WO2019077865A1

WO2019077865A1 - 生体磁気計測装置

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Publication number: WO2019077865A1
Application number: PCT/JP2018/030748
Authority: WO
Inventors: 茂徳川端; 朝彦澁谷
Original assignee: 国立大学法人東京医科歯科大学; Tdk株式会社
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US11666261B2; JPWO2019077865A1; EP3685743A1; EP3685743B1; JP7048949B2; EP3685743A4; US20200237243A1

Abstract

本発明は、簡便に、生体の磁気情報を三次元的に取得可能な生体磁気計測装置を提供するものである。本発明の生体磁気計測装置（１０１）は、生体磁気を複数の磁気センサ（１）で同時に計測するための装置であって、複数の磁気センサ（１）は計測方向が異なるように保持部（１０）（第１保持部分（１１）及び第２保持部分（１２））に保持されており、さらに保持部（１０）（第１保持部分（１１）及び第２保持部分（１２））には、複数箇所の生体磁気を同時に計測できるように、複数の磁気センサ（１）が配置されている。磁気センサ（１）は、常温に準じた温度環境下で生体磁気を検出するものを含む。

Description

生体磁気計測装置

　本発明は、磁気センサを用いた生体磁気計測装置に関する。

　近年、医療現場において、生体の脳、心臓、筋肉の電気活動に伴って発生する微弱な低周波の磁気（磁場）を検出する脳磁計、心磁計、筋磁計といった生体磁気計測装置が使用されている。脳の電気的活動に伴って発生する脳磁は、地磁気の約１億分の１程度の強度であり、心臓の心筋の電気的活動に伴って発生する心磁は、地磁気の百万分の１程度の大きさである。そのため、生体が発生する磁気（以下、「生体磁気」ともいう。）を検出するに際し、磁気センサには、極めて高感度な検出性能が要求される。

　高感度な磁気検出を可能にする高感度磁気センサとして、超電導量子干渉素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ、以下、「ＳＱＵＩＤ」ともいう。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

　一方、冷却を必要としない常温域で、微弱な磁気の検出が可能な磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いたＭＲセンサの利用も検討されている。ＭＲセンサを用いた生体磁気計測装置では、ＭＲセンサを冷却容器（デュワー）内に配置する必要がなく、ＳＱＵＩＤセンサを用いる場合に比べ、低コストで、取り扱いが簡単で、ＭＲセンサを生体に近づけやすい利点がある。

特開２０００－４１９６５号公報

　しかしながら、これまでの生体磁気計測装置においては、ＳＱＵＩＤセンサやＭＲセンサのいずれを用いた場合においても、生体の体表面に略平行な接線方向成分のみの磁気を検出するのが一般的であった。具体的には、生体の体表面に略平行な平面上に磁気センサが二次元に配置されるのが一般的であった。そのため、生体の体表面に対して二次元の生体磁気情報を取得できるが、生体の体表面に対して深さ方向の生体磁気成分を含む三次元の生体磁気情報を取得できず、生体の磁気情報をより詳細に取得できることが期待されている。

　なお、特許文献１には、ＳＱＵＩＤセンサを内蔵した冷却容器を略Ｌの字状に構成し、ＳＱＵＩＤセンサを被験者の体前部と体側部に極力近接して配置した生体磁気計測装置が提案されている。しかしながら、ＳＱＵＩＤセンサを略Ｌの字状の冷却容器内に配置することは技術的に難しく、また、計測対象の被験者に応じて最適な位置にＳＱＵＩＤセンサを配置することが難しい。さらに、仰臥位（仰向け）や伏臥位（うつ伏せ）のみならず、立位や座位で計測することや、被験者の体格に応じた位置の調整は困難である。

　本発明は、簡便に、生体の磁気情報を三次元的に取得可能な生体磁気計測装置を提供することを目的とする。

　本発明者らは、常温に準じた温度環境下で生体磁気を検出する磁気センサを用い、これら磁気センサを、生体磁気の複数成分を同時に検出可能な位置に配置することにより、簡便に、生体の磁気情報を三次元的に取得できることを見出し、本発明を完成するに至った。

　（１）　本発明は、生体磁気を複数の磁気センサで同時に計測するための装置であって、前記磁気センサは計測方向が異なるように保持部に保持されており、さらに前記保持部には、複数箇所の生体磁気を同時に計測できるように、複数の磁気センサが配置されており、前記磁気センサは、常温に準じた温度環境下で生体磁気を検出するものを含む、生体磁気計測装置である。

　（２）　本発明は、前記保持部は、前記磁気センサが生体の体表面に略平行な（ｘ－ｙ）座標の座標位置に二次元に配置される第１保持部分と、前記磁気センサが（ｘ－ｙ）座標とは異なる座標の座標位置に二次元に配置される第２保持部分とを備える、（１）に記載の生体磁気計測装置である。

　（３）　本発明は、前記第１保持部分の磁気センサが配置される第１保持面と、前記第２保持部分の磁気センサとが配置される第２保持面とが、断面視で略直角に配置される、（２）に記載の生体磁気計測装置である。

