JP3743385B2

JP3743385B2 - 心磁測定装置

Info

Publication number: JP3743385B2
Application number: JP2002121956A
Authority: JP
Inventors: 邦夫風見
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003310565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心臓から発生する磁場を計測する心磁測定装置に関するものであり、さらに詳しくは被験者を拘束せず、かつ迅速に心磁計測することを可能にする心磁測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、心磁と呼ばれる心臓から発生する磁場分布を超伝導量子干渉素子（SQUID）によって計測し、心臓疾患の診断、予防に役立てようとする試みがなされてきた。
一般には心磁計と呼ばれるもので、心磁分布図を描かせたり、磁場源推定など心臓の位置との相対位置関係を保ちながら、心臓の状態を把握するものである。
【０００３】
従来の心磁計測装置においては、被験者が仰臥位で寝た状態で、上からセンサアレイを位置決めし、磁場分布を計測していた。
このような従来の心磁計測装置は例えば特開平１１−２５３４１２号公報に開示されており、上下両側から胸部を挟みこむようにして心磁を余すことなく計測する方法が提案されている。
【０００４】
そして、特開平１１−２５３４１２号公報には、ベッドを移動することにより被験者を対向するセンサ位置の計測点にセットする方法が開示されており、寝た状態で、すぐに計測できるため集団検診など、迅速に処理する用途に向くとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−２５３４１２号公報に開示されている従来の心磁測定装置においては、センサを極低温に冷却した状態で収納するクライオスタット（デュワー）を保持するための大型のガントリ及び大型の磁気シールドルームを必要とする。通常磁気シールドルームは数トンの重量があり、価格もミューメタルを多く使うために高価である。
【０００６】
また、特開平１１−２５３４１２号公報には高温超伝導素子を使用してクライオスタットを小型で平らな形状とし、全体構成をコンパクトにした例が示されているが、被験者の位置合わせを効率良く行うことは困難である。
また、被験者を上からまたは上下から挟みこむ方法は、セッティングまでの時間がかかり、また被験者に圧迫感があり好ましくない。
【０００７】
また、長時間の計測をする場合、被験者が固定されることになり、リラックスした状態で計測することはできない。
また、ベッドが介在すると、その分センサから磁場源（心臓）が離れることになり、計測信号に与えるノイズの影響が大きくなり（Ｓ／Ｎの悪化）、ベッドとセンサの位置関係も振動で相対的なズレを生じ、振動ノイズを誘引することになる。
【０００８】
また、ガントリを使ってクライオスタット（デュワー）を支える構造では、地盤振動によってガントリ及びデュワー内のセンサが振動する。従って、シールドルーム内の磁場が切られ、磁気的な雑音として計測されてしまう、という問題点がある。
このような問題点は、被験者を挟みこむ構造、ベッドがデュワーと別々の構造物であること、ガントリを使っていること等に起因している。
【０００９】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、被験者に圧迫感を与えず、容易に被験者とセンサとの位置合わせを行うことを可能とし、剛性が高く振動等の影響を受けにくい、軽量・小型の心磁測定装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１においては、心臓から発生する磁場を計測する心磁測定装置において、被験者を載せるベッドと、マトリクス状に配置された複数の磁気センサが設けられる上向きの計測面を有し、前記磁気センサを上向きに保持するとともに内部にこの磁気センサを冷却する寒剤を収納し、前記計測面が前記被験者に近接するように前記ベッドの内部に固定されるデュワーとを有するとともに、前記デュワーは前記寒剤を充填するための開口部が形成されるフランジ面を有し、このフランジ面は前記計測面と同一平面、または前記計測面より高い位置で前記計測面に平行な位置に配置されることを特徴とする心磁測定装置である。
