WO2017150207A1 - 磁気計測装置 - Google Patents

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山口　浩司
貴史 石部
松本　俊一
茂徳 川端
修太 牛尾
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
Tokyo Medical and Dental University NUC
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic measuring device.
  • the tip surface of the sensor cylinder is applied to a living body, and biomagnetism is measured by a magnetic sensor housed inside the sensor cylinder. At this time, the measurement is repeated while moving the subject with respect to the sensor tube.
  • the elderly lose the mobility of the spine due to aging, and cannot freely bend the neck and waist. If the subject's neck and waist remain in a natural state, the center of the tip of the sensor cylinder is separated from the subject's neck and waist, which makes it impossible to measure well.
  • the neck and waist are bent forcibly, the magnetic field due to muscle activity becomes a noise source, which hinders measurement.
  • the tip portion is smoothly curved so that the center protrudes from the upper and lower ends in a predetermined direction, and the tip surface of the sensor cylinder can be attached to the subject without bending the subject's neck or waist forward.
  • a technique that can be easily brought into contact with the neck and lower back and can measure weak magnetism generated in the spinal cord and spinal nerve for example, see Patent Document 2.
  • the shape of the neck and waist varies greatly depending on gender, age, and physique, and there are frequent situations where the curved shape of the sensor tube does not fit well in the neck and waist.
  • a gap is formed between the subject and the curved distal end, and the distance between the magnetic sensor and the spinal cord is increased, which often makes signal detection difficult. Therefore, further improvement is necessary in order to handle a larger number of subjects with the sensor cylinder having a curved shape.
  • the direction in which the fitting is good is the direction in which the head is lowered, which may cause danger to the subject and is not realistic. .
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a magnetic measurement device that improves the signal detection rate and enables connection with a cooling mechanism.
  • the magnetic measuring device includes an installation surface, an inclined gantry provided with an inclined surface inclined with respect to the installation surface, a cryogenic container installed on the inclined surface, a cooling mechanism connected to the cryogenic container, A sensor cylinder connected to a cryogenic vessel and having a curved surface that is curved so that the center protrudes from both ends in a direction orthogonal to the predetermined direction without being curved in a predetermined direction, and the sensor surface is disposed in the sensor cylinder.
  • a magnetic sensor for measuring biomagnetism accommodated toward the curved surface, and the sensor surface is inclined in the same direction as the inclined surface with respect to the installation surface
  • FIG. 1A is a perspective view illustrating a magnetic measuring apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 1B is a side view illustrating the magnetic measurement apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the inside of the sensor cylinder of the magnetic measurement device according to this embodiment.
  • the magnetic measurement device 10 is a device that can suitably measure the weak magnetism generated in a living body, and includes an inclined gantry 11 and a cryogenic container 12 as main components. And a cooling mechanism 13 and a sensor cylinder 14. A magnetic sensor array 16 in which a plurality of magnetic sensors 15 are arranged is housed inside the sensor cylinder 14.
  • the magnetic measuring device 10 will be described in detail.
  • the inclined mount 11 includes an installation surface 11a and an inclined surface 11b that is inclined with respect to the installation surface 11a.
  • the installation surface 11a is a flat surface that is in contact with the floor surface of the place where the magnetic measurement device 10 is used.
  • the inclined surface 11b is a plane on which the cryogenic container 12 is installed.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the inclined surface 11b with respect to the installation surface 11a (hereinafter simply referred to as the inclination angle ⁇ 1 ) is a fixed value that does not have an adjustment mechanism, and can be designed to an appropriate value.
  • the inclination angle ⁇ 1 can be set to about 10 degrees or more and 20 degrees or less, for example.
  • the cryogenic container 12 is installed on the inclined surface 11 b of the inclined mount 11.
  • the cryocontainer 12 is also referred to as a dewar, and is a container that holds liquid helium necessary for the cryogenic operation of the magnetic sensor array 16 that detects a magnetic field generated from a living body.
  • the cooling mechanism 13 is a device that recondenses the vaporized helium into a liquid, and is connected to the cryogenic vessel 12 via a flow path 17.
  • the sensor cylinder 14 is in contact with the subject and is connected to the cryocontainer 12.
  • the sensor cylinder 14 protrudes in the horizontal direction from the side surface of the cryogenic container 12, but is not limited to this form.
  • the sensor tube 14 is not curved in a predetermined direction (hereinafter referred to as x direction), and has a curved surface 14a that is curved so that the center protrudes from both ends in a direction orthogonal to the predetermined direction (hereinafter referred to as y direction). I have.
  • the width in the y direction of the sensor tube 14 can be set to, for example, about 5 cm to 20 cm.
  • the curved surface 14a is smoothly curved so that the center protrudes from 0.5 cm to 4 cm from both ends.
  • the sensor cylinder 14 includes an inner tank 141 and an outer tank 142, and the magnetic sensor array 16 is accommodated in the inner tank 141.
  • the magnetic sensor array 16 has a plurality of magnetic sensors 15 arranged with the sensor surface 15a facing the curved surface 14a.
  • a sensor array in which a plurality of magnetic sensors 15 are arranged in one row in the y direction is provided.
  • a structure in which a plurality of columns are arranged in the x direction can be employed.
  • the magnetic sensors 15 in the sensor rows adjacent in the x direction may be arranged with their positions in the y direction shifted.
  • five magnetic sensors 15 are arranged in a line in the y direction at a pitch p (for example, 20 mm) to form one sensor line, and a plurality of the sensor lines are arranged with a pitch w (for example, 20 mm) apart in the x direction.
  • the magnetic sensors 15 in the sensor rows adjacent in the x direction can be arranged by shifting the position in the y direction by p / 2.
