JP3950629B2

JP3950629B2 - 生体磁気計測装置

Info

Publication number: JP3950629B2
Application number: JP2000540753A
Authority: JP
Inventors: 昭二近藤; 笹渕　　仁; 博之鈴木; 啓二塚田; 明彦神鳥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: WO1999049781A1; US6628978B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高感度な磁気センサである超伝導量子干渉素子（以下、Superconducting quantum interference device を略してＳＱＵＩＤと称する）
を用いて、人体（被検者）の被測定部位より生じる磁場（例えば心臓の神経活動あるいは心筋活動により発生する磁場）を測定する場合に好適な生体磁気計測装置および生体磁気計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超伝導デバイス技術の発展により開発されたＳＱＵＩＤは、高感度な磁気センサとして機能するため、医療用計測分野において、このＳＱＵＩＤを利用して生体から発生する磁場分布を計測し医療診断データに用いる技術が確立されつつある。
【０００３】
図１６にこの種の生体磁気計測装置を、心臓磁気計測（心磁計測）システムに適用した場合の構成図を示す。
【０００４】
心磁計測は、環境磁気雑音から影響を受けないように、磁気シールドルーム１の中で行われている。被検者２はベッド３に横たわり、ガントリー５に支持されたデュワ４（検出コイルとＳＱＵＩＤが一体化された磁気センサと、液体Ｈｅが入った円柱形容器）の中心位置に被測定部位（心臓中心位置）を合わせ、デュワ４の底面の真下に接近して配置されている。
【０００５】
液体Ｈｅのタンク６には、磁気シールドルーム１の外に配置した自動補給装置７によって連続的に蒸発したＨｅを補充することができる。
【０００６】
磁気センサの出力はＦＬＬ回路８に入力されて検出した磁場強度に比例した電圧出力が得られる。この電圧はアンプ・フィルター回路９を通して増幅および周波数の帯域を選択してコンピュータ１０でＡＤ変換され取り込まれ、信号処理し、データを出力するようになっている。
【０００７】
生体磁場計測におけるデュワ４は、例えば（G.L.Romani,etal.，Rev.Sci
Instrom,53.pp1815-1845(1982)）に記載されているように、構造上の作りやすさから円筒形もしくは直径の異なる円筒形を組み合わせた形状のものが用いられて垂直に設置されている。
【０００８】
また心臓を計測するシステムでは、生体の胸壁が平に近いため、ほとんどの円筒形デュワの底面は平らなものとされている。そして心臓測定には被検者はデュワ４に対し、前後，左右，上下に任意に動作（位置調整）可能なベッド３に仰向けに横たわった後、ベッド３のそれぞれの可動部を調整して、被検者２の胸壁部の心臓部位（心臓中心位置）をデュワの底部の中心位置に一致させ、かつ接近させる必要があった。
【０００９】
ただし被検者２の被測定部位がデュワ４の底部に接触するとノイズの原因となるため、ある程度は離す必要があるが余り離しすぎるとセンサの感度が悪くなるためその最適位置を目視にて確認して何度も位置決めを行っていた。
【００１０】
図１７に従来考えられていた被測定部位とデュワの位置決めの一般的手法を示す。
【００１１】
従来の心臓磁気測定装置は、被検者２を載置するベッド３を、前後送り用レール１１に沿って前後方向に横行する走行台車１２の上に、昇降手段１３と左右横行手段１４を介在させて設置している。
【００１２】
走行台車１２は、手押しまたは電動式で前後送りレール１１上を前後方向に横行させる。走行台車１２は、後退した状態では、デュワ４から離れた位置で被検者２を乗降させると共に被検者２を計測姿勢に整えるための計測準備位置にベッド３を位置させ、前進した状態では、被検者２をデュワ４の直下に位置させる計測位置にベッド３を位置させる。
【００１３】
昇降手段１３は、走行台車１２と左右横行手段１４の間に介在する。この昇降手段１３は、油圧シリンダとピストンによる油圧式伸縮手段によって左右横行手段１４（ベッド３）を昇降する。上昇用油圧ポンプハンドル１７を操作することによって油圧シリンダ内に給油して左右横行手段１４を上昇させ、リリーフバルブ１８を押して油圧シリンダ内を排油することによって左右横行手段１４を下降させる。
【００１４】
左右横行手段１４は、ベッド３を左右横行可能に支持する。左右送りハンドル１６を回転させることにより、ピニオンとラックの組み合わせあるいはボールねじ機構によってベッド３を左右方向に横行させるようにする。
【００１５】
被検者２の胸部（心臓部位）をデュワ５の底部の中心の直下に接近させて計測可能状態にするために、先ず、走行台車１２を前後送りレール１１に沿って後退させてベッド３を計測準備位置に移動する。そして、被検者２を載せて仰臥させ、姿勢を整える。このとき、昇降手段１３は、ベッド３を最低位置または乗降に適した高さに位置させるように下降させている。
【００１６】
その後、走行台車１２を前後送り用レール１１に沿って前進させてベッド３をデュワ５の下の計測位置に移動し、被検者２の心臓中心とデュワ４の底部中心の位置合わせをおこなう。