　（４）　本発明は、前記保持部は、前記磁気センサが二次元に配置される第３保持部分と、前記第３保持部分を前記第１保持部分又は前記第２保持部分に対して開閉可能にする開閉機構と、前記第３保持部分を前記第１保持部分又は前記第２保持部分に向けて移動可能にする移動機構とを備える、（２）又は（３）に記載の生体磁気計測装置である。

　（５）　本発明は、前記磁気センサは、ＳＱＵＩＤセンサを含む、（１）～（４）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　（６）　本発明は、前記保持部には、前記磁気センサを着脱可能又は可動自在に保持する保持枠がアレイ状に配置されている、（１）～（５）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　（７）　本発明は、前記保持部には、前記磁気センサをスライド移動可能に保持するレールが複数配置されている、（１）～（６）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　（８）　本発明は、前記保持部は、前記磁気センサを生体に対して接離する接離方向へ個別に移動させる移動機構を備える、（１）～（７）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　（９）　本発明は、前記保持部は、非磁性材料から構成される、（１）～（８）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　（１０）　本発明は、前記保持部は、可撓性材料から構成される、（１）～（９）のいずれかに記載の生体磁気計測装置である。

　本発明によれば、簡便に、生体磁気の情報を三次元的に取得可能な生体磁気計測装置を提供することができる。また、本発明によれば、生体磁気の情報を三次元的に得ることができるため、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）等の画像診断装置で撮影された立体画像と重ね合わせることができ、心臓や神経疾患等を診断する上で非常に有用である。

　さらに、本発明によれば、常温に準じた温度環境下で生体磁気を検出する磁気センサを含むため、その磁気センサを容易に移動させることができる。その結果、固定する必要があるＳＱＵＩＤセンサのみの場合と異なり、計測対象に応じて最適な位置に磁気センサを配置することができる。

第１実施形態に係る生体磁気計測装置の構成を模式的に示す模式断面図である。磁気センサと生体磁気との位置関係を示す模式図である。第２実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。第３実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。第４実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。第５実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。保持部の構成例１を模式的に示す模式正面図である。図７に示す保持部におけるＡ－Ａ’断面の部分拡大図である。保持部の構成例２を模式的に示す模式正面図である。保持部の構成例３を模式的に示す模式断面図である。保持部の構成例４を模式的に示す模式正面図である。（ａ）は、被験者の正面側に配置された第１保持部分の磁気センサにより得られ磁場波形データを示す図であり、（ｂ）は、被験者の側面側に配置された第２保持部分の磁気センサ１により得られた磁場波形データを示す図である。生体磁気計測装置から得られた生体信号データから構築された心磁図データと、Ｘ線（ＣＴ）画像とを重ね合わせた生体情報の一例を示す図である。本発明の第３実施形態を採用した試作機で被験者を実際に計測している様子を、背後から撮った写真である。本発明の第３実施形態を採用した試作機の第２保持部材と第３保持部材を分離させた写真である。本発明の第３実施形態を採用した試作機を斜視方向から撮った写真である。

　以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

　本実施形態に係る生体磁気計測装置は、生体磁気を複数の磁気センサで同時に計測するための装置であって、複数の磁気センサは計測方向が異なるように保持部に保持され、一箇所の生体磁気に対して複数方向成分の生体磁気を検出する。さらに、保持部には、所望の計測範囲に応じて複数箇所の生体磁気を同時に計測できるように、複数の磁気センサが配置され、複数箇所の生体磁気に対してそれぞれ複数方向成分の生体磁気を検出する。ここで、一箇所の生体磁気とは、一つの磁気センサで検出可能な箇所内で発生する生体磁気であり、該箇所における生体磁気の発生源は１箇所であっても、複数箇所であってもよい。

　例えば、後述するように、生体の体表面に略平行な（ｘ－ｙ）座標の特定の座標位置（ｘ、ｙ）に配置された磁気センサにより、一箇所の生体磁気のｘ方向成分又はｙ方向成分を検出すると同時に、（ｙ－ｚ）座標の特定の座標位置（ｙ、ｚ）に配置された磁気センサにより、一箇所の生体磁気のｚ方向成分を検出する。さらに、複数箇所の生体磁気を同時に検出するべく、複数の磁気センサを（ｘ－ｙ）座標の複数の座標位置、及び（ｙ―ｚ）座標の複数の座標位置にそれぞれ二次元に配置することにより、三方向以上の成分を含む三次元の生体磁気情報を得ることができる。

　本実施形態に係る生体磁気計測装置によれば、複数の磁気センサにより一箇所の生体磁気の複数方向成分を計測するため、ひとつの磁気センサで一箇所の生体磁気の一方向成分のみを計測する場合に比べ、生体磁気の情報を詳細に取得可能である。

　以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の、数、寸法比率等は実際とは異なっていることがある。

　＜第１実施形態に係る生体磁気計測装置＞
　図１は、第１実施形態に係る生体磁気計測装置の構成を模式的に示す模式断面図である。図２は、磁気センサと生体磁場との位置関係を示す模式図である。図１に示すように、第１実施形態に係る生体磁気計測装置１０１は、複数の磁気センサ１が保持部１０によって保持され、断面視で略Ｌ字状に形成された保持部１０が生体である被験者Ｓの左側半身を囲むように配置される。そして、図２に示すように、生体磁気計測装置１０１は、刺激装置からの電気的刺激によって、被験者Ｓ（例えば、心臓）に発生した生体活動電流Ｉから生じる微小な生体磁場（生体磁気）Ｈを、複数の磁気センサ１で検出する。