【００１２】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の心磁測定装置において、筒状で内部に侵入する磁気をシールドする磁気シールド筐体と、前記磁気シールド筐体内部から外部に渡って設けられるガイドレールと、前記ベッドの下部に設けられ、前記ベッドを前記ガイドレール上でスライドさせて前記磁気シールド筐体の内部及び外部に出入りさせる移動手段と、を設けたことを特徴とする心磁測定装置である。
【００１３】
本発明の請求項３においては、請求項１記載の心磁測定装置において、前記デュワーの計測面上にマトリクス状に配置されると共に、複数の前記磁気センサとの相対位置が予め定められた位置に配置される複数の圧力センサを設け、複数の前記圧力センサの出力に基づいて前記被験者の前記計測面上における圧力分布を検出し、検出された圧力分布に基づいて前記被験者と前記磁気センサとの位置関係を検出することを特徴とする心磁測定装置である。
【００１４】
本発明の請求項４においては、請求項３記載の心磁測定装置において、前記圧力センサは、内部にガスまたは液体が充填されて弾性を有する中空容器からなり、前記中空容器内の圧力を検出することにより前記圧力分布を検出することを特徴とする心磁測定装置である。
【００１５】
本発明の請求項５においては、請求項１記載の心磁測定装置において、前記被験者の特徴点と輪郭の少なくとも一方を検出する画像検出手段を設け、検出された特徴点と輪郭の少なくとも一方に基づいて前記被験者と前記磁気センサとの位置関係を検出することを特徴とする心磁測定装置である。
【００１６】
本発明の請求項６においては、請求項１記載の心磁測定装置において、前記ベッド及び前記デュワーが内部に設けられ、前記テーブル部を開口する開口部を有し外部から侵入する磁気をシールドするシールド部材からなる磁気シールド容器と、前記シールド部材よりなり、移動させることにより少なくとも前記開口部を閉じて前記計測面をシールドする磁気シールドドアと、を設けたことを特徴とする心磁測定装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例の構成を示す図であり、図２はデュワーと一体化されたベッドの構成を示す斜視図である。
【００１９】
図１及び図２において、１はベッド、２は被験者、３はテーブル部、４は枕部、５はガイドレール上に乗ってベッド１全体を移動させる移動手段としての回転車、６はガイドレール、７はガイドレールを土台上に浮かせ支える支柱である。
そして、被験者２は枕部４に頭を載せ、ベッド１のテーブル部３の上面（テーブル面）に胸部または背部を接した状態（仰向けまたは腹這）で横たえられる。
【００２０】
８はデュワーであり、内部に磁気を測定する磁気センサ（図示しない）及び磁気センサを冷却する寒剤が収納されている。
そして、８１はデュワー８の計測面であり、計測面８１の内側（デュワー８の内側）には複数の磁気センサ（図示しない）がマトリクス状に設けらている。
【００２１】
そして、図２に示すように、デュワー８は、計測面８１の外側が被験者の胸部または背部に近接するように、計測面８１がテーブル部３に露出するか、あるいは極めて薄いテーブル板を隔ててベッド１の内部に固定されている。
【００２２】
９はデュワー８の計測面８１上に置かれ、被験者２がテーブル部３に加える圧力を検出する圧力センサ、１０はデュワー８内の磁気センサから出力される信号を処理する増幅器、１１は被験者２の例えば胸骨の上下端部などの特徴点及び輪郭を検出して画像信号として出力する画像検出手段としてのカメラである。
【００２３】
そして、１２はカメラ１１を支える支柱、１３はカメラ１１から出力される画像信号、磁気センサから出力される心磁信号及び圧力センサ９から出力される圧力を計測処理し、輪郭、特徴点、心磁図及び圧力分布を出力するデータ収集処理器、１４はデータ収集処理器１３で処理された信号を重畳して画像表示するディスプレー、１５は圧力センサを駆動する圧力センサドライバである。
【００２４】
そして、１６はパーマロイやアモルファス磁性体などの高透磁率材料で形成された円形筒状または方形筒状の磁気シールド筐体、１７は磁気シールド筐体を支える枠、１８は磁気シールド筐体１６全体を支える支柱である。