【００１７】
被検者２の心臓中心とデュワ４の底部中心を合わせるためには、被検者２の心臓のピンポイントマーキング（通常事前に触診などによって剣状突起の位置よりＸ軸，Ｙ軸に所定距離だけ離れた位置を心臓中心位置として推定し、この推定位置をピンポイントマーキングとして決めてある）の位置を見ながら合わせなくてはならない。上記の位置決め法では、被検者２とデュワ４の間隔が狭いために、被検者２の胸部がデュワ４の影になり、デュワ４とピンポイントマーキングの位置確認が充分に取れなかった。そのため、適当に合わせてセッティングしていたため、デュワ４内のセンサ位置と被測定部位との相関も取れず位置合わせに困難を呈していた。特にデュワ内に多数（多チャンネル）の磁気センサを配列させた場合には、各チャンネルの磁気センサと被測定部位の相関をとることが困難であった。
【００１８】
磁気センサと被測定部位の相関は、心臓診断におけるデータの処理（位置キャリブレーション）に非常に重要である。また、心磁計測により得られたデータは、被検者のＸ線による胸部レントゲン写真の撮影画像と重ねあわせて、心臓の異常部位の特定などの診断することも考えられるが、この場合には、ピンポイントマーキング位置を目印にして、心磁計測データ（生体磁束分布）とＸ線胸部レントゲン写真の撮影画像とを重ねあわせるため、上記のように磁気センサと被測定部位の相関を充分にとれない場合には、支障が生じる。
【００１９】
このような問題に対処するため、従来は、例えば、特開平３−２４４４３３号公報に開示されるように、多チャンネル磁気センサを有する生体磁気計測装置において、被検者の被測定部位を照射する照準器として複数の光ファイバを用意し、これらの各光ファイバをデュワに内蔵した各ピックアップコイル（磁気検出コイル）に１対１で対応させて、この光ファイバから照射した光（光スポット）を目安に被測定部位とデュワの位置決めを行う技術が提案されている。また、この従来例では、照準器とデュワを別体で構成すると共に、両者を所定の距離Ｌだけ離して配置し、測定に際しては、まず、移動台（ベッド）上に被検者を載せ、移動台を照準器と対向する位置に移動して被検者の測定すべき位置を照準器により設定し、その後、移動台をデュワと対向する位置へ距離Ｌだけ移動(平行移動)させることによりデュワと被測定部位との位置合わせを行う手法が提案されている。
【００２０】
しかし、上記のように光照準器とデュワとを距離Ｌだけ別位置に設けて予めデュワから離れた位置で被測定部位と光スポットの位置を一致させた後、被検者をデュワに距離Ｌだけ移動させる方式においても、多チャンネル方式の場合には、各磁気センサに対応の光源及び光ファイバを用意しなければならず、また、被検者の体軸がデュワの座標軸に対して傾いている場合には、光スポットではそれを知ることができなかった（体軸が傾いた状態で被測定部位を特定すると、被測定部位の座標と磁気センサの座標との位置合わせ精度にばらつきが生じ、被測定部位の各位置認識に誤差が生じてしまう）。
【００２１】
また、特開平２−１８０２４４号公報に開示の心磁計測装置では、光源からの光ビーム（光スポット）を被検者に取り付けられたマーカ等の指標に一致するように、被検者が横たわっているベッド天板を移動させ、その後、この光源を退避させてその光源が位置していた位置にＳＱＵＩＤセンサを固定する技術が提案されている。
【００２２】
さらに、上記のような照準器を用いて同様の位置決めを行う従来技術としては、そのほか、実開昭５７−１３００６号公報に開示されたものがある。しかし、上記のようにデュワの磁気センサと被測定部位の相関をとるために位置決め用の光スポットを被検者の被測定部位に照射する技術のうち、光照準器をデュワ底面に設ける方式では、デュワを被検者に接近させると結局はデュワが邪魔になって被検者に照射された光スポットの視界が遮られるため、デュワと磁気センサの接近には自ずと限界があった。
【００２３】
被検者２の心臓中心とデュワ４の底部中心の位置合わせの後に、上昇用油圧ポンプハンドル１７を操作してベッド３を上昇させることにより被検者２をデュワ５の底部に目測で接近させている。
【００２４】
デュワ５の直下におけるベッド３の上昇量は、被検者２の体形によって異なるので、その都度、上昇量を適当に変えなければならず、上昇の具合によっては上昇させ過ぎて被検者２をデュワ５とベッド３の間に強く挟んでしまうことがあり、操作性および安全性の問題があった。
【００２５】
また、上昇不足のときには、デュワ５の底面との間の間隔が過大にセットされて計測感度が低下する問題がある。
【００２６】
しかも、被検者２の胸部がデュワ５に近付いて該胸部とデュワ５の底面の対向部分が該デュワ５の影になって該デュワ５の底面との接近度合いを黙視することが困難になるために、オペレータの勘に頼ってセッティングせざるを得ず、オペレータに相当の負担をかけている。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的はデュワ（磁気センサ）と被検者の被測定部位との位置決めを正確にして容易に行い得る生体磁気計測装置及び生体磁気計測装置における被検者位置決め方法を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には次のように構成する。
【００２９】
