時間で大きく磁場強度が変化する磁場成分（検出目的と
する磁場：第２の磁場成分）を含んでいることが分か
る。

【０１００】図１８は、図１７と同様に鉄製の台車４８
を動かしながら、本発明の第１の実施例に従い参照磁束
計の出力Ｂ（０、０）がほぼゼロ（最小）になるように、
コイル３に電流を流し妨害磁場をキャンセルしてアナロ
グ腕時計４９からの磁場を検出し、ディスプレイに表示
した磁場波形Ｂ（ｉ、ｊ）の表示画面例を示す。図１８
の縦軸は磁場強度を示し１ｄｉｖ．＝１０ｐＴであり、
横軸は時間軸を示し１ｄｉｖ．＝２５０ｍｓｅｃであ
る。図１８に示す如く、出力Ｂ（０、０）はほぼゼロ（最
小）となり、各磁束計による磁場波形Ｂ（ｉ、ｊ）では、
時間的にゆっくりと変化する図１７に於ける第１の磁場
成分（妨害磁場）が消失していることが明確に分かる。

【０１０１】即ち、磁気シールドルーム内で本発明の第
１の実施例を適用する場合には、低周波数で変化する妨
害磁場は、簡単な構成によりキャンセルできることが明
確である。磁場波形Ｂ（０、０）を除く磁場波形では、磁
場波形Ｂ（０、０）を妨害磁場をキャンセルする参照信
号としたために、図１８に於ける第２の磁場成分（検出
目的とする磁場：アナログ腕時計４９の秒針の動きに対
応して発生する磁場）の強度は小さくなっている。

【０１０２】図１８に示す例では、妨害磁場のキャンセ
ルと同時に検出目的とする磁場の強度が小さくなってい
るが、第７の実施例で説明した如く、生体（人体）の右胸
上部又は左胸下部では心臓から発する磁場強度が小さい
ので、参照磁束計を生体の右胸上部又は左胸下部に対応
して配置される磁束計を使用し妨害磁場をキャンセルし
ても、検出目的とする心臓から発する磁場の強度が、図１
８に示す例の如く小さくなることはない。

【０１０３】第１６の実施例によれば、「低周波数で変
化する妨害磁場を、簡単な構成によりキャンセルできる、
特に人体の心臓からの磁場を正確に計測できる」という
効果が得られる。

【０１０４】（第１７の実施例）第１７の本実施例で
は、妨害磁場、妨害電磁波を遮蔽するシールドルーム内に
クライオスタット、ベッド、ガントリーを配置して、本発
明の第１、第２、第３の実施例を適用する構成とする。低
周波数で変化する妨害磁場は、本発明の第１、第２、第３
の実施例により容易にキャンセルできるので、従来の生
体磁場計測装置で妨害磁場の遮蔽に必要であった約２ｍ
ｍ厚さの２枚のμメタルを、約１ｍｍ程度の厚さの１枚
のμメタルに薄くでき、低コストで妨害磁場の遮蔽が可
能となる。

【０１０５】第１７の実施例によれば、「低コストで妨
害磁場の遮蔽が可能となる」という効果が得られる。

【０１０６】（第１８の実施例）図１９は、本発明の第
１８の実施例に於ける生体磁場計測装置の検出コイル部
の構成を示す図である。第１８の実施例では、図５に示
したＳＱＵＩＤ磁束計の円周上に妨害磁場キャンセル用
コイル３０１を配置する構成を示す。

【０１０７】図１９（ａ）に示すように、妨害磁場キャ
ンセル用コイル３０１を、検出コイル１９が形成されて
いるＳＱＵＩＤ磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の部材上に形成す
る。図１９（ｂ）、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示す
妨害磁場キャンセル用コイル３０１と検出コイル１９と
を同一面（ｘｙ面）へ投影した図である。図１９（ｂ）
の構成では、妨害磁場キャンセル用コイル３０１は、検出
コイル１９の内側に形成される。図１９（ｃ）の構成で
は、妨害磁場キャンセル用コイル３０１は検出コイル１
９の外側に形成される。なお、図１９（ｂ）、図１９
（ｃ）に示す構成に於いて、妨害磁場キャンセル用コイ
ル３０１は、検出コイル１９と同一面、検出コイル１９の
上部、検出コイル１９の下部の何れかに配置される。

