(57)【要約】  磁力計システム３０を用いて被験者の身体の領域の磁界を解析する方法が提供される。本方法は以下のステップを含む。１つ又は複数の検出器６０を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界が検出される。ディジタイザ４２を用いて、１つ又は複数の検出器６０からの１つ又は複数の信号がディジタル化される。ディジタル化された各信号は、ノイズと、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する１つ又は複数の検出器６０のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含む。複数の期間にわたって、ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均が計算される。磁力計システム３０は、ディジタル化のためにディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、ディジタイザ４２のディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力計システムを用いて被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、
上記方法は、
１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
ディジタイザを用いて、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化することとを含み、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記方法は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算することを含み、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
方法。
【請求項２】
複数の検出器からなる１つ又は複数のアレイを用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の検出器からなる複数の層を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含む、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
複数の検出器を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、並列及び／又は直列に接続される、
請求項１〜３のうちの１つに記載の方法。
【請求項５】
複数の検出器を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、傾度測定器として構成される、
請求項１〜４のうちの１つに記載の方法。
【請求項６】
各検出器は平面コイルを備える、
請求項１〜５のうちの１つに記載の方法。
【請求項７】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号の１つ又は複数の信号特徴であって、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さい信号特徴を検出することを含む、
請求項１〜６のうちの１つに記載の方法。
【請求項８】
上記磁力計システムは、各信号における検出器ノイズ及びシステムノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
請求項１〜７のうちの１つに記載の方法。
【請求項９】
上記磁力計システムは、各信号におけるノイズが白色ノイズを含むか白色ノイズに近似するように構成される、
請求項１〜８のうちの１つに記載の方法。
【請求項１０】
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成を有する、
請求項１〜９のうちの１つに記載の方法。
【請求項１１】
ノイズ発生器を用いて、各信号におけるノイズの少なくとも一部を生成することをさらに含む、
請求項１〜１０のうちの１つに記載の方法。
【請求項１２】
被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有する複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイを用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各コイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む、
方法。
【請求項１３】
被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
それぞれ１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記方法は、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各検出器の１つ又は複数のコイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む、
方法。
【請求項１４】
上記磁界が解析されている上記被験者の身体の領域は、膀胱、心臓、頭部、脳、子宮、又は胎児のうちの１つを含む、
請求項１〜１３のうちの１つに記載の方法。
【請求項１５】
被験者の心臓の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
請求項１〜１３のうちの１つに記載の方法を用いて、被験者の心臓の時間的に変化する磁界を解析することを含む、
方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の検出器と、ディジタイザと、平均化回路とを備える医療用の磁力計システムであって、
上記１つ又は複数の検出器は、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
上記ディジタイザは、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化し、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記平均化回路は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算し、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
磁力計システム。
【請求項１７】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する、複数の検出器からなる１つ又は複数のアレイを備える、
請求項１６記載の磁力計システム。
【請求項１８】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する、複数の検出器からなる複数の層を備える、
請求項１６又は１７記載の磁力計システム。
【請求項１９】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する複数の検出器を備え、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、並列及び／又は直列に接続される、
請求項１６〜１８のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２０】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する複数の検出器を備え、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、傾度測定器として構成される、
請求項１６〜１９のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２１】
各検出器は平面コイルを備える、
請求項１６〜２０のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２２】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号の１つ又は複数の信号特徴であって、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さい信号特徴を検出するように構成された、
請求項１６〜２１のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２３】
上記磁力計システムは、各信号における検出器ノイズ及びシステムノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
請求項１６〜２２のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２４】
上記磁力計システムは、各信号におけるノイズが白色ノイズを含むか白色ノイズに近似されるように構成される、
請求項１６〜２３のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２５】
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成を有する、
請求項１６〜２４のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２６】
各信号におけるノイズの少なくとも一部を生成するノイズ発生器
請求項１６〜２５のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２７】
平面コイルからなる１つ又は複数のアレイと、検出回路とを備えた医療用の磁力計システムであって、
上記複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
各コイルは、７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有し、
上記検出回路は、各コイルに接続され、時間的に変化する磁界によって上記コイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成された、
磁力計システム。
【請求項２８】
１つ又は複数の検出器と検出回路とを備えた医療用の磁力計システムであって、
上記１つ又は複数の検出器は、時間的に変化する磁界を検出し、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記検出回路は、各検出器に接続され、時間的に変化する磁界によって上記１つ又は複数のコイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成された、
磁力計システム。
【請求項２９】
被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析するための、請求項１６〜２８のうちの１つに記載の磁力計システムの使用。
【請求項３０】
被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される装置であって、
上記装置は、７ｃｍ未満の最大外径を有する複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイを備える、
装置。
【請求項３１】
被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される装置であって、
上記装置は、時間的に変化する磁界を検出する１つ又は複数の検出器を備え、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有する、
装置。
【請求項３２】
実質的に、添付図面のうちのいずれか１つを参照してここに説明した磁力計システム。
【請求項３３】
実質的に、添付図面のうちのいずれか１つを参照してここに説明した、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される複数のコイルからなるアレイ。
【請求項３４】
実質的に、添付図面のうちのいずれか１つを参照してここに説明した、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を解析する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用磁力測定の方法及び装置に関し、特に、心臓用磁力計としての使用されるような、医療用の磁力計からの信号を処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
