JP2019171019A - Magnetocardiograph measurement device, calibration method, and calibration program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心磁計測装置、較正方法、および較正プログラムに関する。 The present invention relates to a magnetocardiograph, a calibration method, and a calibration program.
従来、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を用いた心磁計が実用化されている（特許文献１）。ＳＱＵＩＤ心磁計は、高価であり、液体ヘリウムによる冷却が必要であることから、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子または巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子等の磁気抵抗効果（「ＭＲ」または「ｘＭＲ」と示す。）素子を用いた心磁計の開発が進められている（特許文献２、３）。
特許文献１ 特開２００１−８７２３７号公報
特許文献２ 特開２０１２−１５２５１４号公報
特許文献３ 国際公開第２０１７／２０９２７３号
Conventionally, a magnetocardiograph using a superconducting quantum interference device (SQUID) has been put into practical use (Patent Document 1). Since the SQUID magnetocardiograph is expensive and requires cooling with liquid helium, the magnetoresistive effect (“MR” or “xMR”) such as a tunnel magnetoresistive effect (TMR) element or a giant magnetoresistive effect (GMR) element is used. The development of magnetocardiographs using elements is underway (Patent Documents 2 and 3).
Patent Literature 1 JP 2001-87237 A Patent Literature 2 JP 2012-152514 A Patent Literature 3 International Publication No. 2017/209273
ＭＲセンサは、強磁性体材料を使用するので、製品出荷後に磁石が接近する等の磁場被曝を受けると磁気特性が大きく変動してしまう。 Since the MR sensor uses a ferromagnetic material, the magnetic characteristics greatly fluctuate when subjected to magnetic field exposure such as a magnet approaching after product shipment.
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、心磁計測装置を提供する。心磁計測装置は、磁気センサアレイを備えてよい。心磁計測装置は、磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得する磁場取得部を備えてよい。心磁計測装置は、環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出する較正パラメータ算出部を備えてよい。心磁計測装置は、算出された較正パラメータを記憶する較正パラメータ記憶部を備えてよい。心磁計測装置は、計測データを、記憶された較正パラメータを用いて較正する較正演算部を備えてよい。心磁計測装置は、較正した計測データを出力するデータ出力部を備えてよい。磁気センサアレイは、三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有してよい。 In order to solve the above problem, a magnetocardiograph is provided in a first aspect of the present invention. The magnetocardiograph may include a magnetic sensor array. The magnetocardiograph may include a magnetic field acquisition unit that acquires environmental magnetic field measurement data measured by the magnetic sensor array in response to the magnetic sensor array being oriented in a plurality of directions within the environmental magnetic field. The magnetocardiograph may include a calibration parameter calculator that calculates calibration parameters for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in the subject's magnetocardiography using environmental magnetic field measurement data. The magnetocardiograph may include a calibration parameter storage unit that stores the calculated calibration parameters. The magnetocardiograph may include a calibration operation unit that calibrates measurement data using stored calibration parameters. The magnetocardiograph may include a data output unit that outputs calibrated measurement data. The magnetic sensor array may include a plurality of magnetic sensor cells arranged in three dimensions, each capable of detecting a magnetic field in three axial directions.
磁場取得部は、環境磁場計測データをオンサイトで取得してよい。 The magnetic field acquisition unit may acquire environmental magnetic field measurement data on site.
磁場取得部は、被験者に対する第１心磁計測を行う場合に、第１心磁計測で計測される磁気センサアレイの計測データの較正に用いる環境磁場計測データを取得してよい。 The magnetic field acquisition unit may acquire environmental magnetic field measurement data used for calibration of measurement data of the magnetic sensor array measured by the first magnetocardiogram measurement when performing the first magnetocardiogram measurement on the subject.
磁場取得部は、第１心磁計測の前および後の少なくとも一方において計測された環境磁場計測データを取得してよい。 The magnetic field acquisition unit may acquire environmental magnetic field measurement data measured at least one before and after the first magnetocardiogram measurement.
磁場取得部は、直前の被験者の心磁計測の後かつ第１心磁計測の前、および第１心磁計測の後かつ直後の被験者の心磁計測の前の少なくとも一方において計測された環境磁場計測データを取得してよい。 The magnetic field acquisition unit is an environmental magnetic field measured in at least one of the immediately preceding subject's magnetocardiogram measurement and before the first magnetocardiogram measurement, and after the first magnetocardiogram measurement and immediately before the subject's magnetocardiogram measurement. Measurement data may be acquired.
磁場取得部は、第１心磁計測の前に計測された第１の環境磁場計測データおよび第１心磁計測の後に計測された第２の環境磁場計測データを取得してよい。較正パラメータ算出部は、第１の環境磁場計測データを用いて較正パラメータを算出してよい。心磁計測装置は、第２の環境磁場計測データを用いて、第１心磁計測で計測された磁気センサアレイの計測データの有効性を判定する判定部を更に備えてよい。 The magnetic field acquisition unit may acquire first environmental magnetic field measurement data measured before the first magnetocardiogram measurement and second environmental magnetic field measurement data measured after the first magnetocardiogram measurement. The calibration parameter calculation unit may calculate a calibration parameter using the first environmental magnetic field measurement data. The magnetocardiograph may further include a determination unit that determines the validity of the measurement data of the magnetic sensor array measured by the first magnetocardiography using the second environmental magnetic field measurement data.
第２の環境磁場計測データは、第１の環境磁場計測データよりもデータ要素の数が少なくてよい。 The second environmental magnetic field measurement data may have fewer data elements than the first environmental magnetic field measurement data.
心磁計測装置は、磁気センサアレイの向きを変更する駆動部を更に備えてよい。磁場取得部は、磁気センサアレイが駆動部によって複数の向きに向けられたことに応じて環境磁場計測データを取得してよい。 The magnetocardiograph may further include a drive unit that changes the orientation of the magnetic sensor array. The magnetic field acquisition unit may acquire environmental magnetic field measurement data in response to the magnetic sensor array being directed in a plurality of directions by the driving unit.
駆動部は、磁気センサアレイの向きを連続的に変化させてよい。磁場取得部は、磁気センサアレイの向きの変更中に、予め定められたタイミングで環境磁場計測データのデータ要素をサンプリングしてよい。 The drive unit may continuously change the orientation of the magnetic sensor array. The magnetic field acquisition unit may sample the data elements of the environmental magnetic field measurement data at a predetermined timing while changing the orientation of the magnetic sensor array.
駆動部は、磁気センサアレイの天頂角および方位角を変更してよい。 The drive unit may change the zenith angle and the azimuth angle of the magnetic sensor array.
駆動部は、磁気センサアレイを被験者に対向させる心磁計測装置のヘッドに対する磁気センサアレイの向きを変更してよい。 The drive unit may change the orientation of the magnetic sensor array with respect to the head of the magnetocardiograph that makes the magnetic sensor array face the subject.
駆動部は、磁気センサアレイを被験者に対向させる心磁計測装置のヘッドから磁気センサアレイを取り外して磁気センサアレイの向きを変更してよい。 The drive unit may change the orientation of the magnetic sensor array by removing the magnetic sensor array from the head of the magnetocardiograph that makes the magnetic sensor array face the subject.
本発明の第２の態様においては、心磁計測装置が心磁計測の計測データを較正する較正方法を提供する。較正方法は、心磁計測装置が、三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有する磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得することを含んでよい。較正方法は、心磁計測装置が、環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出することを含んでよい。較正方法は、心磁計測装置が、算出された較正パラメータを記憶することを含んでよい。較正方法は、心磁計測装置が、計測データを、記憶された較正パラメータを用いて較正することを含んでよい。 In the second aspect of the present invention, there is provided a calibration method in which the magnetocardiogram measurement apparatus calibrates the magnetocardiogram measurement data. In the calibration method, the magnetocardiograph is arranged in three dimensions, and a magnetic sensor array having a plurality of magnetic sensor cells each capable of detecting a magnetic field in three axial directions is oriented in a plurality of directions in the environmental magnetic field. In response to obtaining environmental magnetic field measurement data measured by the magnetic sensor array. The calibration method may include that the magnetocardiograph uses the environmental magnetic field measurement data to calculate calibration parameters for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in the magnetocardiography of the subject. The calibration method may include the magnetocardiograph device storing the calculated calibration parameters. The calibration method may include the magnetocardiograph device calibrating the measurement data using the stored calibration parameters.
環境磁場計測データの取得において、心磁計測装置は、被験者に対する第１心磁計測を行う場合に、第１心磁計測で計測される磁気センサアレイの計測データの較正に用いる環境磁場計測データを取得してよい。 In the acquisition of the environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiograph measures the environmental magnetic field measurement data used for calibration of the measurement data of the magnetic sensor array measured by the first magnetocardiography when performing the first magnetocardiogram measurement for the subject. You may get it.
環境磁場計測データの取得において、心磁計測装置は、第１心磁計測の前および後の少なくとも一方において計測された環境磁場計測データを取得してよい。 In acquiring environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiograph may acquire environmental magnetic field measurement data measured at least before and after the first magnetocardiogram measurement.
心磁計測装置が、磁気センサアレイの向きを変更することを更に備えてよい。環境磁場計測データの取得において、心磁計測装置は、磁気センサアレイが複数の向きに向けられたことに応じて環境磁場計測データを取得してよい。 The magnetocardiograph may further comprise changing the orientation of the magnetic sensor array. In the acquisition of the environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiograph may acquire the environmental magnetic field measurement data in response to the magnetic sensor array being directed in a plurality of directions.
