JPH11506198A

JPH11506198A - 低次グラディオメータを用いて高次グラディオメータを得るための方法及び装置

Info

Publication number: JPH11506198A
Application number: JP9500054A
Authority: JP
Inventors: ヴルバ，ジュリ; ジェームズハイド，ゴルドン; メングシクタスリー，ワイ; ロナルドテイラー，ブレント; アランティロットソン，マーク
Original assignee: シーテイーエフシステムズインコーポレイテッド
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1999-06-02
Also published as: DE69632583T2; CA2223748C; AU6117296A; DE69632583D1; CA2223748A1; US5657756A; EP0830612A1; WO1996041209A1; EP0830612B1

Abstract

(57)【要約】予め設定されたセンサグラディオメータを用いて磁気測定を得るための方法及び装置であって、このグラディオメータは、より高次のグラディオメータを用いて得られる磁気測定にほぼ等しくなる。この装置及び方法は、基準のテンソルグラディオメータを含み、そして測定されたテンソルの適当な成分は、センサグラディオメータから得られる測定値と結合され、より高次のセンサグラディオメータにより測定されたものとほぼ等しい磁気測定値を得る。

Description

【発明の詳細な説明】低次グラディオメータを用いて高次グラディオメータを得るための方法及び装置（技術分野）本発明は、磁気測定を行うための方法及び装置に関する。さらに、本発明は、高次のグラディオメータを用いて得られる測定と結果的にほぼ同一となる測定が、低次のグラディオメータを用いてなされる磁気測定に関する。（背景技術）磁力計をもとにしたＳＱＵＩＤを備える小さな磁場信号の測定は知られている。そこで使われているように、小さな磁場信号という用語は、生物学的磁気計測、地球物理学、非破壊評価に基づくＳＱＵＩＤ（ＳＱＵＩＤＮＤＥ）等で出会うような磁場の強さを含むものを意味する。コッホ(Koch)への米国特許第５，１２２，７４４号に示されるような一対あるいは数対の磁力計を結合するか、またはルドビーク(Ludwig)他の米国特許第５，３１１，１２９号に示されるように、一対あるいは数対の反対極を検知するセンサコイルを用いるグラディオメータを形成することは知られている。逆巻線型のグラディオメータに関する議論は、「ＳＱＵＩＤグラディオメータの空間識別と三次グラディオメータの性能」（Ｊ．Ｖｒｂａ，Ａ．Ａ．ＦｉｆｅａｎｄＭ．Ｂ．Ｂｕｒｂａｎｋ，カナダ物理学会誌、６０，１９８２，ｐｐ．１０６０−１０７３）にあり、その内容は参考としてここに含まれる。一般的に、上記したヴィルバ(Vrba)他の参考例において議論されているように、グラディオメータは、磁力計が好ましく（ここで使用されているように、磁力計及び零次グラディオメータという用語は、同義語を意味し、またグラディオメータに対する参考例は、参考文献の内容によれば、当該技術では明らかであるように、磁力計を含んでよい。）、それらは磁場の改善された空間フィルタリングを提供する。言い換えれば、非零次のグラディオメータは、このグラディオメータのセンサコイルにかなり近接して配置された磁力源に対し高感度を維持でき、グラディオメータのセンサコイルから比較的離れて配置された磁力源に対し急激に減少した感度（改善されたリジェクション）を呈する。さらに、一般的に、高次のグラディオメータは低次のグラディオメータよりもより良いリジェクション(rejection)を示す。そのような空間フィルタリングはしばしば有利であり、グラディオメータがシールドされない、あるいは最小限度にシールドされた環境で使用される場合には、特に有利である。物理的及び大きさの制約、製造加工の条件、グラディオメータの平衡関係のような種々の要因により、ハードウエアにセンサとして二次あるいは高次のグラディオメータを使用するマルチセンサ装置を製造することは概して実際的でない。したがって、ハードウエアに高次グラディオメータセンサを用いるマルチセンサ装置は、商業的に実用的ではなかった。それ故、二次あるいは高次のグラディオメータのセンサを使用することなく、それらセンサを用いて得られるものとほぼ等しい測定を行うことができる方法あるいは装置が望まれている。（発明の開示）本発明の目的は、選択された高次のセンサグラディオメータから得られるであろう測定とほぼ同一の磁気測定を得るために、与えられた次数のセンサグラディオメータを使用する新規な方法及び装置を提供することである。本発明の第１の観点によれば、選択された次数のグラディオメータが、二次のものと等しいか、あるいは与えられた次数より高次のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい磁気測定を得るための方法を提供するものであり、 (i) 前記センサグラディオメータを第１位置に配置し、 (ii) この第１位置から離れて基準システムを配置し、この基準システムが、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含んでおり、 (iii) 前記基準システムの前記次数に対するそれぞれのテンソルを決定し、 (iv) 前記基準システムに対して前記センサグラディオメータの特性ベクトルを決定し、 (v) 前記センサグラディオメータから出力を測定し、 (vi) 前記基準システムの測定された各テンソルを前記センサグラディオメータの特性ベクトルに投影し、かつ、この投影された結果と前記測定された出力を結合し、前記選択された次数のセンサから得られるものとほぼ等しい測定を形成する、各ステップを備えている。本発明の他の観点によれば、選択された次数のグラディオメータが、二次のものと等しいか、あるいは与えられた次数より高次のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい磁気測定を得る装置を提供するものであり、 (i) 与えられた次数の少なくとも１つのセンサグラディオメータと、 (ii) 前記少なくとも１つのセンサグラディオメータから離れて配置され、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含む基準システムと、 (iii) この基準システムの各テンソルグラディオメータからの出力を前記少なくとも１つのセンサグラディオメータに投影し、そして、この投影結果と前記測定された出力を結合し、前記選択された次数のセンサから得られるものとほぼ等しい測定を形成するための信号処理手段と、を備えている。