それは、多くの医学的状況において、人体に関するか、又は、人体によって生じた磁界を診断の目的で測定できることで有用となりうる。例えば、心臓の磁界は、ＥＣＧ（心電図）に含まれていない情報を含むので、心磁図スキャンは、従来技術のＥＣＧに対して異なる追加の診断情報を提供することができる。
【０００３】
現代の心臓用磁力計は、超高感度超伝導量子干渉計（Superconducting Quantum Interference Device：ＳＱＵＩＤ）センサを用いて構成される。しかしながら、ＳＱＵＩＤ磁力計は、低温冷却を必要とするので、それらを動作させることには非常にコストがかかる。また、それらの関連付けられた装置及び真空槽は、いくつかの巨大な機器である。このことは、例えばコスト及び携帯性を考慮すると、医療環境で使用する場合におけるＳＱＵＩＤ磁力計の適応性を限定する。
【０００４】
もう１つの既知の形式の磁力計は、誘導コイル磁力計である。誘導コイル磁力計は、低温冷却が必要ではなく、比較的に安価で製造しやすく、広範な用途に適用可能であり、ＤＣの影響を受けにくい、というＳＱＵＩＤ磁力計に対する利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／００６３８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、磁気カルジオグラフィーが弱い磁界（＜ｎＴ）かつ低周波（＜１００Ｈｚ）を検出を必要とし、かつ、そのような感度を達成可能である一般的な誘導コイル磁力計の設計が、心臓用プローブとして使用するためには実用的でないほど大きすぎるので、誘導コイル磁力計は磁気カルジオグラフィーには広く採用されていない。
【０００７】
本願出願人は、その以前の出願である特許文献１において、これらの課題に取り組んだ。特許文献１は、特定の構成を有する１つ又は複数の誘導コイルを用いて被験者の磁界を検出する、医学的に有用な磁界を検出して分析する方法及び装置を開示する。
【０００８】
これにもかかわらず、本願出願人は、医療用、特に心臓磁気画像生成のための磁力計の設計及び使用に対する代替の装置及び改良物を提供する余地があると考える。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、磁力計システムを用いて被験者の身体の領域の磁界を解析する方法が提供され、
上記方法は、
１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
ディジタイザを用いて、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化することとを含み、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記方法は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算することを含み、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、１つ又は複数の検出器と、ディジタイザと、平均化回路とを備える医療用の磁力計システムが提供され、
上記１つ又は複数の検出器は、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
上記ディジタイザは、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化し、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記平均化回路は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算し、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【００１１】
本発明は、ある被験者のある領域、例えばその心臓の磁界を解析する方法に関する。本発明において、反復する複数の期間にわたる被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界が検出され、ディジタル化され、複数の期間の全体にわたって平均化される。既存の装置とは対照的に、本発明において、本システムは、ディジタル化される信号の中に存在するノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。さらに以下で議論されるように、本願出願人は、直観に反して、このようにノイズが比較的に大きくなるように構成することが有益であり、例えば、ディジタイザによって検出可能な最小信号より小さい「所望」の信号（信号の情報）を検出できるようにすることを発見した。
【００１２】
本発明が、例えば受動的なシールド及び／又はアクティブなキャンセルを用いてシステムの信号対雑音比を最大化しようとする従来技術のアプローチに反するが、代わりに、不十分な感度を有する検出器システムであると従来であれば考えられるものを用いて信号情報（特徴）を抽出できるように存在するノイズの量を最適化する、ということに注目すべきである。
【００１３】
特に、本願出願人は、比較的に大量のノイズを提供することが、信号のピーク間振幅を有効に増大させるということを認識した。これは、関心対象の周期信号がディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さい場合、「ノイズを含む」信号がディジタイザを隣接レベル間でより頻繁に遷移させ、それによって、ディジタル化された信号の情報内容を増大させるということを意味する。このことの全体的な効果は、周期信号の複数の読み取り値を取得して複数期間にわたって平均を計算することによって、関心対象の周期信号がディジタイザのディジタル化レベル間隔より小さい場合であっても有用な信号を抽出できることにある。
【００１４】
従って、本発明が、医療用の改善された磁力計システムを提供するということが認識される。
【００１５】
本発明の磁力計システムは、被験者（ヒト（又は動物）の身体）によって生成された任意の所望の磁界を検出するためのシステム及びプローブとして使用可能である。それは、好ましくは、被験者の身体の領域、例えばその膀胱、心臓、頭部又は脳、子宮又は胎児の（又はそれらによって生じた）時間的に変化する磁界を検出（及び解析）するために使用される。従って、それは、膀胱、妊娠、脳、又は心臓に関連する磁界を検出するために使用されてもよく、好ましくは使用される。好ましい実施形態では、磁力計は、次のうちの１つ又は複数のために使用される（及び構成される）。
心磁図、脳磁図、膀胱状態の解析及び検出（例えば過活動膀胱）、胎児の異常の解析及び検出、早産の検出及び解析。
【００１６】
特に好ましい実施形態では、磁力計は、心臓用磁力計として使用され、被験者の心臓の磁界を検出して解析するように使用される。
【００１７】
従って、本発明のもう１つの態様によれば、被験者の心臓の磁界を解析する方法が提供され、
上記方法は、
１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の心臓の時間的に変化する磁界を検出することと、
ディジタイザを用いて、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化することとを含み、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の心臓の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記方法は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算することを含み、
上記システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【００１８】
本発明のもう１つの態様によれば、１つ又は複数の検出器と、ディジタイザと、平均化回路とを備え、被験者の心臓の磁界を解析する心臓用磁力計システムが提供され、
上記１つ又は複数の検出器は、被験者の心臓の時間的に変化する磁界を検出し、
上記ディジタイザは、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化し、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の心臓の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記平均化回路は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算し、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【００１９】
当業者によって認識されるように、本発明のこれらの態様は、適宜に、ここで説明した本発明の好ましい特徴及びオプションの特徴のうちの任意の１つ又は複数又はすべてを含んでもよく、好ましくは含む。
【００２０】
本発明の１つ又は複数の検出器は、任意の適切な所望の方法で、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出するように構成されてもよい。
【００２１】
本発明の磁力計システムは単一の検出器を備えてもよい。この場合、使用中に複数の異なる位置から読み取り値を得るために、検出器は被験者（例えば被験者の胸）の上で移動される。
【００２２】
しかしながら、好ましい一実施形態では、磁力計システムは複数の検出器を備える。
【００２３】
磁力計システムが複数の検出器を備える場合、検出器の一部又はすべては２次元アレイとして配置されてもよく、例えば、好ましくは少なくとも７個、例えば７〜５０個（又はより多く）の検出器、好ましくは少なくとも１６個、例えば１６〜５０個（又はより多く）の検出器が２次元アレイとして配置される。この場合、検出器アレイ又は各検出器アレイは、好ましくは、被験者（例えば、被験者の胸又は被験者の身体の他の領域）の上に適切に配置されたとき、検出器アレイが、被験者の上でアレイをさらに移動させる必要なしに、複数のサンプリング位置からなる適切な集合から読み取り値を得ることができるように構成される。従って、アレイ又は各アレイにおける検出器の個数（及び構成）は、好ましくは、問題となっている被験者の身体の領域のために適切なサンプル点の個数及び／又は適切なカバー範囲を提供するように選択されている。例えば、心臓以外の被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を測定することが望まれる場合、より多数の検出器が提供されてもよい。さもなければ、アレイ又は各アレイは、規則的又は不規則なアレイ、長方形又は円形のアレイ（例えば、同心円から形成される）など、任意の所望の構成を有してもよい。
【００２４】
磁力計システムは、複数の検出器からなる単一の層を備えてもよく、又は、１つ又は複数の検出器からなる複数の層を備えてもよく、例えば、好ましくは２〜１０個（又はより多く）の層、すなわち、互いに積み重ねられた複数の層を備えてもよい。
【００２５】
そのような一実施形態では、各検出器層は単一の検出器を備える。この場合、再び、使用中に複数の異なる位置から読み取り値を得るために、磁力計は被験者（例えば被験者の胸）の上で移動される。しかしながら、好ましい実施形態では、複数の検出器層のうちの１つ又は複数又はすべては、例えば２次元アレイとして配置された、複数の検出器を備え、１つ又は複数のアレイ又は各アレイは、好ましくは、２次元アレイ配置について上で議論したように配置される。
【００２６】
これらの実施形態では、各検出器層における１つ又は複数の検出器又は各検出器は、所望により、他の複数の層のうちの１つ又は複数又はすべてにおける１つ又は複数の検出器又は各検出器と整列してもよく、又は、他の方法で配置（例えば非整列）されてもよい。
【００２７】
磁力計システムが複数の検出器を備える場合、複数の検出器のうちの一部又はすべてが、例えば並列及び／又は直列に、接続されていてもよい。複数の検出器を直列に接続することは、与えられた磁界強度に対して誘導電圧を増大させる効果がある。複数の検出器を並列に接続することは、検出器における熱雑音（ジョンソンノイズ）を低減させる効果がある。好ましくは、検出器の電圧及びノイズ性能のバランスを最適化するために、直列接続及び並列接続の組み合わせが使用される。
【００２８】