　［磁気センサ］
　磁気センサ１としては、常温に準じた温度環境下で少なくとも１軸方向の磁気を検出可能で、１０^－４Ｔ（テスラ）～１０^－１０Ｔ（テスラ）程度の磁気を検出することができれば、いずれの磁気センサであってもよい。

　このような磁気センサ１としては、例えば、磁気巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲセンサ）、トンネル磁気抵抗センサ（ＴＭＲセンサ）、異方的磁気抵抗センサ（ＡＭＲセンサ）、磁気インピーダンスセンサ（ＭＩセンサ）、フラックスゲートセンサ、光ポンピング原子磁気センサ等が好ましく挙げられる。

　これら磁気センサ１は、ＳＱＵＩＤセンサと同程度の情報を得ることができ、かつ、ＳＱＵＩＤセンサのように液体ヘリウムや液体窒素とった冷媒を収容する冷却容器等の温度調整機構を設置する必要がなく、取り扱い（配置変更、取り替え、取り出し等）が簡便で、生体に近づけやすい点で好ましく用いられる。

　なお、本発明における「常温に準じた温度環境下」とは、磁気センサ１の温度を調整する温度調整機構を必要としない環境下（室温）又は温度調整機構として冷却、加温が必要であっても断熱材を使用する程度で簡便に利用できる環境であり、例えば、－１０℃～２５０℃であることをいう。

　［保持部］
　保持部１０は、被験者Ｓの正面（胸前）側に配置される第１保持部分１１と、被験者Ｓの側面側に配置される第２保持部分１２とから構成される。第１保持部分１１には、被験者Ｓの体表面に略平行なｘ成分又はｙ成分（以下、「接線成分」ともいう。）の磁気を検出する磁気センサ１が、（ｘ－ｙ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第１保持部分１１に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｘ－ｙ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。

　第２保持部分１２には、被験者Ｓの体表面に略直交するｚ成分（以下、「法線成分」。ともいう。）の磁気を検出する磁気センサ１が、（ｙ－ｚ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第２保持部分１２に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｙ－ｚ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。ここで、第１保持部分１１の磁気センサ１の検出面が露出する第１保持面１１ａと、第２保持部分１２の磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１２ａとは、断面視で略直角（第１実施形態ではＬ字状）に交差している。

　［制御部］
　制御部２は、第１保持部分１１及び第２保持部分１２に保持される磁気センサ１から出力された生体磁気情報（生体信号）を、予め設定されたサンプリング周波数にしたがってＡ／Ｄ変換し、生体信号データにするＡ／Ｄ変換手段、サンプリング周波数にしたがってＡ／Ｄ変換された複数の生体信号データ（磁場波形データ）を記録する記録手段、所定期間内に記録手段に記録された複数の生体信号データを所定の演算処理方法により処理し、最終的に三次元の生体磁気情報を取得する処理手段、処理手段で処理中又は処理された生体信号データを外部の表示装置に出力する出力手段等を備えている。

　なお、処理手段が行う演算処理方法は、特に制限されないが、加算平均処理、移動平均処理、ウイナーフィルター処理、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、バンド阻止フィルタ（ＢＥＦ）等が挙げられる。中でも、環境磁気等をはじめとしたノイズを低減しやすいことから、演算処理方法は、複数の磁場波形データを加算平均処理して加算平均波形データを生成することが好ましい。

　このように、磁気センサ１が第１保持部分１１のみに保持される生体磁気計測装置では二次元の生体磁気情報しか得られないが、磁気センサ１が第１保持部分１１と第２保持部分１２とにそれぞれ保持される生体磁気計測装置１０１では、三次元の生体磁気情報を得ることができる。生体磁気計測装置１０１から得られた三次元の生体磁気情報は、例えば、核磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）やコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）で得られる立体画像と重ね合わせることができ、心臓や神経疾患等の診断する上で非常に有用である。

　＜第２実施形態に係る生体磁気計測装置＞
　第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０２においては、後述するように、被験者Ｓの正面と側面とに加えて、正面と側面との間の領域にも磁気センサ１が配置される点で、第１実施形態に係る生体磁気計測装置１０１と異なる。

　図３は、第２実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。以下、図中、上述した部材と同一部材には、同一符号を付し、説明を省略する場合がある。図３に示すように、第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０２においては、複数の磁気センサ１が保持部２０によって保持される。保持部２０は、被験者Ｓの正面側に配設される第１保持部分１１と、被験者Ｓの側面側及び第１保持部分１１の側面１１ｂ側に配設される第２保持部分１３とから構成される。

　第１保持部分１１には、被験者Ｓの接線成分の磁気を検出する磁気センサ１が、（ｘ－ｙ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第１保持部分１１に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｘ－ｙ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。

　第２保持部分１３には、被験者Ｓの法線成分の磁気を検出する磁気センサが、（ｙ－ｚ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第２保持部分１３に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｙ－ｚ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。ここで、第１保持部分１１の磁気センサ１の検出面が露出する第１保持面１１ａと、第２保持部分１３の磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１３ａとは、断面視で略直角（第２実施形態ではＴ字状）に交差している。