磁気センサアレイの向きの変更において、心磁計測装置は、磁気センサアレイの向きを連続的に変化させてよい。環境磁場計測データの取得において、心磁計測装置は、磁気センサアレイの向きの変更中に、予め定められたタイミングで環境磁場計測データのデータ要素をサンプリングしてよい。 In changing the orientation of the magnetic sensor array, the magnetocardiograph may continuously change the orientation of the magnetic sensor array. In acquiring the environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiograph may sample the data elements of the environmental magnetic field measurement data at a predetermined timing while the orientation of the magnetic sensor array is changed.
磁気センサアレイの向きの変更において、心磁計測装置は、磁気センサアレイの天頂角および方位角を変更してよい。 In changing the orientation of the magnetic sensor array, the magnetocardiograph may change the zenith angle and azimuth angle of the magnetic sensor array.
本発明の第３の態様においては、較正プログラムを提供する。較正プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。較正プログラムは、コンピュータを、三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有する磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得する磁場取得部として機能させてよい。較正プログラムは、コンピュータを、環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出する較正パラメータ算出部として機能させてよい。較正プログラムは、コンピュータを、算出された較正パラメータを記憶する較正パラメータ記憶部として機能させてよい。較正プログラムは、コンピュータを、計測データを、記憶された較正パラメータを用いて較正する較正演算部として機能させてよい。 In a third aspect of the invention, a calibration program is provided. The calibration program may be executed by a computer. The calibration program causes the computer to respond to a magnetic sensor array having a plurality of magnetic sensor cells arranged in three dimensions, each capable of detecting a magnetic field in three axial directions, oriented in a plurality of directions in the ambient magnetic field. You may make it function as a magnetic field acquisition part which acquires the environmental magnetic field measurement data measured by the magnetic sensor array. The calibration program may cause the computer to function as a calibration parameter calculator that calculates calibration parameters for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in the subject's magnetocardiography using the ambient magnetic field measurement data. The calibration program may cause the computer to function as a calibration parameter storage unit that stores the calculated calibration parameters. The calibration program may cause the computer to function as a calibration calculator that calibrates the measurement data using stored calibration parameters.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図１は、本実施形態に係る磁場計測装置１０の構成を示す。磁場計測装置１０は、ＭＲ素子を用いて生体（人体等）の電気活動により生成される磁場（「生体磁場」と示す。）を計測する。磁場計測装置１０は、高精度で簡便なキャリブレーション機能を有し、これによってシールドルーム内に設置しなくても高精度に生体磁場を計測することができる。
FIG. 1 shows a configuration of a magnetic
磁場計測装置１０は、心磁計測装置の一例であり、生体の心臓の電気活動により生成される磁場（「心磁」と示す。）を計測する。本実施形態において、磁場計測装置１０は、被験者の心磁を計測するために用いられる。これに代えて、磁場計測装置１０は、人間以外の生体の心磁を計測するために用いられてもよい。磁場計測装置１０は、本体部１００と、情報処理部１５０とを備える。本体部１００は、被験者の心磁をセンシングするためのコンポーネントであり、磁気センサユニット１１０と、ヘッド１２０と、駆動部１２５と、ベース部１３０と、ポール部１４０とを有する。
The magnetic
磁気センサユニット１１０は、心磁計測時に被験者の胸部における心臓に向かう位置に配置され、被験者の心磁をセンシングする。ヘッド１２０は、磁気センサユニット１１０を支持し、磁気センサユニット１１０を被験者に対向させる。駆動部１２５は、磁気センサユニット１１０およびヘッド１２０の間に設けられ、キャリブレーションを行う場合にヘッド１２０に対する磁気センサユニット１１０の向きを変更する。本実施形態に係る駆動部１２５は、図中のＺ軸を中心に磁気センサユニット１１０を３６０度回転させることができる第１アクチュエータと、Ｚ軸と垂直な軸（図中の状態においてはＸ軸）を中心に磁気センサユニット１１０を回転させる第２アクチュエータとを含み、これらを用いて磁気センサユニット１１０の方位角および天頂角を変更する。図中の駆動部１２５'として示したように、駆動部１２５は図中のＹ軸方向から見るとＹ字形状を有し、第２アクチュエータは、磁気センサユニット１１０を図中Ｘ軸中心に３６０度回転させることができる。
The
ベース部１３０は、本体部１００を他の部品を支える基台であり、本実施形態においては心磁計測時に被験者が乗る台となっている。ポール部１４０は、ヘッド１２０を被験者の胸部の高さに支持する。ポール部１４０は、磁気センサユニット１１０の高さを被験者の胸部の高さに調整するべく上下方向に伸縮可能であってよい。
The
情報処理部１５０は、本体部１００による計測データを処理して表示・印刷等により出力するためのコンポーネントである。情報処理部１５０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。これに代えて、情報処理部１５０は、心磁計測の情報処理用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。
The
本実施形態に係る磁場計測装置１０においては、被験者の心理負担を減らして簡便な心磁計測を提供するべく、被験者が立位で心磁計測をすることができる構成をとる。これに代えて、磁場計測装置１０は、被験者の位置をより安定的に固定して心磁計測の精度を高めるために、被験者を臥位で心磁計測する構成としてもよい。
The magnetic
また、本実施形態に係る駆動部１２５は、ヘッド１２０によって磁気センサユニット１１０を支持した状態で磁気センサユニット１１０の向きを変更する。これに代えて、駆動部１２５は、心磁計測時には磁気センサユニット１１０およびヘッド１２０とは接触せず使用されないロボットアーム等を含んで構成され、キャリブレーション時にヘッド１２０から、磁気センサユニット１１０を取り外して磁気センサユニット１１０の向きを変更するようにしてもよいし、磁気センサユニット１１０を構成する後述の磁気センサアレイ２１０を取り外して磁気センサアレイ２１０の向きを変更するようにしてもよい。
In addition, the driving
なお、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、一例として心磁計測装置であるが、これに代えて磁場計測装置１０は脳磁場等の、生体に生じる心磁以外の生体磁場を計測するように構成されてもよい。ベース部１３０およびポール部１４０の構造、並びにヘッド１２０の向き等は、生体の測定部位に応じて好適な構造・配置に変更されてよい。
The magnetic
図２は、本実施形態に係る磁気センサユニット１１０の構成を示す。磁気センサユニット１１０は、磁気センサアレイ２１０およびセンサデータ収集部２３０を有する。磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０を一次元、二次元、または三次元に配列した構成をとる。本図において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向に４個、Ｙ方向に４個、Ｚ方向に２個の磁気センサセル２２０を含む。ここで、磁気センサアレイ２１０における各磁気センサセル２２０の位置は、Ｘ方向の位置ｉ、Ｙ方向の位置ｊ、およびＺ方向の位置ｋの組［ｉ，ｊ，ｋ］により表される。ここで、ｉは０≦ｉ≦Ｎｘ−１を満たす整数であり（ＮｘはＸ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｊは０≦ｊ≦Ｎｙ−１を満たす整数であり（ＮｙはＹ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｋは０≦ｋ≦Ｎｚ−１を満たす整数である（ＮｚはＺ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）。
FIG. 2 shows a configuration of the
センサデータ収集部２３０は、磁気センサアレイ２１０に含まれる複数の磁気センサセル２２０に電気的に接続され、複数の磁気センサセル２２０からのセンサデータ（検出信号）を収集して情報処理部１５０へと供給する。
The sensor
図３は、本実施形態に係る磁気抵抗素子を有する磁気センサの入出力特性の一例を示す。本図は、横軸が磁気センサに入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸が磁気センサの検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲ０を示す。磁気センサは、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子およびトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等を有し、予め定められた一軸方向の磁場の大きさを検出する。 FIG. 3 shows an example of input / output characteristics of a magnetic sensor having a magnetoresistive element according to this embodiment. In this figure, the horizontal axis indicates the magnitude B of the input magnetic field input to the magnetic sensor, and the vertical axis indicates the magnitude V_xMR0 of the detection signal of the magnetic sensor. The magnetic sensor has, for example, a giant magneto-resistance (GMR) element, a tunnel magneto-resistance (TMR) element, and the like, and detects the magnitude of a predetermined uniaxial magnetic field. .
このような磁気センサは、入力磁場Ｂに対する検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０の傾きである磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。その一方で、磁気センサは、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴ程度で検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０が飽和してしまい、入出力特性の直線性が良好な範囲が狭い。そこで、このような磁気センサにフィードバック磁場を発生させる閉ループを加えると、磁気センサの直線性を改善することができる。このような磁気センサについて次に説明する。 Such a magnetic sensor has a high magnetic sensitivity which is the inclination of the detection signal V_xMR0 with respect to the input magnetic field B, and can detect a minute magnetic field of about 10 pT. On the other hand, in the magnetic sensor, for example, when the absolute value of the input magnetic field B is about 1 μT, the detection signal V_xMR0 is saturated, and the range where the linearity of the input / output characteristics is good is narrow. Therefore, when a closed loop for generating a feedback magnetic field is added to such a magnetic sensor, the linearity of the magnetic sensor can be improved. Next, such a magnetic sensor will be described.