超伝導量子干渉素子を含む磁気センサと、該磁気センサを内蔵し超伝導状態に維持する冷媒が入ったデュワと、被検者を載置する被検者載置具を備えた生体磁気計測装置において、
前記デュワのＸ軸と平行であるビームパターンを有する第１の投光手段と、前記デュワのＹ軸と平行であるビームパターンを有する第２の投光手段と、を備え、該第１の投光手段からの光ビームと該第２の投光手段からの光ビームとを交差させて十字のビームパターンを前記被検者に投光する機構を備えた生体磁気計測装置。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図１５の実施例を用いて説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１実施例にかかわる生体磁気計測装置の全体構成を示す斜視図で、一例として心磁計測装置を例示している。図２は第１実施例における被検者位置決めの動作説明に用いる側面図、図３は第１実施例に使用する投光部の上面図及び正面図である。なお、図面の符号において、既述した図１６及び図１７と同一符号は同一或いは共通する要素を示す。
【００３２】
本実施例の生体磁気計測装置は、基本的には、デュワ４には多チャンネル（複数）の磁気センサ（図示せず）を内蔵し、また、磁気センサは検出コイルと
ＳＱＵＩＤにより構成され、この磁気センサが超伝導状態を維持するためにデュワ４に導入された液体Ｈｅにより極低温状態に保持される。
【００３３】
図１及び図２に示すごとく、被検者載置具であるベッド３は、磁気シールドルーム１の床面に布設したベッド送り用のレール１１の上に乗って前後方向（ベッドの幅方向）に移動可能にしてあり、この移動によりデュワ４の直下（真下）位置Ｐからデュワ直下外の所定位置（デュワ直下より退避した位置）Ｑまでのベッド送りが可能であり、更に位置Ｐ，Ｑ間を定量送り可能なように位置Ｐ，Ｑでの停止用レールストッパ（移動量規制用ストッパ１００）がレール１１に配設されている。
【００３４】
デュワ４を保持するガントリー５には、投光器ホルダー支え用のフレーム（支え部材）１０３がデュワ４の位置よりも水平方向に迫り出すように設けられ、このフレーム１０３の迫り出し先端部にホルダー１０２を介して２つの投光器101（１０１Ａ，１０１Ｂ）が設置されている。２つの投光器１０１Ａ，１０１Ｂは、被検者２の被測定部位の位置決めに用いる十字のビームパターン（ライトマーカ）１０６をデュワ直下外の所定の位置に投光（照射）するように設定されている。投光器１０１Ａ，１０１Ｂは、３００ｎｍ〜８５０ｎｍの波長範囲内の光を出力するランプ或いは半導体レーザである。この十字のビームパターン１０６は、デュワ４のＸ軸，Ｙ軸の座標軸に対応させてあり、十字のビームパターン106のうちＸ軸方向（ベッド３の前後の定量送り方向；ベッド幅方向）に広がる光ビーム１０６Ａは、第１の投光器１０１Ａにより形成され、これに垂直なＹ軸方向（ベッドの長手方向）に広がる光ビーム１０６Ｂは第２の投光器１０１Ｂにより形成されている。光ビーム１０６Ａと１０６Ｂとの交点は前記した位置Ｑに設定してある。
【００３５】
このように十字のビームパターン１０６の交点を設定することで、図２に示すように、デュワ４直下外の計測準備位置に投光した十字のビームパターン交点位置Ｑとデュワ直下のデュワ中心延長線上の位置Ｐとの相対位置が予め設定される。また、レール１１及びストッパ１００によりベッド３を相対位置Ｐ，Ｑの間で定量送り（送り量Ｌ）する移動量制限機構を有するベット移動部を構成する。
【００３６】
投光器１０１（すなわち１０１Ａ，１０１Ｂ）は、図３に示すように床面からの鉛直軸に対して任意な角度βだけ傾斜調整自在に保持されるチルト（傾斜）機能を備えており、このチルト機能により、投光器の高さ位置を変えずに、出力光（ビーム）の広がり角度αを変えてビーム１０６の照射位置のビーム線形パターンの長さを必要十分〔被検者２の全幅、及び体軸全域（全身長）に渡って〕に確保することが可能になっている。投光器１０１の出力光のビーム広がり角度αは投光器の製作上の制限より限界があるため単に投光器１０１の照射方向を床面の鉛直方向に向けただけではそのビームパターン１０６の長さ限界が生じてしまい被検者の体幅や全身長を照射できない事態が生じるが、本実施例のように投光器１０１に任意角度βのチルト機能を与えることにより、上記のような不具合を解消する。チルトは投光器１０１Ａ，１０１Ｂの一方に与えてもよい。
【００３８】
ベッド３には、前記定量送りのほかに、ベッド３を十字ビームパターン１０６のＸ軸（前後送り方向）に位置調整する機構（前後送りハンドル１５），Ｙ軸方向（ベッド長手方向）に位置調整する機構（左右送りハンドル１６），ベッド昇降操作部（昇降用油圧ポンプハンドル１７），上昇後下降用リリーフバルブ１８を備えている。
【００３９】
ここで、本実施例の装置を用いて、被検者２の被測定部位の中心推定位置Ｏとデュワ４の中心線とを一致させる位置決め方法について説明する。
【００４０】
図１及び図５に示すように、被検者２の身体（胸部）には、事前に被測定部位のＸ軸，Ｙ軸の座標軸を設定するための３点の目印１１１をつけておく。目印１１１のうち、Ｏ点にあるものは、被測定部位である心臓の中心推定位置１０８を設定するものであり、Ａ点にあるものはＯ点を原点とするＸ軸を設定するものであり、Ｂ点にあるものはＯ点を原点とするＹ軸を設定するものであり、これらの目印は例えば鉛によって構成されている。鉛で構成する理由は、被検者の胸部のＸ線レントゲン写真１０７と心磁計測データとを重ね合わせて使用する場合の位置合わせを容易かつ精度を高めて行うためである。すなわち、図４に示すように、Ｘ線レントゲンによる胸部撮影を行った場合に、上記の３点の目印が写し出されることになる。
