JP3204542B2 - 磁場源測定装置 - Google Patents
磁場源測定装置Info
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
- G01R33/0356—SQUIDS with flux feedback
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場源測定装置に係
り、特に、ＳＱＵＩＤ(Superconducting Quan-tum Inte
rference Device 、超伝導量子干渉計のこと。以下、ス
クイドと呼ぶ)を備えた磁場源測定装置に関する。
り、特に、ＳＱＵＩＤ(Superconducting Quan-tum Inte
rference Device 、超伝導量子干渉計のこと。以下、ス
クイドと呼ぶ)を備えた磁場源測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁場源測定装置は、磁場源によって発生
した磁束を検出し、検出された磁束データを用いて磁場
源の位置を測定あるいは推定する装置であり、磁束を検
出するセンサーとしてスクイドを用いることにより、発
生磁束を高感度に検出することができる。
した磁束を検出し、検出された磁束データを用いて磁場
源の位置を測定あるいは推定する装置であり、磁束を検
出するセンサーとしてスクイドを用いることにより、発
生磁束を高感度に検出することができる。
【０００３】スクイドは、周知のように、超伝導体で形
成されたリングの中にジョセフソン接合を含んでおり、
磁束量子φ0 ＝2.07×10-15 Ｗｂの10-4倍程度の磁束ま
で検出することが可能で、例えば脳の神経細胞を伝わる
パルス電流による微弱磁束を検出することができる。
成されたリングの中にジョセフソン接合を含んでおり、
磁束量子φ0 ＝2.07×10-15 Ｗｂの10-4倍程度の磁束ま
で検出することが可能で、例えば脳の神経細胞を伝わる
パルス電流による微弱磁束を検出することができる。
【０００４】したがって、スクイドを備えた磁場源測定
装置を用いることにより、光、音等の刺激を受けたとき
の脳の神経活動を研究することができる。
装置を用いることにより、光、音等の刺激を受けたとき
の脳の神経活動を研究することができる。
【０００５】このように、スクイドを備えた磁場源測定
装置は、医療、生理学における基礎研究分野等で利用さ
れている他、資源探査の分野でも利用されている。
装置は、医療、生理学における基礎研究分野等で利用さ
れている他、資源探査の分野でも利用されている。
【０００６】従来の磁場源測定装置は、被検体内の磁場
源によって発生した磁束を検出する磁束検出部と、磁束
検出部で検出された磁束を用いて磁場源の位置を測定す
る信号処理部とを備える。
源によって発生した磁束を検出する磁束検出部と、磁束
検出部で検出された磁束を用いて磁場源の位置を測定す
る信号処理部とを備える。
【０００７】磁束検出部は、被検体内の磁場源によって
発生した磁束を磁気的に誘導するピックアップコイル
と、ピックアップコイルで誘導された磁束を検出するス
クイドとを備える。
発生した磁束を磁気的に誘導するピックアップコイル
と、ピックアップコイルで誘導された磁束を検出するス
クイドとを備える。
【０００８】ここで、ピックアップコイルは、被検体の
回りに複数例えば１２２チャンネル配置してあり、これ
に応じて、スクイド等も同数配置してある。
回りに複数例えば１２２チャンネル配置してあり、これ
に応じて、スクイド等も同数配置してある。
【０００９】信号処理部は、ピックアップコイルが配置
された各位置での磁束データを受取り、これらの磁束デ
ータを用いて被検体内の磁場源の位置を推定することが
できるようになっている。
された各位置での磁束データを受取り、これらの磁束デ
ータを用いて被検体内の磁場源の位置を推定することが
できるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁場源測定装置
を用いて磁場源の位置を推定する方法としては、複数の
ピックアップコイルで得られた磁束データを用いて磁場
分布図を描き、この磁場分布図から磁場源の位置を推定
する方法がある。
を用いて磁場源の位置を推定する方法としては、複数の
ピックアップコイルで得られた磁束データを用いて磁場
分布図を描き、この磁場分布図から磁場源の位置を推定
する方法がある。
【００１１】図１０は、磁束データを用いて描いた磁場
分布図を示したものである。
分布図を示したものである。
【００１２】磁場源の位置は、磁場分布のピーク位置を
結ぶ直線（距離Ｌ）の中点であってその中点からＬ／２
1/2 の深さと推定することができる。
結ぶ直線（距離Ｌ）の中点であってその中点からＬ／２
1/2 の深さと推定することができる。
【００１３】また、磁場源の位置をあらかじめ仮定し、
仮定された位置の磁場源による磁場分布と計測された磁
場分布との最小二乗誤差が最小となるように、磁場源の
位置を決定する方法がある。
仮定された位置の磁場源による磁場分布と計測された磁
場分布との最小二乗誤差が最小となるように、磁場源の
位置を決定する方法がある。
【００１４】しかしながら、例えば頭部の磁場源を測定
する場合、磁場源である神経パルス電流は、異なる部分
で同時に発生する場合があるにもかかわらず、上述の方
法では、複数の磁場源についての磁場源位置の推定がき
わめて困難である。
する場合、磁場源である神経パルス電流は、異なる部分
で同時に発生する場合があるにもかかわらず、上述の方
法では、複数の磁場源についての磁場源位置の推定がき
わめて困難である。
【００１５】また、磁場分布図から磁場源の位置を推定
するため、ピックアップコイルの位置、大きさによって
は、ローカルミニマム(Local Minimum) と呼ばれる誤差
が生じる場合がある。
するため、ピックアップコイルの位置、大きさによって
は、ローカルミニマム(Local Minimum) と呼ばれる誤差
が生じる場合がある。
【００１６】また、従来の磁場源測定装置では、軸線方
向（磁束を検出可能な方向）を揃えて複数のピックアッ
プコイルを配置していたため、これらの方向に電流方向
が一致する磁場源の位置を測定することは不可能であっ
た。
向（磁束を検出可能な方向）を揃えて複数のピックアッ
プコイルを配置していたため、これらの方向に電流方向
が一致する磁場源の位置を測定することは不可能であっ
た。
【００１７】また、従来の磁場源測定装置では、図１１
に示すように、ピックアップコイル２の軸線方向を被検
体１の深さ方向に向けて配置していたため、磁場源が深
いほど、発生する磁束の方向は、ピックアップコイル２
の磁束検出感度が低い方向、すなわち軸線方向に直交す
る方向となる。
に示すように、ピックアップコイル２の軸線方向を被検
体１の深さ方向に向けて配置していたため、磁場源が深
いほど、発生する磁束の方向は、ピックアップコイル２
の磁束検出感度が低い方向、すなわち軸線方向に直交す
る方向となる。
【００１８】したがって、従来の磁場源測定装置では測
定可能な磁場源の深さに限界があり、例えば頭部のう
ち、大脳皮質等の浅い部分を測定することはできても、
視床、大脳基底核等の深い部分を測定することは困難で
あった。
定可能な磁場源の深さに限界があり、例えば頭部のう
ち、大脳皮質等の浅い部分を測定することはできても、
視床、大脳基底核等の深い部分を測定することは困難で
あった。
【００１９】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、電流が３次元空間内で任意の方向を向いてい
る複数の磁場源の位置を測定可能であり、かつ深さ方向
の磁場源位置測定感度を向上させた磁場源測定装置を提
供することを目的とする。
たもので、電流が３次元空間内で任意の方向を向いてい
る複数の磁場源の位置を測定可能であり、かつ深さ方向
の磁場源位置測定感度を向上させた磁場源測定装置を提
供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明に係る磁場源測定装置は、磁場源によって