本発明の他の観点によれば、選択された次数のグラディオメータが、二次のものと等しいか、あるいはそれよりも高い次数であり、この選択された次数が使用されるセンサグラディオメータの与えられた次数よりも高次となっているグラディオメータから得られるものとほぼ等しい複数の生物学的磁気測定を得るためのバイオマグネットメータシステムを提供するものであり、与えられた次数の複数のセンサグラディオメータと、前記複数のセンサグラディオメータから離れて配置され、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含む基準システムと、前記複数のセンサグラディオメータ及び前記テンソルグラディオメータから得られた複数の測定信号をデジタル化する手段と、前記テンソルグラディオメータからのデジタル化した測定信号を前記複数のセンサグラディオメータの各々に投影し、この投影結果と、それぞれのセンサグラディオメータから得られた前記デジタル化した測定信号を結合し、前記選択された次数のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい測定を形成するための信号処理手段と、を備えている。本発明のさらに他の観点によれば、少なくとも１つの与えられた次数のセンサグラディオメータを備えて磁気測定を得る方法であって、この磁気測定は、選択された高次のグラディオメータの数が、二次、あるいはそれより高次のものと同数であるグラディオメータを用いて得られる磁気測定にほぼ等しい上記測定を得る方法を提供するものであり、 (i) 基準システムを第１位置に配置し、この基準システムが、前記与えられた次数に等しいある階数のテンソルを測定し、さらに、必要ならば、前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数に対するテンソルを測定し、 (ii) 少なくとも１つのセンサグラディオメータをそれぞれ第２位置に配置して、この少なくとも１つのセンサグラディオメータに対する特性ベクトルを決定し、 (iii) 前記少なくとも１つのセンサグラディオメータから磁気測定値を表す出力を得て、 (iv) 前記決定したテンソルを前記第２位置に投影し、そして、この投影結果と前記得られたた出力を結合し、前記選択された次数のセンサグラディオメータの同等の数によって決定されたものとほぼ等しい磁気測定を形成する、各ステップを備えている。（図面の簡単な説明）本発明の好ましい実施の形態は、添付図面を参照して、例示としてのみ以下に記載される。図１は、磁力計（零次グラディオメータ）センサ、一次グラディオメータのセンサ、二次グラディオメータのセンサ、及び各次数のセンサの配置例を表す本明細書で使用される記号を示す。図２は、零次グラディオメータのセンサの概略図である。図３は、一次グラディオメータのセンサの概略図である。図４ａから図４ｃは、一次グラディオメータの概略図である。図５は、一般化された二次グラディオメータの概略図である。図６ａから図６ｃは、二次グラディオメータのいくつかの配置の概略図である。図７ａは、３成分ベクトル（テンソル）磁力計を図示するのに使用される記号を示す。図７ｂは、一次テンソルグラディオメータを図示するのに使用される記号を示す。図７ｃは、二次テンソルグラディオメータを図示するのに使用される記号を示す。図８は、一次グラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい磁力計から、磁気測定を得るために使用される従来技術の装置を示す。図９ａから図９ｄは、テンソル磁力計のいくつかの可能な配置を示す。図１０は、二次グラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい磁力計からの磁気測定を得るために使用される本発明の実施の形態を示す。図１１ａから図１１ｄは、一次テンソルグラディオメータの可能ないくつかの配置を示す。図１２は、二次グラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい一次グラディオメータからの磁気測定を得るために使用される本発明の実施の形態を示す。図１３は、三次グラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい磁力計からの磁気測定を得るために使用される本発明の実施の形態を示す。図１４ａは、二次テンソル磁力計の好ましい配置を示す。図１４ｂから図１４ｇは、二次テンソルグラディオメータの他の可能な配置を示す。図１５は、図１４ａの二次テンソルグラディオメータの配置を詳細に示す。図１６は、三次グラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい一次グラディオメータからの磁気測定を得るために使用される本発明の実施の形態を示す。図１７は、三次のグラディオメータから得られるであろうものとほぼ等しい二次グラディオメータからの磁気測定を得るために使用される本発明の実施の形態を示す。図１８は、本発明を使用するマルチチャンネルバイオマグネットメータを示す。図１９は、図１８のバイオマグネットメータで使用される参考装置と、センサの配置、ヘルメットの配置の断面図を示す。図２０は、本発明の１観点と一致するヘルメットの上断面図を示す。図２１は、図２０のＡ−Ａ線に沿う図を示す。（発明を実施するための最良の形態）以下の議論において、大文字は実際の場及びグラディエント（すなわち、Ｂ、Ｇ）をいうのに使用され、小文字は磁力計（マグネットメータ）のような種々の装置からの出力（すなわち、ｂ）をいうのに使用される。また、肉太活字体（本明細書では肉太活字体またはで示す。）はベクトル量を示し、非肉太活字体はそれぞれのベクトルの大きさを示す。上記の文字の上付きは、関連する位置を示し（すなわち、⁰ Ｇは、原点０でのグラディエントテンソルを示す）、かっこ付き下付きは、量の次数を示す（すなわち、Ｇ ⁽¹⁾はテンソル場の零次グラディエントを示し、ｇ ⁽¹⁾はテンソルＧ ⁽¹⁾ のすべての成分に応じた測定された一次グラディオメータの出力を示す。以下の議論において、次数の上付きは、一次グラディエントテンソル及び／またはグラディオメータの出力のために省略することができる。すなわち、Ｇ＝Ｇ ⁽¹⁾ 及びｇ＝ｇ ⁽¹⁾）。更に、記号に続く下付きは、与えられた量の成分を示す。例えば、Ｇ⁽¹⁾ ₁₃は、一次グラディエントテンソルの成分１、３を示し、ｇ⁽¹⁾ ₁₃は一次グラディエントテンソルの測定された成分１、３を示す。付録Ａの方程式(1)は、原点０に関する位置ｕでの磁界Ｂが、テイラー級数展開によって与えられることを示し、それは、原点（⁰ Ｂ）での磁界に、ｕに投影される原点（⁰ Ｇ ⁽¹⁾）での一次グラディエントや、ｕに投影される原点での二次グラディエント等を加えたものである。