【０１０８】妨害磁場キャンセル用コイル３０１には、
第１の実施例（図１）、第２の実施例（図２）、第３の実
施例（図３）に示した参照磁束計１１によって得られた
磁束量と同じ磁束量を発生させる電流を流す構成とす
る。

【０１０９】第１８の実施例では、複数の各ＳＱＵＩＤ
磁束計の検出コイルの各々の近傍に妨害磁場キャンセル
用コイルを配置し、複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数
又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、参照ＳＱＵＩＤ
磁束計の出力に基づいて、参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力
がほぼゼロになるような大きさの電流を、各コイル毎に
独立して流す制御を行なうする手段を有するので、以上
説明した構成を用いると、第１の実施例（図１）、第２の
実施例（図２）、第３の実施例（図３）に示した妨害磁
場をキャンセルするコイル３を使用することなく、各Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）毎に、各々独立して妨害磁場
をキャンセルできるため、精度良く各ＳＱＵＩＤ磁束計
Ｓ（ｉ、ｊ）に入力する妨害磁場をキャンセルできる。

【０１１０】第１８の実施例によれば、「各ＳＱＵＩＤ
磁束計毎に、各々独立して妨害磁場を精度良くキャンセ
ルできる」という効果が得られる。

【０１１１】（第１９の実施例）図２０は、本発明の第
１９の実施例に於ける妨害磁場をキャンセルするコイル
の構成を示す図である。第１９の実施例では、第１９の
実施例（図１９）で示した各ＳＱＵＩＤ磁束計Ｓ（ｉ、
ｊ）に配置された妨害磁場キャンセル用コイル３０１を
直列に接続した構成とする妨害磁場キャンセル用コイル
３０２を、各ＳＱＵＩＤ磁束計、…、Ｓ（ｉ、ｊ）、Ｓ（ｉ
＋１、ｊ＋１）、Ｓ（ｉ＋２、ｊ＋２）、…の周りに配置す
る構成とする。妨害磁場キャンセル用コイル３０２は、
検出コイル１９の内側、又は外側に形成され、検出コイル
１９の上部、検出コイル１９の下部の何れかに配置され
る。また、妨害磁場キャンセル用コイル３０２は、検出コ
イル１９の外側に形成され、検出コイル１９と同一面に
配置される。ＳＱＵＩＤ磁束計Ｓ（ｉ、ｊ）の何れか１
つ、又は複数を参照磁束計３０４として、参照磁束計３０
４で妨害磁場を検出し、検出された妨害磁場をＦＬＬ回
路、及び電流調整器３０３で電圧に変換した後に電流に
変換し、この電流を妨害磁場キャンセル用コイル３０２
に流すことにより、各ＳＱＵＩＤ磁束計に入力する妨害
磁場をキャンセルする構成とする。第１９の実施例の構
成は、第１から第３の各実施例、第９から第１３の各実施
例に適用できる。

【０１１２】第１９の実施例の生体磁場計測装置に於い
ては、複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数を参
照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、参照ＳＱＵＩＤ磁束計を除く
複数の各ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルの近傍に配置さ
れ直列に接続されるコイルと、参照ＳＱＵＩＤ磁束計の
出力に基づいて、参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼ
ロになるような大きさの電流を、コイルに流す制御を行
なう手段とを有するが、参照ＳＱＵＩＤ磁束計を除く複
数のＳＱＵＩＤ磁束計を複数の群に分けて、各群毎の複
数のＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルの近傍に配置され直
列に接続されるコイルを配置して、妨害磁場をキャンセ
ルするコイルの構成として、各群毎にコイルを制御して
も良い。