【００４１】
なお、Ｏ点は通常触診によって、身体の剣状突起位置を探し、その剣状突起位置を基準にしてＸ軸方向，Ｙ軸方向にそれぞれ所定距離だけ離れた位置を測って決定される。
【００４２】
被検者２の被測定部位の磁気を計測するに際して、ベッド３をデュワ直下外の計測準備位置の所定位置Ｑに相当する位置にセットしておき（ベッド３がストッパ１００Ａにより停止する位置）、このデュワ直下外の計測準備位置を被検者のベッド乗降位置として、被検者２をベッド３に検査姿態の状態で載せる。
【００４３】
また、投光器１０１Ａ，１０１Ｂからは十字のビームパターン１０６がそのビーム１０６Ａ，１０６Ｂの交点がデュワ直下外の所定位置Ｑにくるように照射されている。
【００４４】
この状態で、被検者２の３点（Ｏ点，Ａ点，Ｂ点）の目印１１１が十字ビームパターン１０６上に乗るように（Ｏ点は十字ビームパターン１０６の交点にくるようにする）、前後送りハンドル１５，左右送りハンドル１６を介してベッド３を位置調整する。この位置合わせでは、被検者２の体軸が十字ビームパターンに対して傾いていないようにベッド上での姿態修正も行われる。
【００４５】
この位置合わせにより、被検者２の体軸の傾きもなく被測定部位と十字のビームパターン１０６のＸ軸，Ｙ軸座標が一致する。
【００４６】
次にベッド３を移動レール１１を介してストッパ１００Ｂにて自動的に停止するまで送る。これにより、ベッド３の移動距離Ｌだけの定量送りが実行される。すると、ベッド３がデュワ４の真下(直下)にきて被検者２の心臓中心位置１０８とデュワ４の底部中心とが自動的に一致し、またデュワ４のＸ軸，Ｙ軸座標と被検者２のＸ軸，Ｙ軸座標とが一致することにより、被検者２の被測定部位とデュワ４の各チャンネルの磁気センサとの相関が正確に決定される。
【００４７】
その後、上昇用油圧ポンプハンドル１７を操作して、被検者２の胸部がデュワ４底面に接近するようにベッド３を上昇させて停止させた後、磁気センサを駆動して被測定部位の各箇所（各チャンネルの磁気センサに対向する箇所）の磁気計測が行われ、コンピュータにより磁気分布のデータ処理がなされる。
【００４８】
本実施例によれば、次のような効果を奏する。
【００４９】
十字ビームパターン及び定量送り機構といった簡単の位置決め装置を用いて、磁気センサであるデュワ４の中心に、被検者の心臓の推定中心位置１０８をデュワに邪魔されることなく位置合わせすることができ、しかも、体軸の傾きを修正して多チャンネルの磁気センサと被測定部位の相関を正確且つ容易にとることができる。
【００５０】
また、被検者２の胸部に心臓推定中心位置Ｏ点とＸ，Ｙ方向の一定間隔Ａ点，Ｂ点に少なくとも鉛を用いて目印１１１をつけ、これを投光器１０１からの十字ビームパターンと合わせることにより、Ｘ線レントゲン写真による心臓実像とデュワ４内の各磁気センサの位置相関が明確となり、心臓異常部位の特定が容易にできるようになった。
【００５１】
すなわち、図４は被検者へ上記の目印（鉛）１１１を付けた状態で胸部レントゲン写真撮影をしたときの胸部レントゲン写真１０７を示すが、この手法を採用すれば、心臓の実画像と目印１１１の位置Ｏ，Ａ，Ｂが容易に分かり、かつＯ−Ａ、またはＯ−Ｂの寸法をあらかじめ決めておけば心臓の実寸法が分かり、またこの写真をコンピュータによってグラフィック処理することによりＸ，Ｙ座標上に心臓実画像（位置，大きさ，方向）を描き出すことが（デジタル化）可能となるが、さらに、この画像と例えばデュワ４で計測した心磁計測データを図６に示すように重ね合わせることにより、各磁気センサの信号出力データ１０９（〇で示すデータ１０９は実際には、〇の中に磁気の強度と方向性を示すベクトルが記録されている）から判断される異常部位が心臓のどの部位に相当するのか容易に特定する事が可能になり、心臓疾患の診断（冠動脈狭鎖，心筋異常，心筋梗塞）が可能となる。
【００５２】
なお、上記の例では、実際の被検者の胸部レントゲン写真１０７と心磁計測データとを重ね合わせた診断方法を例示しているが、その他に、胸部レントゲン写真１０７を併用しない場合を想定して、規格化した擬似心臓の画像を予め用意しておいて、これに心磁計測データを重ね合わせるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、目印１１１としては、肝油ドロップを使用してもよい。肝油ドロップはＭＲイメージング装置による測定画像に目印として写しだされる性質を有しているため、ＭＲ画像と生体磁気計測のデータとを併用する場合に有用である。
【００５４】
上記の例では３点の目印１１１を使用しているが、少なくとも２点の目印111を利用すれば心磁計測データと胸部レントゲン写真１０７の重ね合わせをすることができる。この場合上記の例における３点（Ｏ点，Ａ点，Ｂ点）の目印１１１のうち、Ａ点，Ｂ点のみ鉛で目印を付けてれば良い。このように目印を２点とした場合においても、心磁計測においてはＯ−Ａ，Ｏ−Ｂを利用でき、また胸部レントゲン写真１０７には心臓推定位置上（Ｏ点）に目印１１１が写らないため、より効果的な診断が可能となる。肝油ドロップにおいても同様である。もちろん、目印１１１の４点以上の利用も本発明に含まれる。