明解さと簡単化のために、以下の議論では、高次グラディエントの項は示されない。これは通常のケースではないが、高次グラディエントの影響はしばしば無視できることが、経験上わかってる。付録Ａの方程式(2)から(4)は、任意の配置での一次、二次、三次のグラディエントのテイラー級数展開の最初の２項を示す。もちろん、当該技術分野で明らかのように、四次あるいは高次の方程式は同様である。本発明において、センサグラディオメータは何次でもよい。しかし、実際には零次、一次、二次のグラディオメータが、大きさの制限や製造上の条件の理由から好ましい。もしセンサ装置が比較的、雑音のない環境（磁気遮蔽がされているような部屋）で使用されるなら、零次、一次、二次のセンサグラディオメータが使用されてよい。もしセンサ装置が適度に雑音がある環境で使用されるのであれば、零次のグラディオメータは適さない。図１は、本明細書で用いられる零次、一次、二次のグラディオメータのセンサ、それらの出力を示すために用いられる記号（それぞれｓ⁽⁰⁾、ｓ⁽¹⁾、ｓ⁽²⁾）、及びそれらセンサのいくつかの可能な配置例を示している。本発明は、特定の配置でのセンサの使用に制限されず、径方向、平面あるいは他のセンサの配置で、希望されるように使用される。図２は、零次グラディオメータセンサの略図である。センサは原点に関してｕの位置に配置され、Ｎ回巻きの単一コイルを含む。センサはコイルエリアに垂直である特性単位ベクトルｐによって定義される。簡単にいえば、もし磁界がＢであれば、そのときセンサの出力ｓ⁽⁰⁾は、センサコイルの平面に垂直なＢの成分（Ｂのｐとの内積）とセンサのゲインとの積であり、α_Bがセンサのゲインである付録Ａの方程式５によって与えられる。言い換えれば、センサの出力はセンサコイルのベクトルｐの方向に磁界ベクトルの投影によって与えられる。図３は，二つのセンサコイルを含む零次グラディオメータのセンサの略図であり、実質的に反対方向である（ｐ＝ｐ ₁＝−ｐ ₂）特性単位コイルベクトルｐ ₁及びｐ ₂を示し、それらはそれぞれＮ₁回巻き、Ｎ₂回巻きである。各センサコイルは、それぞれ位置ベクトルｕ ₁、ｕ ₂によって示される位置に配置され、二つのコイルは特性基線ベクトルｄによって表されるグラディオメータの基線によって分離される。センサｓ⁽¹⁾の出力は、α_Gがセンサのゲインである付録Ａの方程式(6)に示されるような、二つのセンサから測定される。もし原点が中点ｄに移動しｄ＝ｕ ₂ −ｕ ₁とされると、方程式(6)は付録Ａの方程式(7)に示すように書き換えられる。明らかなように、センサの出力はベクトルｐ及びｄへの一次グラディエントテンソルの投影である。図４ａ〜図４ｃは、一次グラディオメータ用の図形の内、３つの可能な図形を示している。当業者に明らかなように、図４ａのグラディオメータのために、ｄ＝ｄ（０，０，１）及びＰ＝（０，０，１）が与えられ、次に、センサ出力ｓ⁽¹ ⁾ ＝α_G1（ｐ・Ｇ・ｄ）＝α_G1Ｇ₃₃ｄが与えられる。図４ｂのグラディオメータのために、ｄ＝ｄ（０，１，０）及びＰ＝（０，０，１）が与えられ、次に、センサ出力ｓ ⁽¹⁾＝α_G1（ｐ・Ｇ・ｄ）＝α_G1Ｇ₂₃ｄが与えられる。また、図４ｃに示される傾斜したコイルを有するグラディオメータのために、ｄ＝ｄ（０，０，１）、例えば、ｐ＝（０，１／√２，１／√２）が与えられ、次に、センサ出力ｓ⁽¹⁾＝α_G1（ｐ・Ｇ・ｄ）＝（α_G1／√２）（Ｇ₂₃＋Ｇ₃₃）ｄが与えられる。後者の例において示すように、センサ出力は、一次グラディエント成分(first order gradient components)の混合である。図５に、二次グラディオメータの概略図を示す。図示するように、二次グラディオメータは、概略、２つの一次グラディオメータを形成するように配列されている４つのコイルを有している。一般的には、特性ベースライン(the characteristic baselines)ｄ，ｄ’は平行であり、特性コイルユニットベクトルｐ，ｐ’は対向している。この場合、各グラディオメータの出力は、方程式(7)によって与えられ、ｄ＝ｄ’と仮定され、二次グラディオメータの出力ｓ⁽²⁾は付録Ａの方程式(8)によって与えられる。方程式(7)で用いられた係数と同じ係数を用いて、ｕ＝ｕ−ｕ’と置くと、方程式(2)から、二次グラディオメータの出力は、付録Ａの方程式(9)に示されるように描くことができる。方程式(9)から明らかなように、二次グラディオメータの出力は、特性ベクトルｐ，ｑ及びｄへの二次グラディエントテンソルの投影である。ここで、ｐはコイルの方向であり、ｑ及びｄはグラディオメータのベースラインである。一次グラディオメータを用いると、二次グラディオメータのために種々の異なる図形が可能であり、また図６ａ〜図６ｃに３つの可能な図面を示す。図６ａに示される図形では、ｐ，ｑ及びｄは平行で、またｐ＝（０，０，１）であり、センサ出力はｓ⁽²⁾＝α_G2（ｐ・Ｇ ⁽²⁾・ｑ・ｄ）＝α_G2（Ｇ₃₃₃ｑ・ｄ）であることは当業者には明らかである。図６ｂに示される図形では、ｐ及びｑは平行であり、ｄに対して垂直であり、ここでｐ＝（０，０，１）、ｄ＝（０，１，０）であり、センサ出力はｓ⁽²⁾＝ α_G2（ｐ・Ｇ ⁽²⁾・ｑ・ｄ）＝α_G2（Ｇ₂₃₃ｑ・ｄ）である。図６ｃに示される図形では、ｐとｄは平行であり、ｐ＝（０，０，１）、ｑ＝（０，１／√２，１／√２）であり、センサ出力はｓ⁽²⁾＝α_G2（ｐ・Ｇ ⁽²⁾・ｑ・ｄ）＝（α_G2／√２）（Ｇ₂₃₃＋Ｇ₃₃₃）・ｑ・ｄである。後者の図形に示すように、出力は、二次グラディエント成分の混合である。これまでは、零次、一次及び二次のセンサに限定して述べてきたが、必要であれば、更に高次のセンサを使用できることは当業者には明らかである。より高次のセンサで得られる磁気測定とほぼ同一の磁気測定を得るために、本発明は、センサから得られる測定と基準システムから得られる測定とを結合させる。必要とする測定次数によって、基準システムは、テンソル磁力計、一次のテンソルグラディオメータ及び／または二次のテンソルグラディオメータ及び／または高次のテンソルグラディオメータを含むことになる。図７ａは、テンソル磁力計及びその出力を表す記号を示し、図７ｂは、一次グラディエントテンソル及びその出力を表す記号を示し、図７ｃは、二次グラディエントテンソル及びその出力を表す記号を示す。ここで使用されている、“テンソルグラディオメーダ”という用語は、関連する測定特性が、零次グラディエント（磁界の３要素）、一次グラディエント（少なくとも５つの線形的な独立した成分、二次グラディエント（少なくとも７つの線形的な独立した成分）など、のいずれであるかどうかを完全に区別して十分な情報を戻す基準素子を構成することを意味している。