  • the accommodation position in the y direction in the sensor cylinder 14 protrudes toward the curved surface 14a as the sensor surface 15a of the magnetic sensor 15 closer to the center side of the curved surface 14a than to both ends of the curved surface 14a.
  • the cryogenic container 12 and the sensor cylinder 14 are connected (fixed). Therefore, when the cryogenic container 12 is installed on the inclined surface 11 b of the inclined gantry 11, the sensor surface 15 a of each magnetic sensor 15 accommodated in the sensor cylinder 14 is inclined with respect to the installation surface 11 a of the inclined gantry 11 together with the sensor cylinder 14. It inclines in the same direction as the surface 11b.
  • the inclination angle ⁇ 2 (hereinafter simply referred to as the inclination angle ⁇ 2 ) of the sensor surface 15 a of each magnetic sensor 15 with respect to the installation surface 11 a of the inclination mount 11 can be made equal to the inclination angle ⁇ 1 , for example.
  • the inclination angle theta 2 is a fixed value that does not have an adjustment mechanism, can be designed to an appropriate value, a suitable value is less than 20 degrees 10 degrees.
  • H has shown the surface parallel to the installation surface 11a.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a magnetic sensor used in the magnetic measurement device according to this embodiment.
  • the magnetic sensor 15 is a superconducting magnetic sensor that measures biomagnetism, for example, a SQUID sensor.
  • the SQUID is a superconducting quantum interference device (Superconducting Quantum Interference Device).
  • the magnetic sensor 15 is, for example, a cylindrical sensor in which SQUIDs 152a, SQUIDs 152b, and SQUIDs 152c are arranged on a cylindrical block 151 made of glass epoxy, and each pickup coil portion is formed on a cylindrical block 153 that is continuous with the cylindrical block 151. is there.
  • the upper surface of the cylindrical block 153 is a sensor surface 15a.
  • the diameter of the sensor surface 15a can be about 20 mm, for example.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of biomagnetic measurement using the magnetic measurement device according to the present embodiment.
  • the magnetic measurement device 10 includes a bed 21, an X-ray source 22 and an X-ray imaging film 23, and an electrical stimulation device 24.
  • the bed 21 is a non-magnetic bed that lays the subject 500 so that the part to be examined of the subject 500 is in contact with the curved surface 14 a of the sensor cylinder 14.
  • the X-ray source 22 and the X-ray imaging film 23 are X-ray imaging means for X-ray imaging of the space including the upper side of the curved surface 14a of the sensor cylinder 14 in the x direction.
  • the electrical stimulation device 24 is a device for percutaneously electrical stimulation of a target nerve with respect to the subject 500.
  • biomagnetism measurement electrical stimulation is applied to the subject 500 using the electrical stimulation device 24, and propagation of nerve activity synchronized with the electrical stimulation is measured by the magnetic sensor array 16.
  • the biomagnetism measurement is performed in a magnetic shield room, and it is desirable that the X-ray source 22 and the X-ray imaging film 23 that become magnetic noise at the time of measurement be moved out of the magnetic shield room. That is not the case.
  • the cooling mechanism 13 and the electrical stimulation device 24 are always installed outside the magnetic shield room.
  • the bed 21 includes an inclination adjustment mechanism that can be adjusted only in a direction in which the angle of the examination site of the subject 500 with respect to the sensor surface 15a of the magnetic sensor 15 is relaxed. Even if the tilt adjustment mechanism as described above is introduced into the bed 21, the subject 500 is not adjusted in the direction in which the head is lowered, so that there is no risk of the subject 500 being in danger.
  • a preferable value of the inclination angle ⁇ 2 is 10 degrees or more and 20 degrees or less, and if the upper surface of the bed 21 is horizontal (parallel to the installation surface 11 a), the inclination angle ⁇ 2 is In the head and foot direction, the angle is equal to the angle formed between the site to be examined of the subject 500 and the sensor surface 15 a of the magnetic sensor 15.
  • the angle formed between the region to be examined of the subject 500 and the sensor surface 15a of the magnetic sensor 15 is preferably approximately 0 degrees. Therefore, when the tilt angle ⁇ 2 is, for example, 15 degrees, the head 21 is lifted by adjusting it to ⁇ 15 degrees by the tilt adjustment mechanism of the bed 21, and the test site of the subject 500 and the sensor of the magnetic sensor 15 are lifted.
  • the angle formed with the surface 15a can be approximately 0 degrees. It is not always necessary to incline the entire bed 21. For example, an inclination adjustment mechanism that can lift only the upper body may be used.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the correlation between the neck and the sensor tube in biomagnetic measurement according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the correlation between the neck and the sensor tube in biomagnetic measurement according to the present embodiment.
  • the neck is an example of a region to be examined of the subject 500.
  • 510 indicates the cervical part.
  • 511 is the spinal cord
  • C1 to C7 are the first to seventh cervical vertebrae
  • T1 and T2 are the first and second thoracic vertebrae.
  • the sensor tube 14 side of each of the first cervical vertebra C1 to the seventh cervical vertebra C7, the first thoracic vertebra T1, and the second thoracic vertebra T2 is a spinous process 512.
  • Reference numeral 520 denotes a occipital protuberance.
  • H indicates a plane parallel to the installation surface 11a.
  • the inclination angle of the sensor surface 15 a of each magnetic sensor 15 with respect to the installation surface 11 a of the inclination mount 11 is approximately 0 degrees, and the sensor cylinder 14 is not inclined with respect to the surface H.
  • a gap G is generated between the sensor tube 14 and the neck portion 510 for a person who has a hard neck portion 510 and little movement, and therefore the distance between the spinal cord 511 and the sensor surface 15a of each magnetic sensor 15 is large.