　ところで、第１実施形態に係る生体磁気計測装置１０１においては、被験者Ｓの正面と側面との間の領域（第２実施形態における第１保持部分１１の側面１１ｂ側の領域）に磁気センサ１が配置されていない。そのため、第１保持部分１１において第２保持部分１２に最近接する磁気センサ１の検出範囲と、第２保持部分１２において第１保持部分１１に最近接する磁気センサ１の検出範囲とから外れる検出範囲外の生体磁気の存在を検出できない。

　そこで、第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０２においては、上述したように、第１保持面１１ａと第２保持面１３ａとを断面視で略Ｔ字状に交差させ、被験者Ｓの正面と側面との間の領域（側面１１ｂと対向する領域）にも磁気センサ１を配置している。これにより、第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０２においては、上述した検出範囲外の生体磁気も検出することが可能となる。

　例えば、この検出範囲外で生体磁場Ｈが反転した場合もこれを検出することが可能である。このように、生体磁気計測装置１０２の一方側で、第１保持面１１ａと第２保持面１３ａとを略Ｔ字状に交差させることは、被験者Ｓの中央部よりも左側に寄っている心臓の生体磁気を検出する上で、特に有用である。

　＜第３実施形態に係る生体磁気計測装置＞
　第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０３においては、後述するように、被験者Ｓの背面にも磁気センサ１が配置される点で、第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０２と異なる。

　図４は、第３実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。図４に示すように、第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０３は、複数の磁気センサ１が保持部３０によって保持される。保持部３０は、被験者Ｓの正面側に配置される第１保持部分１１と、被験者Ｓの左側面側及び第１保持部分１１の側面１１ｂ側に配置される第２保持部分１３と、被験者Ｓの背面側に配置される第３保持部分１４とから構成される。

　第１保持部分１１及び第３保持部分１４は、被験者Ｓの接線成分の磁気を検出する磁気センサが、（ｘ－ｙ）座標の座標位置にそれぞれ二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第１保持部分１１及び第３保持部分１４に保持される複数の磁気センサ１からは、被験者Ｓの正面側及び背面側の両方からの（ｘ－ｙ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。

　第２保持部分１３には、被験者Ｓの法線成分の磁気を検出する磁気センサが、（ｙ－ｚ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第２保持部分１３に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｙ－ｚ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。ここで、第１保持部分１１の磁気センサ１の検出面が露出する第１保持面１１ａと、第２保持部分１３の磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１３ａとは、断面視で略Ｔ字状に交差している。

　このように、第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０３においては、第１保持部分１１、第３保持部分１４、及び第２保持部分１３に保持されたそれぞれの磁気センサ１により、被験者Ｓの正面側、背面側、左側面側、及び正面と側面との間の領域のわたり、生体磁気を検出することができるので、第１及び第２実施形態に係る生体磁気計測装置１０１、１０２よりもさらに詳細な生体磁気情報を得ることができる。なお、被験者Ｓの右側面側に第４保持部分を配置して、被験者Ｓの両側面ともに磁気センサ１を配置し、被験者Ｓを囲う構造としてもよい。

　ここで、第１保持部分１１、第３保持部分１４、第２保持部分１３は、被験者Ｓにより近づけるためそれぞれ水平、垂直に可動する機構を備えることもできる。また、測定領域に被験者Ｓが入り易いように、第１保持部分１１又は第２保持部分１３と第３保持部分１４とが開閉又は分離するような機構を備えることも好ましい。

　例えば、第２保持部分１３と第３保持部分１４とをアームで連結して開閉機構を構成すれば、第３保持部分１４を開けることによって被検者Ｓを簡単に測定領域に入れることができる。そして、第３保持部分１４を閉めて生体磁気を検出することにより、第１保持部分１１の磁気センサ１だけでは取得しにくい被検者Ｓの背面側の生体磁気を第３保持部分１４の磁気センサ１で容易に取得できるようになる。さらに、第３保持部分１４を第１保持部分１１に向けて移動可能にする移動機構を設ければ、被検者Ｓの体格（胸板の厚さ等）の相違にも対応できるようになる。

　なお、第２及び第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０２、１０３においては、被験者Ｓの正面と側面との間の領域の磁気を検出するために、磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１３ａの一部が、第１保持部分１１の側面１１ｂに対向する形態であったが、この構成に限定されない。

　例えば、第１保持部分１１の第１保持面１１ａの一部が、被験者Ｓの側面に対向する第２保持部分１３の側面に対向するように延設され、その延設部分にも磁気センサ１の検出面が露出するように磁気センサ１が配置され、第１保持面１１ａ（延設部分を含む）と第２保持面１３ａとが、断面視で略Ｔ字状に交差する構成であってもよい。

　また、第１～第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０１、１０２、１０３においては、互いに直交する（ｘ－ｙ－ｚ）座標に基づき、（ｘ－ｙ）座標に第１保持面１１ａが、（ｙ－ｚ）座標に第２保持面１２ａ、１３ａが配置される形態であったが、磁気センサ１の位置情報を把握することができれば、第１保持面１１ａと第２保持面１２ａ、１３ａとが直交していない形態であってもよい。