磁力計センサによる一次グラディエント測定図８は、従来技術のシステムを示し、テンソル磁力計は、磁力計センサと結合されており、一次グラディオメータで得られる測定とほぼ等しい測定を得ることができる。このシステムは、基準システムからｐへ磁気測定の関連する要素を投影し、これらを一次グラディオメータで得られる測定とほぼ等しい測定を得るためにセンサ測定に結合させる。一方、本発明は、図８の従来技術で得られるような測定を提供でき、また、二次、三次またはそれ以上の高次のグラディオメータで得られる測定とほぼ等しい測定を得ることができるという優位性がある。更に、本発明は、零次、一次、二次またはそれ以上の高次のセンサグラディオメータを用いることに限定されない。このような優位性及び特性を提供するために、本発明は新しい基準システムを採用しており、このシステムは、零次、一次、二次またはそれ以上の高次のテンソルグラディオメータを構成している。以下に述べるように、基準システムのテンソルグラディオメータの出力は直交していると椎測される。これらの出力が直交していない場合には、これら成分を直交化させることが必要であることは当業者には明白である。図９ａは１つの可能な基準テンソル磁力計の図形を示しており、３つの相互に直交するセンサコイルが立方体のキャリアの回りを覆っている。図９ｂは、他のの可能な図形を示しており、互いに直交するセンサコイルは立方体のキャリアの適宜の面に配置されている。図９ｃに示す図形は、ルドヴィッヒ（Ludwig）他の米国特許第５，３１１，１２９号に開示されたような図形を示しており、３つのセンサコイルの各々は、３面を有するピラミッド型のキャリアの対応する１つの面に配置されており、お互いに直交していない。図９ｄは、３つのセンサコイルが離れて配置されている一般的なケースを示している。互いに直交する図形は、測定結果のプロセスが複雑にならないので、基準システムにおいて使用するのに適している。しかしながら、非直交図形に必要な付加的な信号プロセスは、ルドヴィッヒが教示しているように、薄いフィルムの図形内に平面のコイルを持つ基準システムを構成することによって提供される製造の優位性により有効にオフセットされることが予期される。本発明の基準システムは、直交図形または非直交図形のいずれに使用されるとしても、センサは基準システムのどの軸にも正しく調整させる必要がないことは重要である。付録Ａの方程式(10)は、図８の従来技術の一次グラディオメータの出力ｓ⁽¹⁾ がｐに対する投影ｂ_iによってどのように形成されるかを示しており、投影ｂ_iは基準テンソル磁力計によって測定された磁界の３つの直交する成分であり、センサα_s及び基準システムα_Bのゲインが正常になった後で、これらの値は測定された零次センサ出力ｓ⁽⁰⁾と結合される。この方程式(10)において、各々のｂ_iのゲインは同じであるが、もっと一般的なケースに容易に適応できると思われる。方程式(10)は、付録Ａの方程式(11)に示すように、基準システムの線形結合の項に書き換えることができる。ここで、係数ｃはｃ_j＝（α_s／α_B）ｐ_jと定義される。ここで、ｐ_jはｐの成分である。磁力計センサによる二次グラディエント測定図１０は、本発明の実施の形態の概略図を示しており、二次グラディオメータによって得られる測定にほぼ等しい磁力計による磁気測定を得るために使用される。図８に示すシステムとは明らかに異なっており、基準システムは、零次テンソルグラディオメータ及び一次テンソルグラディオメータを構成している。一次テンソルグラディオメータを有する基準システムは、種々の方法で構成でき、いくつかの可能な図形が図１１ａ〜図１１ｄに示されている。図１１ａは、一次テンソルグラディオメータの図形を示しており、グラディオメータのコイルは、十字形型のキャリアの適宜の部分の回りを覆われており、本発明者にとって、円形コイルを有するこの図形が好適である。図１１ｂは、他の一次テンソルグラディオメータの図形を示しており、グラディオメータのコイルは十字形型のキャリアの適宜の面に配置されている。図１１ｃは、上述したルドヴィッヒの特許に示されているような一次テンソルグラディオメータの図形を示している。図１１ｄは、テンソルグラディオメータコイルが離れて配置されている一般的なケースを示している。また、他の図形も、関連する製造または組立によっては好適であることは、当業者にとっては明らかである。図１０の実施の形態において、センサの軸は、基準システムのどの軸にも対応することは要求されない。実際、基準システムのテンソル磁力計の軸は、基準システムの一次テンソルグラディオメータの軸に対応することは要求されない。しかしながら、信号の複雑さ及び関連する信号プロセスの必要性は、基準システムのテンソル磁力計及び一次テンソルグラディオメータが整列された場合（例えば３つの共通軸を有する）には減少する。本発明の実施の形態において、磁力計（零次グラディオメータ）センサ及び基準テンソル磁力計により得られる測定は、一次グラディオメータの測定を得るために適当に結合され、次に、二次グラディオメータセンサから得られる測定とほぼ等しい測定を得るために基準システムの一次テンソルグラディオメータによって得られる測定と適当に結合される。基本的に、この手順は、センサの特性ベクトルと基準システム（ｐ，ｑ，ｄ）への基準テンソル磁力計と基準テンソル一次グラディオメータの出力の投影である。特に、図１０に示すように、磁力計（零次グラディオメータ）センサはベクトルｐで表される。基準テンソル磁力計の出力は、ベクトルｂで表され、基準一次テンソルグラディオメータの出力は、ｇ_ijで表される。ここで例えば、ｉｊ＝（１１，１２，１３，２２，２３，．．．）である。したがって、二次グラディオメータ測定は、付録Ａの方程式(12)から得られる。ここで、α_s及びα_Bは前述のように定義され、α_G1は、基準一次テンソルグラディオメータのゲインであり、ｄは、センサ磁力計及び基準磁力計の出力から形成される一次グラディオメータと等しいベースラインであり、ｄ_G1は、基準一次テンソルグラディオメータのベースラインであり、この例では、すべての要素に対して等しいと推測される。この特異な例において、記述の明瞭化及び単純化のために、各要素のゲインは、テンソル磁力計及び一次テンソルグラディオメータ内で同じであり、また、一次テンソルグラディオメータのベースラインは同じである。このケースでは必要はないかもしれないが、方程式(12)は、可変ゲインまたはベースラインに合わせるために容易に書き換えられることは当業者には明らかである。方程式(12)において、ｇは、基準テンソル一次グラディオメータの出力であり、この構造は実質的に一次グラディエントテンソルＧ ⁽¹⁾の構造と同じである。