図４は、本実施形態に係るセンサ部４００の構成例を示す。センサ部４００は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれの内部に設けられ、磁気センサ４２０と、磁場生成部４３０と、出力部４４０とを有する。なお、センサ部４００の一部、例えば増幅回路４３２および出力部４４０は、磁気センサセル２２０側ではなくセンサデータ収集部２３０側に設けられてもよい。
FIG. 4 shows a configuration example of the
磁気センサ４２０は、図３で説明した磁気センサと同様に、ＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子を有する。磁気センサ４２０は、感磁軸の正の方向を＋Ｘ方向とした場合に、＋Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が増加し、−Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が減少するように形成されてよい。即ち、磁気センサ４２０の抵抗値の変化を観測することにより、当該磁気センサ４２０に入力する磁場Ｂの大きさを検出することができる。例えば、磁気センサ４２０の磁気感度をＳとすると、磁気センサ４２０の入力磁場Ｂに対する検出結果は、Ｓ×Ｂと算出できる。なお、磁気センサ４２０は、一例として、電源等が接続され、抵抗値の変化に応じた電圧降下を、入力磁場の検出結果として出力する。
The
磁場生成部４３０は、磁気センサ４２０が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場を磁気センサ４２０に与える。磁場生成部４３０は、例えば、磁気センサ４２０に入力する磁場Ｂとは逆向きで、絶対値が当該入力磁場と略同一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させ、入力磁場を打ち消すように動作する。磁場生成部４３０は、増幅回路４３２と、コイル４３４とを含む。
The magnetic
増幅回路４３２は、磁気センサ４２０の入力磁場の検出結果に応じた電流をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢとして出力する。増幅回路４３２は、例えば、トランスコンダクタンスアンプを含み、磁気センサ４２０の出力電圧に応じたフィードバック電流Ｉ＿ＦＢを出力する。例えば、増幅回路４３２の電圧・電流変換係数をＧとすると、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、Ｇ×Ｓ×Ｂと算出できる。
The
コイル４３４は、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じたフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させる。コイル４３４は、磁気センサ４２０の全体にわたって均一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させることが望ましい。例えば、コイル４３４のコイル係数をβとすると、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、β×Ｉ＿ＦＢと算出できる。ここで、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、入力磁場Ｂを打ち消す向きに発生するので、磁気センサ４２０に入力する磁場は、Ｂ−Ｂ＿ＦＢに低減されることになる。したがって、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、次式のように示される。
（数１）式をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢについて解くと、センサ部４００の定常状態におけるフィードバック電流Ｉ＿ＦＢの値を算出することができる。磁気センサ４２０の磁気感度Ｓおよび増幅回路４３２の電圧・電流変換係数Ｇが十分に大きいとすると、（数１）式から次式が算出される。
出力部４４０は、磁場生成部４３０がフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生するために流すフィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じた出力信号Ｖ＿ｘＭＲを出力する。出力部４４０は、例えば、抵抗値Ｒの抵抗性素子を有し、当該抵抗性素子にフィードバック電流Ｉ＿ＦＢが流れることによって生じる電圧降下を出力信号Ｖ＿ｘＭＲとして出力する。この場合、出力信号Ｖ＿ｘＭＲは、（数２）式より次式のように算出される。
以上のように、センサ部４００は、外部から入力する磁場を低減させるフィードバック磁場を発生するので、磁気センサ４２０に実質的に入力する磁場を低減させる。これにより、センサ部４００は、例えば、磁気センサ４２０として図３の特性を有する磁気抵抗素子を用い、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲが飽和することを防止できる。このようなセンサ部４００の入出力特性を次に説明する。
As described above, since the
図５は、本実施形態に係るセンサ部４００の入出力特性の一例を示す。本図は、横軸がセンサ部４００に入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸がセンサ部４００の検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲを示す。センサ部４００は、磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。また、センサ部４００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１００μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲの良好な直線性を保つことができる。
FIG. 5 shows an example of input / output characteristics of the
即ち、本実施形態に係るセンサ部４００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が数百μＴ以下といった、予め定められた入力磁場Ｂの範囲において、当該入力磁場Ｂに対する検出結果が線形性を有するように構成される。このようなセンサ部４００を用いることにより、例えば、心磁信号といった微弱な磁気的信号を簡便に検出することができる。
That is, in the
図６は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部６００の構成を示す。図中においては、駆動制御部６１５は複数の磁気センサセル２２０に共通の構成であるが、他の構成は１つの磁気センサセル２２０に対する構成のみを記載し、他の磁気センサセル２２０に対応する構成は記載を省略する。
FIG. 6 shows the configuration of the
磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０を有する。本実施形態において、複数の磁気センサセル２２０の各々は、磁場を３軸方向で検出可能である。各磁気センサセル２２０は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の３軸方向の磁場を計測する３つのセンサ部４００を含む。各センサデータ収集部２３０は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれに対応して設けられ、対応する磁気センサセル２２０の各センサ部４００が出力するアナログの検出信号（図４のセンサ出力信号Ｖ＿ｘＭＲ）をデジタルの計測データ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）に変換する。ここで、Ｖｘ、Ｖｙ、およびＶｚは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のセンサ部４００からの検出信号をデジタルに変換した計測値（例えばデジタルの電圧値）である。
The
センサデータ処理部６００は、情報処理部１５０内に設けられ、センサデータ収集部２３０からの計測データを処理して出力する。センサデータ処理部６００は、駆動制御部６１５と、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれに対応して設けられた磁場取得部６２５、較正パラメータ算出部６３０、較正パラメータ記憶部６４０、較正演算部６６０、判定部６７０、およびデータ出力部６８０とを有する。駆動制御部６１５、複数の磁場取得部６２５、複数の較正パラメータ算出部６３０、複数の較正パラメータ記憶部６４０、および複数の判定部６７０は、駆動部１２５と共に、磁気センサアレイ２１０により計測される計測データを較正する較正パラメータを算出する較正装置としても機能する。
The sensor
駆動制御部６１５は、駆動部１２５を駆動して、駆動部１２５によって磁気センサアレイ２１０の向きを変更させる。磁場取得部６２５は、センサデータ収集部２３０および情報処理部１５０間の配線を介してＡＤ変換器６１０に接続され、磁気センサアレイ２１０が環境磁場（例えば地磁気）内で複数の向きに向けられたことに応じて磁気センサアレイ２１０によって計測された環境磁場計測データを取得する。磁場取得部６２５は、磁気センサアレイ２１０が複数の向きのそれぞれの向きに向けられたタイミングで計測データのデータ要素（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）をラッチするフリップフロップ等を用いて構成されてよい。例えば、磁場取得部６２５は、駆動制御部６１５が環境磁場内で磁気センサアレイ２１０を複数の向きに向ける制御をしている間に出力する環境磁場計測モード信号を受けている間、予め定められたサンプリング周期毎に計測データを取得していってよい。磁場取得部６２５は、複数の向きについて取得した環境磁場計測データを、一旦コンピュータのファイル等として情報処理部１５０内に格納してもよい。これに代えて、磁場取得部６２５は、計測データを入力する入力端子、入力ポート、および入力配線等の計測データを受け取ることができる任意の構成であってもよい。また、磁場取得部６２５は、被験者に対する心磁計測中に計測された計測データ（「心磁計測データ」とも示す。）を取得する。
The
較正パラメータ算出部６３０は、磁場取得部６２５に接続され、磁場取得部６２５が取得した環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測において磁気センサアレイ２１０により計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出する。較正パラメータ記憶部６４０は、較正パラメータ算出部６３０に接続され、較正パラメータ算出部６３０が算出した較正パラメータを記憶する。較正演算部６６０は、磁場取得部６２５に接続され、磁気センサアレイ２１０によって計測された計測データを、較正パラメータ算出部６３０によって算出されて較正パラメータ記憶部６４０に格納された較正パラメータを用いて較正する。