ある実施形態では、磁力計システムにおける１つ又は複数の検出器又は各検出器は、傾度測定器として構成される、すなわち、（各コイルの巻線が配置される平面に対して直交する方向において）２つの検出器が同軸に整列されるように、かつ、コイルのそれぞれからの信号の総和が計算されて、例えば、空間における磁界の変化の尺度を提供するように構成される。
【００２９】
磁力計システムにおける検出器又は各検出器は、時間的に変化する磁界を検出するために任意の適切な検出器を備えてもよい。
【００３０】
検出器又は各検出器は、好ましくは、心臓の関連する磁気信号の周波数範囲である、１Ｈｚ及び６０Ｈｚの間の信号に高い感度を有するように構成される。３０Ｈｚがヒトの心拍動の本質的な周波数成分であるので、検出器は、好ましくは、約３０Ｈｚに信号に対して高い感度を有するように最適化される。
【００３１】
検出器又は各検出器には、好ましくは、１〜１５０ｐＴの範囲において磁界に対して高い感度を有する。
【００３２】
好ましい実施形態では、磁力計システムにおける各検出器は、誘導コイルを備える。従って、１つ又は複数の誘導コイル（すなわち、両端において増幅器に接続されたコイル）は、好ましくは、被験者（例えば、被験者の心臓）の磁界を検出するように使用される。この場合、各コイルは所望により構成されてもよい。
【００３３】
各コイルは、好ましくは７ｃｍ未満の最大外径、好ましくは４〜７ｃｍの間の最大外径を有する。コイルの外径を７ｃｍ以下に制限することによって、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）に適した空間分解能を達成できる全体サイズを有するコイルが提供される。特に、これは、画像を生成する１６〜５０個のサンプリング位置（検出チャネル）を用いた医学的に適用可能な診断を容易にする。（上に議論されたように、また、当業者に理解されるように、各サンプリング位置のデータは、例えば、複数のコイルからなるアレイを用いて、又は、胸のまわりで移動されてデータを収集する１つ（又は複数）のコイルを用いて収集される。）好ましい実施形態では、直径７ｃｍのコイルが使用される。
【００３４】
各コイルは、好ましくは、空気コアを有するもののような、磁気的にアクティブではないコアを有する（すなわち、コイルの巻線は、磁気的にアクティブではないコアのまわりに巻回される）。これは、使用中のノイズの低減に役立つ。しかしながら、所望されれば、フェライト又は他の磁性材料のような、磁気的にアクティブなコアが使用されてもよい。
【００３５】
好ましい一実施形態では、各コイルは、本願出願人の以前の出願である特許文献１に開示された構成に対応する。そのようなコイルは、携帯可能であり、比較的に安価であり、室温で使用可能であり、及び磁気シールドの必要がない医療用磁力計であって、さらに、医学的に有用になる十分な感度、精度、及び分解能を提供できる医療用磁力計を提供するために使用可能である。
【００３６】
従って、各コイルは、好ましくは、コイルの外径に対する長さの比が少なくとも０．５になるような構成を有する。各コイルは、好ましくは、コイルの外径に対する内径の比が０．５以下になるような構成を有する。
【００３７】
本願出願人の以前の出願である特許文献１に開示されるように、誘導コイルの構成に係るこれらの２つの要件の組み合わせは、コイルを、コイルの軸に沿った磁界成分に対して比較的により敏感にする。このことは、与えられた軸の磁気成分について、コイルからより高い出力電圧をもたらし、また、コイルが被験者の身体の上（例えば、被験者の胸の上）に配置される場合にコイルの中心を通って垂直に延在する成分にコイルが比較的により敏感になるように、コイルの空間分解能を促進し、従って、方向性のピックアップを提供することができる。本願出願人は、被験者の身体の領域（例えば、被験者の心臓）によって生成された磁界の垂直成分は、検出するべき特定の関心対象であることを認識した。
【００３８】
このコイル構成は、信号対雑音比に悪影響を与えずに（実際には、減少させることさえなく）関心対象の磁界成分についてコイルによって生成された出力電圧を増大させることができる。
【００３９】
好ましい実施形態では、コイルの外径に対する内径の比Ｄｉ：Ｄは、０．５：１未満である。特に好ましい実施形態では、コイルの外径に対する内径の比Ｄｉ：Ｄは、０．３：１以上である。従って、コイルの外径に対する内径の比Ｄｉ：Ｄは、好ましくは０．３：１〜０．５：１の範囲にあり、好ましくは０．３：１から０．５：１未満の範囲にある。最も好ましくは、それは実質的に０．４２５：１である。これらのコイル構成は、関心対象の測定のために最も低いノイズ指数を与えることがわかった。
【００４０】
コイルの外径に対する長さの比ｌ：Ｄは、好ましくは０．５：１以上である。それは、好ましくは１：１を超えず、好ましくは０．５：１〜０．８：１の範囲にあり、最も好ましくは実質的に０．６９：１である。これらの構成は、磁界の軸成分（コイルの軸に沿った成分）を測定するためのコイル構造を最適化することがわかった。
【００４１】
従って、特に好ましい一実施形態では、コイル又は各コイルは次の構成を有する。
【００４２】
４ｃｍ≦Ｄ≦７ｃｍ
ｌ／Ｄ≒０．６９
Ｄｉ／Ｄ≒０．４２５
【００４３】
ここで、Ｄはコイルの外径であり、ｌはコイル長さであり、Ｄｉはコイルの内径である。
【００４４】
外径Ｄは信号のノイズフロアに影響する。より大きな外径Ｄは、より低いノイズフロアをもたらす。４ｃｍ≦Ｄ≦７ｃｍの範囲の外径Ｄ（及び上に説明したようなその他のパラメータ）は、０．８ｐＴ〜０．２ｐＴの間のノイズフロアをもたらす。
【００４５】
コイルの巻数は、ワイヤ半径及びコイル長さｌによって決定される。ワイヤ半径は、所望により、電圧出力を決定するように選択されてもよい。より小さなワイヤ半径は、増大したコイル抵抗値を犠牲にして、電圧出力を増大させる。好ましいワイヤ半径は、０．２ｍｍから１ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍである。ワイヤのために任意の適切な導体を使用可能である。
【００４６】
コイル又は各コイルの好ましい巻数は、１０００〜８０００回、好ましくは２０００回である。巻回密度（ワイヤの横断面積に対する巻線の横断面積の比）は、好ましくは０．５〜１の範囲にあり、最も好ましくは１である。
【００４７】
しかしながら、コイル又は各コイルは、特許文献１に従って、最適化されたコイルを備えなくてもよく、任意の適切な所望の構成を有してもよい。
【００４８】
好ましいもう１つの実施形態では、磁力計システムにおける各検出器は、平面（平坦）コイル、すなわち、（単一の）平面において複数回にわたって巻回されたコイルを備える。平面コイルを利用することは、特に、上で議論したように、磁力計システムが複数の層に配置された複数の検出器を備える場合、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）により適したサイズ、形状、及び重量を有する磁力計システムをもたらすことができるので有益である。
【００４９】
従って、特に好ましい一実施形態では、複数の平面コイルのうちの１つ又は複数、好ましくはアレイは、被験者の心臓の時間的に変化する磁界を検出するために使用される。
【００５０】
これらの実施形態では、各平面コイルは所望により構成されてもよい。
【００５１】
各平面コイルは、好ましくは７ｃｍ未満の最大外径、好ましくは６ｃｍ未満の最大外径、好ましくは２〜６ｃｍの間の最大外径を有する。再び、これにより、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）に適した空間分解能を達成できる検出器を提供する。
【００５２】
各平面コイルは、好ましくは、その巻線の全体が単一の（同じ）平面（例えば共面）に、又は、単一の（同じ）曲面に配置されるように構成される。
【００５３】
各平面コイルは、例えば、（２次元の、好ましくは平坦な）渦巻き線など（例えばスピラングル（spirangle））として配置された導体、例えばワイヤ又は導体トラックを備えてもよい。平面コイルとして、銅、金、銀、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのような、任意の適切な導体が使用されてもよい。
【００５４】
本願出願人は、これらの実施形態において、導体（導体トラック）の幅（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向の厚さ）を増大し、それに対応して、（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向における）平面コイルの巻線の各周の間の間隔（ギャップ）を減少させることが有益かもしれないことを認識した。このことは、コイルの「有用」な信号収集領域を増大させながら、コイルの抵抗値を低減させる効果がある。
【００５５】
導体（導体トラック）の高さ（複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に垂直な方向の厚さ）を増大させることは、コイルの抵抗値を低減させる効果がある。しかしながら、導体（導体トラック）の高さを増大させることは、例えば使用される特定の製造プロセスに依存して、実際に達成可能な巻線の各周の間の最小間隔に影響する可能性がある（例えば、化学エッチング技術が使用される場合、導体の高さを増大させることは、実際に達成可能な平面コイルの巻線の各周の間の最小間隔（最小ギャップ）を増大させる可能性がある）。
【００５６】
好ましい実施形態では、導体（導体トラック）は、約１ｍｍ以下の幅（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行であり、かつ、トラックの長手方向に垂直な（放射）方向の厚さ）、好ましくは約０．１〜１ｍｍの間の幅、より好ましくは約０．３〜０．５ｍｍの間の幅を有する。
【００５７】
同様に、好ましい実施形態では、平面コイルの巻線の各周は、放射方向（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向）において、約１ｍｍ以下だけ、好ましくは約０．１ｍｍ以下だけ、より好ましくは約０．０１ｍｍ以下だけ、互いに離隔している。
【００５８】
導体（導体トラック）は、好ましくは、複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に垂直な方向において、比較的に平坦である。好ましい実施形態では、導体は、約０．２ｍｍの（複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に垂直な方向における）厚さを有し、好ましくは約０．１ｍｍ以下の厚さを有し、より好ましくは約０．０５ｍｍ以下の厚さを有する。導体の厚さは、好ましくは、少なくとも０．０３５ｍｍである。
【００５９】
本願出願人は、これらの値の範囲が、実際に達成可能であり、有用な出力信号を生成可能な平面コイルを提供するということを発見した。
【００６０】
平面（渦巻き線）コイルは、２回以上など、任意の所望の巻数を有してもよい。
【００６１】
各平面（渦巻き線）コイルは、４〜３５ｍｍの範囲の内径、より好ましくは１５〜２２ｍｍの内径を有してもよい。
【００６２】
好ましくは、各平面コイルは、絶縁基板の上に、又は、絶縁基板内に配置された（渦巻き線）導体を備える。絶縁基板は、好ましくは導体を支持し、従って、好ましくは実質的に剛体である。絶縁基板として、ガラス、プラスチック、強化プラスチックなど、任意の適切な絶縁体が使用可能である。基板は、ＦＲ４など、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料を備えてもよい。
【００６３】
各導体（導体トラック）は、化学エッチング、レーザエッチングなど、任意の適切な技術を用いた任意の適切な方法で形成されてもよい。レーザエッチングは、特に、平面コイルの巻線の各周の間の小さなギャップ（例えば、３〜５μｍほどに小さなギャップ）を達成するために使用可能である。
【００６４】
好ましい実施形態では、各平面コイルはさらに磁気コアを備える。これは、平面コイルの性能を改善することがわかった。
【００６５】
磁気コアは、例えば、各（渦巻き線）平面コイル内において（例えば、軸方向の中心において）、さもなければ、各（渦巻き線）平面コイルに隣接して配置されてもよい。各磁気コアは、４〜３５ｍｍの範囲の直径、より好ましくは１５〜２２ｍｍの直径を有してもよい。
【００６６】
これらの実施形態では、任意の適切な磁気的にアクティブなコア材料が使用されてもよい。磁気コアは、好ましくは、フェライト又は他の磁性材料のような、高い比透磁率を備えた材料から作られる。
【００６７】
