JPH0767847A - 生体磁気計測装置および生体磁気計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、神経信号に起因する生体微弱磁場
を超電導量子干渉素子磁束計で検出する際に、計測の妨
げとなる刺激電流が発生させる磁場の影響を低減させる
装置と、刺激電流の磁場に影響されずに生体微弱磁場を
正確に計測する方法の提供を目的とする。 【構成】 本発明は、磁気シールドルーム１と、磁気シ
ールドルーム１の外部に設けられてパルス状の電気刺激
波を発生させる電気刺激装置２と、電気刺激装置２に接
続され磁気シールドルームの内部に引き込まれた配線３
と、配線３の一部に取り付けられて磁気シールドルーム
１内に収容される生体の一部表面に装着される表面電極
５と、表面電極５が装着された生体の一部と表面電極５
と配線３の一部を覆う強磁性体あるいは導電体からなる
磁気シールドカバー６と、この磁気シールドカバー６で
覆われた生体の一部分から離れた部分の生体の微弱磁場
を測定する超電導量子干渉素子磁束計を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体微弱磁場の測定技術
に関し、特に、生体の神経伝達系に関する基礎研究用な
どとして好適な装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体の神経網の切断箇所の断定な
どといった神経伝達系の基礎研究用技術として、パーマ
ロイなどの通常の磁性体を用いて地磁気あるいは電気機
器から発生されるノイズ磁場を１／１０００程度に低減
できる磁気シールドルームを構成し、この磁気シールド
ルームの内部において生体の神経信号伝達に伴う発生磁
場を超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）磁束計を用いて
検出することがなされている。ところで、生体に神経信
号を発生させるためには、生体のしかるべき箇所（例え
ば動物であれば、手足の指先等の神経網の末端部分に）
故意的に電気的信号を加える必要がある。そこで、前記
磁気シールドルームの外部に電気的な刺激発生装置を設
け、この電気刺激装置から配線を磁気シールドルーム内
に引き込み、磁気シールドルーム内の生体の必要部分に
配線し、この配線を介して生体に刺激電流を通電するよ
うにしている。そして、この通電により発生した神経信
号（生体微弱磁場）が神経伝達網を通って脳に到達する
まで間の適切な部分、例えば、神経網が比較的生体の表
面に近い部分を通っている関節の裏側部分などにおいて
ＳＱＵＩＤ磁束計を用いて前記の生体微弱磁場を検出す
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の技術にあっては、ＳＱＵＩＤ磁束計が検出する神経
信号の生体微弱磁場が極めて小さいために、生体刺激用
の刺激電流が発生させる磁場が前記生体微弱磁場に影響
を及ぼす結果、検出するべき生体微弱磁場を正確に識別
できなくなることが頻繁に起こっている。即ち、生体刺
激用の刺激電流が発生させる磁場が、大きな磁気ノイズ
としてＳＱＵＩＤ磁束計に検出されてしまうので、神経
信号の発生させる生体微弱磁場がかき乱されてしまうの
である。

【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、磁気シールドルームの内部における生体磁気計測に
おいて、極めて小さな神経信号に起因する生体微弱磁場
を超電導量子干渉素子磁束計を用いて検出する際に、計
測の妨げとなる刺激電流が発生させる磁場の影響を低減
させる装置の提供と、刺激電流に影響されずに生体微弱
磁場を正確に計測できる生体磁気計測方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、生体を収容可能な磁気シール
ドルームと、この磁気シールドルームの外部に設けられ
てパルス状の電気刺激波を発生させる電気刺激装置と、
この電気刺激装置に接続されるとともに前記磁気シール
ドルームの内部に引き込まれた配線と、この配線の一部
に取り付けられて磁気シールドルーム内に収容される生
体の一部表面に装着される表面電極と、前記表面電極が
装着された生体の一部と前記表面電極と前記配線の一部
を覆う磁気シールドカバーと、この磁気シールドカバー
で覆われた生体の一部分から離れた部分の生体の微弱磁
場を測定する超電導量子干渉素子磁束計とを具備してな
るものである。

【０００６】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、前記磁気シールドカバーを強磁性体と導電体の
少なくとも一方から構成し、導電体からなる磁気シール
ドカバーの一部分を接地してなるものである。

【０００７】請求項３記載の発明は前記課題を解決する
ために、生体の一部にパルス状の電気刺激を与え、この
電気刺激部分から発生された神経信号に起因する生体微
弱磁場を超電導量子干渉素子磁束計で測定する生体磁気
計測方法において、前記電気刺激部分を磁気シールドカ
バーで覆い、この磁気シールドカバーで覆って電気刺激
を与え、電気刺激により発生するパルス磁場を超電導量
子干渉素子磁束計に対し遮蔽した状態として生体微弱磁
場を超電導量子干渉素子磁束計で計測するものである。