The calibration
判定部６７０は、較正演算部６６０に接続され、被験者の心磁計測の後に計測された第２の環境磁場計測データを用いて、心磁計測で計測された磁気センサアレイの計測データの有効性を判定する。例えば、較正パラメータ算出部６３０が、被験者の心磁計測の前に計測された第１の環境磁場計測データを用いて較正パラメータを算出し、較正演算部６６０がこの較正パラメータを用いて心磁計測データを較正する場合において、判定部６７０は、心磁計測の後に計測された第２の環境磁場計測データを較正演算部６６０により較正して得られる計測データの、目標とする分布に対する相違度に基づいて、心磁計測データの有効性を判定する。すなわち、判定部６７０は、心磁計測の前後で環境磁場計測データの分布に相違が生じた場合に、磁気センサアレイ２１０の感度に変化が生じ、心磁計測が不正確であるとして、有効性が低いと判定する。判定部６７０は、有効性の判定結果を、データ出力部６８０による出力する心磁計測データに付加して出力してよい。
The
データ出力部６８０は、較正した計測データを出力する。例えば、データ出力部６８０は、較正済の計測データをコンピュータのファイル等として情報処理部１５０内、外部のコンピュータ内、及び／又は外部の記憶装置等に格納してもよく、計測データを用いて心磁計測結果を示す画像を生成し、情報処理部１５０が有する表示装置に表示してもよい。
The
以上に示したセンサデータ処理部６００による計測データの較正の概要は、以下の通りである。位置［ｉ，ｊ，ｋ］にある磁気センサセル２２０に入力される入力磁場をＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）とし、Ｘ用のセンサ部４００、Ｙ用のセンサ部４００、およびＺ用のセンサ部４００による３軸磁気センサの検出結果をＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とする。この場合、３軸磁気センサの磁気センサ特性を行列Ｓとすると、次式のように示すことができる。
ここで、Ｓｘｘ、Ｓｙｙ、Ｓｚｚは、それぞれＸ用センサ部４００、Ｙ用センサ部４００、Ｚ用センサ部４００の主軸方向の感度を表し、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ、Ｓｙｘ、Ｓｙｚ、Ｓｚｘ、Ｓｚｙは他軸方向の感度を表している。また、Ｖｏｓ，ｘ、Ｖｏｓ，ｙ、Ｖｏｓ，ｚは、それぞれＸ用センサ部４００、Ｙ用センサ部４００、Ｚ用センサ部４００の主軸方向のオフセットを表している。
Here, Sxx, Syy, and Szz represent the sensitivity in the principal axis direction of the
センサ部４００のそれぞれが、検出すべき入力磁場の範囲において、当該入力磁場に対する検出結果が線形性を有するので、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。また、センサ部４００が他軸感度を有していても、当該センサ部４００の検出結果が線形性を有していれば、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。
Since each of the
したがって、較正演算部６６０は、行列Ｓの逆行列Ｓ−１とオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）とを用いることで、次式のように、計測データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を磁場データＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）に変換することができる。
較正パラメータ算出部６３０は、環境磁場計測データを用いて行列Ｓの逆行列Ｓ−１およびオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）を算出し、較正パラメータとして較正パラメータ記憶部６４０に格納する。較正演算部６６０は、磁場取得部６２５により取得された心磁計測データを、これらの較正パラメータを用いて磁場計測データＢに変換し、データ出力部６８０に供給する。
The calibration
以上のように、各センサ部４００が線形性を有するので、較正演算部６６０は、略一定の係数を用いて計測データを磁場データに変換することができる。すなわち、較正演算部６６０が用いる略一定の係数は、環境磁場データを用いて一組の較正パラメータとして定めることができる。また、較正パラメータ記憶部６４０は、対応するセンサ部４００のそれぞれの他軸感度を補正する係数を含む較正パラメータを格納することができる。
As described above, since each
以上において、磁場取得部６２５は、デジタルの計測データを取得する例を示した。これに代えて、磁場取得部６２５は、ＡＤ変換器６１０を含み、アナログの計測データを取得する構成としてもよい。
In the above, the example which the magnetic
また、本実施形態において、磁場計測装置１０は、駆動部１２５を備え、駆動制御部６１５による制御に応じて自動で磁気センサユニット１１０の向きを変更する。これに代えて、磁場計測装置１０は、駆動制御部６１５および駆動部１２５を備えず、手動で磁気センサユニット１１０の向きを変更する構成をとってもよい。例えば、磁場計測装置１０は、磁気センサユニット１１０をヘッド１２０から取り外し可能な構成を有し、磁場計測装置１０の管理者または検査技師等が、取り外された磁気センサユニット１１０を手動で回転させたり振ったりすることによって複数の向きに向けるようにしてもよい。磁場取得部６２５は、磁気センサユニット１１０が複数の向きに向けられたことに応じた環境磁場計測データを取得してもよい。
In the present embodiment, the magnetic
図７は、本実施形態に係る磁場計測装置１０の心磁計測フローの一例を示す。本実施形態に係る磁場計測装置１０は、磁場計測装置１０の出荷前にキャリブレーションを行うのに代えて、またはそれに加えて、心磁計測を行う検査室等に磁場計測装置１０を配置した後に環境磁場計測データをオンサイトで取得してキャリブレーションを行うことができる。ここで、オンサイトとは、心磁計測を行う検査室等、心磁計測装置、較正装置のある場所、心磁計測を行う現場のことである。本実施形態に係る磁場計測装置１０は、被験者の心磁計測の前後において計測された環境磁場計測データを取得して、キャリブレーションを行う。
FIG. 7 shows an example of a magnetocardiogram measurement flow of the magnetic
磁場計測装置１０は、各被験者の心磁計測において、本図の心磁計測フローを実行する。Ｓ７００（ステップ７００）において、磁場計測装置１０は、心磁計測前のキャリブレーション（検査前キャリブレーション）を行い、較正パラメータ算出部６３０によって算出された較正パラメータを較正パラメータ記憶部６４０に格納する。
The magnetic
Ｓ７１０において、較正パラメータ算出部６３０は、Ｓ７００のキャリブレーションが成功したか否かを判定する。較正パラメータ算出部６３０は、Ｓ７００のキャリブレーションが成功した場合には処理をＳ７３０に進め、失敗した場合には処理をＳ７２０に進める。Ｓ７２０において、較正パラメータ算出部６３０は、検査前キャリブレーションが失敗し、目標とする精度で心磁計測ができない旨のエラーを情報処理部１５０が備える表示装置等を用いて報告してよい。
In step S710, the calibration
Ｓ７３０において、磁場計測装置１０は、被験者の心磁計測を行う。より具体的には、駆動制御部６１５は、磁気センサユニット１１０を被験者に対向させる向きに向ける。磁気センサアレイ２１０は、各磁気センサセル２２０が設けられた位置における磁場を検出して検出信号を出力し、センサデータ収集部２３０は各磁気センサセル２２０のそれぞれからの検出信号をデジタルの計測データに変換する。各磁場取得部６２５は、被験者の測定部位に生じる磁場を磁気センサアレイ２１０により計測した計測データを取得する。磁場取得部６２５は、各磁気センサセル２２０が設けられた位置における磁場の変化を、各タイミングにおけるデータ要素（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を有する時系列の計測データとして取得してよい。較正演算部６６０は、較正パラメータ記憶部６４０に格納された較正パラメータ、すなわち例えば図６に関連して示した、各磁気センサセル２２０毎の逆行列Ｓ−１およびオフセット（Ｖｏｓ，ｘ、Ｖｏｓ，ｙ、Ｖｏｓ，ｚ）を用い、数５に示したように計測データの各データ要素を較正して磁場の計測データを算出する。データ出力部６８０は、算出された磁気センサセル２２０毎の磁場の計測データを格納する。
In S730, the magnetic
Ｓ７４０において、磁場計測装置１０は、心磁計測後のキャリブレーション（検査後キャリブレーション）を行う。ここで駆動制御部６１５は、駆動部１２５を駆動して、駆動部１２５によって磁気センサアレイ２１０の向きを変更させる。磁場取得部６２５は、磁気センサアレイ２１０が環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて磁気センサアレイ２１０によって計測された第２の環境磁場計測データを取得する。なお、本図のフローにおいては、Ｓ７４０における第２の環境磁場計測データは、心磁計測データの有効性の判断に用いられるものであり、高い精度の較正パラメータを算出するためのものではない。したがって、第２の環境磁場計測データは、Ｓ７００において取得される第１の環境磁場計測データよりもデータ要素の数が少なくてもよい。
In S740, the magnetic
Ｓ７５０において、判定部６７０は、心磁計測データが有効か否かを判定する。Ｓ７００において較正パラメータ算出部６３０は、磁気センサアレイ２１０の各磁気センサセル２２０について各軸の感度およびオフセットを較正しているので、各磁気センサセル２２０の感度およびオフセットに変化がなければ、第２の環境磁場計測データの較正後の各データ要素（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）は、環境磁場の大きさを半径とする信号球上に分布するはずである。しかし、磁気センサセル２２０の感度およびオフセットの少なくとも一方が変化すると、第２の環境磁場計測データの較正後のデータ要素（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）の分布は、上記の信号球からずれた信号球または楕円体となる。判定部６７０は、較正後の第２の環境磁場計測データの分布の、目標とする信号球に対する相違度に応じて、心磁計測データが有効であるか否かを判定し、心磁計測データが有効と判定した場合にはＳ７７０に、無効と判定した場合にはＳ７６０に処理を進める。ここで相違度は、例えば、第１および第２の環境磁場計測データから得られた信号球の大きさの違いが所定の範囲内にあるか、または、信号球の中心位置の違いが所定の範囲内にあるかどうかを利用してよい。
In S750, the