　さらに、第１～第３の実施形態に係る生体磁気計測装置１０１、１０２、１０３においては、被験者Ｓが立位の姿勢で計測される形態を示しているが、被験者Ｓの体位は、立位、座位、又は仰臥位（仰向け）又は伏臥位（うつ伏せ）のいずれであってもよい。例えば、寝台の一部を保持部とし、被験者Ｓは、寝台の上に仰臥位（仰向け）又は伏臥位（うつ伏せ）であってもよい。

　被験者Ｓが寝台上で仰臥位又は伏臥位をとることで、被験者Ｓの体表面と磁気センサ１の検知面との密着性が向上し、より精度の高い生体磁気情報を得ることが可能となる。また、保持部１０、２０、３０に回転機構を備えるようにすれば、磁気センサ１を任意の角度に設定することが可能となり、立位にも仰臥位にもその中間にも対応できるようになる。

　＜第４実施形態に係る生体磁気計測装置＞
　第４実施形態に係る生体磁気計測装置１０４においては、後述するように、保持部４０にＳＱＵＩＤセンサ４１が配置される点で、第１実施形態に係る生体磁気計測装置１０１とは異なる。

　図５は、第４実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。図５に示すように、第４実施形態に係る生体磁気計測装置１０４は、寝台の機能を兼ね備えた保持部４０を備える。保持部４０は、被験者Ｓを仰臥位の姿勢で保持する第１保持部分１５と、被験者Ｓの側面に配設される第２保持部分１６とから構成される。

　第１保持部分１５には、被験者Ｓの接線成分の磁気を検出するＳＱＵＩＤセンサ４１が、（ｘ－ｙ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第１保持部分１５に保持される複数のＳＱＵＩＤセンサ４１からは、（ｘ－ｙ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。

　第２保持部分１６には、被験者Ｓの法線成分の磁気を検出する磁気センサが、（ｙ－ｚ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第２保持部分１６に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｙ－ｚ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。ここで、第１保持部分１５のＳＱＵＩＤセンサ４１の検出面が露出する第１保持面１５ａと、第２保持部分１６の磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１６ａとは、断面視で略直角（第４実施形態ではＬ字状）に交差している。

　ＳＱＵＩＤセンサ４１は、温度調整機構を要するが、高感度な磁気検出が可能である。よって、第４実施形態に係る生体磁気計測装置１０４においては、常温で磁気を検出可能な磁気センサ（ＭＲセンサ等）１と、ＳＱＵＩＤセンサ４１とを併せて使用することにより、磁気センサ１のみを用いる場合に比べ、より精度の高い生体磁気情報を得ることができる。

　＜第５実施形態に係る生体磁気計測装置＞
　第５実施形態に係る生体磁気計測装置１０５においては、後述するように、被験者Ｓの背面と側面に加えて、背面と側面との間の領域にも磁気センサ１が配置される点で、第４実施形態に係る生体磁気計測装置１０４とは異なる。

　図６は、第５実施形態に係る生体磁気計測装置の構成例を模式的に示す模式断面図である。図６に示すように、第５実施形態に係る生体磁気計測装置１０５は、寝台の機能を兼ね備えた保持部５０を備える。保持部５０は、被験者Ｓを仰臥位の姿勢で保持する第１保持部分１５と、被験者Ｓの側面及び第１保持部分１５の側面１５ｂ側に配設される第２保持部分１７とから構成される。

　第２保持部分１７には、被験者Ｓの法線成分の磁気を検出する磁気センサが、（ｙ－ｚ）座標の座標位置に二次元にアレイ状に複数配置される。これにより、第２保持部分１７に保持される複数の磁気センサ１からは、（ｙ－ｚ）座標の二次元の生体磁気情報を得ることができる。ここで、第１保持部分１５のＳＱＵＩＤセンサ４１の検出面が露出する第１保持面１５ａと、第２保持部分１７の磁気センサ１の検出面が露出する第２保持面１７ａとは、断面視で略直角（第５実施形態ではＴ字状）に交差している。

　このように、第５実施形態に係る生体磁気計測装置１０５においては、第１保持面１５ａと第２保持面１７ａとを断面視で略Ｔ字状に交差させ、被験者Ｓの正面と側面との間の領域にも磁気センサ１を配置している。これにより、第５実施形態に係る生体磁気計測装置１０５においては、第４実施形態に係る生体磁気計測装置１０４では検出範囲外となる磁気も検出することが可能となり、より詳細に生体磁気を検出することが可能である。

　＜保持部について＞
　上述した第１～第５の実施形態に係る磁気計測装置１０１～１０５において、常温に準じた温度環境下で磁気を検出可能な磁気センサ（例えば、ＭＲセンサ）１の保持方法は、特に限定されないが、磁気センサ１は保持部１０～５０に対して着脱可能又は可動自在に保持されることが好ましい。以下、保持部１０の第１保持部分１１を例に説明する。

　［保持部の構成例１］
　図７は、保持部の構成例１を模式的に示す模式正面図である。図８は、図７に示す保持部におけるＡ－Ａ’断面の部分拡大図である。図７に示すように、例えば、第１保持部分１１の保持面１１ａには、磁気センサ１を着脱可能に保持する略正方形状の保持枠３がアレイ状（１４×１４）に配置され、保持枠３に磁気センサ１が装着される。