発生した磁束を検出する磁束検出部と、この磁束検出部
で検出された磁束を用いて前記磁場源の位置を測定する
信号処理部とを備えた磁場源測定装置であり、前記磁束
検出部は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面
が相互に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセン
サ面の組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定
角度を成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数
組のセンサ面から成る基体と、この基体の各センサ面に
配設され且つ前記磁束を検出する検出手段とを備え、前
記信号処理部は、前記検出手段で検出された前記磁束を
用いて所定の評価位置における磁界強さを３次元的に評
価し、この評価された磁界強さを用いて前記磁場源の位
置を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。
め、本願発明に係る磁場源測定装置は、磁場源によって
発生した磁束を検出する磁束検出部と、この磁束検出部
で検出された磁束を用いて前記磁場源の位置を測定する
信号処理部とを備えた磁場源測定装置であり、前記磁束
検出部は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面
が相互に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセン
サ面の組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定
角度を成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数
組のセンサ面から成る基体と、この基体の各センサ面に
配設され且つ前記磁束を検出する検出手段とを備え、前
記信号処理部は、前記検出手段で検出された前記磁束を
用いて所定の評価位置における磁界強さを３次元的に評
価し、この評価された磁界強さを用いて前記磁場源の位
置を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】この構成において、例えば、前記所定の評
価位置は、少なくとも２以上の評価位置である。また、
好適には、前記測定手段は、所定の３次元領域内に仮想
磁場源位置を所定数設定し、前記各仮想磁場源位置にお
ける電流ダイポールの各方向成分と前記電流ダイポール
の各方向成分によって前記評価位置で生じる磁界強さの
各方向成分との関係を求める一方、前記信号処理部で評
価された前記磁界強さと前記関係とを用いて前記電流ダ
イポールの各方向成分を算定する構成を備える。さら
に、好適には、前記検出手段は、前記基体のセンサ面そ
れぞれに配設した磁束検出計又は磁束検出計に誘導結合
されたピックアップコイルである。上述の各構成におい
て、前記信号処理部は、前記検出手段で検出された磁束
を用いて磁力線分布を求める手段を備えることもでき
る。さらに、前記検出手段は大きさの異なるコイル径を
有する複数種類の磁束検出計又はピックアップコイルか
ら成り、前記測定手段は、少なくとも２以上の所定の領
域内に存在する前記磁場源からそれぞれ発生した磁束
を、前記複数種類の磁束検出計又はピックアップコイル
でその種類毎に検出された前記磁束を用いて前記領域毎
に求め、前記領域ごとに求められた磁束を用いて前記磁
場源の位置を前記領域毎に測定する手段であるように構
成してもよい。この構成のとき、前記基体は複数種類の
基体から成り、前記磁束検出計又は前記ピックアップコ
イルは、前記複数種類の基体の各センサ面にその基体種
類毎に各別に設けられ且つ大きさの異なるコイル径を有
する複数種類の磁束検出計又はピックアップコイルで構
成してもよい。また、前述の前記検出手段に、前記基体
のセンサ面それぞれに配設した磁束検出計又は磁束検出
計に誘導結合されたピックアップコイルを備える場合、
前記基体の各センサ面に夫々、複数個の前記磁束検出計
又は前記ピックアップコイルを配設するようにしてもよ
い。
価位置は、少なくとも２以上の評価位置である。また、
好適には、前記測定手段は、所定の３次元領域内に仮想
磁場源位置を所定数設定し、前記各仮想磁場源位置にお
ける電流ダイポールの各方向成分と前記電流ダイポール
の各方向成分によって前記評価位置で生じる磁界強さの
各方向成分との関係を求める一方、前記信号処理部で評
価された前記磁界強さと前記関係とを用いて前記電流ダ
イポールの各方向成分を算定する構成を備える。さら
に、好適には、前記検出手段は、前記基体のセンサ面そ
れぞれに配設した磁束検出計又は磁束検出計に誘導結合
されたピックアップコイルである。上述の各構成におい
て、前記信号処理部は、前記検出手段で検出された磁束
を用いて磁力線分布を求める手段を備えることもでき
る。さらに、前記検出手段は大きさの異なるコイル径を
有する複数種類の磁束検出計又はピックアップコイルか
ら成り、前記測定手段は、少なくとも２以上の所定の領
域内に存在する前記磁場源からそれぞれ発生した磁束
を、前記複数種類の磁束検出計又はピックアップコイル
でその種類毎に検出された前記磁束を用いて前記領域毎
に求め、前記領域ごとに求められた磁束を用いて前記磁
場源の位置を前記領域毎に測定する手段であるように構
成してもよい。この構成のとき、前記基体は複数種類の
基体から成り、前記磁束検出計又は前記ピックアップコ
イルは、前記複数種類の基体の各センサ面にその基体種
類毎に各別に設けられ且つ大きさの異なるコイル径を有
する複数種類の磁束検出計又はピックアップコイルで構
成してもよい。また、前述の前記検出手段に、前記基体
のセンサ面それぞれに配設した磁束検出計又は磁束検出
計に誘導結合されたピックアップコイルを備える場合、
前記基体の各センサ面に夫々、複数個の前記磁束検出計
又は前記ピックアップコイルを配設するようにしてもよ
い。
【００２２】
【作用】本発明の１つの態様に係る磁場源測定装置によ
れば、被検体内の磁場源によって発生された磁束は、磁
束検出部の検出手段により検出される。この検出手段
は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面が相互
に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセンサ面の
組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定角度を
成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数組のセ
ンサ面から成る基体の各センサ面に配設されている。こ
れにより、検出手段も基体上に規則的に隣接して、しか
も密に配置される。このため、基体上のセンサ面の端部
同士が連なって高密度な磁束評価位置を与える。検出手
段で検出された磁束を用いて、基体上の所定の磁束評価
位置における磁束が３次元的に評価され、その評価され
た磁束を用いて磁場源の位置が測定される。
れば、被検体内の磁場源によって発生された磁束は、磁
束検出部の検出手段により検出される。この検出手段
は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面が相互
に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセンサ面の
組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定角度を
成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数組のセ
ンサ面から成る基体の各センサ面に配設されている。こ
れにより、検出手段も基体上に規則的に隣接して、しか
も密に配置される。このため、基体上のセンサ面の端部
同士が連なって高密度な磁束評価位置を与える。検出手
段で検出された磁束を用いて、基体上の所定の磁束評価