【０１１３】第１９の実施例によれば、「妨害磁場を簡
単な構成で精度良くキャンセルできる」という効果が得
られる。

【０１１４】（第２０の実施例）図２１は、本発明の第
２０の実施例に於ける、高透磁率の部材を用いた磁気シ
ールドと、高導電率の部材を用いた高周波電磁シールド
と、ヘルムホルツコイルとの組合せを用いた妨害磁場キ
ャンセルの構成を説明する図である。第２０の実施例で
は、高透磁率の部材を用いた磁気シールド３０５と、高導
電率の部材を用いた高周波電磁シールド３０６と、ヘル
ムホルツコイル３５’ｚとの組合せを用いて妨害磁場の
キャンセルを行なう。図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２
１（ｃ）、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）は、ＳＱＵＩＤ磁
束計が内蔵されているクライオスタット２の軸方向（ｚ
軸）を含む断面３０７により、妨害磁場キャンセルの構
成を説明する模式図である。図２１（ａ）、図２１
（ｂ）、図２１（ｃ）、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）に示
す模式図では、ｚ軸を囲む磁気シールド及び高周波電磁
シールドとコイルによりｚ方向の妨害磁場をキャンセル
する構成を示すが、ｘ軸を囲む磁気シールド及び高周波
電磁シールドとコイルによりｘ方向の妨害磁場のキャン
セル、ｙ軸を囲む磁気シールド及び高周波電磁シールド
とコイルによりｙ方向の妨害磁場のキャンセルが、ｚ方
向の妨害磁場をキャンセルする構成と同じ構成により可
能となる。

【０１１５】図２１（ａ）に示す構成では、第１２の実
施例（図１２）の構成と同様に、ヘルムホルツコイル３
５’ｚを用いる。図２１（ｂ）に示す構成では、最も内
側に高周波電磁シールド３０６を配置し、最も外側に磁
気シールド３０５を配置し、高周波電磁シールド３０６
と磁気シールド３０５との間にヘルムホルツコイル３
５’ｚを配置する。図２１（ｃ）に示す構成では、最も
内側に高周波電磁シールド３０６を配置し、最も外側に
ヘルムホルツコイル３５’ｚを配置し、高周波電磁シー
ルド３０６とヘルムホルツコイル３５’ｚとの間に磁気
シールド３０５を配置する。図２１（ｄ）に示す構成で
は、最も内側にヘルムホルツコイル３５’ｚを配置し、最
も外側に磁気シールド３０５を配置し、磁気シールド３
０５とヘルムホルツコイル３５’ｚとの間に高周波電磁
シールド３０６を配置する。

【０１１６】図２１（ｄ）に示すヘルムホルツコイル３
５’ｚに流す電流によリ誘発され、磁気シールド３０５、
又は高周波電磁シールド３０６に流れる誘導電流が作る
磁場が、妨害磁場となる場合には、図２１（ｅ）に示す構
成のように、ヘルムホルツコイル３５’ｚと３５”ｚと
の２セットのコイルを近接して配置する。図２１（ｅ）
に示すように、電流Ｉ１をヘルムホルツコイル３５’ｚ
に流し、電流Ｉ１が流れる方向と反対方向に電流Ｉ２を
ヘルムホルツコイル３５”ｚに流す構成とする。電流Ｉ
１と電流Ｉ２から発生する磁場が、高周波電磁シールド
３０６、又は磁気シールド３０５の位置でほぼゼロ（最
小）となるように、電流Ｉ１と電流Ｉ２とを反対方向に
流すことにより、電流Ｉ１と電流Ｉ２による磁気雑音は
発生しない。電流Ｉ１と電流Ｉ２との比を一定に保ちな
がら、クライオスタット２の内部のＳＱＵＩＤ磁束計に
入力する妨害磁場がほぼゼロ（最小）になるように電流
Ｉ１、Ｉ２の調節を行なう。以上の構成によって、妨害磁
場の高精度のキャンセルが可能となる。