【００５５】
また、Ｏ−Ａ，Ｏ−Ｂの寸法は５cm以上であると好ましい。この場合、ビーム１０６ＡとＯ−Ａ，ビーム１０６ＢとＯ−Ｂの位置合わせを精度良く行え、また、Ｘ線レントゲン写真等において目印であるＡ点，Ｂ点が実心臓画像に重ね合わさることを防止することができる。
【００５６】
また、上記の例では目印１１１を心臓の推定中心位置１０８につけているが、触診によって容易に位置が判る身体部位、例えば剣状突起上に設置してもよい。この剣状突起と心臓中心までのＸ，Ｙの距離は被検者ごとに個人差が有るが、統計的に見ればある一定の値で代表（代表値）することが可能である。したがってこの場合は、定量送り機構の移動距離をＸ，Ｙの距離（代表値）オフセットするか、デュワをＸ，Ｙの距離（代表値）オフセットして設置することにより、被検者の測定部位（心臓中心）をデュワの中心に合わせることが可能となる。これにより集団検診等の一度に多くの被検者の測定を行う場合、剣状突起を触診するだけで位置合わせを行えるためオペレータの位置合わせ作業が大幅に軽減され、迅速に対応することができる。
【００５７】
また、ベッド３とデュワ４間の定量送りは、相対的なものであるため、デュワ４側を移動させて定量送りを実行させたり、ベッド３及びデュワ４のいずれも移動させてもよい。
【００５８】
次に図７〜図１２を用いて本発明の他の実施例を説明する。
【００５９】
図中、既述した第１の実施例に用いた符号と同一符号は同一或いは共通する要素を示す。
【００６０】
本実施例と第１実施例との主な相違点は、投光器１０１Ａ，１０１Ｂの配置、デュワ４に第１，第２のデュワ目印１１２Ａ，１１２Ｂを設けたこと、及びベッド３の定量送りを必要としない構成とした点である。
【００６１】
まず、ベッド３はレール１１上を前後方向（Ｘ軸方向）に任意送り量だけ移動可能にしてある（ここではレール１１がベット任意送りのためのベッド移動部を構成する）。
【００６２】
デュワ４の下部側面には、ビームパターンのＸ軸１０６ＡとデュワＸ軸の位置合わせを行うための第１のデュワ目印１１２Ａと、ビームパターンのＹ軸106BとデュワＹ軸の位置合わせを行うための第２のデュワ目印１１２Ｂが設けられている。
【００６３】
第１の投光器１０１Ａは、デュワ４の位置よりも上方で水平方向に迫り出すパイプフレーム（投光器ホルダー支え部材）１０４の先端部にホルダー１０２を介して取り付けられている。図９に投光器１０１Ａの取り付け状態の詳細を示す。
【００６４】
ホルダー１０２は、図９に示すように固定用のねじ１１４の締め付けによりパイプフレーム１０４上に固定されており、また、ねじ２７の締め付けを緩めることによりホルダー１０２は、パイプフレーム１０４上をフレーム軸方向（左右方向）にスライドしたり、フレーム１０４周りを回動したり(チルト)、水平方向に所定の範囲内で回転でき、これらの動作により投光器１０１Ａの投光位置，投光方向及びビーム広がり角を調整した後、ねじ１１３を締め付けてホルダー１０２ひいては投光器１０１Ａをパイプフレーム１０４上で固定している。また、投光器１０１Ａはねじ１１５を緩めることで高さ位置が微調整される。
【００６５】
上記の投光器１０１Ａの投光位置，投光方向及びビーム広がり角の調整によって、図７に示すように投光されるビーム１０６Ａの広がり方向が前記ベット移動部（レール）１１によるベッド任意送りの方向（Ｘ軸方向；前後方向）と平行でそのビーム１０６Ａがデュワ直下外の位置及びデュワ４の側面に設けた第１のデュワ目印１１２Ａにかかるように設定されている。このビーム１０６Ａは、ベッド３の幅方向及び被検者２の身体を横断する長さである。
【００６６】
第２の投光器１０１Ｂは、被検者載置具であるベッド３と一体に移動可能に該ベッド３に装着され、投光されるビーム１０６Ｂの広がり方向がベッド３の前記任意送りの方向と垂直（ベッド長手方向）となるようＹ軸方向に設定されている。図１０に投光器１０１Ｂの取り付け状態の詳細を示す。第２の投光器１０１Ｂの装着位置は、検査員が装着位置の調整を行い易いように、ベッド３の長手方向の端部のうちベッド操作部（前後送りハンドル１５，左右送りハンドル１６，ベッド昇降操作部１７）に近い方の一端である。第２の投光器１０１Ｂは、ベッド一端に設けたフレーム１０５にホルダー１０２を介して取り付けられている。
【００６７】
ホルダー１０２は、図１０に示すように固定用のねじ１１３の締め付けによりフレーム１０５上に固定されており、また、ねじ１１４の締め付けを緩めることにより、ホルダー１０２は、フレーム１０５上をフレーム軸方向（左右方向）にスライドしたり、フレーム１０５面に水平方向に所定の範囲内で回転できるようにしてある。また、ホルダー支え部材となるフレーム１０５は、ベッドの平行な２本の支柱１１６に回転自在に保持され、このフレーム１０５の回転調整により、投光器１０１Ｂを任意にチルトさせた後、フレーム１０５の位置を支柱１１６にて固定ねじ１１５の締め付けで固定させ、このようにして投光器１０１Ｂの投光角度(チルト角)を自在に設定できる構造となっている。また、投光器１０１Ｂは、ねじ１１５を緩めることで照射距離が微調整可能である。本実施例によれば、被検者２の被測定部位とデュワ４との位置合わせは次のようにして行われる。
【００６８】