好ましい実施形態では、磁気コアは、磁気アモルファス金属合金及び／又はナノ結晶材料から作られる。これらの材料は、非常に高い透磁率を示すことがあるが、鉄粉など、他の磁性材料より軽量になりえる。このことは、有益にも、磁力計システムの全重量を低減させることができる。
【００６８】
複数の平面コイルからなるアレイを用いて被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を測定するというアイデアは、それ自体、新規かつ有利であると考えられる。
【００６９】
従って、本発明のもう１つの態様によれば、１つ又は複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイと、検出回路とを備えた医療用の磁力計システムが提供され、
上記複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
各コイルは、７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有し、
上記検出回路は、各コイルに接続され、時間的に変化する磁界によって上記コイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成される。
【００７０】
本発明のもう１つの態様によれば、被験者の身体の領域の磁界を解析する方法が提供され、
上記方法は、
７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有する複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイを用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各コイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む。
【００７１】
本発明のもう１つの態様によれば、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される装置が提供され、
上記装置は、７ｃｍ未満の最大外径を有する複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイを備える。
【００７２】
当業者によって認識されるように、本発明のこれらの態様は、適宜に、ここで説明した本発明の好ましい特徴及びオプションの特徴のうちの任意の１つ又は複数又はすべてを含んでもよく、好ましくは含む。
【００７３】
従って、例えば、アレイ又は各アレイは、任意個数の平面コイルを含んでもよく、（例えば、好ましくは前述したように）２次元アレイとして配置された、例えば、好ましくは少なくとも７個、例えば７〜５０個（又はより多く）の平面コイル、好ましくは少なくとも１６個、例えば１６〜５０個（又はより多く）の平面コイルを含んでもよい。
【００７４】
特に好ましい実施形態では、アレイ又は各アレイは、２次元アレイとして配置された３０〜４５個の平面コイルを備え、好ましくは３７個の平面コイルを備える。この個数の平面コイルは、ヒトの心臓について特に良好な空間的カバー範囲を提供することがわかった。
【００７５】
複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、平面コイルの単一の層（単一のアレイ）を備えてもよく、又は、平面コイルの複数の層（複数のアレイ）、例えば、好ましくは２〜１０個（又はより多く）の層（アレイ）、すなわち、例えば上述したように、互いに積み重ねられた複数の層を備えてもよい。
【００７６】
特に好ましい実施形態では、複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、２０〜１２０層（アレイ）の平面コイル、好ましくは４０〜９０層（アレイ）の平面コイル、すなわち、互いに積み重ねられた複数の層を備えてもよい。このことは、結果として、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）に適した重量を有しながら、有用な信号を生成する磁力計システムをもたらすことがわかった。
【００７７】
これらの実施形態では、各層は、それ自身の基板（例えばＰＣＢ層）を備えてもよく、すなわち、各層は、単一の（絶縁）基板（例えばＰＣＢ）の上に、又は、基板内に配置された複数の平面コイルを備えてもよい。代替として、複数の平面コイルからなる複数の層が、単一の（絶縁）基板（例えば多層ＰＣＢ）の上に、又は、基板内に配置されてもよい。
このことは、有益にも、磁力計システムの全重量を低減させることができる。
【００７８】
各アレイにおける１つ又は複数の平面コイル又は各平面コイルは、所望により、他の複数のアレイのうちの１つ又は複数又はすべてにおける１つ又は複数の平面コイル又は各平面コイルと整列してもよく、又は、他の方法で配置（例えば非整列）されてもよい。複数の平面コイルのうちの一部又はすべてが、例えば並列及び／又は直列に、互いに接続されてもよく、及び／又は、例えば、好ましくは前述したように、傾度測定器として構成されてもよい。複数の平面コイルを直列に接続することは、感度を増大させる効果がある。複数の平面コイルを並列に接続することは、システムにおけるジョンソンノイズの影響を低減する。（例えば、以下でさらに詳細に説明するように）システムにおけるノイズの量を選択（制御）するために、直列接続及び並列接続の組み合わせが使用されてもよく、好ましくは使用される。
【００７９】
アレイ又は各アレイにおける各平面コイルは、好ましくは、前述したように構成される。
【００８０】
これらの態様及び実施形態では、検出回路又は各検出回路は、少なくとも、ディジタイザ及び平均化回路を備えてもよい。ディジタイザは、平面コイルからの１つ又は複数の信号をディジタル化するように構成され（また、本方法はディジタル化することを含んでもよい）、各信号は、好ましくは、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する１つ又は複数の平面コイルのうちの１つ又は複数によって生成された周期信号と、ノイズとを含む。平均化回路は、複数の期間にわたって１つ又は複数の信号の平均を計算するように構成される（また、本方法は平均を計算することを含んでもよい）。好ましくは、磁力計システムは、ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【００８１】
本発明のディジタイザは、１つ又は複数の検出器から受信されたアナログ信号を、例えばさらなる処理及び平均化などのために、ディジタル信号にディジタル化（変換）するように動作可能である任意の適切なディジタイザを備えてもよい。ディジタイザは、１つ又は複数の検出器（コイル）において磁界によって生成された電圧又は電流をディジタル信号に変換するべきであり、好ましくは変換する。
【００８２】
好ましい実施形態では、磁力計システムは、各検出器（各コイル）に接続されたディジタイザであって、検出器からの信号をディジタル化するように構成されたディジタイザを備える。システムが複数の検出器を含む場合、各検出器は、それ自体の、それぞれ別個のディジタイザを有してもよく（すなわち、検出器と同数のディジタイザがある）、又は、複数の検出器のうちの一部又はすべてが１つのディジタイザを共用してもよい。
【００８３】
ディジタイザ又は各ディジタイザは、検出器又は検出器にそれぞれ直接的に接続されてもよく、又は、より好ましくは、ディジタイザ又は各ディジタイザは、増幅器を介して、検出器又は検出器にそれぞれ接続されてもよい。従って、好ましい実施形態では、磁力計システムは、１つ又は複数の検出器又は各検出器に接続された、例えば各コイルの端部に接続された、１つ又は複数の検出増幅器を含む。検出増幅器は、好ましくはマイクロホン増幅器（低インピーダンス増幅器）の形式を有する。検出増幅器又は各検出増幅器は、好ましくは、次いで、１つ又は複数のディジタイザに接続される。
【００８４】
増幅器又は各増幅器は、任意の適切な所望の増幅レベルを有するように構成されてもよい。増幅器又は各増幅器は、例えば、検出器又は各検出器から受信された信号（ノイズを含む）を約１０００倍以上（６０ｄＢ）に増幅してもよい。
【００８５】
好ましい実施形態では、磁力計システムは、検出器（例えばコイル）及び（検出器（コイル）に接続された）増幅器がセンサヘッド又はプローブにおいてともに配置され、次いでセンサヘッド又はプローブがワイヤによって磁力計システムの残りの構成要素に接続され、これにより、センサヘッド（プローブ）を使用中に磁力計システムの残りから遠隔させるように構成される。
【００８６】
ディジタイザ又は各ディジタイザは、受信されたアナログ信号を複数のディジタル化レベル（複数の離散値）のうちの１つに変換（ディジタル化）するように動作可能であるべきであり、好ましくはそのように動作可能である。ディジタイザは、任意の適切な所望の分解能、例えば、８ビット、１０ビット、１２ビット、１４ビット、１６ビット、１８ビット、２０ビット、２２ビット、２４ビットなどの分解能を有してもよく、それに対応して、信号を（複数の）任意個数のディジタル化レベル（複数の離散値）、例えば、２８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４などのディジタル化レベルに変換可能であってもよい。
【００８７】
複数のディジタル化レベル（複数の離散値）は、好ましくは等間隔を有し、好ましくは所定の最大範囲にわたる。理解されるように、複数のディジタル化レベルのそれぞれの間隔は、アナログ信号における変動の測定可能な最小値に対応する。
【００８８】
ディジタイザ又は各ディジタイザは、ある周波数、すなわち、アナログ信号を複数の離散値のうちの１つに変換するレートを有するべきであり、好ましくは有する。
【００８９】
好ましい実施形態では、ディジタイザ又は各ディジタイザは、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）を備える。
【００９０】
１つ又は複数の信号は、所望により、複数の期間にわたって平均されてもよく、平均化回路は、ディジタル化された１つ又は複数の信号を複数の期間にわたって平均化するための任意の適切な所望の回路を備えてもよい。
【００９１】
好ましい実施形態では、ディジタル化された、すなわち１つ又は複数のディジタイザから受信された１つ又は複数の信号は、複数の期間にわたって、すなわち周期信号の複数のサイクルにわたって平均される。
【００９２】
好ましい実施形態では、信号のゲート制御のための（すなわち、周期信号を識別して、その複数の繰り返し期間へ分割するための）トリガが提供されて使用される。トリガは、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界と同期されるべきであり、好ましくは同期される。例えば、被験者の心臓の磁界を解析するために磁力計が使用される場合、信号は、好ましくは、多数の心拍動にわたって平均され、信号取得処理のための検出トリガとして、被験者からのＥＣＧ又はパルスＯｘトリガが使用されてもよい。
【００９３】
このように、好ましい実施形態では、周期信号の各繰り返し期間を識別するためにトリガが使用され、次いで、信号は複数の識別された期間にわたって平均される。
【００９４】
当然ながら、他の構成も可能である。
【００９５】
平均された信号は、所望により、任意の方法で、時間的に変化する磁界を解析するために使用されてもよい。好ましくは、例えば磁界の擬似カラー画像を生成するために、平均された１つ又は複数の信号に対して適切な信号処理が行われる。
【００９６】
従って、好ましい実施形態では、平均された１つ又は複数の信号は、時間的に変化する磁界を示す出力を提供するように使用される。このことは、好ましくは、時間的に変化する磁界を示す表示を提供すること、例えば、時間的に変化する磁界を示す画像をディスプレイに表示することを含む。最も好ましくは、平均された１つ又は複数の信号は、時間的に変化する磁界を示す１つ又は複数の擬似カラー画像を提供するために使用され、１つ又は複数の擬似カラー画像はディスプレイに表示される。
【００９７】
本発明では、ディジタイザ又は各ディジタイザによってディジタル化された１つ又は複数の信号は、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号と、ノイズとを含む。
【００９８】
被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因して１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号は、１つ又は複数の（異なる）信号特徴、すなわち、信号（関心対象であってもよく、関心対象でなくてもよい）の１つ又は複数の（異なる）属性又は部分を含んでもよい。例えば、被験者の心臓の時間的に変化する磁界に起因して生成された信号の場合には、信号は、Ｐ波、ＱＲＳ波、及び／又はＴ波（に対応する信号特徴）を含んでもよいが、他の信号特徴を含んでもよい。