一次テンソルグラディエントは、５つの線形独立成分によって十分に表現されることは当業者にとって明らかである。したがって、テンソル一次グラディオメータの出力は選択され、１つの可能な形が付録Ａの方程式(13)に示されている。便宜上、これらの５つの成分は、ベクトルｙとして表される。ここで、例えば、ｙ＝（ｇ₁₁，ｇ₁₂，ｇ₁₃，ｇ₂₂，ｇ₂₃）である。したがって、方程式(12)は、付録Ａの方程式(14)に示すように基準出力の線形結合として二次グラディオメータの出力を表すために書き換えられる。方程式(14)において、係数Cは前述のように定義される。係数ｋは、各項ｙ_i，ｉ＝１〜５に関連する項を集合させることによって導かれる。付録Ａの方程式(1 5)〜(19)は、ｙ＝（ｇ₁₁，ｇ₁₂，ｇ₁₃，ｇ₂₂，ｇ₂₃）を例示するための適当なｋ_i を示す。これらの方程式において、α_sはセンサのゲインであり、α_Gijは基準一次グラディエントテンソルの成分ｉｊのゲインであり、ｄ_ijは基準テンソル一次グラディオメータのベースラインの長さであり、ｄ＝（ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃）はセンサに対応するベースラインベクトルであって、ベクトルの長さはｄであり、また、ｐ＝（ｐ₁，ｐ₂，ｐ₃）はセンサの特性コイルベクトルである。例えば、α_G'ｓ及びα_G1'ｓはすべて同じではなく、簡単に言うと、ｄ_Giは、ｄ_ijに置き換えられる。一次グラディオメータセンサによる二次グラディエント測定図１２に、本発明の実施の形態の概略図を示す。これは、二次グラディオメータから得られる測定とほぼ等しい一次グラディオメータから磁気測定を得るために用いられる。他の実施の形態として、センサグラディオメータは、基準テンソル一次グラディオメータの軸と整列される軸を有する必要はない。この実施の形態において、センサの出力ｓ⁽¹⁾は、方程式(7)によって与えられ、また、要求される第２グラディエント測定ｓ⁽²⁾は、方程式(12)の第３項のように、基準一次グラディエントテンソルを特性ベクトルｐ及びｄに投影することによって得られ、結果は、センサ出力ｓ⁽¹⁾に結合される。前述したように、第２グラディエントｓ⁽²⁾は、付録Ａの方程式(20)のように、基準一次グラディエントテンソル出力の線形結合として表され、ここで、係数ｋは方程式(15)〜(19)に与えられる。方程式(15)〜(19)において、様々なゲイン及び／またはベースラインが用意されている。磁力計センサによる三次グラディエント測定図１３に、本発明の実施の形態の概略図を示す。これは、三次グラディオメータから得られる測定とほぼ等しい零次グラディオメータから磁気測定を得るために用いられる。図１２に示すシステムとは明らかに相違しており、基準システムに二次テンソルグラディオメータが付加されている。基準二次テンソルグラディオメータは、図１４ａ〜図１４ｇに示すように種々の方法で構成される。また、関連する製造や組立によって他の図形でもよいことは、当業者にとって明らかである。図１４ａ及び図１４ｇに示す基準システムの二次テンソルグラディオメータの図形は、冗長成分を含んでいる。これらの冗長成分は、基準システムに、成分の欠陥に関係する故障許容をもたらす。図１４におけるバー（非十字形）は、基準テンソルグラディオメータの特徴的な図形で求められる要素を有する不完全なテンソルグラディオメータを表す。図１５は図１４ａの例をより詳細に示している。必要とする二次テンソルグラディエント成分Ｇ_ijkは、この特徴的な図形から得られることは、当業者にとって明らかである。例えば、Ｇ₁₁₁＝Ｑ₁₁−Ｐ₁₁ Ｇ₁₁₂＝Ｇ₁₁−Ｒ₁₁ Ｇ₁₁₃＝Ｑ₁₃−Ｐ₁₃ Ｇ₁₂₂＝Ｇ₁₂−Ｒ₁₂ Ｇ₁₂₃＝Ｇ₁₃−Ｒ₁₃ Ｇ₂₂₂＝Ｇ₂₂−Ｒ₂₂ Ｇ₂₂₃＝Ｇ₂₃−Ｒ₂₃ 必要とする一次テンソルグラディエント成分は、直接測定または有利に配置された零次センサから合成され、また、零次成分は、この図形に含まれるテンソル磁力計から得られる。上記から明らかなように、本発明の他の実施の形態においては、センサ磁力計（零次グラディオメータ）は基準システムのいずれかの成分に整列させる必要はないが、信号プロセス要求を減少させる方が良い。図１３に示すように、この実施の形態では、センサは、特徴的なベクトルｐ及びゲインα_sによって明記された磁力計である。方程式(12)を導き出すのと同じように、付録Ａの方程式(21)は、三次グラディエント測定のために導かれる。この式において、α_B，α_G1及びα_G2は、それぞれ基準システムテンソル磁力計、一次テンソルグラディオメータ及び二次テンソルグラディオメータのゲインである。また、方程式(13)において、ｇ ⁽¹⁾は一次テンソルグラディオメータの出力に対応しており、また、ｇ ⁽²⁾は一次テンソルグラディオメータの出力に対応している。当業者に明らかなように、二次テンソルグラディエントは、７つの線形の独立項で完全に表され、また例えば、ベクトルｒとして表すこともできる。ここで、ｒ＝ｇ ⁽²⁾＝（ｇ₁₁₁，ｇ₁₁₂，ｇ₁₁₃，ｇ₁₂₂，ｇ₁₂₃，ｇ₂₂₂，ｇ₂₂₃）である。前述したように、第３グラディエントｓ⁽³⁾は、基準二次グラディエントテンソルの出力、基準一次グラディエントテンソルの出力及び基準テンソル磁力計の出力の線形結合として表される。次に、三次グラディオメータの出力は、付録Ａの方程式(22)から形成される。ここで、すべてのパラメータは前述されている。本発明の最も好ましい実施形態においては、基準二次テンソルグラディオメータは、一次グラディエントテンソルを測定するグループ内に構成される複数の一次グラディオメータを含む。この場合、方程式(22)の最終項は、これらの一次グラディオメータの項の単純な組合せとして書き換えることができる。基準二次テンソルグラディオメータのための可能な非常に多くの配列が存在する。現在の好ましい図１５の配列では、基準二次テンソルグラディオメータは、２つの一次テンソルグラディオメータおよび２つの部分的に集約された一次テンソルグラディオメータからなる。これらのテンソルグラディオメータの出力がｖ，ｘ，ｙおよびｚによって表されるとき、ｖおよびｘのそれぞれが２つの一次の独立成分を有するのに対して、ｙおよびｚは、５つの一次の独立成分を有することは、当業者にとっては明らかであろう。そして、方程式(15)ないし(19)に示される前述の係数Ｋ_jについて同様に、付録Ａにおいて方程式(23)を得るための適当な係数Ｍ_j，Ｄ_j，Ｎ_jおよびＴ_jを定義することができる。基準システムの他の配列が可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、基準テンソル磁力計を一次テンソルグラディオメータから離して、または、同じ位置に配置することができる。