【００２５】
次に図１及び図２に示したデュワーの構成について図３を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）、（ｂ）はデュワーの構成を示す上面図及び断面図である。
図３において、デュワー８は、真空断熱層をもった2重容器から構成され、容器の材質はガラスエポキシ等の非磁性の繊維強化プラスチックである。
デュワー８内には磁気センサ（ＳＱＵＩＤセンサ）が保持され、液体窒素等の寒剤が注入される。
【００２６】
８１０は真空層、８１１は液体窒素等の寒剤を納める寒剤層、８１２は寒剤を充填するための開口部に設けられて外気を遮断するためのパッキンであり、その表面はフランジ面８１３を形成している。
８１４は発砲ポリウレタン等の材質の断熱層で、８１５はパッキン８１２を貫通する寒剤を注液したり蒸発した寒剤を排気するための注液排気ポートである。８１６は真空層の間隙から脱ガスを排気するための排気弁である。
【００２７】
８１は被験者の胸部または背面にあてがわれる上向きの計測面であり、８１７は計測面８１の内側（寒剤層８１１の内部）にマトリクス状に設けられたグラギオメータ、マグネトメータ等の複数の磁気センサであり、複数の磁気センサ８１７はセンサホルダ８１８によって上向きに保持されている。
そして、８１９は容器内を均一の温度に保持する伝熱材、８２０は磁気センサ８１７の出力信号をデュワー８外部に引き出して図１に示した増幅器１０に入力するワイヤである。
【００２８】
そして、図２に示すように、デュワー８全体は、計測面８１の外側が被験者の胸部または背部に近接するように、図示しない固定具により計測面８１の外側がベッド１のテーブル部３に露出するか、あるいは極めて薄いテーブル板（図示しない）を介してベッド１の内部に固定される。
【００２９】
尚、図３においては、フランジ面８１３は計測面８１と同一平面上に形成されているので、寒剤を漏洩させたり、蒸発を早めたりすることなく保持することができる。
【００３０】
また、フランジ面８１３は、計測面８１と同一平面に限らず、計測面８１よりも高い位置で計測面８１に平行な位置に配置するか、あるいはフランジ面８１３と計測面８１となす角度が９０度以上１８０度以下となる位置に配置しても寒剤を漏洩させたり、蒸発を早めたりすることなく保持することができる。
【００３１】
次に圧力センサの構成について図４及び図５を用いて詳細に説明する。
図４において、１９は薄いマットで、マット１９上には複数の圧力センサ２０がマトリクス状に貼り付けられている。
そして、圧力センサ２０はエアまたは流体の充填された弾力性のある中空容器で構成され、外部に圧力を伝達するチューブ２１がそれぞれに接続されている。
【００３２】
図５は、図４に示した圧力センサの詳細及びその動作機構を説明するための図である。
図５において、２２は電気式の圧力計であり、圧力センサ２０を構成する中空容器内の圧力を検出して図示しない導出線により検出信号を外部に送出する。
そして、２３は外部コントロールするための調整弁、２４はガスまたは液体などの流体に圧力を印加する圧力ポンプまたはボンベである。
これらの圧力計２２、調整弁２３及び圧力ポンプ２４により図１に示した圧力センサドライバ１５が構成される。
【００３３】
そして、図４に示した圧力センサ２０が貼り付けられたマット１９は、図１及び図２に示したデュワー８の計測面８１上に配置され、複数の圧力センサ２０は、計測面８１上の被験者による圧力分布を測定する。
尚、マット１９は、圧力センサ２０と磁気センサ８１７に対して予め位置決めされて設置され、圧力センサ２０の内部圧力は、被験者がいない時に圧力計２２、調整弁２３により予め一定の圧力になるよう調整される。
【００３４】
次に、図１に示した心磁測定装置の動作を説明する。
まず、被験者２をベッド１のテーブル部３に胸部または背部を接した状態（仰向けまたは腹這）で横たえ、回転車５をガイドレール６上でスライドさせてベッド１を磁気シールド筐体１６の内部に移動させる。
そして、磁気センサは被験者２の心磁を測定して増幅器１０はその出力を信号処理する。
【００３５】
この場合、ベッド１とデュワー８を一体に構成したので、デュワー８を保持するための大型のガントリは必要なく、磁気センサは地盤振動等によるガントリの振動の影響を受けずに低雑音で心磁を計測することができ、また、大型の磁気シールドルームを必要とすることもないため、システム全体を安価にすることができる。