位置における磁束が３次元的に評価され、その評価され
た磁束を用いて磁場源の位置が測定される。
【００２３】また、本発明の別の態様に係る磁場源測定
装置によれば、磁場源によって発生された磁束が、複数
種類の基体の各センサ面に配設された少なくとも２種類
以上のコイル径を有する磁束検出計又はピックアップコ
イルで検出される。この検出磁束を用いて、被検体の少
なくとも２以上の所定領域内に存在する磁場源によって
発生された磁束が領域毎に独立に評価され、その評価磁
束を用いて磁場源の位置が領域毎に測定される。
装置によれば、磁場源によって発生された磁束が、複数
種類の基体の各センサ面に配設された少なくとも２種類
以上のコイル径を有する磁束検出計又はピックアップコ
イルで検出される。この検出磁束を用いて、被検体の少
なくとも２以上の所定領域内に存在する磁場源によって
発生された磁束が領域毎に独立に評価され、その評価磁
束を用いて磁場源の位置が領域毎に測定される。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の磁場源測定装置の第１の実施
例について、添付図面を参照して説明する。
例について、添付図面を参照して説明する。
【００２５】図１(a) は、本実施例の磁場源測定装置を
ブロック図で示したものである。
ブロック図で示したものである。
【００２６】同図に示すように、本実施例の磁場源測定
装置は、磁場源によって発生した磁束を検出する磁束検
出部１０と、磁束検出部１０で検出された磁束を用いて
磁場源の位置を測定する信号処理部としての信号処理回
路１１とを備える。
装置は、磁場源によって発生した磁束を検出する磁束検
出部１０と、磁束検出部１０で検出された磁束を用いて
磁場源の位置を測定する信号処理部としての信号処理回
路１１とを備える。
【００２７】磁束検出部１０は、被検体内の磁場源によ
って発生した磁束を磁気的に誘導するピックアップコイ
ル１２と、ピックアップコイル１２で誘導された磁束を
検出する磁束検出計としてのスクイド１３とを備える。
って発生した磁束を磁気的に誘導するピックアップコイ
ル１２と、ピックアップコイル１２で誘導された磁束を
検出する磁束検出計としてのスクイド１３とを備える。
【００２８】また、本実施例の磁場源測定装置は、スク
イド１３を駆動するとともにスクイド１３で検出された
磁束を所定の信号として信号処理回路１１に出力する駆
動回路１４と、スクイド１３に変調信号を送るとともに
駆動回路１４に参照信号を送る発振器１６とを備える。
イド１３を駆動するとともにスクイド１３で検出された
磁束を所定の信号として信号処理回路１１に出力する駆
動回路１４と、スクイド１３に変調信号を送るとともに
駆動回路１４に参照信号を送る発振器１６とを備える。
【００２９】ここで、ピックアップコイル１２は、被検
体の回りに複数配置してあり、これに応じて、スクイド
１３、駆動回路１４等も同数設けてある。
体の回りに複数配置してあり、これに応じて、スクイド
１３、駆動回路１４等も同数設けてある。
【００３０】ピックアップコイル１２は、超伝導線で形
成したマグネットメーター、グラディオメーター、薄膜
コイル等で構成するのがよい。
成したマグネットメーター、グラディオメーター、薄膜
コイル等で構成するのがよい。
【００３１】ここで、マグネットメーターは、コイル内
を貫通する磁束をスクイド１３に誘導可能に構成してあ
り、グラディオメーターは、遠方にある磁場源からの磁
束を相殺して近傍磁場源からの磁束だけをスクイド１３
に誘導可能にしてある。
を貫通する磁束をスクイド１３に誘導可能に構成してあ
り、グラディオメーターは、遠方にある磁場源からの磁
束を相殺して近傍磁場源からの磁束だけをスクイド１３
に誘導可能にしてある。
【００３２】そのため、ピックアップコイル１２として
マグネットメーターを使用する場合には、磁気シールド
によって環境磁場を遮蔽することが好ましい。
マグネットメーターを使用する場合には、磁気シールド
によって環境磁場を遮蔽することが好ましい。
【００３３】スクイド１３は、超伝導体で形成されたリ
ングの中にジョセフソン接合を含んだものであり、例え
ば、図１(b) に示すように、超伝導リング２１に２個の
ジョセフソン接合２２ａ，２２ｂを備え、駆動回路１４
に内蔵された直流電流源（図示せず）からの直流バイア
ス電流で駆動されるようになっている。
ングの中にジョセフソン接合を含んだものであり、例え
ば、図１(b) に示すように、超伝導リング２１に２個の
ジョセフソン接合２２ａ，２２ｂを備え、駆動回路１４
に内蔵された直流電流源（図示せず）からの直流バイア
ス電流で駆動されるようになっている。
【００３４】上述の変調信号は、図示しない変調帰還コ
イルを介して超伝導リング２１に加えられる。
イルを介して超伝導リング２１に加えられる。
【００３５】ピックアップコイル１２およびスクイド１
３は、超伝導状態を維持すべく、クライオスタットと呼
ばれる容器に液体ヘリウムを充填してこれに浸してあ
り、４．２°Ｋの温度に維持されている。
３は、超伝導状態を維持すべく、クライオスタットと呼
ばれる容器に液体ヘリウムを充填してこれに浸してあ
り、４．２°Ｋの温度に維持されている。
【００３６】駆動回路１４は、いわゆるＦＬＬ(Flux Lo
cked Loop)と呼ばれる公知の回路であり、特開平３−１
５２４８８号公報等に開示されたものと同等のものを用
いることができる。
cked Loop)と呼ばれる公知の回路であり、特開平３−１
５２４８８号公報等に開示されたものと同等のものを用
いることができる。
【００３７】また、本実施例の磁場源測定装置は、駆動
回路１４からの出力信号を、図示しない増幅回路、Ａ／
Ｄコンバーターおよびフィルター等を介して信号処理回
路１１に送るようになっている。
回路１４からの出力信号を、図示しない増幅回路、Ａ／
Ｄコンバーターおよびフィルター等を介して信号処理回
路１１に送るようになっている。
【００３８】図２は、ピックアップコイル１２を平面図
および断面図で示したものである。
および断面図で示したものである。
【００３９】本実施例の磁場源測定装置は、所定の角度
をなして向かい合ったセンサ面３１ａ，３１ｂにピック
アップコイル１２を配置するとともに、センサ面３２
ａ，３２ｂに同じくピックアップコイル１２を配置して
センサブロック３３ａとし、さらに、センサブロック３
３ｂ，３３ｃ，３３ｄを同様に構成してセンサ部３０を
構成してある。このセンサ部３０において、各センサ面
を図２（ａ），（ｂ）に示す如く集合及び配置させて基
体を構成している。
をなして向かい合ったセンサ面３１ａ，３１ｂにピック
アップコイル１２を配置するとともに、センサ面３２
ａ，３２ｂに同じくピックアップコイル１２を配置して
センサブロック３３ａとし、さらに、センサブロック３
３ｂ，３３ｃ，３３ｄを同様に構成してセンサ部３０を
構成してある。このセンサ部３０において、各センサ面
を図２（ａ），（ｂ）に示す如く集合及び配置させて基
体を構成している。
【００４０】すなわち、センサブロック３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄは、それぞれ、４つのピックアップ
コイル１２を２方向で向かい合わせに配置してある。
ｂ，３３ｃ，３３ｄは、それぞれ、４つのピックアップ
コイル１２を２方向で向かい合わせに配置してある。
【００４１】ピックアップコイル１２は、スパッタリン
グ、蒸着等の方法により、例えばプリント基板上にNbTi
等のコイルを形成するのがよい。
グ、蒸着等の方法により、例えばプリント基板上にNbTi
等のコイルを形成するのがよい。
【００４２】信号処理回路１１は、各ピックアップコイ
ル１２に誘導結合されたスクイド１３によって検出され
た磁束を用いて、評価位置41a,41b,41c,41d,41e,41f,41
g,41h,41i における磁界強さを３次元的に評価し、評価
された磁界強さを用いて磁場源の位置を測定可能になっ
ている。
ル１２に誘導結合されたスクイド１３によって検出され
た磁束を用いて、評価位置41a,41b,41c,41d,41e,41f,41