また、基準テンソル磁力計は、基準二次テンソルグラディオメータのいくつかの要素から離して、または、同じ位置に配置することもできる。同様に、一次グラディオメータは、基準二次グラディオメータから離して、または、同じ位置に配置することができる。例えば、図１５に示される現在の好ましい実施形態においては、基準テンソルグラディオメータは、基準一次グラディオメータである要素Ｇに配置される。また、要素Ｇは、基準二次グラディオメータの一部も形成する。上述のことから明らかなように、冗長成分は、基準二次グラディオメータおよび／または基準一次グラディオメータを要求されるように再構成（すなわち、異なる要素の組の選択から構成）することができる。一次センサによる三次の勾配測定図１６は、三次グラディオメータから得られる測定にほぼ等しい一次グラジオメータからの磁気測定を得るために用いられる本発明の実施形態の概略図を示す。三次グラディオメータの測定は、等号の右側の第２項を省略した方程式(21)と同様の方法で得ることができる。上述のように、三次グラディエント測定は、第２項を省略した方程式(23)と同様な方法で基準システムの出力の一次組合せとして表すことができ、結果として、全てのパラメータが上記のように定義された付録Ａの方程式(24)となる。さらに、センサ、一次テンソルグラディオメータまたは二次テンソルグラディオメータは、整列される必要も、互いに対して特定の位置に配置される必要もない。二次センサによる三次グラディエント測定図１７は、三次グラディオメータから得られる測定にほぼ等しい二次グラジオメータからの磁気測定を得るために用いられる本発明の実施形態の概略図を示す。この実施形態においては、二次グラディオメータセンサは、特有のベクトルｐ，ｑおよびｄによって明示される。このように、三次グラディオメータの測定は、上述と同様の方法で得られ、結果として、全てのパラメータが上記のように定義された付録Ａの方程式(25)となる。さらに、センサ、一次テンソルグラディオメータまたは二次テンソルグラディオメータは、整列される必要も、互いに対して特定の位置に配置される必要もない。上述の方法およびシステムが、望まれるならば、四次またはより高次のグラディオメータから得られるものとほぼ等しい磁気測定を提供するように拡張できることは、当業者には明らかであろう。上記の説明から当業者には明らかなように、本発明は、所定次数のセンサを用いて磁気測定し、また、これらの測定を基準システムからの測定と組合せて、より高い次数のセンサから得られるのにほぼ等しい測定を得る方法および装置を提供する。この基準システムは、要求される測定の次数よりも１つ低い次数の所定のセンサから、要求される各次数を得るためのテンソル情報を提供する。例えば、三次測定が要求される磁力計センサを有するシステムのためには、基準システムは、テンソル磁力計、一次テンソルグラディオメータおよび二次テンソルグラディオメータを含むことになる。他の例として、一次グラディオメータセンサが用いられて三次測定が要求される場合、基準システムは、一次テンソルグラディオメータおよび二次テンソルグラディオメータを含んでいることだけが必要であるが、多くのシステムは、他の目的のために、テンソル磁力計を含むことが必要であろう。上記の説明においては、理想的な素子および素子特性が仮定されていた。これは、多くの場合において非現実的な仮定ではないが、グラディオメータおよび磁力計は、誤差および不完全をある程度許容する。これらの誤差の影響は、ある状況においては大きくなるが、これらは、当該技術に考慮される一手段として、上述の適切な方程式において、補正係数を含ませることによって、補償することができる。図１８は、１４３チャンネルの生物学的磁力計システム200を備えた本発明の実施形態を示す。システム200は、構台208によって支持されてその下端部に頭部形のヘルメット 216を有するデュワー204と、頭部がヘルメット216に挿入された患者を支持する患者支持体220とを備えている。デュワー204は、ヘルメット216の周囲のグラディオメータセンサのアレー212 およびヘルメット216の上方の基準システム224を含んでいる。センサのアレー21 2および基準システム224に関連するこれらの超電導量子干渉装置（ＳＱＵＩＤｓ）は、基準システム224の上方の作動中に冷凍剤（例えば低温超伝導体用の液体ヘリウムまたは高温超伝導体用の液体窒素）が満たされデュワー204のなかに配置されている。グラディオメータセンサ212のアレーおよび基準システム224の両方から得られる測定は、機械的振動による誤差に敏感であるため、構台は、振動を最小限とし、また、比較的高い固有振動数を有するように設計される。もちろん、当業者には理解されるように、構台208は、例えば、心臓測定等の異なる生物学的磁気源のためには、異なる特性に設計される。このような構台の設計は、具体的に限定されるものではなく、当該技術における手法によって様々な技術的な設計がなされる。センサおよび基準システムの出力228は、ＳＱＵＩＤ前段増幅器232によって所望のレベルに増幅されて、その結果の増幅された信号236は、システム電子機器2 40によって処理される。システム電子機器240は、複数のＳＱＵＩＤコントローラおよび信号236をデジタル値にするためのアナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換手段と、これらのデジタル値の所望の処理を実行するための複数のデジタル信号処理装置（ＤＰＳｓ）を備えている。現在の好ましい実施形態においては、テキサスインスツルメント社のTMS320 DSPプロセッサがこれらのデジタル値を処理するために用いられる。現在の好ましい実施形態においては、各ＤＰＳは、センサのアレー212の８個までのセンサからの信号を処理し、ここのことは、これらの信号をリアルタイム処理を可能とするのに充分な処理速度を提供する。一旦処置されると、処理された信号は、スカジー（ＳＣＳＩ）インタフェイス等の適当の接続リンクを介して捕捉コンピュータ244および処理コンピュータ248 へ送られる。現在の好ましい実施形態においては、捕捉コンピュータ244および処理コンピュータ248は、異なるコンピュータシステムであるが、ある状況においては、これらは単一のコンピュータシステムに結合することができる。捕捉コンピュータ244および処理コンピュータ248は、例えば，適当に装備されたユニックス（ＵＮＩＸ）ベースのワークステーションまたはアップル社製マイクロコンピュータのマッキントッシュファミリーの一機種等のグラフィカルワークステーション能力を有する適当なコンピュータシステムとすることができる。捕捉コンピュータ244は、ＳＱＵＩＤｓの調整、データ収集および記憶、刺激および脳波（ＥＥＧ）システム等の追加周辺機器の制御を含むいくつかの作業を実行する。