　図８に示すように、保持枠３は、第１保持面１１ａに磁気センサ１の検出面が露出するように、磁気センサ１を保持する。具体的には、第１保持部分１１に設けられた保持孔４の下部側から磁気センサ１が挿入され、保持枠３で磁気センサ１が保持されている。磁気センサ１を保持枠３に保持する手段は、特に制限されるものでなく、非磁性材料からなるネジ等の固定具によって固定されてもよい。また、固定することなく、嵌合等であってもよい。

　このように、磁気センサ１が保持枠３に対して着脱可能に支持されることにより、全ての保持枠３に磁気センサ１を配置する必要がなく、必要に応じて、所望の数の磁気センサ１を所望の保持枠３に配置することができる。つまり、被験者Ｓの体型・部位に応じて、磁気センサ１を最適な位置に配置することができ、最適な領域で生体磁気情報を得ることができる。また、要求される計測結果の分解能に応じて、磁気センサ１を密に配置したり、疎に配置したりしてもよい。

　このように、配置に柔軟性を持たせることができる点で、常温に準じた温度環境下で磁気を検出可能な磁気センサ１は、温度調整機構を要するために固定した配置しかできないＳＱＵＩＤセンサ４１に比べて優位性がある。その結果、不要な磁気センサ１が配置されることもないので、不要な磁気センサ１との信号授受や電力供給も行われず、省電力化及び低コスト化が可能となる。

　なお、磁気センサ１は、信号の授受や電力供給のための配線を有していてもよいし、有していなくてもよい。ただし、図７に示すように、生体磁気計測装置１０においては複数の磁気センサ１が配置されることから、混線を避けるためには、磁気センサ１は、図８に示すように、配線５を有していることが好ましい。

　［保持部の構成例２］
　図９は、保持部の構成例２を示す模式図である。図９に示すように、第１保持部分１１には、磁気センサ１を移動可能に保持するレール６が長手方向に沿って複数本並列して形成されていてもよい。

　（レール）
　レール６は、長手方向における任意の位置で、第１保持部分１１の第１保持面１１ａから磁気センサ１の検出面が露出するように、磁気センサ１を移動可能に保持する。磁気センサ１は、レール６に対して着脱可能であっても、着脱不能であってもよい。

　第１保持部分１１にレール６が形成された生体磁気計測装置では、計測者は、被験者Ｓの生体磁気を計測する際、計測結果を確認しながら磁気センサ１をレール６に沿って移動させやすく、磁気センサ１の位置合わせを容易に行いやすい。このように、構成例２も構成例１と同様に、配置に柔軟性を持たせることが可能な磁気センサ１を用いることで、最適な領域で生体磁気情報を得ることができる。

　［保持部の構成例３］
　図１０は、保持部の構成例３を示す模式断面図である。図１０に示すように、第１保持部分１８は、磁気センサ１を保持孔７内において、被験者Ｓに対して接離する接離方向に個別に移動させる移動機構を備えていてもよい。移動機構は、手動又は自動で磁気センサ１を被験者Ｓに対して接離する接離方向へ個別に移動させ、磁気センサ１の検出面と被験者Ｓとを密着させる。

　その結果、微弱な磁気をより高感度に検出できるようになる。移動機構としては、磁気センサ１を所定の位置に移動させることができれば、特に制限はないが、例えば、空気圧機構、油圧機構、弾性体機構、ネジ機構、歯車機構等が挙げられる。空気圧機構や油圧機構は、磁気センサ１の感度に影響を与えない空気や油を用いる点で好ましい。

　上述した保持部１０、２０、３０、４０、５０（保持部分１１～１８、保持枠３、保持孔４、レール６等を含む）等の磁気センサ１が取り付けられる治具は、アクリル樹脂等のプラスチック材料、銅・真鍮等の非鉄金属、木材等の非磁性材料で構成されることが好ましい。

　保持部１０、２０、３０、４０、５０等の磁気センサ１が直接取り付けられる治具が非磁性材料で構成されることにより、これらが呼吸等による被験者Ｓの動きによって振動しても、環境磁気の変動を抑制することができ、精度の高い生体磁気情報を得ることができる。

　［保持部の構成例４］
　上述した保持部１０、２０、３０、４０、５０は、プラスチック材料等の非磁性材料が一体成形された成形体であったが、保持部は、可撓性材料から構成されてもよい。

　図１１は、保持部の構成例４を模式的に示す模式正面図である。図１１に示す保持部６０は、複数の磁気センサ１を個別に固定する複数の固定部８と、複数の固定部８同士を連結するヒンジ９とを有する。ヒンジ９がゴム等の可撓性材料や蝶番から構成されることにより、保持部６０は、被験者Ｓに凹凸や曲率があっても、その形状に沿って磁気センサ１を配置可能であり、被験者Ｓの体表面と磁気センサ１の検知面とを密着させることが可能である。

　その結果、保持部６０を備えた生体磁気計測装置は、生体磁気を精度よく計測することができる。なお、固定部８は、磁気センサ１を固定できれば、固定部８自体が可撓性材料から構成されてもよい。