【００３６】
また、被験者２を上からまたは上下から挟みこむことはないため、セッティングの時間がかからず、被験者２に与える圧迫感を小さくすることができる。
また、磁気センサは磁場源（心臓）に近接して設けられるため、振動等による計測信号に与えるノイズの影響を小さくすることができる。
【００３７】
そして、圧力センサ９は被験者２がテーブル部３及び計測面８１に及ぼす圧力分布を検出し、カメラ１１は被験者２の輪郭や特徴点を検出して画像信号として出力し、データ収集処理器１３は、カメラ１１から出力される画像信号、磁気センサから出力される心磁信号及び圧力センサ９から出力される圧力分布信号を処理する。
【００３８】
そして、ディスプレー１４は、データ収集処理器１３で処理された信号に基づいて、例えば図６に示すように被験者の輪郭２５、例えば胸骨の上下端等の特徴点２６，２７、圧力分布２８、図示しない心磁図（心磁の空間的強度分布図）を重畳して表示させる。
【００３９】
図６はディスプレーに表示される被験者の圧力分布及び体の輪郭の一例を示す図である。
図６において、被験者の肩甲骨及び臀部の突起部に体重が集中するため、圧力センサによって検出された圧力集中部として等高線状の圧力分布２８が表示される。
【００４０】
そして、肩甲骨及び臀部の突起部等の位置と被験者の心臓の位置を予め計測しておくことにより、圧力分布から実際の心臓位置２９をほぼ特定することができ、圧力センサと磁気センサの相対位置が予め定められているので、心臓の位置が磁気センサの適当な位置にあるか否かを確認することができる。
【００４１】
また、図６において、カメラによって検出された被験者の輪郭２５及び特徴点２６，２７が表示される。
そして、被験者の輪郭と及び特徴点と被験者の心臓の位置との相対位置を予め計測しておくことにより、カメラによって検出された輪郭２５及び特徴点２６，２７から実際の心臓位置２９をほぼ特定することができ、その位置が磁気センサに対して適当な位置にあるか否かを確認することができる。
【００４２】
このように、心磁測定中に圧力分布、輪郭、特徴点をディスプレー上で連続モニターすることにより、被験者のテーブル上での位置を連続して確認しながら心磁測定することができ、不適当な位置である場合は位置合わせの修正を効率的に行うことができる。
【００４３】
また、長時間の計測をする場合にも、過度に被験者を拘束した状態にする必要がないため、被験者をリラックスした状態で計測することができる。
【００４４】
図７及び図８は本発明のその他の実施例の構成を示す図である。
尚、図１と重複する部分は同一番号を付してその説明は適宜に省略する。
図７において、３０は磁気シールド容器であり、その内部にはベッド１とデュワー８が設けられている。
３１は被験者２をベッド１に載せるために磁気シールド容器３０に設けられた開口部である。
【００４５】
そして、３２はシールド部材よりなる磁気シールドドア、３３はガイドレール、３４は回転車であり、磁気シールドドア３２は回転車３４によってガイドレール３３上を移動することにより開口部３１を閉じてカプセル化させる。
【００４６】
この場合、ベッド１を動かさず磁気シールドドア３２を動かすようにしたので、可動機構部を簡略化することができる。
可動機構部は剛性を高くする必要があるが、非磁性材料、非金属材料が必要になり設計上の制限が大きい。
しかし、図７に示したように心磁測定装置をカプセル化させた場合は、磁気シールドドア３２の可動部は磁気シールド空間内部に入り込まないため、設計上の制限は緩和される。
【００４７】
図８はベッド１を被験者の立位方向に回転させる回転手段３５を設けたもので、この場合、デュワー８のフランジ面８１３は、フランジ面８１３と計測面８１となす角度が９０度以上１８０度以下となる位置に配置される。
【００４８】
この場合、図示しない磁気シールド容器との整合性は悪くなるが、立位等の測定条件下での心磁測定に有効な構成となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、デュワーとベッドとが一体となるように構成したので、装置の小型化が可能となり、シールドするべき空間を小さくすることができる。