  • the center of the magnetic sensor array 16 is aligned with the fifth cervical vertebra C5
  • a part of the curved surface 14a of the sensor cylinder 14 hits the seventh cervical vertebra C7 and the spinous processes 512 and the occipital protuberance 520 of the first thoracic vertebra T1, and the entire cervical vertebra
  • the first cervical vertebra C1 to the seventh cervical vertebra C7 are not sufficiently fitted.
  • the distance between the spinal cord 511 and the sensor surface 15a of the magnetic sensor 15 facing each cervical vertebra increases.
  • the detection rate of weak signals propagating through the spinal cord 511 is greatly reduced.
  • the sensor tube 14 is inclined toward the subject side with the spinous process 512 of the seventh cervical vertebra C7 as a base point.
  • the sensor surface 15a of each magnetic sensor 15 is inclined in the same direction as the inclined surface 11b of the inclined mount 11 with respect to the installation surface 11a of the inclined mount 11 (inclination angle ⁇ 2 ).
  • Comparative Example 1 measurement was performed using a magnetic measurement device 10 x including a bed 21, an X-ray source 22, an X-ray imaging film 23, and an electrical stimulation device 24. However, the cooling mechanism 13 and the electrical stimulator 24 were installed outside the magnetic shield room, and the others were installed inside the magnetic shield room.
  • the magnetic measurement device 10 x is the same as the magnetic measurement device 10 except that the inclined measurement base 11 is not provided. That is, in the magnetic measurement device 10x, the bottom surface of the cryogenic container 12 is directly installed on the horizontal plane, and the inclination angle of the sensor surface 15a of each magnetic sensor 15 with respect to the horizontal plane is 0 degree.
  • the subject 500 is placed in a supine position on the horizontal bed 21 so that the neck is brought into contact with the curved surface 14 a of the sensor cylinder 14, and the fifth cervical vertebra C5 is positioned at the center of the magnetic sensor array 16. Adjustments were made so that they were nearly identical.
  • distance L the distance between the vertebral body posterior wall of the fifth cervical vertebra C5 and the tip of the sensor
  • biomagnetic measurement of the neck was performed. Specifically, after the X-ray source 22 and the X-ray film 23 are taken out of the magnetic shield room, the Nihon Kohden / EMG / evoked potential inspection device MEB-2306 is used as the electrical stimulation device 24.
  • the median nerve of the elbow was electrically stimulated (current 3 mA to 15 mA), and based on the output signal of the magnetic sensor array 16, how the nerve activity synchronized with the stimulation propagated through the nerve was measured at the neck. A total of 2000 averaged data was acquired. Only 17 out of 27 people could detect a weak propagation signal, and the signal detection rate was 63.0%.
  • Example 1 X-ray imaging and cervical biomagnetism measurement are performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the magnetic measurement device 10 provided with the inclined gantry 11 is used instead of the magnetic measurement device 10x not provided with the inclined gantry 11. Carried out.
  • the average value of the distance L was 107.1 mm, the maximum value was 151 mm, and the minimum value was 93 mm.
  • the distance L was significantly shorter than that of Comparative Example 1. Note that the significant shortening of the distance L means a significant shortening of the distance between the spinal cord 511 and the sensor surface 15a of the magnetic sensor 15 facing each cervical vertebra.
  • the average value of the distance L was 103.1 mm, the maximum value was 121 mm, and the minimum value was 87 mm.
  • the distance L was further shortened than that of Example 1.
  • the average value of the distance L was 101.1 mm, the maximum value was 120 mm, and the minimum value was 87 mm.
  • the distance L was not significantly different from Example 2.
  • the average value of the distance L was 100.1 mm, the maximum value was 121 mm, and the minimum value was 85 mm, and the distance L was not significantly different from Example 2 and Example 3.
  • the average value of the distance L was 100.7 mm, the maximum value was 121 mm, and the minimum value was 84 mm.
  • the distance L was not significantly different from those in Example 2, Example 3, and Example 4.
  • the average value of the distance L was 100.7 mm, the maximum value was 124 mm, and the minimum value was 86 mm, and the distance L was not significantly different from Example 2, Example 3, and Example 4.
  • Comparative Example 2 Except that the subject 500 is placed in a supine position on the horizontal bed 21, the waist is applied to the curved surface 14 a of the sensor cylinder 14, and the fifth lumbar vertebra is adjusted so as to substantially coincide with the center of the magnetic sensor array 16. Performed biomagnetism measurement in the same manner as in Comparative Example 1.
  • Biomagnetic measurement was performed using the magnetic measurement device 10x, and the state of nerve activity synchronized with electrical stimulation propagating through the nerve was measured at the waist. A total of 2000 averaged data was acquired. Only 12 out of 26 people could detect a weak propagation signal, and the signal detection rate was 46.2%.
  • the examination site is also the case of the waist in the case of cervical, angle theta 3 is found to be improved signal detection rate in the case of 20 degrees or less than 10 degrees.
  • the case where the angle ⁇ 3 is 10 degrees or more and 20 degrees or less is, for example, the case where the inclination angle ⁇ 2 is 10 degrees or more and 20 degrees or less and the bed 21 is horizontal.
  • the inclination angle ⁇ 2 is larger than 20 degrees, but the inclination angle adjusting mechanism of the bed 21 is adjusted so that the angle ⁇ 3 is 10 degrees or more and 20 degrees or less.
  • the magnetic measuring device is not limited to a myelometer that detects a current traveling in the spinal cord as a magnetic field.
  • the magnetic measurement apparatus can be used for a magnetoencephalograph, a magnetocardiograph, or the like.
  • each magnetic sensor may be disposed along the inner surface of the curved surface.