g,41h,41i における磁界強さを３次元的に評価し、評価
された磁界強さを用いて磁場源の位置を測定可能になっ
ている。
【００４３】すなわち、センサブロック３３ａの４つの
ピックアップコイル１２にそれぞれ誘導結合されたスク
イド１３を用いて、センサブロック３３ａの中心に位置
する評価位置４１ａでの磁界強さを評価するようになっ
ており、同様にして、評価位置４１ｃ，４１ｉ，４１ｇ
での磁界強さを、センサブロック３３ｂ，３３ｃ，３３
ｄのピックアップコイル１２に誘導結合されたスクイド
１３を用いて評価するようになっている。
ピックアップコイル１２にそれぞれ誘導結合されたスク
イド１３を用いて、センサブロック３３ａの中心に位置
する評価位置４１ａでの磁界強さを評価するようになっ
ており、同様にして、評価位置４１ｃ，４１ｉ，４１ｇ
での磁界強さを、センサブロック３３ｂ，３３ｃ，３３
ｄのピックアップコイル１２に誘導結合されたスクイド
１３を用いて評価するようになっている。
【００４４】また、評価位置４１ｂでの磁界強さは、そ
の位置を取り囲むように配置されたセンサブロック３３
ａの２つのピックアップコイルおよびセンサブロック３
３ｂの２つのピックアップコイルに誘導結合されたスク
イド１３で検出された磁束を用いて評価するようになっ
ている。
の位置を取り囲むように配置されたセンサブロック３３
ａの２つのピックアップコイルおよびセンサブロック３
３ｂの２つのピックアップコイルに誘導結合されたスク
イド１３で検出された磁束を用いて評価するようになっ
ている。
【００４５】すなわち、信号処理回路１１は、スクイド
１３で検出された磁束を、複数の評価位置での磁界強さ
評価に用いるように構成してある。
１３で検出された磁束を、複数の評価位置での磁界強さ
評価に用いるように構成してある。
【００４６】また、信号処理回路１１は、所定の３次元
領域内に仮想磁場源位置を所定数設定し、各仮想磁場源
位置における電流ダイポールの各方向成分と電流ダイポ
ールの各方向成分によって評価位置で生じる磁界強さの
各方向成分との関係を求め、信号処理部１１で評価され
た磁界強さと上述の関係とを用いて電流ダイポールの各
方向成分を算定するようになっている。
領域内に仮想磁場源位置を所定数設定し、各仮想磁場源
位置における電流ダイポールの各方向成分と電流ダイポ
ールの各方向成分によって評価位置で生じる磁界強さの
各方向成分との関係を求め、信号処理部１１で評価され
た磁界強さと上述の関係とを用いて電流ダイポールの各
方向成分を算定するようになっている。
【００４７】次に、本実施例の磁場源測定装置の作用を
説明する。
説明する。
【００４８】まず、所望の磁場源測定部位が例えば頭部
である場合、センサ部３０を、図２のｚ軸が頭部中心か
ら頭部表面に向かう半径方向に一致するように配置し、
センサ部３０をスクイド１３とともに超伝導状態に維持
可能な温度に冷却し、磁場源からの磁束を検出可能な状
態にする（以下、頭部表面に沿ったｘ−ｙ平面を測定面
とよぶ）。
である場合、センサ部３０を、図２のｚ軸が頭部中心か
ら頭部表面に向かう半径方向に一致するように配置し、
センサ部３０をスクイド１３とともに超伝導状態に維持
可能な温度に冷却し、磁場源からの磁束を検出可能な状
態にする（以下、頭部表面に沿ったｘ−ｙ平面を測定面
とよぶ）。
【００４９】次いで、各ピックアップコイル１２が配置
された位置での磁束をスクイド１３に誘導し、誘導され
た磁束をスクイド１３で検出し、信号処理回路１１に出
力する。
された位置での磁束をスクイド１３に誘導し、誘導され
た磁束をスクイド１３で検出し、信号処理回路１１に出
力する。
【００５０】次いで、スクイド１３で検出された磁束を
ピックアップコイル１２の面積で除して磁束密度を求
め、これを磁界強さに換算する。
ピックアップコイル１２の面積で除して磁束密度を求
め、これを磁界強さに換算する。
【００５１】図３は、このようにして求められたセンサ
面３１ａおよび３１ｂでの磁界強さを用いて、評価位置
４１ａにおける磁界強さを３次元的に評価する方法を示
したものである。
面３１ａおよび３１ｂでの磁界強さを用いて、評価位置
４１ａにおける磁界強さを３次元的に評価する方法を示
したものである。
【００５２】センサブロック３３ａの磁界の強さＨ
0 は、一般的には同図に示すように、センサ面３１ａ，
３１ｂに設けられたピックアップコイル１２の法線方向
とそれぞれθ1 、θ2 の角度をなし、ピックアップコイ
ル１２で得ることができる磁界の強さは、それぞれ
Ｈ1 、Ｈ2 となる。
0 は、一般的には同図に示すように、センサ面３１ａ，
３１ｂに設けられたピックアップコイル１２の法線方向
とそれぞれθ1 、θ2 の角度をなし、ピックアップコイ
ル１２で得ることができる磁界の強さは、それぞれ
Ｈ1 、Ｈ2 となる。
【００５３】ここで、センサ面３１ａ，３１ｂが水平面
となす角度をそれぞれα、βとすれば、磁界の強さＨ0
および角度θ1 、θ2 、すなわち磁界の強さＨ0 のｘ方
向成分Ｈx 、ｚ方向成分Ｈz を、α、β、Ｈ1 、Ｈ2 で
表すことができる。
となす角度をそれぞれα、βとすれば、磁界の強さＨ0
および角度θ1 、θ2 、すなわち磁界の強さＨ0 のｘ方
向成分Ｈx 、ｚ方向成分Ｈz を、α、β、Ｈ1 、Ｈ2 で
表すことができる。
【００５４】α、βはセンサ面の配置角度であり、
Ｈ1 、Ｈ2 は、信号処理回路１１で算定された磁界強さ
であるので、評価位置４１ａでの磁界強さＨx 、Ｈz を
求めることができる。
Ｈ1 、Ｈ2 は、信号処理回路１１で算定された磁界強さ
であるので、評価位置４１ａでの磁界強さＨx 、Ｈz を
求めることができる。
【００５５】同様に、センサ面３２ａ，３２ｂに配置さ
れたピックアップコイル１２で得られた磁束を用いて、
同じ位置における磁界の強さＨy 、Ｈz を求め、評価位
置４１ａでの磁界強さの各方向成分Ｈx 、Ｈy 、Ｈz を
求めることができる。
れたピックアップコイル１２で得られた磁束を用いて、
同じ位置における磁界の強さＨy 、Ｈz を求め、評価位
置４１ａでの磁界強さの各方向成分Ｈx 、Ｈy 、Ｈz を
求めることができる。
【００５６】同様に、他の評価位置での磁界の強さの各
方向成分Ｈx 、Ｈy 、Ｈz を求めることができる。
方向成分Ｈx 、Ｈy 、Ｈz を求めることができる。
【００５７】次に、磁場源すなわち電流ダイポールの大
きさと各評価位置での磁界の強さとの関係を、電流ダイ
ポールの位置を仮定して求める。
きさと各評価位置での磁界の強さとの関係を、電流ダイ
ポールの位置を仮定して求める。
【００５８】まず、所定の３次元領域（例えば大脳皮
質）内に存在するｎ個の電流ダイポールの位置を仮定す
る。
質）内に存在するｎ個の電流ダイポールの位置を仮定す
る。
【００５９】一方、ｎ個の電流ダイポールによって生じ
る磁界の強さを合計ｍ個の評価位置にて評価するものと
する。
る磁界の強さを合計ｍ個の評価位置にて評価するものと
する。
【００６０】本実施例では、評価位置４１ａ，４１ｂ・
・・がこの評価位置となるため、ｍ＝９となる。
・・がこの評価位置となるため、ｍ＝９となる。
【００６１】なお、ピックアップコイルの配置間隔には
限界があるので、電流ダイポールの数に対応したピック
アップコイルを設けることが困難である場合には、例え
ば補間を行うことによって磁場強さの評価位置を増やす
のがよい。
限界があるので、電流ダイポールの数に対応したピック
アップコイルを設けることが困難である場合には、例え
ば補間を行うことによって磁場強さの評価位置を増やす
のがよい。
【００６２】次に、位置Ｐi に存在する電流ダイポール
の各成分Ｉx 、Ｉy 、Ｉz が、評価位置Ｑk に生ぜしめ
る磁界の強さＨx 、Ｈy 、Ｈz を求める。
の各成分Ｉx 、Ｉy 、Ｉz が、評価位置Ｑk に生ぜしめ
る磁界の強さＨx 、Ｈy 、Ｈz を求める。
【００６３】図４は、Ｐi における電流ダイポールのＩ
y 成分、Ｉz 成分が評価位置Ｑk に生ぜしめる磁界の強
さＨx を求める方法を示したものである。
y 成分、Ｉz 成分が評価位置Ｑk に生ぜしめる磁界の強
さＨx を求める方法を示したものである。