　上述した第１実施形態に係る生体磁気計測装置１０１と、さらにＸ線撮影装置とを用意し、胸部からの生体磁気を検出するとともに、胸部のＸ線画像を得た。図１２（ａ）は、被験者Ｓの正面側に配置された第１保持部分１１の磁気センサ１により得られ磁場波形データを示す図であり、（ｂ）は、被験者Ｓの側面側に配置された第２保持部分１２の磁気センサ１により得られた磁場波形データを示す図である。

　図１３は、生体磁気計測装置１０１から得られた生体信号データ（図１２参照）から構築された心磁図データと、Ｘ線画像とを重ね合わせた生体情報の一例を示す図である。

　図１３に示すように、心磁図の生体磁気情報と、Ｘ線画像から得られる生体情報とを重ね合わせた診断も可能である。特に、三次元の生体磁気情報と、ＭＲＩやＣＴから得られる立体画像とを重ね合わせて診断が可能となることから、その有用性は大きい。

　図１４は、本発明の上述した第３実施態様に係る生体磁気計測装置１０３（図４参照）の一実施例である試作機１０３ａにおいて、実際に被験者Ｓを計測している状態を示す写真である。上述したように第３実施形態に係る生体磁気計測装置１０３は、図４に示すように、複数の磁気センサ１が保持部３０によって保持され、当該保持部３０が、被験者Ｓの正面側に配置される第１保持部分１１と、被験者Ｓの側面側及び第１保持部分１１の側面１１ｂ側に配置される第２保持部分１３と、被験者の背面側に配置される第３保持部分１４とから構成されているが、通常、被験者Ｓの心臓が左側にあることから、図１４に示す試作機１０３ａでは、被験者Ｓの前面、背面、左側面の計測範囲に欠陥が生じないように第２保持部分１３は被験者Ｓの左側に位置するように配置されている。

　なお、この試作機１０３ａの構成の変更態様として、被験者Ｓの全体を囲むように右側にも第４保持部分（図４に示す第２保持部分１３を左右対称にしたもの等）を設けることも可能である。

　また図１５は同試作機１０３ａの第２保持部分１３と被験者Ｓの背面側に配置される第３保持部分１４とが離合した状態を示す写真である。この試作機１０３ａにおいては、図４に示す保持部３０のうち、被験者Ｓの正面側に配置される第１保持部分１１と、被験者Ｓの側面側及び第１保持部分１１の側面側に配置される第２保持部分１３とが、水平方向断面視にて略Ｌ字型を有して一体成形されており（以下、この部材を「Ｌ字型保持部」と称する場合がある。）、一方、被験者Ｓの背面側に配置される第３保持部分１４は、前記Ｌ字型保持部とは、別体的に形成された水平方向断面視にて略Ｉ字型を有している部材とされている（以下、この部材を「Ｉ字型保持部」と称する場合がある。）。

　そして、図１４、図１５の写真に表されるように、前記Ｉ字型保持部は、当該Ｌ字型保持部の側面である第２保持部分１３に、第３保持部分１４を開閉可能にするための開閉機構の一例である多節（三節）アーム１９を介して接続されており、前記Ｌ字型保持部とＩ字型保持部との相互の垂直面が同一高さに保持される一方で、前記Ｌ字型保持部の側面である第２保持部分１３に対し、前記Ｉ字型保持部が水平方向で回動自在に離合ないし係合でき、かつ前記Ｌ字型保持部に対し前記Ｉ字型保持部が係合状態において、前記Ｌ字型保持部の前面である第１保持部分１１に対し前記Ｉ字型保持部の第３保持部分１４（背面を構成する）が平行を保ちつつ近接ないし遠隔自在に移動できるように構成されている。

　なお、前記Ｉ字型保持部の左側（前記Ｌ字型保持部の側面である第２保持部分１３に係合する側）には、その上下端において水平方向にわずかに突出する一対のフランジ１４ａが設けられており、前記Ｌ字型保持部の側面の上下端面に設けられたガイド１３ｂに嵌合して移動可能な構成とされている。

　従って、ガイド１３ｂとフランジ１４ａとが移動機構を構成し、前記Ｉ字型保持部と前記Ｌ字型保持部とが係合した状態（図１４参照）にあって、前記Ｉ字型保持部の第３保持部分１４（背面に相当する）が、前記Ｌ字型保持部の側面である第２保持部分１３に直角、すなわちその前面である第１保持部分１１に平行な状態を保ちつつ、前面に向かって容易に移動することができるようになっている。

　このためこの試作機１０３ａでは、前記Ｌ字型保持部とＩ字型保持部とを離合させた状態とすれば、被験者Ｓが前記Ｌ字型保持部の測定領域から出入りし易いものとなり、一方、被験者Ｓが計測の所定位置に位置した後に、前記Ｌ字型保持部とＩ字型保持部とを係合させ、さらに前記Ｉ字型保持部の第３保持部分１４（背面に相当する）を、前記Ｌ字型保持部のその前面である第１保持部分１１に向けて移動させることによって水平方向の位置を調整し、被験者Ｓの胸部の厚みに応じて測定に適した位置に前記Ｉ字型保持部を配置することができる。