処理コンピュータ248は、記憶されたデータのオフラインデータ処理、並びに、リアルタイムおよび記憶データの表示を実行する。当業者には明らかなように、処理コンピュータ248は、生物学的磁力計からのデータをＭＲＩまたはＣＡＴスキャン等の他のデータと結合して、より直観的な方法で理解することができるグラフィカルディスプレイを提供することもできる。さらに、脳波（ＥＥＧ）または他の関連データは、センサのアレー212および基準システム224によってなされる測定と同時に収集することができ、好ましい実施形態においては、システム電子機器240は、そのような入力を受ける６４チャンネルを備えている。図１８に示す実施形態においては、センサのアレー212は、一次グラディオメータセンサで構成されている。本発明の利点の１つは、基準システムを複数のセンサと結合させることによって、単にセンサおよび基準システム信号を適当に組合せて処理するだけで、これらのセンサの有効次数を二次、三次またはより高い次数を増大させることができることである（基準システムが、センサ次数から所望の測定次数より少ない各次数に対するテンソルグラディオメータを含む場合）。実際、もし要求されれば、測定信号の有効次数は、要求どおりに信号の差を監視するように変更することができる。この変更は、急いで達成されて、信号がリアルタイムで、または、オフラインで受信および記憶される前に、処理される。本発明の他の利点は、一例として図１８に示されるようなシステムは、適度に磁気的に遮蔽された部屋に設置される場合、ここに開示されているように信号を処理することによって、一次グラディオメータセンサを用いることができ、さもなければ、より高度に磁気的に遮蔽された部屋を必要とすることになる。このようにして、この種のシステムの用地の遮蔽に関するコストが低減される。このシステムが、高度に遮蔽された部屋のように磁気的ノイズが小さい環境において使用される場合、このシステムは、必要ならば、磁力計センサを使用することができる。図１９は、ヘルメット216、センサのアレー212、基準システム224およびデュワー204の一部のより詳細を示す。図示されるように、ヘルメット216は、間隔をもってほぼ平行な２つの壁部249，250によって形成され、これらの間に真空空間が形成される。センサアレー212を構成する各センサグラディオメータ252は、ヘルメット216 の壁部250に取付けられており、壁部249は、人間の頭部を受容するように形成されている。ヘルメット216は、各センサ252がヘルメットに受容された人間の頭部の表面に、きわめて近接して配置されるように形成されている。様々な人間の頭部に対してヘルメット216の良好な装着を確実にするために、生物学的磁力計システムを異なる人種に使用するため、異なるヘルメットが人体測定学的なラインに沿って構成すべきことがわかっている。図２０および図２１は、本発明に関するヘルメットを示す。図において、寸法Ｆはヘルメットの前後深さを表し、寸法Ｇはヘルメットの高さを表し、また、寸法Ｈはヘルメットの幅を表す。ヘルメットの装着をより確実にするため、耳溝30 0を設けて、耳を収容するとともに、頭蓋骨の嵌合をより緊密にする。好ましい１つの形状は、寸法Ｆが約２３０ｍｍ、寸法Ｇが約２２０ｍｍ、また、寸法Ｈが約１９０ｍｍであることがわかっている。本発明者は、西洋人に使用するために、トロントバイオメディカルエンジニアリング大学のＤ．ラカンスキー(Racansky)博士によって提供された人体測定学的情報に基づくヘルメットを構築しており、このヘルメットは、寸法Ｆが約２１３ｍｍ、寸法Ｇが約１８６ｍｍ、また、寸法Ｈが約１６１ｍｍである。日本の軍隊によって提供される情報から、本発明者は、東洋人に使用するためのヘルメット216も構築している。このヘルメット、寸法Ｆが約２０３ｍｍ、寸法Ｇが約１７８ｍｍ、また、寸法Ｈが約１７２ｍｍである。もちろん、他の寸法および／または修正された形状も当業者によって見出され、また、これらは、この説明から除外されるものではない。本発明の現在の好ましい実施形態においては、ヘルメット216は、デュワー204 の軸に対して15°の角度で傾けられている。具体的には、ヘルメット216は、ヘルメットの前部が持ち上げられ、後部が下げられており、その結果、ヘルメットと対象の頭部との間の「嵌合」が改善される。以上の観点において、本発明は、より低い次数のグラディオメータを用いて、より高い次数のグラディオメータ測定を得るための新規な方法およびシステムを提供することは、当業者には明らかであろう。このことは、所与の次数のセンサグラディオメータから得られる測定と、所望の次数より１つ少ない次数のセンサからの各次数のためのテンソルグラディオメータを含む基準システムから得られる測定とを適当に組合せることによって達成される。本発明は、リアルタイム、オンラインデータ上、または、記憶されたオフラインデータ上で、必要とされる次数を変更することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ハイド，ゴルドンジェームズカナダ国ブリティッシュコロンビアブイ３ワイ２エヌ２ピットメドウーズマックミンロードナンバー51 19034 (72)発明者リー，ワイメングシクタスカナダ国ブリティッシュコロンビアブイ３ビー７アール４コクイットラムプリンセスクレッセントナンバー 422 2980 (72)発明者テイラー，ブレントロナルドカナダ国ブリティッシュコロンビアブイ３ビー７エヌ３コクイットラムプリンセスストリートナンバー312 2975 (72)発明者ティロットソン，マークアランカナダ国ブリティッシュコロンビアブイ２エックス９ダブリュ９メイプルリッジレイドアベニュー 22854

Claims

【特許請求の範囲】１．選択された次数のグラディオメータが、二次のものとほぼ等しいか、あるいは、与えられた次数より高次のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい磁気測定を得るための方法であって、 (i) 前記センサグラディオメータを第１位置に配置し、 ii) この第１位置から離れて基準システムを配置し、この基準システムが、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含み、 (iii) 前記基準システムの前記次数に対するそれぞれのテンソルを決定し、 (iv) 前記基準システムに対して前記センサグラディオメータの特性ベクトルを決定し、 (v) 前記センサグラディオメータから出力を測定し、 (vi) 前記基準システムの測定された各テンソルを前記センサグラディオメータの特性ベクトルに投影し、かつ、この投影された結果と前記測定された出力を結合し、前記選択された次数のセンサから得られるものとほぼ等しい測定を形成する、各ステップを備えていることを特徴とする方法。