【００９９】
信号が複数の（異なる）信号特徴を含む場合、複数の信号特徴のうちの１つ又は複数又はすべては、関心対象の信号特徴であってもよいが、複数の信号特徴のうちの１つ又は複数は、関心対象の信号特徴でなくてもよい（関心対象の信号特徴とは異なるものであってもよい）。例えば、被験者の心臓の時間的に変化する磁界によって生成された信号の場合には、Ｐ波、ＱＲＳ波、及び／又はＴ波が関心対象の信号特徴であってもよく、他の信号特徴は関心対象でなくてもよい。
【０１００】
好ましい実施形態では、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因して１つ又は複数の検出器ののうちの１つ又は複数によって生成された周期信号（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））は、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さな（有用な／所望の）信号特徴、すなわち、ディジタイザによって検出可能な最小信号より他の方法で小さな信号特徴を含む（上で議論したように、本発明の特に有利な特徴は、そのような信号特徴を検出可能である（好ましくは検出する）ということにある）。好ましくは、（関心対象である）有用な／所望の信号特徴（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））のどの部分も、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔ほど大きくない。任意のサイズも有してもよい（例えば、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より大きくてもよい）周期信号には、他の（有用でないか、関心対象でない）信号特徴が存在してもよく、存在しなくてもよい。
【０１０１】
従って、例えば、（有用な／所望の）信号特徴（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））は、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さくてもよく、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約７５％より小さくてもよく、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約５０％より小さくてもよく、及び／又は、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より小さくてもよい。
【０１０２】
従って、好ましい実施形態では、（関心対象の信号特徴の）信号レベル振幅は、ディジタイザの量子化レベルよりも大幅に小さい。
【０１０３】
同様に、周期信号における（有用な／所望の）特徴（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））は、好ましくは、各信号におけるノイズよりも小さい（また、再び、本発明の特に有利な特徴は、そのような信号特徴を検出可能である（好ましくは検出する）ということにある）。
【０１０４】
従って、好ましい実施形態では、ディジタイザ又は各ディジタイザによってディジタル化される（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））関心対象の１つ又は複数の信号特徴の信号対雑音比は、１より小さく、すなわち、０ｄＢ未満、−１０ｄＢ未満、−２０ｄＢ未満、−３０ｄＢ未満、−４０ｄＢ未満、−５０ｄＢ未満、−６０ｄＢ未満、−７０ｄＢ未満、−８０ｄＢ未満、−９０ｄＢ未満、及び／又は−１００ｄＢ未満、−１１０ｄＢ未満、−１２０ｄＢ未満、−１３０ｄＢ未満、−１４０ｄＢ未満、及び／又は−１５０ｄＢ未満である。
【０１０５】
例えば、ディジタイザ又は各ディジタイザによってディジタル化される（好ましくは、増幅の後（直後）及び／又はディジタル化の前（直前））関心対象の信号特徴の信号対雑音比は、外部環境ノイズを除外した場合には約−５５ｄＢであってもよく、又は、「典型的」なノイズ環境の場合の外部環境ノイズを含む場合には約−１２０ｄＢであってもよい。しかしながら、当業者によって認識されるように、ノイズ環境、従って信号対雑音比には、大きな変動が生じる可能性がある。
【０１０６】
本発明では、磁力計システムは、ディジタル化のためにディジタイザに提供（入力）される各信号におけるノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。好ましくは、ディジタイザに提供される信号のノイズ振幅（又は、例えば、ノイズが白色ノイズ又は他のガウスノイズを含む場合、信号のノイズ振幅の標準偏差）は、ディジタイザの隣接ディジタル化レベルの間隔（ディジタイザの隣接ディジタル化レベルの（電圧）間隔）の約２５％より大きい。当業者によって認識されるように、ここで使用される用語「ノイズ」は、好ましくは、（例えば定義された終端インピーダンスにおける）ノイズ電圧の振幅又は等価なノイズ電力を意味するように意図されてもよく、例えば、ピーク間の値として、準ピーク値として、又は標準偏差として定義及び／又は測定されてもよい。
【０１０７】
好ましい実施形態では、信号をディジタル化する直前における各信号におけるノイズは、ディジタイザの隣接ディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きい。すなわち、磁力計システムは、好ましくは、ディジタイザに（提供されて）ディジタル化される各信号におけるノイズが、ディジタイザの隣接ディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１０８】
それに対応して、１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号がディジタル化の前に増幅される場合、各信号におけるノイズは、増幅直後のディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きいレベルを有するべきであり、好ましくはそのようなレベルを有する。すなわち、磁力計システムは、好ましくは、増幅器によって生成される各信号におけるノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１０９】
ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように本発明で制御されるノイズは、磁力計システムに存在する可能性がある任意のタイプのノイズを含んでもよく、例えば、環境ノイズ、検出器ノイズ、及び、電子回路ノイズのような他のシステムノイズ、などを含む。
【０１１０】
従って、一実施形態では、磁力計システムは、各信号における合計ノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１１１】
合計ノイズは、ディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きい任意の値を有してもよい。しかしながら、より大きなレベルのノイズが存在することは、有用な情報内容を備えた出力信号を取得するために、より多くの期間にわたる信号の平均が計算されなければならないことを意味する可能性がある。このことは、次いで、より長い信号取得期間が必要であることを意味する可能性がある。
しかしながら、過度に長い取得期間は、実際の医学的状況では望ましくない可能性がある。
【０１１２】
好ましい実施形態では、各信号における（合計）ノイズは、ディジタル化間隔の約１ｍ倍未満、すなわち１２０ｄＢ未満であるべきである。このことは、医学的に有用である十分に短い取得期間をもたらす可能性がある。各信号における（合計）ノイズは、好ましくは、１００ｄＢ未満、８０ｄＢ未満、６０ｄＢ未満、４０ｄＢ未満、及び／又は２０ｄＢ未満である。
【０１１３】
好ましい実施形態では、１つ又は複数の信号における合計ノイズは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２倍未満であり、より好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さく、さらに好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約７５％未満である。従って、１つ又は複数の信号における合計ノイズは、好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の２倍と間にあり、より好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔との間にあり、さらに好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約７５％との間にある。
【０１１４】
最も好ましくは、１つ又は複数の信号における合計ノイズは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約５０％である。
【０１１５】
好ましい実施形態では、
検出器ノイズ及びシステムノイズの組み合わせ（すなわち「ローカル」ノイズ）は、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように制御され、環境ノイズは好ましくはこの方法では制御されない。このように検出器ノイズ及びシステムノイズ（のみ）を制御する（そして環境ノイズを制御しない）ことは、多数の利点を持つ。
【０１１６】
第１に、検出器ノイズ及びシステムノイズ（ローカルのノイズ）は、例えば、検出器、システム構成要素の選択などによって、比較的に容易に、かつ、比較的により正確に制御可能である。それに比べて、環境ノイズの制御は、典型的には、シールドなどの複雑で高価な構成を必要とし、また、説明及び制御できない、予期しない環境ノイズ源が存在する可能性がある。
【０１１７】
第２に、検出器ノイズ及びシステムノイズ（ローカルのノイズ）は、典型的には、環境ノイズと比較して、比較的に「よりクリーン」なスペクトルを有し、例えば、白色ノイズを含んでもよく、又は、白色ノイズに近似されるものであってもよい。このことは、最終的な出力信号を取得するために必要な信号処理を簡単化し、システム中のノイズが関心対象の周期信号に干渉しうる構成を比較的にあまり含まないか、まったく含まないことを保証する。
【０１１８】
このように、好ましい実施形態では、磁力計システムは、ディジタイザに提供される各信号における検出器ノイズ及びシステムノイズ（「ローカル」ノイズ）が、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１１９】
それに対応して、好ましい実施形態では、磁力計システムは、各信号におけるノイズが白色ノイズを含むか白色ノイズに近似されるように構成される。
【０１２０】
好ましい一実施形態では、１つ又は複数の信号におけるローカルノイズは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２倍未満であり、より好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さく、さらに好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約７５％未満である。従って、１つ又は複数の信号におけるローカルノイズは、好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の２倍と間にあり、より好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔との間にあり、さらに好ましくは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％と、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約７５％との間にある。
【０１２１】
最も好ましくは、１つ又は複数の信号におけるローカルノイズは、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約５０％である。
【０１２２】
磁力計システムは、所望により、任意の方法で、（ローカル）ノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成されてもよい。