Ｓ７６０において、判定部６７０は、心磁計測データが無効である旨を、例えば情報処理部１５０が有する表示装置等に表示することにより、被験者または検査技師等に警告を行う。警告を受けた被験者または検査技師等は、磁場計測装置１０による心磁計測フローを再度開始し、磁場計測装置１０は、本図の心磁計測フローを実行してよい。
In S760, the
Ｓ７７０において、データ出力部６８０は、心磁計測データを出力する。一例として、データ出力部６８０は、複数の磁気センサセル２２０の配置を示すマップを表示装置に表示させ、各磁気センサセル２２０における磁場の強度及び／又は向き、または各隣接する磁気センサセル２２０間の磁場勾配の大きさ及び／又は向きを、磁場強度等に応じた色及び／又は磁場等の向きに応じた矢印等を用いて表示させるように表示制御を行ってもよい。また、データ出力部６８０は、心磁計測データの時系列を、上記のマップの時間変化により表示させる表示制御を行ってもよい。
In S770, the
データ出力部６８０は、以下の数６〜８に示す計算式を用いて心磁場の勾配を算出してもよい。ここで、Ｌｘ、Ｌｙ、およびＬｚは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向における磁気センサセル２２０間の距離を表し、［ｉ，ｊ，ｋ］は磁気センサセル２２０の位置を示す。
ここで、各磁気センサセル２２０に対応する心磁計測データの各データ要素（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）は、心磁場と比較して非常に大きい環境磁場の成分を含んでいる。しかし、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、後述のようにキャリブレーションによって磁気センサセル２２０間の感度およびオフセットを精度良く較正可能とする。これにより、上記数６〜８に示した心磁場の勾配は、隣接する磁気センサセル２２０間で環境磁場の成分が十分にキャンセルされ、高い精度の値が得られる。
Here, each data element (Bx, By, Bz) of the magnetocardiographic measurement data corresponding to each
なお、データ出力部６８０は、心電計等から心電信号を取得し、心磁計測データと同期して出力してもよい。これにより、データ出力部６８０は、心磁計測データおよび心電信号を同期させた検査を可能とする。
The
本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、被験者の心磁計測の前後でキャリブレーションを行い、心磁計測の前後で環境磁場計測データの分布に相違が生じた場合に、心磁計測データの有効性が低いと判断することができる。これにより、磁場計測装置１０は、心磁計測の精度を保つことができる。
According to the magnetic
なお、磁場計測装置１０の磁場取得部６２５は、被験者に対する心磁計測を行う場合に、その心磁計測で計測される磁気センサアレイ２１０の計測データの較正に用いる環境磁場計測データを取得する他の手段を採用してよい。ここで磁場取得部６２５は、複数の被験者毎に較正に用いる環境磁場計測データを取得してもよく、予め定められた周期毎（例えば１時間毎）または予め定められたタイミング毎（磁場計測装置１０の起動時、朝、昼、夕等）に較正に用いる環境磁場計測データを取得してもよい。
The magnetic
また、磁場取得部６２５は、心磁計測の前および後の少なくとも一方において計測された環境磁場計測データを取得するようにしてもよい。この場合において、磁場取得部６２５は、被験者毎にキャリブレーションを行うべく、直前の被験者の心磁計測の後かつ第１心磁計測の前、および第１心磁計測の後かつ直後の被験者の心磁計測の前の少なくとも一方において計測された環境磁場計測データを取得するようにしてもよい。心磁計測の前または後のみで環境磁場計測データを取得する場合には、磁場計測装置１０は、本図のＳ７４０〜Ｓ７６０に相当する有効性の判定関連の処理を省略してよい。
The magnetic
較正演算部６６０は、磁場取得部６２５が取得した計測データに対して、計測データの各データ要素の取得直後に較正パラメータを用いて順次較正を行ってもよく、すでに取得された計測データに対して事後的に較正パラメータを用いて順次較正を行ってもよい。後者の場合には、磁場計測装置１０は、まず心磁計測データを取得した後にＳ７００のキャリブレーションを行って較正パラメータを算出し、その較正パラメータを心磁計測データに適用することもできる。
The
図８は、本実施形態に係る磁場計測装置１０のキャリブレーションフローの一例を示す。Ｓ８００において、駆動制御部６１５は、磁気センサアレイ２１０の向きを複数の向きに変更し、各磁場取得部６２５は複数の向きのそれぞれにおいて計測された環境磁場計測データを取得する。Ｓ８１０において、各較正パラメータ算出部６３０は、各磁気センサセル２２０について、磁気感度行列Ｓおよびオフセット（Ｖｏｓ，ｘ、Ｖｏｓ，ｙ、Ｖｏｓ，ｚ）を算出する。Ｓ８２０において、複数の較正パラメータ算出部６３０は、全磁気センサセル２２０について、ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の基準となる軸を揃える。
FIG. 8 shows an example of a calibration flow of the magnetic
Ｓ８３０において、複数の較正パラメータ算出部６３０は、全ての磁気センサセル２２０について、Ｓ８００において計測された環境磁場計測データの較正後のベクトルＢの分布（３軸センサにおいては信号球）の誤差が、閾値以下であるか否かを判定する。具体的には、各較正パラメータ算出部６３０は、各磁気センサセル２２０により計測された環境磁場計測データの各データ要素について、較正後の値が、原点（０，０，０）を中心とし、環境磁場に応じた半径を有する球面からどれだけ外れているか、すなわち較正後の値の原点からの距離と環境磁場に応じた半径との間の誤差が、閾値以下であるか否かを判定する。ここで、較正パラメータ算出部６３０は、環境磁場計測データの全てのデータ要素が本条件を満たすことを本判定の条件としてもよく、予め定められた割合（例えば９９．９％）のデータ要素が本条件を満たすことを本判定の条件としてもよい。Ｓ８３０における判定結果が否定的である場合、較正パラメータ算出部６３０は、処理をＳ８４０に進める。Ｓ８３０における判定結果が肯定的である場合、較正パラメータ算出部６３０は、処理をＳ８６０に進める。
In S830, the plurality of calibration
Ｓ８４０において、較正パラメータ算出部６３０は、Ｓ８００〜Ｓ８２０のキャリブレーションを行った回数が上限回数以下の場合、処理をＳ８００に進めてキャリブレーションを繰り返す（Ｓ８４０：Ｙｅｓ）。較正パラメータ算出部６３０は、キャリブレーションを行った回数が上限回数を超える場合（Ｓ８４０：Ｎｏ）、キャリブレーションは失敗であるとして本図のフローを終了させる（Ｓ８５０）。
In S840, when the number of calibrations in S800 to S820 is equal to or less than the upper limit number, the calibration
Ｓ８６０において、磁場計測装置１０は、環境磁場を再計測し、再計測した環境磁場計測データの較正後のベクトルＢの分布の誤差が、閾値以下であるか否かを判定する。この判定は、Ｓ８３０における判定と同様であってよい。この確認を終えると、較正パラメータ算出部６３０は、Ｓ８７０においてキャリブレーションが成功したとして、較正パラメータを較正パラメータ記憶部６４０に格納し、本図のフローを終了させる。なお、Ｓ８６０における確認の結果、再計測した環境磁場計測データの較正後のベクトルＢの分布の誤差が、閾値を超えた場合には、較正パラメータ算出部６３０は、Ｓ８４０に処理を進める構成をとってもよい。
In S860, the magnetic
図９は、本実施形態に係る磁場計測装置１０のキャリブレーションにおける楕円体フィッティングおよび球への変換の一例を示す。各磁気センサセル２２０が各軸方向で感度が同じであり、他軸感度が０であり、かつ検出信号にオフセットが存在しない理想的な状態である場合、各磁気センサセル２２０を一様な環境磁場内で回転させると、各磁気センサセル２２０が出力する環境磁場計測データ（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）は、三次元空間内で原点を中心とし環境磁場の大きさに応じた半径を有する球面上に分布する。しかし現実には、各軸方向の感度の相違、他軸感度の存在、およびオフセットの存在等の要因により、各磁気センサセル２２０が出力する環境磁場計測データ（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）は、各軸方向の感度の相違に起因して各軸方向で半径が異なり、他軸感度に起因して回転し、かつ原点からオフセットされた楕円体の面上に分布する。
FIG. 9 shows an example of ellipsoid fitting and conversion to a sphere in the calibration of the magnetic
そこで、磁場計測装置１０は、図８のＳ８１０において、環境磁場計測データ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）の分布を楕円体にフィッティングし、この楕円体を原点中心の球に変換することができる補正パラメータを算出する。磁場計測装置１０は、一例として、以下の（１）〜（３）に示すような方法で、Ｓ８１０の処理を行ってもよい。
Therefore, in S810 of FIG. 8, the magnetic
（１）楕円体フィッティング
各磁気センサセル２２０が出力する環境磁場計測データは、磁気センサアレイ２１０の方位角および天頂角を変更しながら取得されたＮ個のデータ要素（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を含む。これらのデータ要素は、上記の要因により、楕円体の面上に分布する。そこで、較正パラメータ算出部６３０は、これらのデータ要素にフィットする楕円体を算出する。
(1) Ellipsoid Fitting Environmental magnetic field measurement data output from each
三次元空間における楕円体の一般式は、以下の数９に示すとおりである。ここで、係数ａ〜ｉは定数である。
Ｎ≧９のデータ要素（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）のそれぞれについて、Ｘ＝Ｖｘ，Ｙ＝Ｖｙ，Ｚ＝Ｖｚとし、これらを用いてＮ個の行ベクトル（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，２ＸＹ，２ＸＺ，２ＹＺ，２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ）を算出する。 For each of N ≧ 9 data elements (Vx, Vy, Vz), X = Vx, Y = Vy, Z = Vz, and N row vectors (X 2 , Y 2 , Z 2 , 2XY) are used. , 2XZ, 2YZ, 2X, 2Y, 2Z).