  • the inclination angle of the sensor surface of the magnetic sensor arranged at the center in the y direction with respect to the installation surface of the inclined mount is designed to be equal to the inclination angle of the inclined surface with respect to the installation surface of the inclined mount. That's fine.

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Abstract

本磁気計測装置は、設置面、及び前記設置面に対して傾斜する傾斜面を備えた傾斜架台と、前記傾斜面に設置された低温容器と、前記低温容器に接続された冷却機構と、前記低温容器に接続され、所定方向には湾曲せず前記所定方向に直交する方向には両端より中央が飛び出すように湾曲する湾曲面を備えたセンサ筒と、前記センサ筒内に、センサ面を前記湾曲面の側に向けて収容された、生体磁気を計測する磁気センサと、を有し、前記センサ面が、前記設置面に対して、前記傾斜面と同一方向に傾斜している。

Description

磁気計測装置
　本発明は、磁気計測装置に関する。
　従来、複数の超伝導磁気センサを縦横に並べたセンサアレイを、センサ筒の先端部の内面に設置してなる磁気計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この磁気計測装置では、センサ筒の先端面を生体に当て、センサ筒の内部に収容した磁気センサで生体磁気を測定する。このとき、センサ筒に対して被験者を移動させながら測定を繰り返す。しかし、高齢者は加齢により脊椎の可動性が減少し、頚部や腰部を前に自由に曲げることができない。被検体の頚部や腰部が自然な状態のままであると、センサ筒の先端部の中央が被検体の頚部や腰部から離れることになり、うまく測定できなくなる問題点があった。又、頚部や腰部を無理に曲げると、筋肉の活動による磁場がノイズ源になり、測定が阻害される問題点があった。
　これらに対し、先端部が、所定方向において中央が上下の端より飛び出すように滑らかに湾曲しており、被検体の首や腰を前に曲げなくても、センサ筒の先端面を被検体の頚部や腰部に容易に接触させることができ、脊髄及び脊髄神経で発生する微弱な磁気を測定できる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
　しかしながら、頚部や腰部の形状は性別、年齢、体格によって大きく異なることが現状で、頚部や腰部にセンサ筒の湾曲形状がうまくフィッティングしない状況が頻繁に発生した。これにより少なからず被検体と湾曲した先端部に隙間ができ、磁気センサと脊髄との距離が大きくなり、信号検出が困難となる場合が多発した。そこで、湾曲形状を有したセンサ筒でより多くの被検体に対応するためには更なる改善が必要である。
　最適なフィッティングに向け、センサ筒傾斜を調整可能とするスイング機構を装置へ導入する方法も考えられるが、装置コストが大幅に上昇するだけでなく、安定性も懸念され、生体磁気計測中に振動ノイズが発生しやすくなってしまう。更には、スイング機構を装置へ用いることは、気化したヘリウムを液体へ再凝縮させる機能を有する冷却機構との接続を不可能にしてしまうものである。
　このように、信号検出率を向上させると共に、冷却機構との接続を可能にすることは極めて困難である。なお、ベッドの傾斜調整機構を利用した傾斜調整を導入する方法も考えられるが、フィッティングが良好となる方向は頭が下がる方向となるため、被検体に危険が及ぶおそれがあり、現実的ではない。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、信号検出率を向上させると共に、冷却機構との接続を可能にする磁気計測装置を提供することを目的とする。
　本磁気計測装置は、設置面、及び前記設置面に対して傾斜する傾斜面を備えた傾斜架台と、前記傾斜面に設置された低温容器と、前記低温容器に接続された冷却機構と、前記低温容器に接続され、所定方向には湾曲せず前記所定方向に直交する方向には両端より中央が飛び出すように湾曲する湾曲面を備えたセンサ筒と、前記センサ筒内に、センサ面を前記湾曲面の側に向けて収容された、生体磁気を計測する磁気センサと、を有し、前記センサ面が、前記設置面に対して、前記傾斜面と同一方向に傾斜していることを要件とする。
　開示の技術によれば、信号検出率を向上させると共に、冷却機構との接続を可能にする磁気計測装置を提供できる。
本実施の形態に係る磁気計測装置を例示する斜視図である。 本実施の形態に係る磁気計測装置を例示する側面図である。 本実施の形態に係る磁気計測装置のセンサ筒内部を例示する断面図である。 本実施の形態に係る磁気計測装置に用いる磁気センサを例示する斜視図である。 本実施の形態に係る磁気計測装置を用いた生体磁気計測の説明図である。 比較例に係る生体磁気計測における頚部とセンサ筒の相関関係を例示する断面図である。 本実施の形態に係る生体磁気計測における頚部とセンサ筒の相関関係を例示する断面図である。
　以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　図１Ａは、本実施の形態に係る磁気計測装置を例示する斜視図である。図１Ｂは、本実施の形態に係る磁気計測装置を例示する側面図である。図２は、本実施の形態に係る磁気計測装置のセンサ筒内部を例示する断面図である。
　図１Ａ、図１Ｂ、及び図２を参照するに、磁気計測装置１０は、生体で発生する微弱な磁気を好適に計測できる装置であり、主要な構成要素として、傾斜架台１１と、低温容器１２と、冷却機構１３と、センサ筒１４とを有している。センサ筒１４内部には、複数の磁気センサ１５を並べた磁気センサアレイ１６が収容されている。以下、磁気計測装置１０について、詳しく説明する。