【０１２３】
好ましい一実施形態では、検出器又は各検出器は、所望のノイズの少なくとも一部又はすべてを生成するように構成される。所望によりこのことが達成されてもよい。
【０１２４】
この点では、本願出願人は、本発明の磁力計システムに比較的に大量のノイズが存在するという要件は、優位点として、検出器（例えばコイル）に対する設計上の制約を緩和するということを認識した。このことは、次いで、例えば、検出器（コイル）の信号対雑音特性を重視するのではなく、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）により適した磁力計システムを提供するために、サイズ、形状、及び重量を比較的により重視して、検出器を設計することを可能にする。従って、検出器又は各検出器は、好ましくは、前述したように、平面コイルを備える。
【０１２５】
従って、所望のノイズの少なくとも一部は、ショットノイズ、ジョンソンノイズなど、検出器ノイズによって提供されてもよい。
【０１２６】
所望のノイズの少なくとも一部は、電子回路ノイズなど、システムノイズによって提供されてもよい。このコンテキストにおけるシステムノイズは、信号がディジタイザによってディジタル化される前に信号にノイズを導入する、磁力計システム内のノイズ源（例えば磁力計の電子回路）を含んでもよい。
【０１２７】
特に好ましい実施形態では、検出器又は各検出器（例えば、コイル、又は、直列に接続された複数のコイルからなるグループ）の抵抗値は、所望のノイズの少なくとも一部又はすべてを生成するように選択（制御）される。
【０１２８】
この点で、本願出願人は、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値を選択（制御）することが、（ローカル）ノイズを選択（制御）することと等価であることを認識した。この理由は、検出器ノイズ、すなわちジョンソン雑音と、システムノイズ、すなわち電圧ノイズ及び電流ノイズとの両方が、検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値が増大するときに単調に増大するからである。言いかえれば、検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値が増大するとき、ローカルノイズ（検出器ノイズ及びシステムノイズ）は単調に増大する。
【０１２９】
従って、特に好ましい実施形態では、検出器又は各検出器（例えば、コイル、又は、直列に接続された複数のコイルからなるグループ）の抵抗値は、ディジタル化のためにディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１３０】
検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値は、所望のノイズを生成するのに適切であるように選択されてもよい。本願出願人は、特に、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値が、少なくとも５オームであり、より好ましくは少なくとも１０オームであるべきであり、好ましくはこれらの値に設定されることを発見した。従って、好ましくは、検出器又は各検出器（例えば、コイル、又は、直列に接続された複数のコイルからなるグループ）は、５オーム以上の抵抗値を有し、より好ましくは１０オーム以上の抵抗値を有するように構成される。
【０１３１】
これらの実施形態では、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値は、約５オームよりも大きい任意の値を有してもよい。しかしながら、上述したように、より大きなレベルのノイズ（より大きな抵抗値）が存在することは、有用な情報内を備えた出力信号を取得するために、より多くの期間にわたる信号の平均が計算されなければならないことを意味する可能性がある。
このことは、次いで、より長い信号取得期間が必要であることを意味する可能性がある。
しかしながら、過度に長い取得期間は、実際の医学的状況では望ましくない可能性がある。
【０１３２】
この点で、本願出願人は、例えば医療用設定において、患者が許容できる最大取得時間は約１５分間であることを発見した。そのため、取得時間は、１５分未満、好ましくは１０分未満、より好ましくは５分未満、より好ましくは３分未満であるべきであり、好ましくはこの時間長に設定される。
【０１３３】
このように取得時間を制限することは、システムが有するように構成されるべき最大（ローカル）ノイズを制限し、従って、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）が有するように構成されるべき最大抵抗値を制限する。
【０１３４】
本願出願人は、特に、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）の抵抗値が３０００オーム未満であるべきであり（必要な取得時間が約１５分未満であることを保証するため）、好ましくはこれらの値に設定されることを発見した。従って、好ましくは、検出器又は各検出器（例えば、コイル、又は、直列に接続された複数のコイルからなるグループ）は、３０００オーム以下の抵抗値を有し、好ましくは２０００オーム以下の抵抗値を有し、より好ましくは１０００オーム以下の抵抗値を有し、より好ましくは５００オーム以下の抵抗値を有し、さらにより好ましくは２００オーム以下の抵抗値を有するように構成される。
【０１３５】
従って、特に好ましい実施形態では、検出器又は各検出器（例えば、コイル、又は、直列に接続された複数のコイルからなるグループ）は、５〜３０００オームの範囲の抵抗値を有し、最も好ましくは１０〜２００オームの範囲の抵抗値を有するように構成される。
【０１３６】
それに対応して、本発明のもう１つの態様によれば、１つ又は複数の検出器と検出回路とを備えた医療用の磁力計システムが提供され、
上記１つ又は複数の検出器は、時間的に変化する磁界を検出し、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記検出回路は、各検出器に接続され、時間的に変化する磁界によって上記１つ又は複数のコイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成される。
【０１３７】
本発明のもう１つの態様によれば、被験者の身体の領域の磁界を解析する方法が提供され、
上記方法は、１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記方法は、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各検出器の１つ又は複数のコイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む。
【０１３８】
本発明のもう１つの態様によれば、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される装置が提供され、
上記装置は、時間的に変化する磁界を検出する１つ又は複数の検出器を備え、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有する。
【０１３９】
当業者によって認識されるように、本発明のこれらの態様は、適宜に、ここで説明した本発明の好ましい特徴及びオプションの特徴のうちの任意の１つ又は複数又はすべてを含んでもよく、好ましくは含む。
【０１４０】
これらの態様及び実施形態では、検出器又は各検出器（例えば、１つ又は複数のコイル）は、任意の適切な方法で、所望の抵抗値を有するように構成されてもよい。例えば、検出器のタイプ及び／又は設計（例えば、誘導コイル及び／又は平面コイル）、コイル又は各コイルの巻数、（例えば、直列に接続された）コイルの個数、及び／又は、ワイヤの単位長（例えば横断面積）あたりの抵抗値、などは、所望の（ローカル）ノイズを生成するために、所望により選択されてもよい。
【０１４１】
他の構成もまた可能である。
【０１４２】
好ましいもう１つの実施形態では、１つ又は複数の追加のノイズ源がシステムに提供されてもよい。例えば、所望のノイズの少なくとも一部を提供するために、ノイズ発生器が提供されて使用されてもよい。これは、システムに存在するノイズのレベルをより大きく制御することを可能にする。
これはまた、白色ノイズにより近似したノイズを発生できるようにする可能性がある。
【０１４３】
従って、好ましい実施形態では、磁力計システムは、各信号へノイズを追加するためのノイズ発生器を備える。同様に、好ましい実施形態では、本方法は、各信号へノイズを追加することを含む。
【０１４４】
ノイズ発生器は、ディジタル化の前に信号にノイズを追加するべきであり、好ましくはそのように動作する。好ましい一実施形態では、ノイズ発生器は、システムの電子回路の一部として、ＡＤＣの前段（上流）に提供される。ノイズ発生器は、増幅器の前段（上流）に、又は、増幅器の後段（下流）に設けられてもよい。
【０１４５】
この点で、本願出願人は、例えば、環境ノイズが特に小さい場合、及び／又はさもなければ１つ又は複数の検出器信号から除去される場合、及び／又は１つ又は複数の検出器の設計に依存する場合などには、実際に、いかなる固有の「システム」ノイズ及びいかなる環境ノイズも、使用中のディジタル化レベルの間隔の約２５％より小さくなる可能性があり、このことが不十分な出力信号（上述の理由による）をもたらすということを認識した。従って、ディジタル化される１つ又は複数の信号に「十分」なノイズが存在することを保証するという要件がある。このことは、磁力計システム、１つ又は複数の検出器などの適切な設計によって達成されてもよく、及び／又は、ノイズをディジタル化間隔の約２５％よりも大きく増大するためにノイズ発生器が使用されてもよい。
【０１４６】
好ましい一実施形態では、ノイズ発生器によって生成されるノイズのレベル（振幅）（「追加」されたノイズの量）は、例えば、所望によりシステムを最適化させるように、制御可能である（好ましくは制御される）。
【０１４７】
ノイズ発生器によって信号に追加されるノイズの量は、手動で（例えば、ダイヤル又は他の装置によって）、又は、自動的に（例えば、ソフトウェアによって、又は他の方法で）制御されてもよい。
【０１４８】
同様に、ノイズ発生器によって信号に追加されるノイズの量は、手動で又は自動的に調整（変更）されてもよく、例えば最適化されてもよい。
【０１４９】
例えば、好ましい一実施形態では、追加されるノイズの量は、例えば、所望の又は適切な（例えば、最適化された）（出力）信号が提供されるまで、追加されるノイズの量を（手動で又は自動的に）変更し、回復された信号に対する追加されたノイズの影響をモニタリングすることで、（手動で又は自動的に）調整（例えば最適化）されてもよい。
【０１５０】
好ましいもう１つの実施形態では、追加されるノイズの量は、システムにおける「自然」なノイズを測定し、次いで、測定に応じて「追加」されたノイズを制御する、例えば、好ましくは、各信号におけるノイズがディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなることを保証するように「追加」されたノイズを制御することで、（手動で又は自動的に）選択（好ましくは最適化）されてもよい。
【０１５１】
システムノイズ（又は「自然」なノイズ）は、例えば、回路の増幅器出力の入力において検出器を切り換え、入力を等価インピーダンスで終端し、次いで、例えば、ディジタイザ（アナログ・デジタル変換器）におけるノイズビットの個数を直接的に決定すること、又は、測定されたシステムノイズが初期測定値の何らかの倍数（例えば２倍）になるまでノイズを追加することによって、測定可能である。例えば、測定されたシステムノイズが初期測定値の２倍になるまでノイズが追加される場合、追加されるノイズはシステムノイズに等しくなる。
【０１５２】
これらの実施形態では、追加されるノイズの量は、磁力計システムの初期化の一部として、例えば磁力計システムの初期化ルーチンの一部として自動的に、制御及び／又は最適化されてもよい。
【０１５３】
ノイズ発生器は、例えば、逆バイアスツェナーダイオードを備えてもよく、これは、例えば、オプションで増幅器とともに、白色ノイズを生成するように構成されてもよく、例えば、必要なノイズ振幅を達成するように逆バイアスツェナーダイオードからの出力を増幅するように構成されてもよい。
【０１５４】
代替として、ノイズ発生器は、シフトレジスタ構成、例えば、好ましくはフィードバックを備えたシフトレジスタの構成を備えてもよい。これは、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイを用いて実装されてもよい。