Ｎ個の上記ベクトルを行方向に配列して、数１０に示すＮ行９列の行列Ｄを生成する。ここで、ｋ番目のデータ要素のＸ，Ｙ，Ｚを、Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋと示す。
ベクトルｖ＝（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ）Ｔとすると、Ｎ個のデータ要素のそれぞれを数９に代入した式から、以下の数１１が導ける。ここで、１［Ｎ×１］は、成分が１のＮ行１列の行列を示す。
数１１から、ｖの最小二乗解は、以下の数１２により算出することができる。
較正パラメータ算出部６３０は、以上に示した楕円体フィッティングにより、ｖの各要素である定数ａ〜ｉを算出することができ、数９にこれらの定数を代入することで、環境磁場計測データの分布にフィッティングした楕円体の式を得ることができる。
The calibration
（２）楕円体の重心
ベクトルｖｇｈｉ、行列Ａ４、行列Ａ３を以下の数１３〜１５のとおり定義する。
このとき、楕円体の重心Ｏ＝［ｏｘ，ｏｙ，ｏｚ］Ｔは、以下の数１６によって算出することができる。
行列Ｔを数１７のとおり定義する。
このとき行列Ａ４で表される楕円体の重心を原点に移動させた場合にその楕円体を表す行列Ｂ４は、以下の数１８によって算出することができる。
（３）楕円体の回転および径の補正
数１８によって算出した行列Ｂ４の各要素を以下の数１９のとおり表し、これらの要素に基づく行列Ｂ３を数２０のとおり定義する。
行列Ｂ３の固有値（λ１，λ２，λ３）、固有ベクトルを算出し、固有値を対角成分とした行列をΛ、固有ベクトルで作られた行列をＱとする。このとき、固有値は楕円体の径の大きさに依存した量となり、行列Ｑは楕円体の姿勢（すなわち楕円体の軸の回転）を表す。したがって、環境磁場計測データのデータ要素（Ｘ，Ｙ，Ｚ）についてｒ＝［Ｘ，Ｙ，Ｚ］Ｔとおくと、較正パラメータ算出部６３０は、以下の数２１によって環境磁場計測データの分布に対応する楕円体の重心を原点に移動し（図中（ａ））、以下の数２２によって楕円体を回転して楕円体の軸をＸ，Ｙ，Ｚ軸に合わせた後に径を補正する（図中（ｂ）（ｃ））ことにより、楕円体の面上のデータ要素ｒを球面上のデータ要素ｄに変換することができる。
なお、数２２の変換は、単位球面上への変換である。これに代えて、較正パラメータ算出部６３０は、環境磁場の大きさに応じた半径を有する球面への変換を行うようにしてもよい。例えば、較正パラメータ算出部６３０は、変換後の球が楕円体の体積を保存するようにするべく、行列Ｂ３の固有値（λ１，λ２，λ３）を利用して、環境磁場の大きさＲａを以下のような数式で決定し、数２２で変換されたデータに乗算してよい。
以上に例示した方法により、磁場計測装置１０は、各磁場取得部６２５が取得した各磁気センサセル２２０からの環境磁場計測データを球面上の値に変換することができるようになる。しかし、上記の処理のみでは複数の磁気センサセル２２０の間で、環境磁場計測データを較正した計測データが分布する球の姿勢が異なる可能性がある。そこで、磁場計測装置１０は、図８のＳ８２０において、一例として以下の（４）に示すようにして複数の磁気センサセル２２０の間で球の姿勢を合わせる。
By the method exemplified above, the magnetic
（４）複数の磁気センサセル２２０間での補正
複数の磁気センサセル２２０のうち基準となる磁気センサセル２２０（例えば位置（０，０，０）の磁気センサセル２２０）について、環境磁場計測データから数２２に対応する球補正を行う行列をＳａとし、球補正を行った後の計測データ行列をＤａとし、補正対象の磁気センサセル２２０について、環境磁場計測データから数２２に対応する球補正を行う行列をＳｂとし、球補正を行った後の計測データ行列をＤｂとする。このとき、ＤａとＤｂの間には直交変換の関係がある。
(4) Correction between the plurality of
較正パラメータ算出部６３０は、行列Ｄａと行列Ｄｂの転置行列との積である行列ＤａＤｂＴを算出し、これを特異値分解して２つのユニタリ行列ＵおよびＶを算出する。このとき、較正パラメータ算出部６３０は、補正対象の磁気センサセル２２０における信号球の姿勢を、基準となる磁気センサセル２２０における信号球の姿勢に変換するための行列Ｒを、Ｒ＝ＵＶＴにより算出することができる。
The calibration
したがって、較正パラメータ算出部６３０は、基準となる磁気センサセル２２０については数５における逆行列Ｓ−１としてＳａを較正パラメータ記憶部６４０に格納し、補正対象の磁気センサセル２２０については逆行列Ｓ−１としてＲＳｂを較正パラメータ記憶部６４０に格納する。以上の（１）〜（４）により、較正パラメータ算出部６３０は、複数の磁気センサセル２２０について、各軸の感度を調整し、他軸感度の影響を除き、オフセットの補正、そして各磁気センサセル２２０間の姿勢を揃えるための補正パラメータを算出することができる。なお、各磁気センサセル２２０の姿勢に関しては、予め既知の磁場を直交座標系となるように測定しておくことで、直交座標系に対する姿勢を決定させておいて補正してもよい。
Thus, the calibration
図１０は、本実施形態に係る磁場計測装置１０による球への変換前の計測データの一例を示す。図１１は、図１０に示した球への変換前の計測データのＹＺ平面への投影図を示す。これらの図は、約３０μＴの静磁場環境において、３軸磁気センサを用いて計測された計測データを実線で示し、参考のためフィッティングされた楕円体を点線により示す。
FIG. 10 shows an example of measurement data before conversion into a sphere by the magnetic
これらの図において、ｘ、ｙ、ｚ軸方向の値の単位はμＴである。駆動部１２５は、図８のＳ８００およびＳ８６０、並びに図７のＳ７４０において、駆動制御部６１５の制御を受けて、磁気センサアレイ２１０を複数の向きに向けてよい。駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０を各向きに向ける度に磁気センサアレイ２１０を一旦静止させ、磁場取得部６２５は、磁気センサアレイ２１０が駆動部１２５によって複数の向きに向けられたことに応じて環境磁場計測データを取得してよい。
In these figures, the unit of values in the x, y, and z axis directions is μT. The
これに代えて、駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０の向きを連続的に変化させてよい。例えば、駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０の天頂角および方位角をこれらの図に示すようにランダム等に連続的に変化させてもよい。磁場取得部６２５は、磁気センサアレイ２１０の向きの変更中に、予め定められたタイミング、すなわち例えば一定の時間周期毎、一定の天頂角または方位角の変化毎といった任意のタイミングで環境磁場計測データのデータ要素をサンプリングしてもよい。
Instead, the
ここで、駆動部１２５がキャリブレーションの度に磁気センサアレイ２１０を全く異なる向きに向けたとしても、較正パラメータ算出部６３０は、計測データのデータ要素数が十分であれば、適切に楕円体フィッティングを行うことができる。
Here, even if the
図１２は、本実施形態に係る磁場計測装置１０による球への変換後の計測データの一例を示す。図１３は、図１２に示した球への変換後の計測データのＹＺ平面への投影図を示す。これらの図は、図１０および図１１に示した変換前の計測データの系列を、図９に関連して示した方法を用いて球面上に変換したものを示す。
FIG. 12 shows an example of measurement data after being converted into a sphere by the magnetic
これらの図に示すように、図９に関連して示した方法により、較正パラメータ算出部６３０は、楕円体フィッティングおよび球への変換を行うことで、磁場取得部６２５が取得した環境磁場計測データを球面上の計測データに変換できることが分かる。特に、図１３の上側から左側にかけて比較的広い範囲に、磁気センサアレイ２１０が向けられていない方向がある。このような場合においても、較正パラメータ算出部６３０は、図９に関連して示した方法により、取得した環境磁場計測データを球面上の計測データに変換できることが分かる。したがって、駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０を向けられない死角を有していてもよい。この死角の範囲は、一例として球の中心から見て半球未満の範囲であってよく、球の中心から見て９０度未満の範囲であってもよく、球面上における直交する２つの方向のうち一方のみについてこれらの条件が満たされていてもよい。また、球の表面全体に対する死角部分の範囲が面積比で１／２未満、１／４未満、または１／８未満等であってもよい。
As shown in these figures, the calibration
なお、磁気センサユニット１１０は、さらに３軸の加速度センサを備えていてもよい。３軸の加速度センサを備えた場合、磁気センサユニット１１０の姿勢に応じて重力の方向を表す加速度ベクトルが得られ、加速度ベクトルと、磁気センサユニット１１０によって得られる一定方向を示す環境磁場のベクトルとを用いて、外積により、例えば地上を平面とした直交座標系を定義できるので、磁気センサユニット１１０の地上に対する姿勢を演算によって決定できる。そのため、磁気センサユニット１１０がどのような姿勢にあっても、演算で求めた姿勢を表す行列から、心磁計測データの直交座標系に対する姿勢補正ができる。つまり、磁気センサユニット１１０が何等かの原因で動いてしまった場合や、心磁計測の被験者が磁気センサユニット１１０を身に着けて姿勢を動かしたとしても、心磁計測データを直交座標系に対して正しく測定することができる。なお、地上に対する姿勢は、複数の磁気センサセル２２０のうち基準となる磁気センサセル２２０（例えば位置（０，０，０）の磁気センサセル２２０）についてのみ求めておけばよく、加速度センサは一つでよい。なお、加速度センサは、磁気センサユニット１１０を構成する磁気センサアレイ２１０に備えていてもよい。
The
なお、本実施形態においては、各磁気センサセル２２０が３軸磁気センサである場合を例として説明した。各磁気センサセル２２０が３軸磁気センサである場合は、３次元上の磁場ベクトルの成分を直接測定するため、任意の姿勢において測定可能であり、また、他軸感度の補正が可能であり、較正精度及び較正後の測定精度向上に好適である。これに代えて、磁気センサセル２２０は２軸磁気センサまたは１軸磁気センサ等であってもよい。
In the present embodiment, the case where each
各磁気センサセル２２０が２軸磁気センサである場合、駆動部１２５は、２つの感磁軸方向に垂直な軸まわりに磁気センサアレイ２１０を回転させる等により磁気センサアレイ２１０の向きを複数の向きに変更してもよい。例えば、各磁気センサセル２２０がＸ軸方向およびＺ軸方向の磁場を検出する磁気センサを有している場合、駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０をＹ軸まわりに回転させてもよい。
When each
これにより、較正パラメータ算出部６３０は、環境磁場計測データの分布として、３軸磁気センサにおける楕円体に代えて、ＸＺ平面上の楕円の面上の分布を得ることができる。較正パラメータ算出部６３０は、この楕円を原点中心の円に変換し、各磁気センサセル２２０間でこの円の姿勢を合わせるための較正パラメータを算出することができる。
Thereby, the calibration
なお、各磁気センサセル２２０は、磁気センサユニット１１０における被験者と対向する面と平行な２軸（例えば図１におけるＸ軸およびＹ軸）方向の２つの感磁軸を有してよい。これに代えて、各磁気センサセル２２０は、磁気センサユニット１１０における被験者と対向する面と平行な１軸（例えば図１におけるＸ軸またはＹ軸）方向の感磁軸と、磁気センサユニット１１０における被験者と対向する面と垂直な１軸（例えば図１におけるＺ軸）方向の感磁軸とを有してもよい。
Each