【０１１７】第２０の実施例の生体磁場計測装置では、
生体から発生する生体磁場の一方向（ｚ方向）の磁場成
分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ磁束
計と、ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライオスッ
タットと、クライオスッタットをはさみ対向して配置さ
れる高周波電磁シールドと、高周波電磁シールドの外部
に配置される磁気シールドと、クライオスッタットと高
周波電磁シールドとの間に配置される第１のコイル（ヘ
ルムホルツコイル）、及び第２のコイル（ヘルムホルツ
コイル）を具備し、第１のコイルに流す第１の電流の方
向と、第２のコイルに流す第２の電流の方向とを異なら
せ、第１の電流と第２の電流が発生する磁場が、高周波電
磁シールド、又は磁気シールドの位置でほぼゼロとなる
ように制御する手段を有し、第１のコイルに流す第１の
電流、及び第２のコイルに流す第２の電流を制御して、高
周波電磁シールド、又は磁気シールドに生じる渦電流を
キャンセルして、且つ、ｚ方向に於ける妨害磁場をキャン
セルすることに特徴がある。ｚ方向に直交するｘ方向、
及びｙ方向に於いて、ｚ方向に於ける構成と同様にして、
高周波電磁シールド、磁気シールド、ヘルムホルツコイル
を配置する構成としても良い。

【０１１８】第２０の実施例によれば、「高価な磁気シ
ールドルームを使用しないで、妨害磁場の高精度のキャ
ンセルができ、装置の設置が低コストでできる」という
効果が得られる。

【０１１９】以上説明した如く、本発明の生体磁場計測
装置では、生体の胸部から発生する生体磁場の胸部の面
とほぼ垂直な方向の磁場成分（法線成分）を検出する２
次元に配列される複数の磁束計と、磁束計を低温に保持
するクライオスタットと、生体磁場の分布を表示するデ
ィスプレイと、クライオスタットの周囲を取り囲み、磁束
計の検出コイルが配置される面とほぼ同一の平面、又は
磁束計の検出コイルが配置される面とほぼ平行な面に配
置されるコイルを有し、複数の磁束計の内の単数又は複
数を参照磁束計とし、参照磁束計の出力に基づいて、上記
コイルに流す電流の大きさを、参照磁束計の出力がほぼ
ゼロ（最小）になるように制御して、生体の心臓から発
する磁場の法線成分を検出する。参照磁束計は、右胸上
部、又は左胸下部に対応する位置に配列された磁束計と
する。ディスプレイに、検出された磁場の法線成分の時
間変化を表わす磁場波形を表示することにより、生体磁
場の検出の妨害となる妨害磁場の大きさを確認できる。
また、参照磁束計の出力を各磁束計の出力から差し引き、
ディスプレイに、妨害磁場が除去された心磁図を表示で
きる。更に、隣接する磁束計の出力の差を求めることに
より、検出された磁場の法線成分から磁場の接線成分を
推定し、得られた磁場の接線成分の空間分布をディスプ
レイに表示できる。

【０１２０】以上の説明では、生体磁場の検出を主な例
にとり本発明を説明したが、本発明は生体磁場の検出に
限定されるのではなく、第１４の実施例で説明した如く、
妨害磁場の存在下で微弱な一般の磁場を検出する磁場計
測装置に適用できることは言うまでもない。

【０１２１】また、以上の説明した各実施例に於いて、計
測される信号が予め設定される閾値を上回る場合には、
妨害磁場がキャンセルできなかったと見做して、予め設
定される閾値を上回る信号が計測される時間内での計測
信号を削除する構成とするする。

【０１２２】更に、以上の説明した各実施例では、１次の
グラジオメータの構成を持つＳＱＵＩＤ磁束計を使用す
る構成について説明したが、２次のグラジオメータの構
成を持つＳＱＵＩＤ磁束計を使用する構成、又はマグネ
トメータの構成を持つＳＱＵＩＤ磁束計を使用する構成
としても良い。

【０１２３】

【発明の効果】本発明によれば、妨害磁場を精度良く安
定して除去して微弱な磁場を検出でき、特に、生体磁場計
測では心臓疾患に関する正確な情報が得られる。また、
磁場を検出する全てのＳＱＵＩＤ磁束計をクライオスタ
ットの内部の底部に保持するので、使用する液体ヘリウ
ム等の冷媒は少量だけで済み、磁場計測装置の維持管理
を低コストにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の生体磁場計測装置の構
成を示す図。