まず、予めベッド３をレール１１上を移動して図７に示すようにデュワ直下外の計測準備位置にセットしておき、ここで、被検者２が検査姿態（仰向き）に横たわる。検査員は、被検者２の体軸方向（Ｙ軸方向）に広がるビームパターン１０６Ｂが被検者２の胸部に設けたＢ点，Ｏ点の目印（図５参照）を通るように投光器１０１Ｂを位置調整した後、被検者２のＡ点，Ｏ点（図５参照）が投光器１０１Ａから照射されるビームパターン（Ｘ軸方向ビームパターン）に乗るように左右送りハンドル１６でベッド３を左右調節して合わせる。
【００６９】
すなわち、投光器１０１Ａ，１０１Ｂを用いて形成した十字のビームパターン１０６は、デュワ直下外の位置で投光されており、被検者につけた３点の目印
（図１，図５の目印１１１に相当するもの）が前記十字のビームパターン１０６上に位置するようにベッド３の位置をビームパターン１０６Ａ，１０６Ｂに対して相対的に調整する。
【００７０】
次にベッド３をベッド移動部となるレール１１上を走行させて、図８に示すように第２の投光器１０１Ｂから投光されるビーム１０６Ｂがデュワ側面４に設けた第２のデュワ目印１１２Ｂに一致するようデュワ直下まで送る。
【００７１】
このようにすれば、実質的にデュワ直下の計測位置でも十字ビームパターン
１０６Ａ，１０６Ｂの交点（被測定部位の中心）とデュワ中心との位置合わせが自ずと容易に行われる。また、十字のビームパターン１０６をデュワ直下外で被検者に照射すること及びベッド送り（定量送りである必要はない）だけで、被測定部位とデュワ中心との位置合わせを実現でき、被検者２の被測定部位に付けた３点の目印と十字のビームパターンを一致させる手法を採用することにより、被測定部位とデュワのＸ軸，Ｙ軸座標の相関関係をより正確に決定する位置決めが可能になる。
【００７２】
したがって、第１実施例と同様に、磁気センサであるデュワ４の中心に、被検者の心臓中心推定位置１０８をデュワ４に邪魔されることなく位置合わせすることができ、しかも、多チャンネルの磁気センサと被測定部位の相関を正確且つ容易にとることができる。
【００７３】
なお、上記したデュワ中心と被検者の被測定部位中心との位置合わせの後、被検者をベッド上昇によりデュワ底面に接近させ、その後、磁気計測が行れることは第１実施例同様である。
【００７４】
また、上記の例ではＯ点（測定部位）を心臓の推定中心位置１０８としているが、触診によって容易に位置が判る身体部位、例えば剣状突起に設定してもよい。この剣状突起と心臓中心までのＸ，Ｙの距離は被検者ごとに個人差が有るが、統計的に見ればある一定の値で代表（代表値）することが可能である。したがってこの場合は、デュワの側面のデュワ目印１１２をデュワの中心より剣状突起側にＸ，Ｙの距離（代表値）オフセットさせて記しておくことにより、被検者の測定部位（心臓中心）をデュワの中心に合わせることが可能となる。勿論、デュワ側面のデュワ目印１１２をオフセットした距離（デュワ中心との距離）は既知であるので、ビームパターン１０６とデュワの各チャンネルの磁気センサ位置の相関は取れており、当然被検者の被測定部位と磁気センサとの位置相関を正確に取ることが出来る。これにより集団検診等の一度に多くの被検者の測定を行う場合、剣状突起を触診するだけで位置合わせを行えるためオペレータの位置合わせ作業が大幅に軽減され、迅速に対応することができる。
【００７５】
また、上記の例ではベット移動方向とビーム広がり方向が平行であるが、平行でなくても測定部位とデュワ中心との位置合わせはもちろん可能である。
【００７６】
また、上記の例では２つのビームは直交しているが、直交していなくても測定部位とデュワ中心との位置合わせはもちろん可能である。
【００７７】
次に図７〜図１２を用いて本発明の他の実施例を説明する。
【００７８】
図１１は、本発明になる心臓磁気計測装置の斜視図、図１２は同側面図、図
１３は同正面図、図１４は同一部分の平面図である。何れの図面も、被検者２を載置するベッド３がデュワ５の直下の計測位置を離れて該ベッド３に被検者２を乗降させてその高さ調整を行う計測準備位置に位置した状態を示している。
【００７９】
被検者２の胸面とデュワ４の底面の間隔を検出する間隔検出部は、反射型光電スイッチ２００と反射鏡２０１によって構成する。反射型光電スイッチ２００は、光ビーム２０２を出力する発光部と、反射して戻ってくる光ビームを受光する受光部を横方向に並べて内蔵する。この反射型光電スイッチ２００と反射鏡201は、計測準備位置の外側に設置した検出台２０３とガントリー５に設置する。光ビーム２０２はデュワ４の底面と僅かな距離を保ち、ベッド３の進退方向の横行軌跡（前後送りレール１１）とほぼ平行な状態で計測準備位置および計測位置を通過するように往復する。反射型光電スイッチ２００と反射鏡２０１は、図１４に示すように、反射型光電スイッチ２００の発光部から出力した光ビーム２０２を計測準備位置と計測位置を通過させ、反射鏡２０１で反射させるときにその反射方向が発光部と同一高さで横方向にずれて位置する受光部に向かうようにする。つまり、光ビームの往路と復路を異なるようにすることにより間隔検出範囲を増加し、検出精度を高めることができる。また、反射型光電スイッチ２００と反射鏡２０１の対を、同一の高さに複数対並べて設置することにより、検出精度を高めることができる。もちろん、透過型の光電スイッチを用いて反射鏡２０１の位置に受光部を設けて構成することも可能である。なお、光ビーム２０２がベッド３の進退方向の横行軌跡と平行な状態でなくても、本発明の実施は可能である。