【００６４】ここで、Ｉx は、Ｈx に寄与しないため、
省略してある。
省略してある。
【００６５】Ｐi における電流ダイポールのＩy 成分、
Ｉz 成分が評価位置Ｑk に生ぜしめる磁界の強さＨ
x は、ビオサバールの法則を用いて、
Ｉz 成分が評価位置Ｑk に生ぜしめる磁界の強さＨ
x は、ビオサバールの法則を用いて、
【数１】 ここで、 gxy＝（１/4π r2 ）（ dy /r)cosθy 、 gxz
＝（１/4π r2 ）（dz /r)sinθz とおくと、
＝（１/4π r2 ）（dz /r)sinθz とおくと、
【数２】Ｈx ＝ gxyＩy ＋ gxzＩz (2) となる。
【００６６】次に、すべての電流ダイポールおよび評価
位置にわたって、 gxy、 gxzを同様にして求め、それら
のマトリックス［Ｇxy］、［Ｇxz］を作成する。
位置にわたって、 gxy、 gxzを同様にして求め、それら
のマトリックス［Ｇxy］、［Ｇxz］を作成する。
【００６７】かくして、ｎ個の電流ダイポールのｙ方向
成分｛Ｉy ｝、ｚ方向成分｛Ｉz ｝がｍ個の評価位置で
生ぜしめるｘ方向成分の磁界の強さ｛Ｈx ｝は、
成分｛Ｉy ｝、ｚ方向成分｛Ｉz ｝がｍ個の評価位置で
生ぜしめるｘ方向成分の磁界の強さ｛Ｈx ｝は、
【数３】 同様にして、［Ｇxy］、［Ｇxz］、［Ｇyx］、
［Ｇyz］、［Ｇzx］、［Ｇzy］を作成し、次の関係式を
得る。
［Ｇyz］、［Ｇzx］、［Ｇzy］を作成し、次の関係式を
得る。
【００６８】
【数４】
【数５】 次に、これら３つの関係式を用いて、｛Ｉx ｝、
｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝を、［Ｇxy］、［Ｇxz］、
［Ｇyx］、［Ｇyz］、［Ｇzx］、［Ｇzy］、｛Ｈx ｝、
｛Ｈy ｝、｛Ｈz ｝から求める関係式を作成する。すな
わち、
｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝を、［Ｇxy］、［Ｇxz］、
［Ｇyx］、［Ｇyz］、［Ｇzx］、［Ｇzy］、｛Ｈx ｝、
｛Ｈy ｝、｛Ｈz ｝から求める関係式を作成する。すな
わち、
【数６】 ここで、
【数７】 ｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝についても同様に求める。
【００６９】次に、信号処理回路１１で算定された｛Ｈ
x ｝、｛Ｈy ｝、｛Ｈz ｝を式(6)に代入し、
｛Ｉx ｝、｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝を得る。
x ｝、｛Ｈy ｝、｛Ｈz ｝を式(6)に代入し、
｛Ｉx ｝、｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝を得る。
【００７０】このようにして得られた｛Ｉx ｝、
｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝から、電流ダイポールの各方向成分
を知ることが可能となる。
｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝から、電流ダイポールの各方向成分
を知ることが可能となる。
【００７１】｛Ｉx ｝、｛Ｉy ｝、｛Ｉz ｝は、仮定さ
れた位置での電流ダイポールの電流値であるが、実際に
電流ダイポールが存在しない点では電流値はほぼ零とな
り、実際に電流ダイポールが存在する点でのみ所定の大
きさの電流値となるため、電流ダイポールの数を増やし
あるいはそれらの分布を調整することにより、実際に存
在する電流ダイポールを十分高い精度で測定することが
できる。
れた位置での電流ダイポールの電流値であるが、実際に
電流ダイポールが存在しない点では電流値はほぼ零とな
り、実際に電流ダイポールが存在する点でのみ所定の大
きさの電流値となるため、電流ダイポールの数を増やし
あるいはそれらの分布を調整することにより、実際に存
在する電流ダイポールを十分高い精度で測定することが
できる。
【００７２】以上説明したように、本実施例の磁場源測
定装置は、複数のピックアップコイルを所定の角度をな
して配置したので、磁場源から発生する磁束を３次元的
に評価することができる。
定装置は、複数のピックアップコイルを所定の角度をな
して配置したので、磁場源から発生する磁束を３次元的
に評価することができる。
【００７３】したがって、従来の磁場源測定装置が測定
面において法線方向の磁束のみを捕らえ、主として測定
面に平行な電流ダイポールを対象としていたのに比べ、
本実施例の磁場源測定装置は、あらゆる方向の電流ダイ
ポールからの磁束を検出することができる。
面において法線方向の磁束のみを捕らえ、主として測定
面に平行な電流ダイポールを対象としていたのに比べ、
本実施例の磁場源測定装置は、あらゆる方向の電流ダイ
ポールからの磁束を検出することができる。
【００７４】また、本実施例の磁場源測定装置では、ス
クイドで検出された磁束を複数の評価位置での磁界強さ
評価に用いることができるように信号処理回路を構成し
たので、図２で明らかなように、ピックアップコイル数
をＮ×Ｎとすると（Ｎ−１）×（Ｎ−１）個の評価位置
において磁界強さを評価することが可能となり、従来よ
りも高密度に磁界強さを評価することができる。
クイドで検出された磁束を複数の評価位置での磁界強さ
評価に用いることができるように信号処理回路を構成し
たので、図２で明らかなように、ピックアップコイル数
をＮ×Ｎとすると（Ｎ−１）×（Ｎ−１）個の評価位置
において磁界強さを評価することが可能となり、従来よ
りも高密度に磁界強さを評価することができる。
【００７５】なお、図２では４×４のピックアップコイ
ルを配置した例を示したが、ピックアップコイルの配置
数は、所望の磁束検出チャンネル数に応じて適宜定めれ
ばよい。
ルを配置した例を示したが、ピックアップコイルの配置
数は、所望の磁束検出チャンネル数に応じて適宜定めれ
ばよい。
【００７６】また、本実施例の磁場源測定装置は、電流
ダイポールの位置を仮定し、次いで、各電流ダイポール
の値と評価位置での磁界の強さとの関係式を求め、次い
で、信号処理回路で評価された３次元磁界強さをこの関
係式に代入することによって、仮定した位置での電流ダ
イポールの大きさを成分ごとに求めることができる。
ダイポールの位置を仮定し、次いで、各電流ダイポール
の値と評価位置での磁界の強さとの関係式を求め、次い
で、信号処理回路で評価された３次元磁界強さをこの関
係式に代入することによって、仮定した位置での電流ダ
イポールの大きさを成分ごとに求めることができる。
【００７７】したがって、電流ダイポールが複数存在す
る場合にも、それらの位置および方向を特定することが
可能となる。
る場合にも、それらの位置および方向を特定することが
可能となる。
【００７８】また、本実施例の磁場源測定装置は、ピッ
クアップコイルを測定面に対して傾斜させて配置したの
で、従来と同じコイル径であっても、深さ方向の磁場源
位置測定感度を大幅に向上させることができる。
クアップコイルを測定面に対して傾斜させて配置したの
で、従来と同じコイル径であっても、深さ方向の磁場源
位置測定感度を大幅に向上させることができる。
【００７９】本実施例では、Ｋｅｔｃｈｅｎ 型と呼ば
れる駆動回路を用いて本発明の磁場源測定装置を構成し
たが、これに限定されるものではなく、変調帰還しない
Ｄｒｕｎｇ 型、Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ Ｏｓｃｉｌａ
ｔｅｄ型、Ｄｉｇｉｔａｌ型等の駆動回路を用いてもよ
い。
れる駆動回路を用いて本発明の磁場源測定装置を構成し
たが、これに限定されるものではなく、変調帰還しない
Ｄｒｕｎｇ 型、Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ Ｏｓｃｉｌａ
ｔｅｄ型、Ｄｉｇｉｔａｌ型等の駆動回路を用いてもよ
い。
【００８０】また、本実施例では、ピックアップコイル
で誘導された磁束をスクイドで検出するように磁束検出