従って装置が低コストになるばかりか、小さな部屋にも設置することができ、さらにシールド容器を小さくできるため軽量となり、移動計測車等の用途に供することが可能になる。
【００５０】
また、本発明によれば、ガントリがないため、剛性が向上し地盤等の振動の影響を受けなくなり、信号品質を向上させることができる。
【００５１】
また、本発明によれば、胸部上面から挟み込む構造でなく背面から計測することができるので、被験者に与える圧迫感を小さくすることができ、人体上部を拘束することがなくなり開放感を保つことができ、被験者をリラックスさせることができる。
【００５２】
また、本発明によれば、被験者の圧力集中部、輪郭、特徴点は着衣のまま検出することができるため、検査にあたって脱衣等に伴うリードタイムは不必要であり、検査室の暖房やプライバシーに対する配慮を特に注意する必要はなくなる。従って、集団検診等に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】デュワーと一体化されたベッドの構成を示す斜視図である。
【図３】デュワーの構成を示す上面図及び断面図である。
【図４】圧力センサの構成を説明するための図である。
【図５】図４に示した圧力センサの詳細及びその動作機構を説明するための図である。
【図６】ディスプレーに表示される被験者の圧力分布及び体の輪郭の一例を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施例の構成を示す図である。
【図８】本発明のその他の実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ベッド
２被験者
３テーブル部
５回転車
６ガイドレール
８デュワー
９圧力センサ
１１カメラ
１３データ収集処理器
１６磁気シールド筐体
３０磁気シールド容器
３１開口部
３２磁気シールドドア
３５回転手段
８１計測面
８１１寒剤層
８１３フランジ面
８１７磁気センサ

Claims

心臓から発生する磁場を計測する心磁測定装置において、
被験者を載せるベッドと、
マトリクス状に配置された複数の磁気センサが設けられる上向きの計測面を有し、前記磁気センサを上向きに保持するとともに内部にこの磁気センサを冷却する寒剤を収納し、前記計測面が前記被験者に近接するように前記ベッドの内部に固定されるデュワーとを有するとともに、
前記デュワーは前記寒剤を充填するための開口部が形成されるフランジ面を有し、このフランジ面は前記計測面と同一平面、または前記計測面より高い位置で前記計測面に平行な位置に配置されることを特徴とする心磁測定装置。
請求項１記載の心磁測定装置において、
筒状で内部に侵入する磁気をシールドする磁気シールド筐体と、
前記磁気シールド筐体内部から外部に渡って設けられるガイドレールと、
前記ベッドの下部に設けられ、前記ベッドを前記ガイドレール上でスライドさせて前記磁気シールド筐体の内部及び外部に出入りさせる移動手段と、
を設けたことを特徴とする心磁測定装置。
請求項１記載の心磁測定装置において、
前記デュワーの計測面上にマトリクス状に配置されると共に、複数の前記磁気センサとの相対位置が予め定められた位置に配置される複数の圧力センサを設け、
複数の前記圧力センサの出力に基づいて前記被験者の前記計測面上における圧力分布を検出し、検出された圧力分布に基づいて前記被験者と前記磁気センサとの位置関係を検出することを特徴とする心磁測定装置。
請求項３記載の心磁測定装置において、
前記圧力センサは、内部にガスまたは液体が充填されて弾性を有する中空容器からなり、前記中空容器内の圧力を検出することにより前記圧力分布を検出することを特徴とする心磁測定装置。
請求項１記載の心磁測定装置において、
前記被験者の特徴点と輪郭の少なくとも一方を検出する画像検出手段を設け、
検出された特徴点と輪郭の少なくとも一方に基づいて前記被験者と前記磁気センサとの位置関係を検出することを特徴とする心磁測定装置。
請求項１記載の心磁測定装置において、
前記ベッド及び前記デュワーが内部に設けられ、前記テーブル部を開口する開口部を有し外部から侵入する磁気をシールドするシールド部材からなる磁気シールド容器と、
前記シールド部材よりなり、移動させることにより少なくとも前記開口部を閉じて前記計測面をシールドする磁気シールドドアと、を設けたことを特徴とする心磁測定装置。