【００８０】
光ビーム２０２はデュワ底面より１〜５０mmの距離にあることが好ましい。１mm以下の場合には、被検者の呼吸により被検者の胸面がデュワ底面に接触し磁気センサに磁気雑音が計測されるため、生体磁場の正確な測定が困難となる。また５０mm以上の場合には、被検者の胸面とデュワ底面の距離、つまり測定部位と磁気センサの距離が大きく離れるため、微弱な生体磁場の正確な測定が困難となる。
【００８１】
報知部を構成する表示ランプ２０４およびブザー２０５は、検出台２０３に設置する。
【００８２】
被検者２を載置するベッド３が計測準備位置に位置していることを検出する準備位置検出部は、計測準備位置に位置している走行台車１２に応動するように設置したマイクロスイッチ２０６を使用する。
【００８３】
図１５は、本発明になる心臓磁気計測装置における電気系統および油圧系統図である。
【００８４】
上昇用油圧ポンプハンドル１７を操作することにより動作する油圧ポンプ209は、逆止弁２１０を介して油タンク２１１から油を吸い込み、逆止弁２１２を介して油圧シリンダ２１３に供給して左右横行部１４を上昇させる。リリーフバルブ１８は、油圧シリンダ２１３の油を油タンク２１１に排出して左右横行部１４を下降させる。逆止弁２１０を短絡して油圧ポンプ２０９の給油機能を無効にする電磁弁２１４は、電磁弁内の磁性材を用いた弁体が計測に悪影響を与えるため、磁気シールドルーム１の外に設置する。
【００８５】
制御装置２０７は、磁気シールドルーム１の外に設置し、光電スイッチ２００による被検者２の間隔検出信号とマイクロスイッチ２０６による走行台車１２の計測準備位置検出信号を入力して、電磁弁２１４と表示ランプ２０４とブザー２０の制御を実行する。
【００８６】
このような心臓磁気計測装置による心臓磁気計測では、先ず、走行台車１２を後方に引いて計測準備位置に後退移動させ、リリーフバルブ１８を解放して油圧シリンダ２１３を排油してベッド３を最低位置または乗降適位置に下降させる。そして、ベッド３に被検者２を載せて仰臥させ、楔形枕２０８を使用したりベッド３の天板を傾斜させて計測姿勢に整え、左右横行部１４の左右送りハンドル１６を操作してベッド３を左右に横行させることにより、被検者２を前進させたときにその胸部がデュワ５と対向するように、胸部がこのデュワ５を通る進退軌跡上に位置するようにする。走行台車１２が計測準備位置に後退しているときには、マイクロスイッチ２０６が応動して計測準備位置検出信号を発生しているので、制御装置２０７は、電磁弁２１４を遮断状態にして油圧ポンプハンドル１７を操作することによりベッド３を上昇させることを可能な状態にしている。
【００８７】
ベッド３が低位置にあって被検者２が光ビーム２０２を遮断しない状態にあるときには、光電スイッチ２００は被検者非検出信号を出力しているので、制御装置２０７は、表示ランプ１９を点灯し、ブザー２０５は消音している。
【００８８】
この状態で油圧ポンプハンドル１７を操作すると、油圧シリンダ２１３に給油されてベッド３が上昇する。そして、被検者２の胸部の最上位部が光電スイッチ２００と反射鏡２０１の間に通過している光ビーム２０２の位置まで上昇して該光ビーム２０２を遮断すると、光電スイッチ２００はこれに応動して被検者検出信号を出力する。制御装置２０７は、この被検者検出信号に応動して表示ランプ１９を消燈し、また、ブザー２０を一定期間鳴動させて報知し、更に、磁気シールドルーム１の外に配置された電磁弁２１４の流路を開放する。これにより、油圧ポンプハンドル１７を操作して油圧ポンプ２０９を駆動しても、油圧は油タンク２１１に解放されるため油圧シリンダ２１３をそれ以上に上昇させることができず、ベッド３の上昇が停止する。このとき、被検者２の胸部は、デュワ５の高さよりも僅か（例えば５mm程度）に低い位置にある。
【００８９】
その後、その状態で走行台車１２を押して前後送りレール１１に沿って前進させて計測位置に移動する。この計測位置では、被検者２の胸部はデュワ５の真下の中心位置に接近して位置し、計測に好適な状態となる。
【００９０】
計測終了後は、そのままの高さで走行台車１２を後退させてベッド３をデュワ５の真下から引き出して計測準備位置に移してからリリーフバルブ１８を開くことによりベッド３を下降させ、あるいはリリーフバルブ１８を開いてベッド３を下降させた後に走行台車１２を計測準備位置まで後退させることにより、被検者２がベッド３から安全に降りられるようにする。
【００９１】
このように、光ビーム２０２をデュワ５の底面よりも僅かに離れた位置で進退軌跡にほぼ平行な状態でデュワ５から離れた計測準備位置と計測位置に通しておき、この計測準備位置で被検者２をベッド３に乗降させ、また、光ビーム２０２を基準にして被検者の胸面とデュワ底面の間隔を調整した後にデュワ５真下の計測位置に移動させるようにすることにより、ベッド３を過剰に上昇させて該ベッド３とデュワ５の間に被検者２を強く挟んでしまうような危険な誤操作を防止することができる。しかも、この間隔調整は、光ビーム２０２を被検者２が遮断したことを検出してベッド３の上昇を停止させるように昇降部１３を制御して補助するようにしているので、最適な間隔への位置あわせ操作が容易である。動作するときに磁束を発生する光電スイッチ２００や表示ランプ１９やブザー２０は、デュワ（磁気センサ）５の近いところに設置すると、この磁束が磁気センサにノイズとして作用して悪影響を及ぼす恐れがあるが、これらをデュワ５から遠く離れた計測準備位置に一括して配置（デュワ５の反対側の磁気シールドルームの壁側に沿って設けた検出台２０３にまとめて配置）してあるので、ノイズ源として影響することを防止することができる。