部を構成したが、ピックアップコイルを省略し、磁場源
で発生した磁束をスクイドで直接検出するように磁束検
出部を構成してもよい。
で誘導された磁束をスクイドで検出するように磁束検出
部を構成したが、ピックアップコイルを省略し、磁場源
で発生した磁束をスクイドで直接検出するように磁束検
出部を構成してもよい。
【００８１】この場合、スクイドを、上述のピックアッ
プコイルと同様に配置し、各スクイドによって検出され
た磁束を用いて所定の評価位置における磁界強さを３次
元的に評価し、前記評価された磁界強さを用いて前記磁
場源の位置を測定するように構成すればよい。
プコイルと同様に配置し、各スクイドによって検出され
た磁束を用いて所定の評価位置における磁界強さを３次
元的に評価し、前記評価された磁界強さを用いて前記磁
場源の位置を測定するように構成すればよい。
【００８２】また、本実施例ではセンサ部３０を平面に
形成したが、被検体の湾曲状態に応じて所定の曲面に形
成してもよい。
形成したが、被検体の湾曲状態に応じて所定の曲面に形
成してもよい。
【００８３】また、本実施例では、４．２°Ｋで超伝導
状態となるNbTi等でピックアップコイルおよびスクイド
を構成したが、これらに限定されるものではなく、液体
窒素温度あるいは常温で超伝導状態となる超伝導体で構
成してもよい。
状態となるNbTi等でピックアップコイルおよびスクイド
を構成したが、これらに限定されるものではなく、液体
窒素温度あるいは常温で超伝導状態となる超伝導体で構
成してもよい。
【００８４】常温超伝導体を用いる場合には、冷却容器
であるクライオスタットを省略することができる。
であるクライオスタットを省略することができる。
【００８５】また、本実施例では、所定の３次元領域内
に仮想の磁場源位置を所定数設定し、各仮想磁場源位置
における電流ダイポールの各方向成分ベクトルと、前記
電流ダイポールの各方向成分により評価位置で生じる磁
界の強さの各方向成分ベクトルとを関係づけるマトリッ
クスを求め、前記マトリックスおよび評価位置で実際に
評価された磁界強さを用いて、前記各磁場源位置におけ
る電流ダイポールの各方向成分ベクトルを求めることに
より、前記３次元領域内の磁場源位置を測定することが
できるように信号処理回路を構成したが、各成分ごとに
検出された磁界強さを用いて従来のように磁力線分布を
描くことにより、磁場源位置を推定してもよい。
に仮想の磁場源位置を所定数設定し、各仮想磁場源位置
における電流ダイポールの各方向成分ベクトルと、前記
電流ダイポールの各方向成分により評価位置で生じる磁
界の強さの各方向成分ベクトルとを関係づけるマトリッ
クスを求め、前記マトリックスおよび評価位置で実際に
評価された磁界強さを用いて、前記各磁場源位置におけ
る電流ダイポールの各方向成分ベクトルを求めることに
より、前記３次元領域内の磁場源位置を測定することが
できるように信号処理回路を構成したが、各成分ごとに
検出された磁界強さを用いて従来のように磁力線分布を
描くことにより、磁場源位置を推定してもよい。
【００８６】また、本実施例では、４つのセンサ面にそ
れぞれ４つのピックアップコイルを配置することにより
所定位置での磁束を評価可能なセンサブロックを構成し
たが、本発明の磁場源測定装置はこのような実施例に限
定されるものではなく、法線方向が互いに異なる少なく
とも３つのセンサ面にそれぞれピックアップコイルを配
置すればよい。
れぞれ４つのピックアップコイルを配置することにより
所定位置での磁束を評価可能なセンサブロックを構成し
たが、本発明の磁場源測定装置はこのような実施例に限
定されるものではなく、法線方向が互いに異なる少なく
とも３つのセンサ面にそれぞれピックアップコイルを配
置すればよい。
【００８７】図５は、その一例であり、互いに直交する
３つのセンサ面５１ａ，５１ｂ，５１ｃにピックアップ
コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃをそれぞれ配置してセン
サブロック５３を構成し、評価位置５４ａでの磁束を３
次元的に評価するようになっている。
３つのセンサ面５１ａ，５１ｂ，５１ｃにピックアップ
コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃをそれぞれ配置してセン
サブロック５３を構成し、評価位置５４ａでの磁束を３
次元的に評価するようになっている。
【００８８】また、センサブロック５５、５６、５７も
同様に構成してあり、同図中破線は、隣接するセンサブ
ロック間で谷が形成されていることを示す。
同様に構成してあり、同図中破線は、隣接するセンサブ
ロック間で谷が形成されていることを示す。
【００８９】かかる構成により、評価位置５４ｂ，５４
ｃ，５４ｄでの磁束を、それぞれセンサブロック５５、
５６、５７に属する３つのピックアップコイルで３次元
的に評価することができるとともに、隣接するセンサブ
ロックに属するピックアップコイルを用いて、評価位置
５４ｅ，５４ｆでの磁束を３次元的に評価することがで
きる。
ｃ，５４ｄでの磁束を、それぞれセンサブロック５５、
５６、５７に属する３つのピックアップコイルで３次元
的に評価することができるとともに、隣接するセンサブ
ロックに属するピックアップコイルを用いて、評価位置
５４ｅ，５４ｆでの磁束を３次元的に評価することがで
きる。
【００９０】ピックアップコイル５２ａ，５２ｂ，５２
ｃを用いて評価位置５４ａでの磁束を評価するには、セ
ンサ面５１ａ，５１ｂ，５１ｃがそれぞれ測定面となす
角度α、β、γを用いて図３と同様に行うことができる
ので、ここでは詳細な評価方法の説明を省略する。
ｃを用いて評価位置５４ａでの磁束を評価するには、セ
ンサ面５１ａ，５１ｂ，５１ｃがそれぞれ測定面となす
角度α、β、γを用いて図３と同様に行うことができる
ので、ここでは詳細な評価方法の説明を省略する。
【００９１】また、本実施例では、各センサ面に一つの
ピックアップコイルを配置したが、１つのセンサ面に複
数のピックアップコイルを配置してもよい。
ピックアップコイルを配置したが、１つのセンサ面に複
数のピックアップコイルを配置してもよい。
【００９２】図６は、センサ面の構成を図５と同様に
し、各センサ面に２つのピックアップコイルを配置した
ものである。
し、各センサ面に２つのピックアップコイルを配置した
ものである。
【００９３】例えば、センサブロック５３では、センサ
面５１ａ，５１ｂ，５１ｃにそれぞれ２つのピックアッ
プコイル５８を配置してある。
面５１ａ，５１ｂ，５１ｃにそれぞれ２つのピックアッ
プコイル５８を配置してある。
【００９４】このような構成により、一方のピックアッ
プコイルに故障等が生じた場合でも他方のピックアップ
コイルを用いることができるので、磁場源測定装置の信
頼性の向上を図ることができる。
プコイルに故障等が生じた場合でも他方のピックアップ
コイルを用いることができるので、磁場源測定装置の信
頼性の向上を図ることができる。
【００９５】次に、本発明の磁場源測定装置の第２の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００９６】なお、上述の実施例と実質的に同一の部品
については同一の符号を付してその説明を省略する。
については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９７】第２の実施例の磁場源測定装置は、径の異
なるピックアップコイル６１、６２で誘導された磁束を
スクイド１３で検出し、スクイド１３からの出力信号を
用いて信号処理回路で磁場源位置を測定するようになっ
ている。
なるピックアップコイル６１、６２で誘導された磁束を
スクイド１３で検出し、スクイド１３からの出力信号を
用いて信号処理回路で磁場源位置を測定するようになっ
ている。
【００９８】図７は、ピックアップコイル６１、６２を
それぞれ図２のように配置し、それらを重ねてセンサ部
６３を構成したものである。
それぞれ図２のように配置し、それらを重ねてセンサ部
６３を構成したものである。
【００９９】また、図８は、被検体の頭部７１の表面に
センサ部６３を４か所配置した様子を示したものであ