【図２】本発明の第２の実施例の生体磁場計測装置の構
成を示す図。

【図３】本発明の第３の実施例の生体磁場計測装置の構
成を示す図。

【図４】本発明の第４の実施例のＳＱＵＩＤ磁束計の２
次元配列の例を示す図。

【図５】本発明の第５の実施例のＳＱＵＩＤ磁束計の構
造を示す図。

【図６】本発明の第６の実施例の検査対象（被験者）の
胸部上でのＳＱＵＩＤ磁束計の配置の例を示す図。

【図７】本発明の第７の実施例であり、正常な検査対象
（被験者）の心臓からの磁場を検出した結果を磁場波形
により示す図。

【図８】本発明の第８の実施例の妨害磁場をキャンセル
する磁場を発生させるコイルの構成例を示す図。

【図９】本発明の第９の実施例の生体磁場計測装置の構
成を示す図。

【図１０】本発明の第１０の実施例の生体磁場計測装置
の構成を示す図。

【図１１】本発明の第１１の実施例の生体磁場装置の構
成を示す図。

【図１２】本発明の第１２の実施例の生体磁場計測装置
の構成を示す図である。

【図１３】本発明の第１３の実施例であり、第１０の実
施例と第１１の実施例とを組み合わせた生体磁場計測装
置の構成を示す図である。

【図１４】本発明の第１４の実施例であり、本発明の各
実施例に適用可能な電気回路であり、各磁束計の出力か
ら参照磁束計の出力を差し引く電気回路の構成を示す図
である。

【図１５】本発明の第１５の実施例であり、本発明の各
実施例に適用可能な電気回路であり、各磁束計の出力か
ら参照磁束計の出力を差し引く他の電気回路の構成を示
す図である。

【図１６】本発明の第１６の実施例であり、アナログ腕
時計から発生する磁場を検出する構成を示す図である。

【図１７】本発明の第１６の実施例に於いて、妨害磁場
の存在下でアナログ腕時計から発生する磁場を検出し、
ディスプレイに表示した磁場波形の表示画面例を示す図
である。

【図１８】本発明の第１６の実施例に於いて、妨害磁場
をキャンセルしてアナログ腕時計から発生する磁場を検
出し、ディスプレイに表示した磁場波形の表示画面例を
示す図である。