　傾斜架台１１は、設置面１１ａ、及び設置面１１ａに対して傾斜する傾斜面１１ｂを備えている。設置面１１ａは、磁気計測装置１０が使用される場所の床面等に接する平面である。傾斜面１１ｂは、低温容器１２が設置される平面である。設置面１１ａに対する傾斜面１１ｂの傾斜角度θ１（以降、単に傾斜角度θ１とする）は、調整機構を持たない固定値であり、適宜な値に設計することができる。傾斜角度θ１は、例えば、１０度以上２０度以下程度とすることができる。
　低温容器１２は、傾斜架台１１の傾斜面１１ｂに設置されている。低温容器１２はデュワとも称され、生体から発生する磁界を検出する磁気センサアレイ１６の極低温動作に必要な液体ヘリウムを保持する容器である。
　冷却機構１３は、気化したヘリウムを液体へ再凝縮させる装置であり、流路１７を介して低温容器１２に接続されている。
　センサ筒１４は、被検体と接する部分であり、低温容器１２に接続されている。センサ筒１４は、例えば、低温容器１２の側面から水平方向に突出しているが、この形態には限定されない。
　センサ筒１４は、所定方向（以降、ｘ方向とする）には湾曲せず、所定方向に直交する方向（以降、ｙ方向とする）には両端より中央が飛び出すように湾曲する湾曲面１４ａを備えている。センサ筒１４のｙ方向の幅は、例えば、５ｃｍ以上２０ｃｍ以下程度とすることができる。湾曲面１４ａは、例えば、ｙ方向において、両端より中央が０．５ｃｍ以上４ｃｍ以下飛び出すように滑らかに湾曲している。
　センサ筒１４は、内槽１４１及び外槽１４２を備えており、内槽１４１内には、磁気センサアレイ１６が収容されている。磁気センサアレイ１６は、センサ面１５ａを湾曲面１４ａの側に向けた複数の磁気センサ１５を並べたものであり、例えば、複数の磁気センサ１５をｙ方向に１列に並べたセンサ列を、ｘ方向に複数列並べた構造とすることができる。
　この際、ｘ方向に隣接するセンサ列の磁気センサ１５については、ｙ方向の位置をずらせて配置してもよい。例えば、５個の磁気センサ１５をピッチｐ（例えば２０ｍｍ）でｙ方向に１列に並べて１つのセンサ列とし、このセンサ列をｘ方向にピッチｗ（例えば２０ｍｍ）ずつ離れて複数個配置する。この際、ｘ方向に隣接するセンサ列の磁気センサ１５については、ｙ方向の位置をｐ／２だけずらせて配置することができる。
　又、センサ筒１４内のｙ方向における収容位置が、湾曲面１４ａの両端側よりも湾曲面１４ａの中央側に近い磁気センサ１５のセンサ面１５ａほど、湾曲面１４ａの側に飛び出しているように配置することができる。このような配置により、磁気センサ１５のセンサ面１５ａと被検査部位との距離を短縮できる。
　磁気計測装置１０では、低温容器１２とセンサ筒１４とが接続（固定）されている。そのため、低温容器１２を傾斜架台１１の傾斜面１１ｂに設置すると、センサ筒１４に収容された夫々の磁気センサ１５のセンサ面１５ａが、センサ筒１４と共に傾斜架台１１の設置面１１ａに対して傾斜面１１ｂと同一方向に傾斜する。
　傾斜架台１１の設置面１１ａに対する夫々の磁気センサ１５のセンサ面１５ａの傾斜角度θ２（以降、単に傾斜角度θ２とする）は、例えば、傾斜角度θ１に等しくすることができる。傾斜角度θ２は、調整機構を持たない固定値であり、適宜な値に設計することができるが、好適な値は１０度以上２０度以下である。なお、図２においてＨは、設置面１１ａと平行な面を示している。
　図３は、本実施の形態に係る磁気計測装置に用いる磁気センサを例示する斜視図である。磁気センサ１５は、生体磁気を計測する超伝導磁気センサであり、例えば、ＳＱＵＩＤセンサである。なお、ＳＱＵＩＤとは、超伝導量子干渉素子（Superconducting Quantum Interference Device）である。
　磁気センサ１５は、例えば、ガラスエポキシ製の円柱状ブロック１５１にＳＱＵＩＤ１５２ａ、ＳＱＵＩＤ１５２ｂ、及びＳＱＵＩＤ１５２ｃを配置し、円柱状ブロック１５１に連なる円柱状ブロック１５３に夫々のピックアップコイル部を形成した、円柱状センサである。円柱状ブロック１５３の上面がセンサ面１５ａである。センサ面１５ａの直径は、例えば、２０ｍｍ程度とすることができる。
　図４は、本実施の形態に係る磁気計測装置を用いた生体磁気計測の説明図である。図４を参照するに、磁気計測装置１０は、ベッド２１と、Ｘ線源２２及びＸ線撮影用フィルム２３と、電気刺激装置２４とを有している。
　ベッド２１は、被検体５００の被検査部位がセンサ筒１４の湾曲面１４ａに接するように、被検体５００を寝かせる非磁性のベッドである。Ｘ線源２２及びＸ線撮影用フィルム２３は、センサ筒１４の湾曲面１４ａの上側を含む空間をｘ方向にＸ線撮影するためのＸ線撮影手段である。電気刺激装置２４は、被検体５００に対して、目的とする神経を、経皮的に電気刺激する装置である。
　生体磁気計測の際には、電気刺激装置２４を用いて被検体５００に電気刺激を印加し、電気刺激に同期した神経活動の伝搬を磁気センサアレイ１６で計測する。生体磁気計測は、磁気シールドルーム内で行い、計測時は磁気ノイズとなるＸ線源２２及びＸ線撮影用フィルム２３は磁気シールドルーム外へ移されることが望ましいが、磁気ノイズとならないのであれば、その限りではない。冷却機構１３及び電気刺激装置２４は、常に磁気シールドルーム外に設置されている。
　ベッド２１は、磁気センサ１５のセンサ面１５ａに対する被検体５００の被検査部位の角度を緩める方向にのみ調整可能な傾斜調整機構を備えていると好適である。ベッド２１に上記のような傾斜調整機構を導入しても、被検体５００の頭が下がる方向に調整されることがないため、被検体５００に危険が及ぶおそれはない。
　前述のように、傾斜角度θ２の好適な値は１０度以上２０度以下であり、ベッド２１の上面が水平（設置面１１ａに平行）であれば、傾斜角度θ２は、被検体５００の頭足方向において、被検体５００の被検査部位と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとのなす角度と等しくなる。