【０００８】

【作用】電気刺激を与える生体の一部分と配線と表面電
極を磁気シールドカバーで覆ってから電気刺激を与える
ので、パルス状の電気刺激により発生するパルス的磁場
を磁束計から遮断することができ、これによりパルス的
磁場に影響されない状態で本来の生体微弱磁場を超電導
量子干渉素子磁束計で計測する。また、磁気シールドカ
バーを強磁性体あるいは導電体の少なくとも一方から構
成し、測定時に導電体からなる磁気シールドカバーの一
部を接地することで、磁気シールドカバーで満足な磁気
シールド効果を得ることができる。更に、磁気シールド
カバーは、強磁性体と導電体の一方から構成しても良
く、両者の組み合わせでもよい。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る生体磁気計測装置の一
実施例を示すもので、図中符号１はパーマロイなどの磁
性体からなる板材を積層して作製された磁気シールドル
ームを示し、符号２は磁気シールドルーム１の外部に設
けられた電気刺激装置２を示している。前記磁気シール
ドルーム１の側部には、排気孔１ａが形成され、電気刺
激装置２の出力部に接続された配線３が前記排気孔１ａ
を介して磁気シールドルーム１の内部に引き込まれてい
る。

【００１０】前記磁気シールドルーム１は、例えば、内
部の有効空間寸法が４.０ｍ×３.０ｍ×２.５ｍ程度に
作製されたものであり、図面では省略されているが、生
体を搬送入するための出入口が側部に設けられている。
また、前記した電気刺激装置２は、電気刺激のためのパ
ルス状の電流を流すことができるものであって、例え
ば、２.０〜２.５ｍＡ程度の電流を０.２〜０.３ｍｓの
間隔でパルス状に発生できるもので、具体的には、日本
光電工業（株）製のＳＥＭー４２０１などを用いること
ができる。

【００１１】一方、前記磁気シールドルーム１の内部に
導入された配線３の先端部には、生体表面に装着するた
めの表面電極５、５が接続されている。これらの表面電
極５は、例えば人体の神経網の研究や計測を行なう場合
は、図２に示すように人体の指先９に装着される。具体
的には、日本光電工業（株）のＮＭー３１２Ｓなどを用
いることができる。

【００１２】また、前記表面電極５、５が装着された生
体の一部を覆うように筒状の磁気シールドカバー６が設
けられている。この磁気シールドカバー６は、パーマロ
イなどの強磁性材料から構成された円筒状のもので、人
体の指先９に表面電極５、５を取り付けた場合は指先９
を覆うことができる程度の大きさに形成されている。な
お、表面電極５の装着場所を指先などよりも大きな部分
とする場合は、磁気シールドカバー６を図に示すものよ
りも大きく形成することは勿論である。この磁気シール
ドカバー６は強磁性体あるいは導電体から構成された筒
部６ａとこの筒部６ａの一側開口部に形成された内向き
のフランジ部６ｂとからなり、このフランジ部６ｂの内
側の透孔部分が生体の指を挿通できる程度の大きさに形
成されている。そして、この磁気シールドカバー６はア
ース線７により接地されている。

【００１３】更に、磁気シールドルーム１の内部には、
上下左右に移動自在に図４に示すような超電導量子干渉
素子（ＳＱＵＩＤ）磁束計８が設けられ、このＳＱＵＩ
Ｄ磁束計８の先端の筒状の計測部８ａを生体の任意の部
分に向けることができるようになっている。このＳＱＵ
ＩＤ磁束計８は、市販されている通常の構成のものであ
り、筒状の計測部８ａの内部に磁束検出用のピックアッ
プコイルを有し、このピックアップコイルを通過する磁
束を検出するものである。前記ＳＱＵＩＤ磁束計８には
種々の形式のものがあるが、通常は超電導リングの中に
ジョセフソン素子を組み込んで構成されたピックアップ
コイルを備え、このコイル部分を貫く磁界を測定する形
式のものが一般的である。