【０１５５】
当然ながら、他の構成も可能である。
【０１５６】
好ましい一実施形態では、ディジタル化の前に１つ又は複数の信号に存在する可能性がある環境ノイズ又は磁界干渉を除去及び／又は補償するために、１つ又は複数のステップが行われる。そのような任意の適切な技術が使用されてもよいが、本発明が磁気的にシールドされた環境の使用を必要としないことに注意すべきである。
【０１５７】
特に好ましい実施形態では、主（ライン）周波数（英国では５０Ｈｚ）は、好ましくは、ディジタル化の前の信号に対して適切なフィルタ、好ましくはノッチフィルタを用いることで、信号から除去される。本願出願人は、ライン周波数に同調されたフィルタを用いることが、信号から環境ノイズの大部分を除去するのに十分であることを発見した。好ましい一実施形態では、適切なカットオフ周波数（例えばライン周波数が５０Ｈｚである場合には、４０Ｈｚ）を備えた低域通過フィルタは、任意の残りの高周波環境ノイズもさらに除去する（除去しようとする）ために使用される。
【０１５８】
従って、特に好ましい実施形態では、本発明の方法は、好ましくは、適切なフィルタ、好ましくはノッチフィルタを信号に適用することで、ディジタル化の前の信号から主（ライン）周波数を除去することをさらに含む。最も好ましくは、解析するための信号がローパスフィルタリングされ、任意の残りの高周波環境ノイズも除去しようとする。
【０１５９】
同様に、本発明の磁力計システムは、好ましくは、主（ライン）周波数に設定されて、１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号に対して作用する適切なフィルタ、例えば好ましくはノッチフィルタをさらに備え、最も好ましくは、主（ライン）周波数フィルタの信号に対して作用する低域通過フィルタをともに備える。
【０１６０】
好ましい一実施形態では、磁力計システムは、検出器又は各検出器（コイル）の端部に接続された低インピーダンス増幅器を備え、この増幅器は、次いで、例えば２５０Ｈｚの周波数カットオフを有する、低域通過フィルタと、ラインノイズ（例えば５０Ｈｚ）を除去するノッチフィルタとに接続される。
【０１６１】
所望される場合、背景ノイズの影響を除去又は補償しようとするための他の技術又は別の技術を使用可能である。適切な好ましいそのような１つの技術は、好ましくは適切なコイル整合（能動又は受動）に関連して、背景磁界のみを抽出する検出器（コイル）（すなわち、被験者の局所磁界に敏感でない検出器）を用いる背景差分法（background field subtraction）である。背景磁界（のみ）を抽出する１つ又は複数の検出器は、「所望」の信号（関心対象の周期信号）を検出するために使用される１つ又は複数の検出器と同様に構成されるべきであり、好ましくは構成される。
【０１６２】
従って、好ましい実施形態では、本発明の装置及び方法は、背景磁界の存在を考慮（及び補償）しようとするために、好ましくはコイル整合とともに、背景ノイズピックアップ差分法を用いる。
【０１６３】
この場合、本システムが複数の検出器を用いる場合、複数の検出器のうちの１つ又は複数は、背景ピックアップ検出器として（すなわち、被験者の磁界ではなく、背景磁界を検出するために）使用可能である。この場合、複数の検出器からなるアレイがある場合、背景磁界を検出するために（例えば）外側の検出器のうちの１つ又は複数が使用されてもよく、及び／又は、複数の検出器アレイの２つ以上の層が設けられる場合、背景磁界を検出するために複数の層のうちの１つ（又は、複数の層のうちの１つにおける所定の検出器）が使用されてもよい。従って、好ましい実施形態では、本システムは、複数の検出器からなるアレイを備え、複数の検出器のうちの１つ又は複数は背景磁界を検出するために使用され、残りの検出器は関心対象の磁界（例えば、被験者の磁界）を検出するために使用される。
【０１６４】
好ましい一実施形態では、検出器（コイル）の出力信号の整合は、２つの検出器（２つのコイル）を使用し、両方の検出器（コイル）に大域磁界を追加し、次いで、差信号の増幅率のロックと、複数の検出器（コイル）のうちの１つの利得を制御する増幅器へのフィードバックとを使用することで達成される。このことは、検出器（コイル）の正確な製造（これは非常に困難かつ高価になることがある）の必要なく、検出器の正確な整合を容易にする。大域変調磁界の周波数は、好ましくは、ロックイン検出用の周波数を医療用の検出に必要とされる周波数よりずっと高い周波数に移動させるように、医療用の検出に必要とされる周波数（１０〜６０Ｈｚ）よりも著しく高い。好ましい実施形態において、大域変調磁界は、少なくとも１ｋＨｚの周波数を有する。
【０１６５】
そのような大域変調磁界コイルの整合技術を用いることの別の利点は、それが、主（ライン）ノイズだけでなく、すべての大域干渉（ノイズ）磁界を減算するために使用可能であるということにある。
【０１６６】
本願出願人の発見によれば、勾配又は背景ノイズ差分法（又は、背景ノイズを補償する任意の等価な処理）を用いることは有用な信号をより速く生成することを可能にするが、本発明によれば、勾配又は背景ノイズ差分法（又は等価な処理）を用いることなく、心拍動スケールの感度を達成可能であることに注意すべきである。
【０１６７】
好ましい一実施形態では、任意の残りの環境ノイズ（存在する場合）は、後処理において低減及び／又は除去されてもよい。
【０１６８】
本発明のシステム及び方法は、磁界、例えば被験者の心臓の磁界を解析するために、所望により使用可能である。好ましくは、心臓（又は他の身体の関心対象領域）の適切な磁気スキャン画像を生成できるようにするために適切な測定が行われ、次いで、この画像は、例えば、診断のための基準画像に比較されてもよい。本発明は、心臓の磁界の画像生成のための、任意の既知の適切な手順も行なうために使用可能である。
【０１６９】
好ましくは、所望のスキャン画像を生成するために、１６〜５０個（又はより多く）のサンプリング位置（検出チャネル）が検出される。
【０１７０】
従って、本発明は、被験者の心臓（又は他の身体領域）によって生成された磁界を解析し、好ましくは画像生成するように、本発明の磁力計システムを使用することに拡張され、また、被験者の心臓（又は他の身体領域）によって生成された磁界を解析し、好ましくは画像生成する方法であって、本発明の方法又はシステムを用いて、被験者の心臓（又は身体の他の領域）によって生成された磁界を解析し、好ましくは画像生成することを含む方法に拡張される。この解析、及び好ましくは生成された画像は、好ましくは、心臓の異常など、医学的状態の診断に使用される。
【０１７１】
従って、本発明のもう１つの態様によれば、医学的状態を診断する方法が提供され、
上記方法は、
１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
ディジタイザを用いて、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化することとを含み、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記方法は、
複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算することと、
上記平均の１つ又は複数信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することと、
上記被験者の身体の領域によって生成された磁界の解析を用いて、上記医学的状態を診断することとを含み、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【０１７２】
本発明のこの態様では、１つ又は複数の検出器からの信号（関心対象の特徴）は、好ましくは、被験者の身体の領域によって生成された磁界を表す画像を生成するために使用され、本方法は、好ましくは、次いで、取得された画像を１つ又は複数の基準画像と比較して医学的状態を診断することを含む。上で議論したように、医学的状態は、好ましくは、心臓の以上、膀胱の状態、早産、胎児の異常、又は頭又は脳の異常のうちの１つである。
【０１７３】
当業者によって認識されるように、本発明のこれらの態様及び実施形態は、適宜に、ここで説明した本発明の好ましい特徴及びオプションの特徴のうちの任意の１つ又は複数又はすべてを含んでもよく、好ましくは含む。
【０１７４】
上述したことから認識されるように、本発明の利点は、磁気シールドを必要とすることなく、通常の病院又は手術又は他の環境において使用可能である、ということにある。従って、特に好ましい実施形態では、本発明の方法は、磁気的にシールドされていない環境において（及び磁気シールドの使用なしで）被験者の心臓（又は他の身体領域）の磁界を検出するために磁力計システムを用いることを含む。
【０１７５】
当業者によって認識されるように、ここに説明した本発明の態様及び実施形態のすべては、適宜に、本発明の好ましい特徴及びオプションの特徴のうちの任意の１つ又は複数又はすべてを含んでもよく、好ましくは含む。
【０１７６】
本発明に係る方法は、少なくとも部分的にソフトウェア、例えばコンピュータプログラムを用いて実現されてもよい。従って、別の態様から見たとき、本発明は、データ処理手段にインストールされたときにここに説明した方法を実行するように具体的に適合されたコンピュータソフトウェアを提供し、プログラム要素がデータ処理手段において実行されるときに、ここに説明した方法を実行するためのコンピュータソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム要素を提供し、また、プログラムがデータ処理システムにおいて実行されるときに、ここに説明した１つ又は複数の方法のすべてのステップを実行するように適合したコード手段を含むコンピュータプログラムを提供することが理解される。データ処理システムは、マイクロプロセッサ、プログラミング可能なＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などであってもよい。
【０１７７】
本発明は、そのようなソフトウェアを含むコンピュータソフトウェアキャリアに拡張され、上記ソフトウェアは、磁力計システムを動作させるように使用されたとき、データ処理手段が、上記データ処理手段に関連して、上記システムに本発明の方法のステップを実行させることを含む。そのようなコンピュータソフトウェアキャリアは、ＲＯＭチップ、ＣＤ  ＲＯＭ又はディスクのような物理的記憶媒体であってもよく、又は、導線上の電子信号、光信号、又は衛星などのような無線信号のような信号であってもよい。
【０１７８】
さらに認識される。本発明の方法のすべてのステップがコンピュータソフトウェアによって実行される必要はなく、従って、さらに広い態様によれば、本発明は、ここに説明された複数の方法の複数のステップのうちの少なくとも１つを実行するためのコンピュータソフトウェアと、コンピュータソフトウェアキャリアにインストールされたそのようなソフトウェアとを提供する。
【０１７９】
従って、本発明は、コンピュータシステムとともに使用するためのコンピュータプログラム製品として適切に具体化されてもよい。そのような実施例は、非一時的なコンピュータ可読媒体、例えば、ディスケット、ＣＤ  ＲＯＭ、ＲＯＭ、又はハードディスクのような有形物の媒体に固定された一連のコンピュータ可読命令を含んでもよい。さらに、それは、光又はアナログ通信回線を含むがこれらに限定されない有形物の媒体と、マイクロ波、赤外線、又は他の伝送技術を含むがこれらに限定されない無線技術を用いた無形物の媒体とのいずれかを用いて、モデム又は他のインターフェース装置を介して、コンピュータシステムに伝達可能な一連のコンピュータ可読命令を含んでもよい。
一連のコンピュータ可読命令は、ここで先に説明した機能のすべて又は部分を具体化する。
【０１８０】
当業者は、そのようなコンピュータ可読命令が、多数のコンピュータアーキテクチャー又はオペレーティングシステムとともに使用するように多数のプログラミング言語で記述可能であることを認識するであろう。さらに、そのような命令は、半導体、磁気的、又は光学的を含むがこれらに限定されずない現在又は将来の任意のメモリ技術を用いて格納されてもよく、又は、光学的、赤外線、又はマイクロ波を含むがこれらに限定されずない現在又は将来の任意の通信技術を用いて伝送されてもよい。そのようなコンピュータプログラム製品は、印刷された文書又は電子的文書が添付された着脱可能な媒体として、例えば、コンピュータシステムの例えばシステムＲＯＭ又は固定ディスクに予めロードされ、シュリンクラップされたソフトウェアとして配信されてもよく、あるいは、ネットワーク、例えばインターネット又はワールドワイドウェブを介してサーバ又は電子掲示板から配信されてもよいことが企図される。