　しかしながら、磁気計測装置１０を心磁計として用いる場合には、被検体５００の被検査部位と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとのなす角度はおおよそ０度が好適である。そのため、傾斜角度θ２が例えば１５度である場合には、ベッド２１の傾斜調整機構により－１５度に調整して頭側を持ち上げることで、被検体５００の被検査部位と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとのなす角度をおおよそ０度とすることができる。なお、必ずしもベッド２１全体を傾斜させる必要はなく、例えば、上半身のみを持ち上げ可能な傾斜調整機構としてもよい。
　図５は、比較例に係る生体磁気計測における頚部とセンサ筒の相関関係を例示する断面図である。図６は、本実施の形態に係る生体磁気計測における頚部とセンサ筒の相関関係を例示する断面図である。なお、頚部は、被検体５００の被検査部位の一例である。
　図５及び図６の５１０は頚部を示しており、頚部５１０において、５１１は脊髄、Ｃ１～Ｃ７は第１頚椎～第７頚椎、Ｔ１及びＴ２は第１胸椎及び第２胸椎である。又、第１頚椎Ｃ１～第７頚椎Ｃ７、第１胸椎Ｔ１及び第２胸椎Ｔ２のセンサ筒１４側が夫々の棘突起５１２である。又、５２０は、後頭隆起を示している。又、Ｈは、設置面１１ａと平行な面を示している。
　図５では、傾斜架台１１の設置面１１ａに対する夫々の磁気センサ１５のセンサ面１５ａの傾斜角度はおおよそ０度であり、センサ筒１４は面Ｈに対して傾斜していない。この場合、頚部５１０が硬く、可動が少ない人に対しては、センサ筒１４と頚部５１０との間に隙間Ｇが発生するため、脊髄５１１と各磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離が大きくなる。
　仮に磁気センサアレイ１６の中心を第５頚椎Ｃ５に合わせるとすると、センサ筒１４の湾曲面１４ａの一部が第７頚椎Ｃ７や第１胸椎Ｔ１の棘突起５１２及び後頭隆起５２０と当たり、頚椎全体（第１頚椎Ｃ１～第７頚椎Ｃ７）に対して十分にフィッティングしない場合が多い。
　その結果、脊髄５１１と、各頚椎に対向する磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離が大きくなる。このように脊髄５１１と各磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離が離れる状況では、脊髄５１１を伝搬する微弱な信号の検出率が大きく低下してしまう。
　なお、磁気センサアレイ１６の中心を第５頚椎Ｃ５に合わせる理由は、一般に第３頚椎Ｃ３～第７頚椎Ｃ７あたりに病変が見つかることが多いため、第３頚椎Ｃ３～第７頚椎Ｃ７の中央に当たる第５頚椎Ｃ５を中心とした生体磁気計測データを得たいためである。
　一方、図６では、第７頚椎Ｃ７の棘突起５１２を基点としてセンサ筒１４を被検体側の方へ傾斜させている。言い換えれば、各磁気センサ１５のセンサ面１５ａが、傾斜架台１１の設置面１１ａに対して、傾斜架台１１の傾斜面１１ｂと同一方向に傾斜している（傾斜角度θ２）。センサ筒１４を（すなわち、各磁気センサ１５のセンサ面１５ａを）適切に傾斜させることにより、第７頚椎Ｃ７や第１胸椎Ｔ１の棘突起５１２と後頭隆起５２０の影響を最小限に抑えることができ、かつ各磁気センサ１５のセンサ面１５ａを脊髄５１１の走行に沿った位置とすることができる。
　そのため、図６では、磁気センサアレイ１６の中心を第５頚椎Ｃ５に合わせたセンサ筒１４と頚部５１０の湾曲が全体的に一致し、図５と比べてフィッティングは格段に良くなる。そのため、脊髄５１１と、各頚椎に対向する磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離も全体的に短縮される。脊髄５１１を伝搬する信号は微弱であるため、脊髄５１１と各磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離を短縮する効果は大きく、図５と比べて脊髄５１１を伝搬する微弱な信号の検出率を大幅に向上することができる。
　〈比較例及び実施例〉
　（比較例１）
　比較例１では、ベッド２１、Ｘ線源２２及びＸ線撮影用フィルム２３、電気刺激装置２４を備えた磁気計測装置１０ｘを用いて計測を行った。但し、冷却機構１３及び電気刺激装置２４は磁気シールドルーム外に設置し、その他は磁気シールドルーム内に設置した。磁気計測装置１０ｘは、傾斜架台１１を備えていない点以外は、磁気計測装置１０と同一である。つまり、磁気計測装置１０ｘでは、低温容器１２の底面が水平面に直接設置されており、水平面に対する各磁気センサ１５のセンサ面１５ａの傾斜角度は０度である。
　図４に示すように、水平なベッド２１上で被検体５００に仰臥位となってもらい、センサ筒１４の湾曲面１４ａに頚部を当てるようにし、第５頚椎Ｃ５が磁気センサアレイ１６の中心と略一致するように調整した。
　この状態でＸ線撮影を行い、撮影画像に基づいて第５頚椎Ｃ５の椎体後壁とセンサ先端部との距離（以降、距離Ｌとする）を計２７人測長した（年齢は２７歳から８１歳）。距離Ｌの平均値は１１４．４ｍｍであり、最大値は１４６ｍｍ、最小値は９１ｍｍであった。
　又、頚部の生体磁気計測を実施した。具体的には、Ｘ線源２２及びＸ線撮影用フィルム２３を磁気シールドルーム外へ出した後、電気刺激装置２４として日本光電製／筋電図・誘発電位検査装置MEB-2306を使用して肘部の正中神経を電気刺激し（電流３ｍＡから１５ｍＡ）、磁気センサアレイ１６の出力信号に基づいて、刺激と同期した神経活動が神経を伝搬していく様子を頚部で計測した。計２０００回の加算平均データを取得した。微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中１７人であり、信号検出率は６３．０％であった。
　（実施例１）
　傾斜架台１１を備えていない磁気計測装置１０ｘに代えて、傾斜架台１１を備えている磁気計測装置１０を用いた以外は、比較例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　実施例１では、傾斜角度θ１＝５度の傾斜架台１１を使用し、傾斜角度θ２＝５度とした。ベッド２１の上面が水平（設置面１１ａに平行）であるため、傾斜角度θ２は、被検体５００の被検査部位と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとのなす角度（以降、角度θ３とする）と等しくなる。