２．前記与えられた次数の複数のセンサグラディオメータのそれぞれに対してステップ(iii)からステップ(vi)を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記与えられた次数が、零次であることを特徴とする請求項２に記載の方法。４．前記与えられた次数が、一次であることを特徴とする請求項２に記載の方法。５．前記与えられた次数が、二次またはそれより高く、かつ選択された次数が、前記与えられた次数よりも少なくとも高い次数であることを特徴とする請求項２に記載の方法。６．ステップ(vi)は、前記基準システムの測定された各テンソルの線形的な独立成分の一組を、センサグラディオメータの複数の各特性ベクトルに投影し、複数の前記投影した成分と前記測定された出力との結合が、線形操作によって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。７．前記測定された各テンソルの前記線形的な独立成分の組のそれぞれは、前記成分の最小組であることを特徴とする請求項６に記載の方法。８．選択された次数のグラディオメータが、二次のものとほぼ等しいか、あるいは、与えられた次数より高次のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい磁気測定を得るための装置であって、 (i) 与えられた次数の少なくとも１つのセンサグラディオメータと、 (ii) 前記少なくとも１つのセンサグラディオメータから離れて配置され、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含む基準システムと、 (iii) この基準システムの各テンソルグラディオメータからの出力を前記少なくとも１つのセンサグラディオメータに投影し、そして、この投影結果と前記測定された出力を結合し、前記選択された次数のセンサから得られるものとほぼ等しい測定を形成するための信号処理手段と、を備えていることを特徴とする磁気測定装置。９．複数のセンサグラディオメータを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の磁気測定装置。 10．複数のセンサグラディオメータの前記与えられた次数は、零次であることを特徴とする請求項９に記載の磁気測定装置。 11．複数のセンサグラディオメータの前記与えられた次数は、二次であることを特徴とする請求項９に記載の磁気測定装置。 12．複数のセンサグラディオメータの前記与えられた次数は、二次であり、かつ前記選択された次数は、少なくとも三次であることを特徴とする請求項９に記載の磁気測定装置。 13．選択された次数のグラディオメータが、二次のものとほぼ等しいか、あるいは、それよりも高い次数であり、この選択された次数が、使用されるセンサグラディオメータの与えられた次数よりも高い次数となっているグラディオメータから得られるものとほぼ等しい複数の生物学的磁気測定値を得るためのバイオマグネットメータシステムであって、与えられた次数の複数のセンサグラディオメータと、前記複数のセンサグラディオメータから離れて配置され、少なくとも前記与えられた次数、あるいは前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数のテンソルグラディオメータを含む基準システムと、前記複数のセンサグラディオメータ及び前記テンソルグラディオメータから得られた複数の測定信号をデジタル化する手段と、前記テンソルグラディオメータからのデジタル化した測定信号を前記複数のセンサグラディオメータの各々に投影し、この投影結果と、それぞれのセンサグラディオメータから得られた前記デジタル化した測定信号を結合し、前記選択された次数のセンサグラディオメータから得られるものとほぼ等しい測定を形成するための信号処理手段と、を備えていることを特徴とするバイオマグネットメータシステム。 14．複数のセンサグラディオメータが周囲に配列されたヘルメットをさらに含み、このヘルメットは、人間の頭を受け入れるための形状となっていることを特徴とする請求項１３に記載のバイオマグネットメータシステム。 15．ヘルメットは、測定値によって定められた容積を取り囲み、この容積は、前後方向の深さが約２３０ｍｍ、高さが約２２０ｍｍ、幅が約１９０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載のバイオマグネットメータシステム。 16．ヘルメットは、複数のセンサグラディオメータと基準システムを含むデュワーの一端部として形成され、このデュワーは、使用時にクライオゲンを含んでいることを特徴とする請求項１４に記載のバイオマグネットメータシステム。 17．デュワーは、構台によって支持されていることを特徴とする請求項１６に記載のバイオマグネットメータシステム。 18．信号処理手段は、複数の信号処理素子を含み、各信号処理素子は、センサグラディオメータの１つ以上からの信号を処理することを特徴とする請求項１３に記載のバイオマグネットメータシステム。 19．さらに、ＥＥＧ入力手段を含んでいること特徴とする請求項１３に記載のバイオマグネットメータシステム。 20．デジタル化した測定信号は、処理上のオフラインのために記憶されていることを特徴とする請求項１３に記載のバイオマグネットメータシステム。 21．選択された次数は、デジタル化された測定信号が記憶された後に、選択されることを特徴とする請求項２０に記載のバイオマグネットメータシステム。 22．少なくとも１つの与えられた次数のセンサグラディオメータを備えて磁気測定を得るための方法であって、この磁気測定は、選択された高次のグラディオメータの数が二次、あるいはそれより高次のものと同数であるグラディオメータを用いて得られる磁気測定にほぼ等しくなり、 (i) 基準システムを第１位置に配置し、この基準システムが、前記与えられた次数に等しいある次数のテンソルを測定し、さらに、必要ならば、前記選択された次数よりも低い次数ではあるが前記与えられた次数よりも高い次数に対するテンソルを測定し、 (ii) 少なくとも１つのセンサグラディオメータをそれぞれ第２位置に配置して、この少なくとも１つのセンサグラディオメータに対する特性ベクトルを決定し、 (iii) 前記少なくとも１つのセンサグラディオメータから磁気測定値を表す出力を得て、 (iv) 前記決定したテンソルを前記第２位置に投影し、そして、この投影結果と前記得られたた出力を結合し、前記選択された次数のセンサグラディオメータの同等の数によって決定されたものとほぼ等しい磁気測定を形成する、各ステップを備えていることを特徴とする磁気測定方法。