【図１９】本発明の第１８の実施例に於ける生体磁場計
測装置の検出コイル部の構成を示す図である。

【図２０】本発明の第１９の実施例に於ける妨害磁場を
キャンセルするコイルの構成を示す図である。

【図２１】本発明の第２０の実施例に於ける、高透磁率
の部材を用いた磁気シールドと、高導電率の部材を用い
た高周波電磁シールドと、ヘルムホルツコイルとの組合
せを用いた妨害磁場キャンセルの構成を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…検査対象（被験者）、２…クライオスタット、３、３
−１、３−２、３−３、３−４…コイル、４…制御装置、５
…信号処理装置、６…表示画面、７…表示画面、８…演算
処理、９…表示画面、１０…クライオスタット底面、１１
…参照磁束計、１２…ＳＱＵＩＤ磁束計、１３…正の磁場
（沸き出し磁場）の空間分布、１４…負の磁場（吸い込
み磁場）の空間分布、１５…判断処理、１６…磁場分布、
１７…ＳＱＵＩＤ、１８…補償コイル、１９…検出コイ
ル、２０ｚ…１ターンのコイル、２０ｚ’…ソレノイドコ
イル、２０ｚ−１、２０ｚ−２…ヘルムホルツコイル、２
１…合成回路、２１’、２１”…合成及び切替え回路、２
１−ｘ…電流発生装置（ｘ方向）、２１−ｙ…電流発生装置（ｙ方向）、２１−ｚ…電流発
生装置（ｚ方向）、２２…ガントリー、２３…ベッド、２
４…駆動回路、２５…フィルタ回路、２６…コンピュータ
ー、２７…振動計、２８…フラックスゲート磁束計、２９
…商用電源、３０ａ…電圧検出装置、３０ｂ…動作回路、
３０ｃ…動作回路、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…フィルタ回
路、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…制御装置、３３…制御装置、
３４…制御信号、３５ｘ…ヘルムホルツコイル（ｘ方向）、３５ｙ…ヘル
ムホルツコイル（ｙ方向）、３５ｚ、３５’ｚ、３５”ｚ
…ヘルムホルツコイル（ｚ方向）、３６…電流調整装置、
３７−１、３７−２、…、３７−Ｎ…検出コイル、３８−
１、３８−２、…、３８−Ｎ…フィードバックコイル、３９
−１、３９−２、…、３９−Ｎ…差動アンプ、４０−１、４
０−２、…、４０−Ｎ…積分器、４１…制御装置、４２−
１、４２−２、…、４２−Ｎ…差分回路、４３−１、４３−
２、…、４３−Ｎ−１…出力、４４−１、４４−２、…、４４
−Ｎ…ＳＱＵＩＤ、４５−１、４５−２、…、４５−Ｎ…フ
ィードバックコイル、４６…フィードバックコイル、４７
…シールドルーム、４８…鉄製の台車、４９…アナログ腕
時計、２０１ｘ…ヘルムホルツコイル（ｘ方向）、２０１
ｙ…ヘルムホルツコイル（ｙ方向）、２０１ｚ…ヘルム
ホルツコイル（ｚ方向）、Ｓ（ｉ、ｊ）…ＳＱＵＩＤ磁束
計、Ｍ（ｉ、ｊ）…磁場波形、Ｂ（ｉ、ｊ）…磁場波形、３０１、３０２…妨害磁場キャンセル用コイル、３０３…
電流調整器、３０４…参照磁束計、３０５…磁気シール
ド、３０６…高周波電磁シールド、３０７…クライオスタ
ットの軸方向を含む断面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮下豪東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者横澤宏一東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体から発生する生体磁場を検出する複数
のＳＱＵＩＤ磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保
持するクライオスッタットとを具備し、前記複数のＳＱ
ＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束
計として、該参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に応じて電流
を流す第１のコイルを有し、該第１のコイルに流す電流
を前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになるよ
うに制御する制御手段とを有することを特徴とする生体
磁場計測装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置に於いて、前記参照
ＳＱＵＩＤ磁束計は、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計の配
列の端部又はその近傍に配置されることを特徴とする生
体磁場計測装置。
【請求項３】請求項１に記載の装置に於いて、前記参照
ＳＱＵＩＤ磁束計の出力が所定の磁場強度閾値より小さ
い場合に、前記第１のコイルに流す電流をゼロにするこ
とを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項４】請求項１に記載の装置に於いて、前記第１
のコイルは、前記クライオスッタットの周囲に配置され
ることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項５】請求項１に記載の装置に於いて、前記第１
のコイルが前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルの面とほ
ぼ同一の平面に配置されることを特徴とする生体磁場計
測装置。
【請求項６】請求項１に記載の装置に於いて、前記参照
ＳＱＵＩＤ磁束計の出力を前記の各ＳＱＵＩＤ磁束計の
出力から差し引く処理を行なう回路を有することを特徴
とする生体磁場計測装置。
【請求項７】請求項１に記載の装置に於いて、前記参照
ＳＱＵＩＤ磁束計の出力を前記の各ＳＱＵＩＤ磁束計の
出力から差し引く処理を行なう演算処理手段を有するこ
とを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項８】請求項１に記載の装置に於いて、前記第１
のコイルが、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計と磁束的にカ
ップリング可能な、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計を動作さ
せるＦＬＬ（ＦｌｕｘＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）回路
のフィードバックコイルであることを特徴とする生体磁
場計測装置。
【請求項９】請求項１に記載の装置に於いて、隣接する
前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力の差を表示する表示手段を
有することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項１０】請求項１に記載の装置に於いて、前記第
１のコイルは、１ターンコイル、ソレノイドコイル、ヘ
ルムホルツコイルの何れかであることを特徴とする生体
磁場計測装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の装置に於いて、前記
第１のコイルは、直交する３方向の何れか１方向以上の
磁場を発生することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項１２】請求項１に記載の装置に於いて、前記生
体磁場計測装置が内部に配置されるシールドルームと、
前記第１のコイルが前記シールドルームの内壁又は外壁
に配置されることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項１３】請求項１に記載の装置に於いて、前記生