る。
センサ部６３を４か所配置した様子を示したものであ
る。
【０１００】ここで、頭部７１は２つの領域に区分さ
れ、領域７２は、頭部７１のうち大脳皮質に相当する領
域であり、領域７３は、視床、大脳基底核等に相当する
領域である。
れ、領域７２は、頭部７１のうち大脳皮質に相当する領
域であり、領域７３は、視床、大脳基底核等に相当する
領域である。
【０１０１】また、ピックアップコイル６１は、領域７
２のみならず、領域７３の深さの磁場源で発生した磁束
をも検出可能なようにコイル径を定めてある。
２のみならず、領域７３の深さの磁場源で発生した磁束
をも検出可能なようにコイル径を定めてある。
【０１０２】一方、ピックアップコイル６２は、領域７
２の深さの磁場源で発生した磁束だけを検出すれば足り
るようにコイル径を定めてある。
２の深さの磁場源で発生した磁束だけを検出すれば足り
るようにコイル径を定めてある。
【０１０３】信号処理回路（図示せず）は、２つの領域
７２、７３内に存在する磁場源によって発生した磁束
を、ピックアップコイル６１、６２で得られた磁束を用
いて領域ごとに独立に評価し、領域ごとに評価された磁
束を用いて磁場源の位置を領域ごとに測定可能になって
いる。
７２、７３内に存在する磁場源によって発生した磁束
を、ピックアップコイル６１、６２で得られた磁束を用
いて領域ごとに独立に評価し、領域ごとに評価された磁
束を用いて磁場源の位置を領域ごとに測定可能になって
いる。
【０１０４】次に、第２の実施例の磁場源測定装置を用
いて頭部７１内に存在する磁場源位置を測定する手順を
説明する。
いて頭部７１内に存在する磁場源位置を測定する手順を
説明する。
【０１０５】まず、領域７２、７３内に存在する所定数
の電流ダイポールの位置を仮定する。
の電流ダイポールの位置を仮定する。
【０１０６】次いで、第１の実施例と同様にして、各電
流ダイポールの各成分と評価位置における磁場強さとの
関係式を求める。
流ダイポールの各成分と評価位置における磁場強さとの
関係式を求める。
【０１０７】各評価位置での磁場強さを評価するにあた
っては、ピックアップコイル６１で得られた磁束に領域
７２のみならず領域７３に存在する磁場源からの磁束も
含まれていることを考慮し、まず、第１の実施例と同
様、ピックアップコイル６２で得られた磁束によって領
域７２内の磁場源位置を測定し、次いで、測定された領
域７２の磁場源によってピックアップコイル６１で生じ
る磁束を算定し、次いで、この算定値を、ピックアップ
コイル６１で実際に得られた磁束から差し引き、領域７
３に存在する磁場源からの磁束のみを取り出す。
っては、ピックアップコイル６１で得られた磁束に領域
７２のみならず領域７３に存在する磁場源からの磁束も
含まれていることを考慮し、まず、第１の実施例と同
様、ピックアップコイル６２で得られた磁束によって領
域７２内の磁場源位置を測定し、次いで、測定された領
域７２の磁場源によってピックアップコイル６１で生じ
る磁束を算定し、次いで、この算定値を、ピックアップ
コイル６１で実際に得られた磁束から差し引き、領域７
３に存在する磁場源からの磁束のみを取り出す。
【０１０８】次いで、この磁束を用いて、上述の実施例
と同様、領域７３に存在する磁場源の位置を測定する。
と同様、領域７３に存在する磁場源の位置を測定する。
【０１０９】このように、第２の実施例では、径の大き
さが異なるピックアップコイルを用いたので、被検体の
浅い領域については高い空間分解能で磁場源位置を測定
するとともに、深い領域についても所定の空間分解能で
磁場源位置を測定することができる。
さが異なるピックアップコイルを用いたので、被検体の
浅い領域については高い空間分解能で磁場源位置を測定
するとともに、深い領域についても所定の空間分解能で
磁場源位置を測定することができる。
【０１１０】第２の実施例では、被検体の測定領域を２
つに区分した例で説明したが、このような区分数に限定
されるものではなく、所定の測定領域を３以上の複数の
領域に区分し、各領域の磁場源から発生した磁束を順次
差し引くことによって求めていき、次いで、各領域の磁
場源の位置を独立に測定するような構成とすることがで
きる。
つに区分した例で説明したが、このような区分数に限定
されるものではなく、所定の測定領域を３以上の複数の
領域に区分し、各領域の磁場源から発生した磁束を順次
差し引くことによって求めていき、次いで、各領域の磁
場源の位置を独立に測定するような構成とすることがで
きる。
【０１１１】また、第２の実施例では、図２のように配
置したピックアップコイルを所定の距離をおいて上下に
重ねる構成としたが、図９のように、径の大きなピック
アップコイル８１と径の小さなピックアップコイル８２
を近接して配置してもよい。
置したピックアップコイルを所定の距離をおいて上下に
重ねる構成としたが、図９のように、径の大きなピック
アップコイル８１と径の小さなピックアップコイル８２
を近接して配置してもよい。
【０１１２】また、第２の実施例では、ピックアップコ
イルを測定面に対して傾斜させて配置したが、これに限
定されるものではなく、径の異なるピックアップコイル
を、それらの軸線方向を測定面の法線方向に一致させて
配置し、次いで、複数の領域内に存在する磁場源によっ
て発生した磁束を、各ピックアップコイルで得られた磁
束を用いて領域ごとに独立に評価し、次いで、各領域ご
とに評価された磁束を用いて領域ごとの磁場分布図を描
き、この磁場分布図を利用して磁場源の位置を測定する
ように構成してもよい。
イルを測定面に対して傾斜させて配置したが、これに限
定されるものではなく、径の異なるピックアップコイル
を、それらの軸線方向を測定面の法線方向に一致させて
配置し、次いで、複数の領域内に存在する磁場源によっ
て発生した磁束を、各ピックアップコイルで得られた磁
束を用いて領域ごとに独立に評価し、次いで、各領域ご
とに評価された磁束を用いて領域ごとの磁場分布図を描
き、この磁場分布図を利用して磁場源の位置を測定する
ように構成してもよい。
【０１１３】このような構成により、被検体の浅い領域
に存在する磁場源の位置は高い精度で、深い領域に存在
する磁場源の位置は所定の精度で測定することが可能と
なる。
に存在する磁場源の位置は高い精度で、深い領域に存在
する磁場源の位置は所定の精度で測定することが可能と
なる。
【０１１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁場源測定
装置は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面が
相互に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセンサ
面の組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定角
度を成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数組
のセンサ面から成る基体と、この基体の各センサ面に配
設され且つ前記磁束を検出する検出手段と、この検出手
段で検出された磁束を用いて所定の評価位置における磁
界強さを３次元的に評価し、この評価された磁界強さを
用いて磁場源の位置を測定する測定手段とを備えたの
で、被検体内の３次元空間内で電流が任意の方向を向い
ている複数の磁場源の位置を高精度に測定でき、かつ深
さ方向の磁場源位置測定感度を向上させることができ
る。
装置は、法線方向が互いに異なる３つ以上のセンサ面が
相互に所定角度を成し且つ連続的に隣接して成るセンサ
面の組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に前記所定角
度を成し且つ連続的に隣接するように形成させた複数組
のセンサ面から成る基体と、この基体の各センサ面に配
設され且つ前記磁束を検出する検出手段と、この検出手
段で検出された磁束を用いて所定の評価位置における磁
界強さを３次元的に評価し、この評価された磁界強さを
用いて磁場源の位置を測定する測定手段とを備えたの
で、被検体内の３次元空間内で電流が任意の方向を向い