【００９２】
前進途中や計測中に被検者２が動いて胸部が上昇したときに、これを警報することができるようにするためには、光ビーム２０２の上位に異常検出用の光ビームを通しておいてこの光ビームの遮断により異常上昇を検出するようにするか、または、計測準備位置において被検者２が光ビーム２０２を遮断するまで上昇して停止させた後に、リリーフバルブ１８を開いてベッド３を僅かに下降させることにより光ビーム２０２の遮断を解除して光電スイッチ２００が被検者非検出信号を出力するような状態にする。このような状態にベッド３の高さを保って進退移動および計測を行うようにすれば、その後に被検者２が動いて光ビーム２０２を遮断するように胸部が上昇したことを光電スイッチ２００の出力信号に基づいて検出して表示ランプ２０４またはブザー２０５で報知するようにすることができる。
【００９３】
また、上記の例では、マイクロスイッチ２０６によって走行台車１２（ベッド３）が計測準備位置に位置していることを検出し、この計測準備位置に限って昇降部１３によるベッド３の上昇を許容する制御機能としたが、この制約機能は省略することもできる。
【００９４】
また、上記の例では、ベット昇降機構・ベット左右移動機構の場合を説明したが、本発明はデュワ昇降機構又はデュワ左右移動機構への利用ももちろん可能である。この場合、デュワ昇降に相関して光ビーム２０２を昇降する機構を設けることにより本発明の利用が可能となる。
【００９５】
以上、心臓磁気計測装置を例にして述べたが、本発明は、脳磁気計測装置を含む生体磁気計測装置に広く適用できるものである。脳磁気計測装置では、ヘルメット状の側面を持ち、前述した実施形態における平面状の計測面とは一見異なったものに見えるが、計測面端部の位置検出を光ビームで行う場合および位置決め後に一定距離だけ送る場合にも、本発明を適用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
デュワ（磁気センサ）と被検者の被測定部位との位置決めを正確にして容易に行い得る生体磁気計測装置及び生体磁気計測装置における被検者位置決め方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施例に係る生体磁気計測装置の全体構成を示す外観図。
【図２】上記生体磁気計測装置を側面より見た構成図。
【図３】上記実施例に用いる位置決め用投光器のチルド動作及びその出力光のパターン図。
【図４】被検者の胸部に鉛１１１をマーキングしてＸ線レントゲン写真を撮影した画像を示す図。
【図５】被検者の胸部に３点の鉛１１１をマーキングし、このマーキングと投光器からの十字パターンを一致させた状態を示す説明図。
【図６】本発明における心磁計データとレントゲン撮影或いは擬似の心臓画像とを重ね合わせした画像処理図。
【図７】本発明における第２実施例に係る生体磁気計測装置の全体構成を示す外観図。
【図８】上記第２実施例においてデュワと被検者との位置合わせ完了状態を示す外観図。
【図９】上記第２実施例に用いる第１の投光器の位置調整機構を示す説明図。
【図１０】上記第２実施例に用いる第２の投光器の位置調整機構を示す説明図。
【図１１】本発明における第３実施例に係る心臓磁気計測装置の斜視図。
【図１２】上記第３実施例に示した心臓磁気計測装置の側面図。
【図１３】上記第３実施例に示した心臓磁気計測装置の正面図。
【図１４】上記第３実施例に示した心臓磁気計測装置の一部を示す平面図。
【図１５】上記第３実施例に示した心臓磁気計測装置における電気系統および油圧系統図。
【図１６】従来の心臓磁気計測システム構成図。
【図１７】従来の心臓磁気計測装置の斜視図。

Claims

超伝導量子干渉素子を含む磁気センサと、該磁気センサを内蔵し超伝導状態に維持する冷媒が入ったデュワと、被検者を載置する被検者載置具を備えた生体磁気計測装置において、
光ビームを交差させて十字のビームパターンが前記被検者に投光されるように、前記デュワのＸ軸方向に広がる光ビームを投光する、前記デュワの位置よりも上方に装着された第１の投光手段と、前記デュワのＹ軸方向に広がる光ビームを投光する、前記被検者載置具に装着された第２の投光手段と、を備え、
該十字のビームパターンの交点位置と前記デュワの相対位置に基づいて、前記被検者載置具、前記デュワのうち少なくとも一方を相対的に移動する移動手段と、
を備えて成ることを特徴とする生体磁気計測装置。
請求項１記載の生体磁気計測装置において、
前記デュワの側面に前記第１の投光手段からの光ビームとの位置合わせを行うための第１のデュワ目印と、前記第２の投光手段からの光ビームとの位置合わせを行うための第２のデュワ目印と、を備えたことを特徴とする生体磁気計測装置。
請求項１記載の生体磁気計測装置において、
前記ビームパターンが前記被検者に付された２以上の目印に一致することを特徴とする生体磁気計測装置。
請求項３において、前記目印が鉛、または肝油ドロップであることを特徴とする生体磁気計測装置。