体を保持するベッドと、前記クライオスッタットを保持
する手段を有し、前記第１のコイルが、前記ベッド又は
前記クライオスッタットを保持する手段の内部又は外部
に配置されることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項１４】請求項１に記載の装置に於いて、前記生
体磁場計測装置の振動を検出する振動検出手段と、前記
生体磁場の検出を妨害する妨害磁場を検出するフラック
スゲート磁束計と、商用電源の電圧を検出する手段の何
れか一つ以上を有し、前記振動検出手段の出力信号をフ
ィルタ処理する第１の手段と、前記フラックスゲート磁
束計の信号をフィルタ処理する第２の手段と、前記商用
電源の電圧を検出する手段の出力信号をフィルタ処理す
る第３の手段の何れか１つ以上と、前記フィルタ処理後
の信号を前記第１のコイルに流す電流を制御する手段
と、前記フィルタ処理後の信号と前記制御手段からの信
号とを加算する手段を有することを特徴とする生体磁場
計測装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の装置に於いて、前記
生体磁場計測装置の振動を検出する振動検出手段と、前
記フラックスゲート磁束計が前記第１のコイルの内側に
配置されることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項１６】請求項１に記載の装置に於いて、前記第
１のコイルは、前記クライオスッタットの外壁に配置さ
れ、前記クライオスッタット及び前記生体が配置される
空間に磁場を発生させる第２のコイルを有し、該第２の
コイルに流す電流を制御する手段を有することを特徴と
する生体磁場計測装置。
【請求項１７】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットと、該クライオスッタットの周囲に配置さ
れるコイルを具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内
の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、該参照Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計の出力に基づいて、前記コイルに流す電
流の大きさを、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼ
ゼロになるように制御する手段を有することを特徴とす
る生体磁場計測装置。
【請求項１８】請求項１７に記載の装置に於いて、前記
コイルが前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出コイルの面とほぼ
同一の平面に配置されることを特徴とする生体磁場計測
装置。
【請求項１９】請求項１７に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力を前記の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の出力から差し引く処理を行なうことを特徴とする生
体磁場計測装置。
【請求項２０】請求項１７に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力を前記の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の出力から差し引いた結果を表示する表示手段を有す
ることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２１】請求項１７に記載の装置に於いて、隣接
する前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力の差を表示する表示手
段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２２】請求項１７に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計は、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計
の配列の周辺部又はその近傍に配置されることを特徴と
する生体磁場計測装置。
【請求項２３】生体の胸部から発生する生体磁場の前記
胸部の面と垂直な方向の磁場成分を検出する２次元に配
列される複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束
計を低温に保持するクライオスッタットと、該クライオ
スッタットの周囲を取り囲み、前記ＳＱＵＩＤ磁束計の
検出コイルの面とほぼ同一の平面に配置されるコイルを
具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複
数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、該参照ＳＱＵＩＤ磁束
計の出力に基づいて、前記コイルに流す電流の大きさ
を、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになる
ように制御する手段を有し、前記生体の心臓から発する
磁場の前記胸部の面と垂直な方向の磁場成分を検出する
ことを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２４】請求項２３に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計は、右胸上部に対応する位置に配
列されたことを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２５】請求項２３に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計は、左胸下部又は右胸上部に対応
する位置に配列されたことを特徴とする生体磁場計測装
置。
【請求項２６】請求項２３に記載の装置に於いて、前記
参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力を前記の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の出力から差し引いた結果を表示する表示手段を有す
ることを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２７】請求項２３に記載の装置に於いて、隣接
する前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力の差を表示する表示手
段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項２８】生体から発生する生体磁場を検出する複
数のＳＱＵＩＤ磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に
保持するクライオスッタットと、妨害磁場のキャンセル
を行なうコイルとを具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束
計の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計として、
前記コイルに前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に応じて