　距離Ｌの平均値は１０７．１ｍｍ、最大値は１５１ｍｍ、最小値は９３ｍｍであり、比較例１と比べて距離Ｌの大幅な短距離化となった。なお、距離Ｌの大幅な短距離化は、脊髄５１１と、各頚椎に対向する磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離の大幅な短縮化を意味する。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中２２人、信号検出率は８１．５％であり、比較例１と比べて大幅な検出率向上となった。
　（実施例２）
　傾斜角度θ１＝１０度、傾斜角度θ２＝１０度とした以外は、実施例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　距離Ｌの平均値は１０３．１ｍｍ、最大値は１２１ｍｍ、最小値は８７ｍｍであり、実施例１よりも距離Ｌの更なる短距離化となった。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中２５人、信号検出率は９２．６％であり、比較例１と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は９割を超える結果となった。
　（実施例３）
　傾斜角度θ１＝１５度、傾斜角度θ２＝１５度とした以外は、実施例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　距離Ｌの平均値は１０１．１ｍｍ、最大値は１２０ｍｍ、最小値は８７ｍｍであり、距離Ｌは実施例２と大きな差はなかった。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中２５人、信号検出率は９２．６％であり、比較例１と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は９割を超える結果となった。
　（実施例４）
　傾斜角度θ１＝２０度、傾斜角度θ２＝２０度とした以外は、実施例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　距離Ｌの平均値は１００．１ｍｍ、最大値は１２１ｍｍ、最小値は８５ｍｍであり、距離Ｌは実施例２及び実施例３と大きな差はなかった。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中２５人、信号検出率は９２．６％であり、比較例１と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は９割を超える結果となった。
　（実施例５）
　傾斜角度θ１＝２５度、傾斜角度θ２＝２５度とした以外は、実施例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　距離Ｌの平均値は１００．７ｍｍ、最大値は１２１ｍｍ、最小値は８４ｍｍであり、距離Ｌは実施例２、実施例３及び実施例４と大きな差はなかった。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中１９人であり、信号検出率は７０．４％であった。これは大きな傾斜によって不自然な姿勢となり、計測中にその姿勢を維持することができず、被検体５００と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離が離れてしまい、計測不可が発生したことによるものである。
　（実施例６）
　傾斜角度θ１＝２５度、傾斜角度θ２＝２５度とした。そして、ベッド２１の傾斜調整機構を利用して、傾斜が５度緩やかになる方向（被検体５００の頭側を持ち上げる方向）にベッド２１の傾斜角度を設定し、角度θ３を２０度とした以外は、実施例１と同様の方法で、Ｘ線撮影及び頚部の生体磁気計測を実施した。
　距離Ｌの平均値は１００．７ｍｍ、最大値は１２４ｍｍ、最小値は８６ｍｍあり、距離Ｌは実施例２、実施例３及び実施例４と大きな差はなかった。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２７人中２５人、信号検出率は９２．６％であり、実施例４と同様の検出率となった。
　（比較例２）
　水平なベッド２１上で被検体５００に仰臥位となってもらい、センサ筒１４の湾曲面１４ａに腰部を当てるようにし、第５腰椎が磁気センサアレイ１６の中心と略一致するように調整した以外は、比較例１と同様の方法で、生体磁気計測を実施した。
　生体磁気計測は、磁気計測装置１０ｘを使用して、電気刺激と同期した神経活動が神経を伝搬していく様子を腰部で計測した。計２０００回の加算平均データを取得した。微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中１２人であり、信号検出率は４６．２％であった。
　（実施例７）
　傾斜角度θ１＝５度、傾斜角度θ２＝５度とした以外は、比較例２と同様の方法で、Ｘ線撮影及び腰部の生体磁気計測を実施した。
　磁気計測装置１０を使用しての腰部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中１８人、信号検出率は６９．２％であり、比較例２と比べて大幅な検出率向上となった。
　（実施例８）
　傾斜角度θ１＝１０度、傾斜角度θ２＝１０度とした以外は、実施例７と同様の方法で、Ｘ線撮影及び腰部の生体磁気計測を実施した。
　磁気計測装置１０を使用しての腰部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中２２人、信号検出率は８４．６％であり、比較例２と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は８割を超える結果となった。
　（実施例９）
　傾斜角度θ１＝１５度、傾斜角度θ２＝１５度とした以外は、実施例７と同様の方法で、Ｘ線撮影及び腰部の生体磁気計測を実施した。