【００１４】次に前記の装置を用いて生体の微弱磁場を
測定する場合について説明する。生体の微弱磁場を測定
するには、磁気シールドルーム１の内部に生体を収容す
るとともに、この生体の一部、例えば、人体などの動物
の指先９に図２に示すように表面電極５、５を装着し、
この指先９を磁気シールドカバー６で覆い隠す。この際
に、磁気シールドカバー６のフランジ部６ｂを指の根元
側になるようにして磁気シールドカバー６を指先９に挿
入し、磁気シールドカバー６でもって表面電極５、５と
配線３の先端部を覆い隠す。

【００１５】次いで図４に示すように指先９から離れた
部分、例えば、肘の関節の内側部分に向けてＳＱＵＩＤ
磁束計８の検出部８ａを当てる。次に、電気刺激装置２
を作動させて生体の指先９に電気パルス刺激を与え、こ
の刺激によって生じた神経信号が神経伝達網を通って発
生させる磁界をＳＱＵＩＤ磁束計８により検出する。こ
の電気刺激を与える場合に、表面電極５、５がパルス状
の磁界を発生させるが、このパルス状の磁界は磁気シー
ルドカバー６が遮蔽するので、ＳＱＵＩＤ磁束計８の計
測結果に悪影響を及ぼすことはない。また、磁気シール
ドカバー６のフランジ部６ｂが磁気シールドカバー６の
ＳＱＵＩＤ磁束計８側の開口部を狭めているので、この
開口部側からＳＱＵＩＤ磁束計８側に漏洩する磁界を効
率良く遮蔽することができる。

【００１６】以上のことから、神経信号が発生させる微
弱磁場をノイズの無い状態でＳＱＵＩＤ磁束計８で正確
にとらえて計測することができる。従って以上の計測方
法によれば、ノイズの無い状態で神経微弱信号の微弱磁
場を正確に捕らえることができるので、生体の神経伝達
網や神経信号の分析や解析に大いに役立てることができ
る。勿論、本発明装置によれば、神経伝達網の切断箇所
を検査することにも応用することができる。そして、前
記の強磁性体あるいは導電体で構成した磁気シールドカ
バー６は、取り扱いが容易であり、生体の必要部分に容
易に装着することができる。

【００１７】なお、前記の説明においては、磁気シール
ドカバー６を強磁性体あるいは導電体からなる筒状に形
成した例について説明したが、磁気シールドカバー６の
形状は、表面電極５、５を装着した生体の一部分を覆い
隠すことができるものであれば任意の形状で良いので、
筒状の他にも種々の形状を採用することができるのは勿
論である。なおまた、磁気シールドカバー６は、強磁性
体と導電体の一方から構成しても良く、両者の組み合わ
せで構成してもよい。よって、強磁性体からなる筒体と
導電体からなる筒体を２重構造にするなどの適宜の形状
を採用することができる。

【００１８】「試験例１」パーマロイ板を積層して内部
の有効空間寸法を４.０ｍ×３.０ｍ×２.５ｍに形成し
た磁気シールドルームを用い、定電流パルスを発生でき
る電気刺激装置として日本光電工業（株）製のＳＥＭー
４２０１を用いた。この電気刺激装置に接続した配線の
先端に、表面電極として日本光電工業（株）のＮＭー３
１２Ｓを接続し、これを磁気シールドルーム内に収容し
た生体の指先に装着し、配線先端部と表面電極と指先を
図５に示す寸法の磁気シールドカバーで覆い、磁気シー
ルドカバーをアース線で接地し、次いでこの指先に２.
０〜２.５ｍＡの電流を０.２〜０.３ｍｓの間隔で流す
定電流パルスを与えた。また、ＳＱＵＩＤ磁束計の検出
部をこの生体の肘の内側に装着し、神経伝達網から発生
された生体微弱磁場を計測した。この肘の部分は、神経
網が生体の表面に近い部分を通り、その信号が識別しや
すいものとして、右腕関節部分を選択した。また、比較
のために、磁気シールドカバーを指先に装着しない状態
で同等の試験を行なった。以上の結果を図６と図７に示
す。

【００１９】図６は磁気シールドカバーを装着しないで
測定した結果を示し、図７は磁気シールドカバーを装着
して測定した結果を示す。磁気シールドカバーを装着し
ないで生体微弱磁場を測定すると、図６に示すようにＳ
ＱＵＩＤ磁束計が約５０００ｆＴのパルス磁場を検出し
てしまい、パルス磁場の後に検出するはずの生体微弱磁
場自体にも影響を及ぼして生体微弱磁場の波形が大きく
歪んでいる。これに対し、磁気シールドカバーを装着し
て測定した場合は、ＳＱＵＩＤ磁束計が計測したパルス
磁場を約５００ｆＴにすることができ、パルス磁場の影
響を１／１０に低減することができた。これにより、生
体微弱磁場のみを克明な波形として計測できた。従っ
て、神経伝達信号の検出を行なう場合に、パルス磁場の
影響を受けにくくなり、検出精度を向上させることがで
きた。