電流を流すと共に、時間変動する前記妨害磁場の周波数
帯域に於ける前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力が最小と
なるように、前記コイルに流す電流を前記妨害磁場の発
生源毎に対応して制御する手段とを具備し、前記コイル
に流す電流を前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼ
ロになるように制御する制御手段とを有することを特徴
とする生体磁場計測装置。
【請求項２９】検査対象から発生する磁場の一方向の成
分を検出する複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、該ＳＱＵＩＤ
磁束計を低温に保持するクライオスッタットとを具備
し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数を
参照ＳＱＵＩＤ磁束計として、該参照ＳＱＵＩＤ磁束計
の出力に応じて電流を流す第１のコイルを有し、該第１
のコイルに流す電流を前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力
がほぼゼロになるように制御する制御手段とを有するこ
とを特徴とする磁場計測装置。
【請求項３０】検査対象から発生する磁場の一方向の成
分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ磁束
計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライオス
ッタットと、前記クライオスッタットの周囲に配置され
るコイルを具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計の内の
単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、該参照ＳＱ
ＵＩＤ磁束計の出力に基づいて、前記コイルに流す電流
の大きさを、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼ
ロになるように制御する手段を有することを特徴とする
磁場計測装置。
【請求項３１】検査対象から発生する磁場の一方向の成
分を検出する複数のＳＱＵＩＤ磁束計と、該ＳＱＵＩＤ
磁束計を低温に保持するクライオスッタットと、妨害磁
場のキャンセルを行なうコイルとを具備し、前記複数の
ＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ
磁束計として、前記コイルに前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計
の出力に応じて電流を流すと共に、時間変動する前記妨
害磁場の周波数帯域に於ける前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計
の出力が最小となるように、前記コイルに流す電流を前
記妨害磁場の発生源毎に対応して制御する手段とを有
し、前記コイルに流す電流を前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計
の出力がほぼゼロになるように制御する制御手段とを有
することを特徴とする磁場計測装置。
【請求項３２】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットとを具備し、前記複数の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の検出コイルの近傍に配置されるコイルと、前記複数
のＳＱＵＩＤ磁束計の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計とし、該参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に基づい
て、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになる
ような大きさの電流を前記コイルに流す制御を行なう手
段を有することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項３３】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットとを具備し、前記複数の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の近傍に配置されるコイルと、前記複数のＳＱＵＩＤ
磁束計の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計と
し、該参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に基づいて、前記参
照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになるような大き
さの電流を前記コイルに流す制御を行なう手段を有する
ことを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項３４】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットとを具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計
の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、該参
照ＳＱＵＩＤ磁束計を除く前記複数の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の検出コイルの近傍に配置され直列に接続されるコイ
ルと、前記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に基づいて、前
記参照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになるような
大きさの電流を前記コイルに流す制御を行なう手段を有
することを特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項３５】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットとを具備し、前記複数のＳＱＵＩＤ磁束計
の内の単数又は複数を参照ＳＱＵＩＤ磁束計とし、該参
照ＳＱＵＩＤ磁束計を除く前記複数の各ＳＱＵＩＤ磁束
計の近傍に配置され直列に接続されるコイルと、前記参
照ＳＱＵＩＤ磁束計の出力に基づいて、前記参照ＳＱＵ
ＩＤ磁束計の出力がほぼゼロになるような大きさの電流
を前記コイルに流す制御を行なう手段を有することを特
徴とする生体磁場計測装置。
【請求項３６】生体から発生する生体磁場の一方向の磁
場成分を検出する２次元に配列される複数のＳＱＵＩＤ
磁束計と、該ＳＱＵＩＤ磁束計を低温に保持するクライ
オスッタットと、該クライオスッタットをはさみ対向し
て配置される高周波電磁シールドと、該高周波電磁シー
ルドの外部に配置される磁気シールドと、前記クライオ
スッタットと前記高周波電磁シールドとの間に配置され
る第１のコイル、及び第２のコイルを具備し、前記第１
のコイルに流す第１の電流の方向と、前記第２のコイル
に流す第２の電流の方向とを異ならせ、前記第１の電流
と前記第２の電流が発生する磁場が、前記高周波電磁シ
ールド、又は前記磁気シールドの位置でほぼゼロとなる
ように制御することを特徴とする生体磁場計測装置。