また、各磁気センサセル２２０が１軸磁気センサである場合、駆動部１２５は、感磁軸方向に垂直な軸まわりに磁気センサアレイ２１０を回転させる等により磁気センサアレイ２１０の向きを複数の向きに変更してもよい。例えば、各磁気センサセル２２０がＺ軸方向の磁場を検出する磁気センサを有している場合、駆動部１２５は、磁気センサアレイ２１０をＹ軸まわりに回転させてもよい。
When each
これにより、較正パラメータ算出部６３０は、環境磁場計測データの分布として、３軸磁気センサにおける楕円体に代えて、駆動部１２５の回転角度と磁気センサセル２２０によって計測された環境磁場計測データとの関係を表すグラフを得ることができる。そして、較正パラメータ算出部６３０は、この環境磁場計測データを値０を中心とするサイン波またはコサイン波に変換し、各磁気センサセル２２０間でこのサイン波等の振幅および位相を合わせるための較正パラメータを算出することができる。ここで、駆動部１２５による磁気センサセル２２０の回転角度が別途検出可能な場合、較正パラメータ算出部６３０は、磁気センサセル２２０がある方向に向いている場合における環境磁場計測データと、磁気センサセル２２０が１８０度反対方向に向いている場合における環境磁場計測データとの平均値を、補正パラメータに含まれるオフセットとして用いてもよい。
As a result, the calibration
なお、各磁気センサセル２２０は、磁気センサユニット１１０における被験者と対向する面と平行な１軸（例えば図１におけるＸ軸またはＹ軸）方向の感磁軸を有してよく、磁気センサユニット１１０における被験者と対向する面と垂直な１軸（例えば図１におけるＺ軸）方向の感磁軸を有してもよい。
Each
また、磁気センサアレイ２１０は混成型であってもよい。すなわち、磁気センサアレイ２１０の磁気センサセル２２０は、一部が３軸磁気センサセルであって、その他が２軸磁気センサセルまたは１軸磁気センサセルで構成されてもよい。混成型の磁気センサアレイ２１０は、３軸磁気センサセルを環境磁場の参照を行うセンサ（レファレンスセンサ）として利用する。磁場計測装置１０は、３軸磁気センサセルのキャリブレーションのための磁気センサアレイ２１０の揺動に加え、一部の１軸、２軸磁気センサセルのための揺動を行う。１軸、２軸センサセルのための揺動は、３軸センサセルのキャリブレーション用の計測データにもなる。このような混成型の場合、３軸磁気センサセルによって環境磁場計測データが３次元のベクトル成分として計測されるが、１軸、２軸のセンサセルは１次元、２次元のベクトル成分のみ計測できる。そこで残りの次元のベクトル成分を、３軸磁気センサセルが計測した３次元のベクトル成分から推定する。
Further, the
例えば図１に示されるように、ＸＺ面を地平面とし、１軸磁気センサセルをＺ軸に沿って配置して、Ｚ軸に沿って心磁計測を行うとする。このとき、環境磁場ＢｆｕｌｌがＹＺ平面に沿ってＺ軸から４５度傾いて存在していたとする。この環境磁場強度と傾きは、３軸磁気センサセルを利用することにより判断することができる。そしてこの場合、Ｚ軸方向に主軸感度を持つ１軸センサセルが検出する環境磁場の大きさはＢｆｕｌｌ×ｃｏｓ（４５°）と推定できる。これを１軸センサセルの測定値から減算してやれば環境磁場を除去した測定結果となる。 For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that the XZ plane is the ground plane, the uniaxial magnetic sensor cell is arranged along the Z axis, and the magnetocardiogram is measured along the Z axis. At this time, it is assumed that the environmental magnetic field Bfull exists at an angle of 45 degrees from the Z axis along the YZ plane. This environmental magnetic field strength and inclination can be determined by using a triaxial magnetic sensor cell. In this case, the magnitude of the environmental magnetic field detected by the uniaxial sensor cell having the principal axis sensitivity in the Z-axis direction can be estimated as Bfull × cos (45 °). If this is subtracted from the measured value of the uniaxial sensor cell, the measurement result obtained by removing the environmental magnetic field is obtained.
また同様に、ＸＹ面の磁場を検出できる２軸磁気センサセルをＸＹ面に沿って配置し、心磁計測をＸＹ面で行うとする。このとき、環境磁場ＢｆｕｌｌがＹＺ平面に沿ってＺ軸から４５度傾いて存在していたとする。この環境磁場強度と傾きは、３軸磁気センサセルを利用することにより判断することができる。そしてこの場合、２軸磁気センサセルの磁気センサのうち、Ｙ軸方向に主軸感度を持つ磁気センサが検出する環境磁場の大きさはＢｆｕｌｌ×ｃｏｓ（４５°）と推定できる。また、Ｘ軸方向に主軸感度を持つ磁気センサが検出する環境磁場の大きさは０と推定できる。これを２軸センサセルの測定値から減算してやれば環境磁場を除去した測定結果となる。 Similarly, it is assumed that a biaxial magnetic sensor cell capable of detecting the magnetic field on the XY plane is arranged along the XY plane and the magnetocardiogram is measured on the XY plane. At this time, it is assumed that the environmental magnetic field Bfull exists at an angle of 45 degrees from the Z axis along the YZ plane. This environmental magnetic field strength and inclination can be determined by using a triaxial magnetic sensor cell. In this case, the magnitude of the environmental magnetic field detected by the magnetic sensor having the principal axis sensitivity in the Y-axis direction among the magnetic sensors of the two-axis magnetic sensor cell can be estimated as Bfull × cos (45 °). Further, the magnitude of the environmental magnetic field detected by the magnetic sensor having the principal axis sensitivity in the X-axis direction can be estimated as zero. If this is subtracted from the measurement value of the biaxial sensor cell, the measurement result obtained by removing the environmental magnetic field is obtained.
なお、上述の説明では、本実施形態において、センサデータ処理部６００の構成の一例を図６に示した。しかしながら、センサデータ処理部６００の構成は、これに限定されるものではない。例えば、センサデータ処理部６００は、判定部６７０が取得するデータを一時的に記憶するための記憶部（以下、一時記憶用の記憶部）を備えてもよい。一時記憶用の記憶部は、例えば第１環境磁場計測データ記憶部と、第２環境磁場計測データ記憶部と、を含んでもよい。第１環境磁場計測データ記憶部は、磁場取得部６２５が取得した、第１の環境磁場計測データを一時的に記憶する。また、第２環境磁場計測データ記憶部は、磁場取得部６２５が取得した、第２の環境磁場計測データを一時的に記憶する。また、これら一時記憶用の記憶部は、較正パラメータ記憶部６４０から独立した記憶装置であってもよいし、較正パラメータ記憶部６４０の一部であってもよい。また、判定部６７０は、一時記憶用の記憶部（第１環境磁場計測データ記憶部、第２環境磁場計測データ記憶部）から直接的にデータを取得してもよいし、較正演算部６６０を介して較正後のデータとして取得してもよい。例えば、第１の環境磁場計測データを第１環境磁場計測データ記憶部に記憶し、第２の環境磁場計測データを第２環境磁場計測データ記憶部に記憶してよい。そして、判定部６７０は、第１環境磁場計測データ記憶部から第１の環境磁場計測データを取り出し、較正演算部６６０で較正した第１の較正データを取得し、また、第２環境磁場計測データ記憶部から第２の環境磁場計測データを取り出し、較正演算部６６０で較正した第２の較正データを取得して判定を行ってよい。これに先立ち、第１の環境磁場計測データから較正パラメータ算出部６３０で較正パラメータを算出しておき、較正演算部６６０では較正パラメータを利用して、第２の環境磁場計測データから第２の較正データを算出してよい。
In the above description, an example of the configuration of the sensor
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。 Various embodiments of the invention may be described with reference to flowcharts and block diagrams, where a block is either (1) a stage in a process in which the operation is performed or (2) an apparatus responsible for performing the operation. May represent a section of Certain stages and sections are implemented by dedicated circuitry, programmable circuitry supplied with computer readable instructions stored on a computer readable medium, and / or processor supplied with computer readable instructions stored on a computer readable medium. It's okay. Dedicated circuitry may include digital and / or analog hardware circuitry and may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits. Programmable circuits include memory elements such as logical AND, logical OR, logical XOR, logical NAND, logical NOR, and other logical operations, flip-flops, registers, field programmable gate arrays (FPGA), programmable logic arrays (PLA), etc. Reconfigurable hardware circuitry, including and the like.