【００２０】「試験例２」次に図８に示すように、アル
ミニウム箔で形成した磁気シールドカバー１０を用い、
この磁気シールドカバー１０を用いて試験例１と同等の
試験を行なった。その結果を図９に示す。図９に示す結
果から明かなように、ＳＱＵＩＤ磁束計が検出したパル
ス磁場の大きさは約５００ｆＴになり、試験例１と同様
にパルス磁場の影響を１／１０に低減することができ
た。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の装置は、電
気刺激を与える生体の一部分と配線の一部分と表面電極
を磁気シールドカバーで覆ってから生体に電気刺激を与
えて磁束計で生体微弱磁場を計測できるので、パルス状
の電気刺激により発生するパルス的磁場を超電導量子干
渉素子磁束計から遮断することができ、これによりパル
ス的磁場に影響されない状態で生体微弱磁場を計測する
ことができる。よって、生体微弱磁場の計測精度を大幅
に向上させることができ、磁気ノイズ成分を有していな
い生体微弱磁場本来の波形を計測することができる。

【００２２】また、磁気シールドカバーを強磁性体ある
いは導電体の少なくとも一方から構成し、測定時にこれ
を接地することで、磁気シールドカバーで満足な磁気シ
ールド効果を得ることができる。そして、前記の強磁性
体あるいは導電体で構成した磁気シールドカバーは、取
り扱いが容易であり、生体の必要部分に装着することが
簡単にできる。なおまた、磁気シールドカバーは、強磁
性体と導電体の一方から構成しても良く、両者の組み合
わせでもよい。よって、強磁性体からなる筒体と導電体
からなる筒体を２重構造にするなどの適宜の形状を採用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は磁気シールドルームの概略構成を示す斜
視図である。

【図２】図２は生体の一部に表面電極と磁気シールドカ
バーを装着した状態を示す斜視図である。

【図３】図３は生体の一部に表面電極を装着した状態を
示す斜視図である。

【図４】図４はＳＱＵＩＤ磁束計の配置状態を示す斜視
図である。

【図５】図５は磁気シールドカバーの一例の構造を示す
断面図である。

【図６】図６は磁気シールドカバーの未装着状態におけ
る磁界の計測結果を示すグラフである。

【図７】図７は磁気シールドカバーを装着した場合の計
測結果を示すグラフである。

【図８】図８は磁気シールドカバーの他の例を示す斜視
図である。

【図９】図９は図８に示す磁気シールドカバーを装着し
た場合の計測結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 磁気シールドルーム、 ２ 電気刺激発生装置、 ３ 配線、 ５ 表面電極、 ６ 磁気シールドカバー、 ７ アース線、 ８ ＳＱＵＩＤ磁束計、 １０ 磁気シールドカバー、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 正大 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 吉澤 秀二 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体を収容可能な磁気シールドルーム
   と、この磁気シールドルームの外部に設けられてパルス
   状の電気刺激波を発生させる電気刺激装置と、この電気
   刺激装置に接続されるとともに前記磁気シールドルーム
   の内部に引き込まれた配線と、この配線の一部に取り付
   けられて磁気シールドルーム内に収容される生体の一部
   表面に装着される表面電極と、前記表面電極が装着され
   た生体の一部と前記表面電極と前記配線の一部を覆う磁
   気シールドカバーと、この磁気シールドカバーで覆われ
   た生体の一部分から離れた部分の生体の微弱磁場を測定
   する超電導量子干渉素子磁束計とを具備してなることを
   特徴とする生体磁気計測装置。
2. 【請求項２】 前記磁気シールドカバーを強磁性体と導
   電体の少なくとも一方から構成し、導電体からなる磁気
   シールドカバーを接地してなることを特徴とする生体磁
   気計測装置。
3. 【請求項３】 生体の一部にパルス状の電気刺激を与
   え、この電気刺激部分から発生された神経信号に起因す
   る生体微弱磁場を超電導量子干渉素子磁束計で測定する
   生体磁気計測方法において、前記電気刺激部分を磁気シ
   ールドカバーで覆って電気刺激を与え、電気刺激により
   発生するパルス磁場を超電導量子干渉素子磁束計に対し
   遮蔽した状態として生体微弱磁場を超電導量子干渉素子
   磁束計で計測することを特徴とする生体磁気計測方法。