　なお、上記した前記Ｌ字型保持部と前記Ｉ字型保持部との間の離合ないし係合のための開閉機構としては、図１４、図１５の写真に示されるような多節（三節）アーム１９に何ら限定されるものではなく、例えば、二節ないしはより多節の多節アーム、水平前後方向のみに拡縮する単純な軌条機構、多自由度の球面間接アーム等のその他の機構を用いることも可能である。

　また、上記したガイド１３ｂ及びフランジ１４ａとしても、このような移動機構に何ら限定されるものではなく、例えば、ガイド溝、レール等といった直線方向に動きを規制する機構を、前記Ｌ字型保持部とＩ字型保持部との係合部位に設けてもよい。

　また、第３保持部分１４を第１保持部分１１に対して開閉可能とし、第２保持部分１３に向けて移動可能にすることもできる。なお、この試作機１０３ａでは、前記Ｉ字型保持部の裏面に、図１４に示すように、取っ手１４ｂが取り付けられており、上記したような前記Ｌ字型保持部と前記Ｉ字型保持部との間の離合ないし係合の操作を行い易いものとしている。

　さらに図１６は、本発明に係る生体磁気計測装置の同試作機１０３ａの垂直方向における前記Ｌ字型保持部の接続機構を示す写真である。同試作機１０３ａは、図１４に示されるように、被験者Ｓを座位状態で計測するものであるが（もちろん立位状態でも計測することができる）、被験者Ｓの座高差に応じて適当な胸の位置に前記Ｌ字型保持部を配置できるように、前記Ｌ字型保持部は、試作機１０３ａの支持脚２１（図１４において被験者Ｓの左側方に位置する）に対して、上下方向に遷移自在な接続機構を介して保持されている。

　この接続機構は、外ねじを有する棒状体を垂直方向に立設し、当該棒状体の上端に取り付けられた回転ハンドル２２によって旋回自在に把持する前記支持脚２１側に固定された第１部材と、内ねじを有する係合穴を半球状の突起部の中央部に有し、この突起部と垂直な接合面で前記Ｌ字型保持部の側面に固定された第２部材とを有し、第２部材の係合穴を第１部材の棒状体に螺合してなる構造を有するものであって、前記回転ハンドル２２を回転させることによって垂直方向の位置を調整し、所定の高さ範囲内において、前記Ｌ字型保持部の位置を自在に変位させることが可能とされている。

　なお、前記Ｌ字型保持部の上下位置を変位させる接続機構としては、上記したような構造に何ら限定されるものではなく、例えば、垂直に配されたロッドに対して自在に変位するスライダーとロックからなる構造や、ギヤやチェーン駆動等を組み合わせた構造等を用いることも可能である。

　この試作機１０３ａにおいては、上記したように、水平方向、垂直方向に位置調整をすることが可能な機構を有していることから、あらゆる体型の被験者Ｓに対しても、その個々の体型（心磁取得の場合には心臓の位置）に合わせた計測が可能となっている。

　１　磁気センサ
　２　制御部
　３　保持枠
　４　保持孔
　５　配線
　６　レール
　７　保持孔
　８　固定部
　９　ヒンジ
　１０、２０、３０、４０、５０、６０　保持部
　１１、１５、１８　第１保持部分
　１２、１３、１６、１７　第２保持部分
　１４　第３保持部分
　１９　多節（三節）アーム
　４１　ＳＱＵＩＤセンサ
　１０１、１０２、１０３、１０４、１０５　生体磁気計測装置

Claims

　生体磁気を複数の磁気センサで同時に計測するための装置であって、
　前記磁気センサは計測方向が異なるように保持部に保持されており、
　さらに前記保持部には、複数箇所の生体磁気を同時に計測できるように、複数の磁気センサが配置されており、
　前記磁気センサは、常温に準じた温度環境下で前記生体磁気を検出するものを含む、
　生体磁気計測装置。
　前記保持部は、前記磁気センサが生体の体表面に略平行な（ｘ－ｙ）座標の座標位置に二次元に配置される第１保持部分と、前記磁気センサが（ｘ－ｙ）座標とは異なる座標の座標位置に二次元に配置される第２保持部分とを備える、
　請求項１に記載の生体磁気計測装置。
　前記第１保持部分の磁気センサが配置される第１保持面と、前記第２保持部分の磁気センサとが配置される第２保持面とが、断面視で略直角に配置される、
　請求項２に記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部は、前記磁気センサが二次元に配置される第３保持部分と、前記第３保持部分を前記第１保持部分又は前記第２保持部分に対して開閉可能にする開閉機構と、前記第３保持部分を前記第１保持部分又は前記第２保持部分に向けて移動可能にする移動機構とを備える、
　請求項２又は３に記載の生体磁気計測装置。
　前記磁気センサは、ＳＱＵＩＤセンサを含む、
　請求項１～４のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部には、前記磁気センサを着脱可能又は可動自在に保持する保持枠がアレイ状に配置されている、請求項１～５のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部には、前記磁気センサをスライド移動可能に保持するレールが複数配置されている、請求項１～６のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部は、前記磁気センサを生体に対して接離する接離方向へ個別に移動させる移動機構を備える、請求項１～７のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部は、非磁性材料から構成される、請求項１～８のいずれかに記載の生体磁気計測装置。
　前記保持部は、可撓性材料から構成される、請求項１～９のいずれかに記載の生体磁気計測装置。