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。 Computer readable media may include any tangible device capable of storing instructions to be executed by a suitable device, such that a computer readable medium having instructions stored thereon is specified in a flowchart or block diagram. A product including instructions that can be executed to create a means for performing the operation. Examples of computer readable media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like. More specific examples of computer readable media include floppy disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM or flash memory), Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disc read only memory (CD-ROM), digital versatile disc (DVD), Blu-ray (RTM) disc, memory stick, integrated A circuit card or the like may be included.
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。 Computer readable instructions can be assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine dependent instructions, microcode, firmware instructions, state setting data, or object oriented programming such as Smalltalk, JAVA, C ++, etc. Including any source code or object code written in any combination of one or more programming languages, including languages and conventional procedural programming languages such as "C" programming language or similar programming languages Good.
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。 Computer readable instructions may be directed to a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device processor or programmable circuit locally or in a wide area network (WAN) such as a local area network (LAN), the Internet, etc. The computer-readable instructions may be executed to create a means for performing the operations provided via and specified in the flowchart or block diagram. Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers, and the like.
図１４は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
FIG. 14 illustrates an example of a
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
A
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
The
通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
The
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
The
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
The program is provided by a computer-readable medium such as a DVD-
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
For example, when communication is executed between the
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
Further, the
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
Various types of information, such as various types of programs, data, tables, and databases, may be stored on a recording medium and subjected to information processing. The
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
The programs or software modules described above may be stored on a computer readable medium on or near
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
１０ 磁場計測装置
１００ 本体部
１１０ 磁気センサユニット
１２０ ヘッド
１２５ 駆動部
１３０ ベース部
１４０ ポール部
１５０ 情報処理部
２１０ 磁気センサアレイ
２２０ 磁気センサセル
２３０ センサデータ収集部
４００ センサ部
４２０ 磁気センサ
４３０ 磁場生成部
４３２ 増幅回路
４３４ コイル
４４０ 出力部
６００ センサデータ処理部
６１０ ＡＤ変換器
６１５ 駆動制御部
６２５ 磁場取得部
６３０ 較正パラメータ算出部
６４０ 較正パラメータ記憶部
６６０ 較正演算部
６７０ 判定部
６８０ データ出力部
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ−ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード
DESCRIPTION OF
2210
2214 RAM
2216
2240 Input /
Claims (19)
前記磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて、前記磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得する磁場取得部と、
前記環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で前記磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出する較正パラメータ算出部と、
算出された前記較正パラメータを記憶する較正パラメータ記憶部と、
前記計測データを、記憶された前記較正パラメータを用いて較正する較正演算部と、
較正した前記計測データを出力するデータ出力部と、
を備え、
前記磁気センサアレイは、三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有する心磁計測装置。 A magnetic sensor array;
A magnetic field acquisition unit for acquiring environmental magnetic field measurement data measured by the magnetic sensor array in response to the magnetic sensor array being oriented in a plurality of directions in the environmental magnetic field;
Using the environmental magnetic field measurement data, a calibration parameter calculation unit for calculating a calibration parameter for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in the magnetocardiography of the subject,
A calibration parameter storage unit for storing the calculated calibration parameters;
A calibration calculator that calibrates the measurement data using the stored calibration parameters;
A data output unit that outputs the calibrated measurement data;
With
The magnetic sensor array is a magnetocardiograph having a plurality of magnetic sensor cells arranged in three dimensions, each capable of detecting a magnetic field in three axial directions.
前記較正パラメータ算出部は、前記第１の環境磁場計測データを用いて前記較正パラメータを算出し、
前記第２の環境磁場計測データを用いて、前記第１心磁計測で計測された前記磁気センサアレイの計測データの有効性を判定する判定部を更に備える請求項４または５に記載の心磁計測装置。 The magnetic field acquisition unit acquires first environmental magnetic field measurement data measured before the first magnetocardiogram measurement and second environmental magnetic field measurement data measured after the first magnetocardiogram measurement,
The calibration parameter calculation unit calculates the calibration parameter using the first environmental magnetic field measurement data,
6. The magnetocardiogram according to claim 4, further comprising a determination unit that determines the validity of the measurement data of the magnetic sensor array measured by the first magnetocardiography using the second environmental magnetic field measurement data. Measuring device.
前記磁場取得部は、前記磁気センサアレイが前記駆動部によって前記複数の向きに向けられたことに応じて前記環境磁場計測データを取得する
請求項１から７のいずれか一項に記載の心磁計測装置。 A drive unit for changing the orientation of the magnetic sensor array;
The magnetocardiogram according to any one of claims 1 to 7, wherein the magnetic field acquisition unit acquires the environmental magnetic field measurement data in response to the magnetic sensor array being directed in the plurality of directions by the driving unit. Measuring device.
前記磁場取得部は、前記磁気センサアレイの向きの変更中に、予め定められたタイミングで前記環境磁場計測データのデータ要素をサンプリングする請求項８に記載の心磁計測装置。 The drive unit continuously changes the orientation of the magnetic sensor array,
The magnetocardiograph according to claim 8, wherein the magnetic field acquisition unit samples the data element of the environmental magnetic field measurement data at a predetermined timing while changing the orientation of the magnetic sensor array.
請求項８または９に記載の心磁計測装置。 The magnetocardiograph according to claim 8, wherein the drive unit changes a zenith angle and an azimuth angle of the magnetic sensor array.
前記心磁計測装置が、三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有する磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて、前記磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得することと、
前記心磁計測装置が、前記環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で前記磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出することと、
前記心磁計測装置が、算出された前記較正パラメータを記憶することと、
前記心磁計測装置が、前記計測データを、記憶された前記較正パラメータを用いて較正することと、を含む較正方法。 A magnetocardiograph is a calibration method for calibrating measurement data of magnetocardiography,
In response to the magnetic sensor array having a plurality of magnetic sensor cells arranged in a three-dimensional manner and each capable of detecting a magnetic field in three-axis directions oriented in a plurality of directions in the environmental magnetic field. Obtaining environmental magnetic field measurement data measured by the magnetic sensor array;
The magnetocardiograph uses the environmental magnetic field measurement data to calculate calibration parameters for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in a subject's magnetocardiography;
The magnetocardiograph stores the calculated calibration parameters;
The magnetocardiograph comprises: calibrating the measurement data using the stored calibration parameter.
前記環境磁場計測データの取得において、前記心磁計測装置は、前記磁気センサアレイが前記複数の向きに向けられたことに応じて前記環境磁場計測データを取得する請求項１３から１５のいずれか一項に記載の較正方法。 The magnetocardiograph further comprises changing the orientation of the magnetic sensor array;
16. The acquisition of the environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiography measurement apparatus acquires the environmental magnetic field measurement data in response to the magnetic sensor array being directed in the plurality of directions. The calibration method according to Item.
前記環境磁場計測データの取得において、前記心磁計測装置は、前記磁気センサアレイの向きの変更中に、予め定められたタイミングで前記環境磁場計測データのデータ要素をサンプリングする請求項１６に記載の較正方法。 In the change of the orientation of the magnetic sensor array, the magnetocardiograph continuously changes the orientation of the magnetic sensor array,
The acquisition of the environmental magnetic field measurement data, the magnetocardiography measurement apparatus samples the data elements of the environmental magnetic field measurement data at a predetermined timing during the change of the orientation of the magnetic sensor array. Calibration method.
請求項１６または１７に記載の較正方法。 The calibration method according to claim 16 or 17, wherein, in changing the orientation of the magnetic sensor array, the magnetocardiograph changes a zenith angle and an azimuth angle of the magnetic sensor array.
三次元に配列された、各々が磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを有する磁気センサアレイが環境磁場内で複数の向きに向けられたことに応じて、前記磁気センサアレイによって計測された環境磁場計測データを取得する磁場取得部と、
前記環境磁場計測データを用いて、被験者の心磁計測で前記磁気センサアレイにより計測される計測データを較正するための較正パラメータを算出する較正パラメータ算出部と、
算出された前記較正パラメータを記憶する較正パラメータ記憶部と、
前記計測データを、記憶された前記較正パラメータを用いて較正する較正演算部と、
して機能させる較正プログラム。 Executed by a computer, said computer
Measured by the magnetic sensor array when a magnetic sensor array having a plurality of magnetic sensor cells arranged in three dimensions, each capable of detecting a magnetic field in three-axis directions, is oriented in a plurality of directions in an environmental magnetic field. A magnetic field acquisition unit for acquiring the measured environmental magnetic field measurement data;
Using the environmental magnetic field measurement data, a calibration parameter calculation unit for calculating a calibration parameter for calibrating measurement data measured by the magnetic sensor array in the magnetocardiography of the subject,
A calibration parameter storage unit for storing the calculated calibration parameters;
A calibration calculator that calibrates the measurement data using the stored calibration parameters;
A calibration program that works.
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