ている複数の磁場源の位置を高精度に測定でき、かつ深
さ方向の磁場源位置測定感度を向上させることができ
る。
【０１１５】また、本発明の磁場源測定装置において、
とくに、検出手段として２種類以上のコイル径を有する
磁束検出計又はピックアップコイルを用いることがで
き、この場合には、この磁束検出計又はピックアップコ
イルの検出磁束を用いて、被検体の少なくとも２以上の
所定領域内に存在する磁場源によって発生された磁束が
領域毎に独立に評価し、その評価磁束を用いて磁場源の
位置を領域毎に、深さ方向の感度良く測定できる。
とくに、検出手段として２種類以上のコイル径を有する
磁束検出計又はピックアップコイルを用いることがで
き、この場合には、この磁束検出計又はピックアップコ
イルの検出磁束を用いて、被検体の少なくとも２以上の
所定領域内に存在する磁場源によって発生された磁束が
領域毎に独立に評価し、その評価磁束を用いて磁場源の
位置を領域毎に、深さ方向の感度良く測定できる。
【図１】(a) は本実施例の磁場源測定装置のブロック
図、(b) はスクイドの回路図。
図、(b) はスクイドの回路図。
【図２】(a) はピックアップコイルを配置したセンサ部
の平面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線に沿う断面図。
の平面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】センサ面での磁束を用いて評価位置での磁束を
３次元的に評価する方法を示した図。
３次元的に評価する方法を示した図。
【図４】電流ダイポールの各電流成分と評価位置で生ず
る磁界強さとの関係を求める方法を示した図。
る磁界強さとの関係を求める方法を示した図。
【図５】センサ部の変形例を示した図。
【図６】センサ部の変形例を示した図。
【図７】第２の実施例にかかる磁場源測定装置のセンサ
部の断面図。
部の断面図。
【図８】第２の実施例の磁場源測定装置を用いて頭部内
の磁場源を測定する方法を示した図。
の磁場源を測定する方法を示した図。
【図９】第２の実施例の磁場源測定装置に備えたセンサ
部の変形例を示す断面図。
部の変形例を示す断面図。
【図１０】従来の磁場源測定装置を用いて磁場源位置を
測定する方法を示した図。
測定する方法を示した図。
【図１１】深い領域に存在する磁場源と磁束検出感度と
の関係を示した図。
の関係を示した図。
１０ 磁束検出部 １１ 信号処理回路（信号処理部） １２ ピックアップコイル １３ スクイド（磁束検出計） １４ 駆動回路 １６ 発振器 ３０ センサ部 ３１ センサ面 ３２ センサ面 ３３ センサブロック ５１ センサ面 ５２ ピックアップコイル ６１ ピックアップコイル ６２ ピックアップコイル ６３ センサ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/05 G01R 33/00 - 33/26
Claims (8)
- 【請求項１】 磁場源によって発生した磁束を検出する
磁束検出部と、この磁束検出部で検出された磁束を用い
て前記磁場源の位置を測定する信号処理部とを備えた磁
場源測定装置において、 前記磁束検出部は、法線方向が互いに異なる３つ以上の
センサ面が相互に所定角度を成し且つ連続的に隣接して
成るセンサ面の組を、隣同士の組間のセンサ面が相互に
前記所定角度を成し且つ連続的に隣接するように形成さ
せた複数組のセンサ面から成る基体と、この基体の各セ
ンサ面に配設され且つ前記磁束を検出する検出手段とを
備え、 前記信号処理部は、前記検出手段で検出された前記磁束
を用いて所定の評価位置における磁界強さを３次元的に
評価し、この評価された磁界強さを用いて前記磁場源の
位置を測定する測定手段を備えたことを特徴とする磁場
源測定装置。 - 【請求項２】 前記所定の評価位置は、少なくとも２以
上の評価位置である請求項１記載の磁場源測定装置。 - 【請求項３】 前記測定手段は、所定の３次元領域内に
仮想磁場源位置を所定数設定し、前記各仮想磁場源位置
における電流ダイポールの各方向成分と前記電流ダイポ
ールの各方向成分によって前記評価位置で生じる磁界強
さの各方向成分との関係を求める一方、前記信号処理部
で評価された前記磁界強さと前記関係とを用いて前記電
流ダイポールの各方向成分を算定する構成を備えている
請求項１記載の磁場源測定装置。 - 【請求項４】 前記検出手段は、前記基体のセンサ面そ
れぞれに配設した磁束検出計又は磁束検出計に誘導結合
されたピックアップコイルであることを特徴とする請求
項１記載の磁場源測定装置。 - 【請求項５】 前記信号処理部は、前記検出手段で検出
された磁束を用いて磁力線分布を求める手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁
場源測定装置。 - 【請求項６】 前記検出手段は、大きさの異なるコイル
径を有する複数種類の磁束検出計又はピックアップコイ
ルから成り、 前記測定手段は、少なくとも２以上の所定の領域内に存
在する前記磁場源からそれぞれ発生した磁束を、前記複
数種類の磁束検出計又はピックアップコイルでその種類
毎に検出された前記磁束を用いて前記領域毎に求め、前
記領域毎に求められた磁束を用いて前記磁場源の位置を
前記領域毎に測定する手段である請求項１記載の磁場源
測定装置。 - 【請求項７】 前記基体は複数種類の基体から成り、 前記磁束検出計又は前記ピックアップコイルは、前記複
数種類の基体の各センサ面にその基体種類毎に各別に設
けられ且つ大きさの異なるコイル径を有する複数種類の
磁束検出計又はピックアップコイルである請求項６記載
の磁場源測定装置。 - 【請求項８】 前記基体の各センサ面に夫々、複数個の
前記磁束検出計又は前記ピックアップコイルを配設した
請求項４記載の磁場源測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19863892A JP3204542B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 磁場源測定装置 |
| US08/096,468 US5437276A (en) | 1992-07-24 | 1993-07-23 | Apparatus for measuring magnetic sources |
| DE4325059A DE4325059C2 (de) | 1992-07-24 | 1993-07-26 | Gerät zum Messen des Magnetfelds einer oder mehrerer Magnetquellen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19863892A JP3204542B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 磁場源測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638941A JPH0638941A (ja) | 1994-02-15 |
| JP3204542B2 true JP3204542B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=16394542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19863892A Expired - Fee Related JP3204542B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 磁場源測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5437276A (ja) |
| JP (1) | JP3204542B2 (ja) |
| DE (1) | DE4325059C2 (ja) |
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