　磁気計測装置１０を使用しての腰部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中２３人、信号検出率は８８．５％であり、比較例２と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は８割を超える結果となった。
　（実施例１０）
　傾斜角度θ１＝２０度、傾斜角度θ２＝２０度とした以外は、実施例７と同様の方法で、Ｘ線撮影及び腰部の生体磁気計測を実施した。
　磁気計測装置１０を使用しての頚部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中２２人、信号検出率は８４．６％であり、比較例２と比べて大幅な検出率向上となり、信号検出率は８割を超える結果となった。
　（実施例１１）
　傾斜角度θ１＝２５度、傾斜角度θ２＝２５度とした以外は、実施例７と同様の方法で、Ｘ線撮影及び腰部の生体磁気計測を実施した。
　磁気計測装置１０を使用しての腰部の測定では、微弱な伝搬信号を検出できたのは２６人中１８人であり、信号検出率は６９．２％であった。これは大きな傾斜によって不自然な姿勢となり、計測中にその姿勢を維持することができず、被検体５００と磁気センサ１５のセンサ面１５ａとの距離が離れてしまい、計測不可が発生したことによるものである。
　（まとめ）
　各比較例及び各実施例の結果を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１に示すように、被検査部位が頚部の場合も腰部の場合も、角度θ３が１０度以上２０度以下の場合に信号検出率を向上できることがわかった。
　なお、角度θ３が１０度以上２０度以下の場合とは、例えば、傾斜角度θ２が１０度以上２０度以下であり、かつ、ベッド２１が水平の場合である。或いは、傾斜角度θ２は２０度よりも大きいが、ベッド２１の傾斜調整機構により角度θ３が１０度以上２０度以下となるように調整した場合である。
　以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、本発明に係る磁気計測装置は、脊髄を走行する電流を磁界として検出する脊髄計には限定されない。例えば、本発明に係る磁気計測装置を脳磁計や心磁計等に用いることも可能である。
　又、センサ面に垂直な方向の長さが短い平面型の磁気センサを用いる場合には、必ずしも全ての磁気センサのセンサ面を同一方向に傾斜させる必要はない。例えば、夫々の磁気センサを湾曲面の内面に沿って配置してもよい。この場合には、例えば、ｙ方向の中央に配置された磁気センサのセンサ面の、傾斜架台の設置面に対する傾斜角度が、傾斜架台の設置面に対する傾斜面の傾斜角度と等しくなるように設計すればよい。
　本国際出願は２０１６年３月３日に出願した日本国特許出願２０１６－０４１４０６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６－０４１４０６号の全内容を本国際出願に援用する。
　１０　磁気計測装置
　１１　傾斜架台
　１１ａ　設置面
　１１ｂ　傾斜面
　１２　低温容器
　１３　冷却機構
　１４　センサ筒
　１４ａ　湾曲面
　１５　磁気センサ
　１５ａ　センサ面
　１６　磁気センサアレイ
　１７　流路
　２１　ベッド
　２２　Ｘ線源
　２３　Ｘ線撮影用フィルム
　２４　電気刺激装置
　１４１　内槽
　１４２　外槽
　１５１、１５３　円柱状ブロック
　１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ　ＳＱＵＩＤ
特許第４３９７２７６号 特許第４８３４０７６号

Claims (10)

  1. 　設置面、及び前記設置面に対して傾斜する傾斜面を備えた傾斜架台と、
    　前記傾斜面に設置された低温容器と、
    　前記低温容器に接続された冷却機構と、
    　前記低温容器に接続され、所定方向には湾曲せず前記所定方向に直交する方向には両端より中央が飛び出すように湾曲する湾曲面を備えたセンサ筒と、
    　前記センサ筒内に、センサ面を前記湾曲面の側に向けて収容された、生体磁気を計測する磁気センサと、を有し、
    　前記センサ面が、前記設置面に対して、前記傾斜面と同一方向に傾斜している磁気計測装置。
  2. 　前記設置面に対する前記センサ面の傾斜角度は、前記設置面に対する前記傾斜面の傾斜角度に等しい請求項１に記載の磁気計測装置。
  3. 　前記センサ筒内に、センサ面を前記湾曲面の側に向けて収容された、生体磁気を計測する複数の磁気センサを備え、
    　夫々の前記磁気センサのセンサ面が、前記設置面に対して、前記傾斜面と同一方向に傾斜している請求項１に記載の磁気計測装置。
  4. 　前記設置面に対する夫々の前記磁気センサのセンサ面の傾斜角度は、前記設置面に対する前記傾斜面の傾斜角度に等しい請求項３に記載の磁気計測装置。
  5. 　前記センサ筒内の前記所定方向に直交する方向における収容位置が、前記湾曲面の両端側よりも前記湾曲面の中央側に近い前記磁気センサのセンサ面ほど、前記湾曲面の側に飛び出している請求項３に記載の磁気計測装置。
  6. 　前記傾斜角度が１０度以上２０度以下である請求項２に記載の磁気計測装置。
  7. 　前記設置面に対する前記センサ面の傾斜角度は固定値である請求項１に記載の磁気計測装置。
  8. 　前記湾曲面の上側を含む空間をＸ線撮影するＸ線撮影手段と、
    　被検体に対して経皮的に電流を送電し、目的とする神経を刺激する電気刺激装置と、を有する請求項１に記載の磁気計測装置。
  9. 　前記刺激に同期した神経活動の伝搬を前記磁気センサで計測する請求項８に記載の磁気計測装置。
  10. 　被検体の被検査部位が前記湾曲面に接するように、前記被検体を寝かせるベッドを有し、
    　前記ベッドは、前記センサ面に対する前記被検査部位の角度を緩める方向に調整可能な傾斜調整機構を備えている請求項１に記載の磁気計測装置。
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