【０１８１】
ここで、本発明の多数の好ましい実施形態が、添付の図面を参照して、例示としてのみ説明される。
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】被験者の心臓の磁界を検出するための本発明の実施形態の使用を概略的に示す図である。
【図２】被験者の心臓の磁界を検出する場合における、本発明の実施形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図３】被験者の心臓の磁界を検出する場合における、本発明の実施形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図４】被験者の心臓の磁界を検出する場合における、本発明の実施形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図５】被験者の心臓の磁界を検出する場合における、本発明の実施形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図６】本開示の実施形態に係るコイル配置を概略的に示す図である。
【図７】被験者の心臓の磁界を検出する場合における、本発明の実施形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図８】確率分布を示す図である。
【図９】フィッシャー情報量をノイズの関数として示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る磁力計システムを概略的に示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る磁力計システムを概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る逆バイアスツェナーダイオードの動作を概略的に示す図である。
【図１３】様々な白色ノイズ発生器の出力を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態に係るコイル配置を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態により構成された磁力計システムの、コイル抵抗値対ノイズ電圧出力のプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１８３】
図面において、適切な場合には、同様の構成要素に対して同様の参照符号が使用される。
【０１８４】
図１は、本発明に従って動作可能である磁力計システムの好ましい実施形態の基本構成を概略的に示す。
この磁力計システムは、具体的には、心臓用磁力計として使用する（被験者の心臓の磁界を検出するために使用される）ように意図１される。
しかしながら、同じ磁力計の構成は、他の身体領域によって生成された磁界を検出するために、例えば、膀胱状態、早産、胎児の異常の検出及び診断のために、また、脳磁図１のために使用可能である。
従って、本実施形態は、心磁図１測定を特に参照して説明されるが、本実施形態（及び本発明）は他の医療用途にも同様に拡張されることに注意すべきである。
【０１８５】
磁力計システムは、検出回路４１に接続された検出器４０を備える。検出回路４１は多数の構成要素を含んでいてもよい。
検出器４０は、例えば以下で詳述するように、誘導コイル４０であってもよい。
【０１８６】
検出回路４１は、コイル４０に接続された低インピーダンス前置増幅器、例えばマイクロホン増幅器と、例えば２５０Ｈｚのカットオフ周波数を有する、低域通過フィルタと、ラインノイズ（例えば５０Ｈｚ）を除去するノッチフィルタとを備えてもよい。
【０１８７】
コイル４０から電流出力は、検出回路４１によって処理されて電圧に変換され、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）４２に提供される。ＡＤＣ４２は、コイル４０からアナログ信号をディジタル化し、それをデータ収集システム４３に提供する。
【０１８８】
心拍に相関を有する生物学的な信号、例えば、被験者からのＥＣＧ又はパルス−Ｏｘトリガは、ディジタル信号取得のための検出トリガとして使用される。多数のトリガーパルスにわたるディジタル信号は、データ収集装置４３によって、適切な信号ビンに分類され、複数の信号ビンは重畳又は平均される。
【０１８９】
コイル４０及び検出回路４１は、コイル４０及び検出回路４１の前置増幅器がセンサヘッド又はプローブにおいてともに配置され、それらが次いで、ワイヤによって、検出回路４１の残りの構成要素を備える処理回路に接続されるように配置されてもよい。
センサヘッド（プローブ）及び処理回路をワイヤにより接続することは、使用中に処理回路をセンサヘッド（プローブ）から離すことを可能にする。
【０１９０】
この磁力計によって、センサヘッド（プローブ）は、それを関心対象の磁界の近傍に配置することで、磁気プローブとして使用される。
【０１９１】
図２は、図１の構成に対する改善を示し、それは、特に、背景ノイズを補償しようとするために勾配差分法（gradient subtraction）の技術を使用する。この場合、プローブコイル４０によって検出された信号から背景ノイズ磁界の影響を減算しようとするために、逆のコイル４４が使用される。当該技術において既知のように、逆のコイル４４は、任意の背景磁界に対して同様の感度を有するが、被験者の磁界に対してのみ弱い感度を有する。逆のコイル４４は、例えば、可動成層コアを用いて逆のコイルの性能をピックアップコイル４０のそれへ調節することで、ピックアップコイル４０に正確に整合されることが可能である。
【０１９２】
図３は、代替の勾配差分法の構成を示す。この場合、両方のコイル４０および４４は同じ向きを有するが、それらの各信号は差動増幅器４５を用いて減算される。再び、コイル及び検出回路４１の性能を正確に整合させることで、最良の動作が達成される。再び、可動成層コアを用いて、一方のコイルの性能を他方の性能と整合するように調節することができる。
【０１９３】
図４は、さらに好ましい構成を示す。この回路は、図３の構成と同じ原理で動作するが、より洗練された磁界キャンセルの方法と、受動のコイル整合とを用いる。特に、背景磁界干渉を除去しようとするため、両方のコイル４０及び４４に既知の大域磁界４４が導入される。
【０１９４】
この回路において、検出回路４１からの出力は、差動増幅器４５に提供される前に、各増幅器４７及び４８をそれぞれ通過する。増幅器４７および４８の少なくとも一方は調節可能である。使用中に、既知の大域磁界４６、例えば５０Ｈｚのラインノイズ、又は、信号発生器４９によって印加された信号、例えば１ｋＨｚ信号が、両方のコイル４０及び４４に導入される。差動増幅器４５の出力におけるこの周波数の信号の存在は、例えばオシロスコープ５０を用いて観測可能であり、この信号の存在は、次いで、コイル４０及び４４が整合されていないことを示す。次いで、増幅器制御回路５１を用いて、調節可能な電圧制御増幅器４８を調節して差動増幅器４５の出力における大域ノイズを除去し、これにより、２つのコイルからの出力を適切に整合させることができる。
【０１９５】
この構成において最も好ましくは、勾配差分法のために適切なコイル整合を達成するように、１ｋＨｚ程度の既知の大域磁界が両方のコイルに印加されるが、また、５０Ｈｚのノイズを除去するフィルタが出力信号に適用される。
【０１９６】
図５は、図４の構成に対する別の変形例であるが、この場合、能動的なコイル整合を用いる変形例を示す。従って、この構成において、コイル４０及び４４の出力は、再び、適切な検出回路４１へのチャネルに接続され、次いで各増幅器４７及び４８に接続される。増幅器４７及び４８の少なくとも一方は調節可能である。しかしながら、調節可能な増幅器４８は、この構成では、差動増幅器４５からの出力及び信号発生器４９に適切に接続された増幅器５２又は同様の電圧コントローラにおけるロックを用いて、コモンモードノイズを除去するように調節される。
【０１９７】
本発明の上述の実施形態は、被験者の心臓の磁界を検出するために使用されてもよい、単一のピックアップコイルがある構成を示す。これらの構成では、被験者の心臓によって生成された磁界の診断スキャンを行うために、単一のピックアップコイルを被験者の胸の上で適切に移動させ、被験者の胸の上の適切な空間的位置において読み取り値を得ることができる。次いで、読み取り値が収集され、被験者の心臓の適切な磁界スキャンをまとめるために使用可能である。
【０１９８】
例えば図１に示す形式を有する、複数のコイル及び検出回路を含むアレイを構成し、次いで、そのようなアレイを用いて被験者の心臓によって生成された磁界の測定値を得ることも可能である。この場合、複数のコイルからなるアレイは、被験者の胸の上の複数の位置から読み取り値を同時に得るために使用可能であり、それにより、例えば、同じコイルを用いて被験者の胸の上の異なる位置の読み取り値を得る必要性を回避又は低減することができる。
【０１９９】
図６は、１６個の検出コイル６１からなるアレイ６０を有する適切なコイルアレイ構成を示す。これは、被験者の胸の上に配置され、被験者の胸の上の１６個のサンプリング位置における被験者の心臓の磁界を測定してもよい。この場合、アレイ６０の各コイル６１は、前述したように構成され、それ自体の各検出回路に接続されるべきである（すなわち、各個別のコイル６１は、図１に示すように構成され、それに接続された検出回路を有する）。各コイル６１からの出力信号は、次いで、被験者の心臓の磁気スキャンを生成するように適切に組み合わせて使用可能である。
【０２００】
所望であれば、円形のアレイ、不規則なアレイ、などのような他のアレイ構成を使用可能である。
【０２０１】
アレイにおいて、より多くの（又はより少ない）コイル、例えば、最大で５０個までのコイル、又は、５０個より多くのコイルが設けられてもよい。例えば、被験者の身体の異なる領域（すなわち心臓以外）の磁界を測定することが望まれる場合、問題となっている被験者の身体の領域のための適切な個数のサンプル点及び適切な空間的カバー範囲を提供するために、より多くの個数のコイルが提供されてもよい。
【０２０２】
さらに、この構成では、被験者の心臓の所望の磁界を検出するためではなく、背景ノイズ差分法のために背景磁界を検出するために、複数のコイル６１のうちのいくつかを用いてもよい。例えば、アレイの外側コイル６２が背景磁界検出器として使用され、それらのコイルによって検出された信号は、次いで、アレイの残りのコイルによって検出された信号から適切に減算されてもよい。当然ながら、背景ノイズ差分法のための他の構成も可能である。
【０２０３】
所望ならば、図６に示す形式を有する複数のアレイからなる複数の層を有してもよい。この場合、例えば、互いに積み重ねられたそのような２つのアレイがあってもよく、被験者の胸により近接するアレイは、被験者の心臓によって生成された磁界を検出するために使用され、より離れたアレイは、背景ノイズの検出のために使用される。
【０２０４】
心臓によって生成された磁界を測定するために、上述の構成は、被験者の胸の上において所定間隔で磁界測定値を収集することで、被験者の心臓の磁界スキャンをまとめるために使用可能である。次いで、擬似カラー画像は、例えば、心拍の任意のセクションについてまとめられ、次いで、スキャンは、例えば既知の基準画像と比較することにより、様々な心臓の状態を診断するために使用されてもよい。さらに、これを実施することにより、設置コスト及び進行中の運転コストの両方に関して、既存の心臓用磁力測定装置よりも著しく低コストになる。
【０２０５】
図７は磁力計の例示的な構成を示し、ここでは、例えば、病院で使用されてもよいことが意図される。磁力計３０は、患者のベッドの横３１に車輪により移動され、次いで、ここで、（例えば）患者の心臓のスキャンを得るために使用されてもよい携帯型装置である。磁気シールド、低温冷却などの必要性はない。磁力計３０は、通常の病棟環境において使用可能である。
【０２０６】
ここで、本実施形態（及び発明）におけるピックアップコイルによって生成された信号が、有用な信号の導関数になることに注意すべきである。従って、出力信号は、所望の有用な信号を生成するために、時間に関して積分されてもよい（好ましくは積分される）。そのような積分には、（ノイズ振幅があまり大きくなければ）信号からノイズの影響を除去する傾向の効果もある。さらに、ノイズは積分された信号に残り、従って、所望の場合又は必要な場合、積分された信号の導関数を計算することでノイズを復元することができる。
【０２０７】
磁力計システムは、同様の方法で、膀胱、頭部、脳、胎児などのような身体の他の領域によって生成された、他の医学的に有用な磁界を検出して解析するために使用可能である。
【０２０８】
これらの実施形態では、関心対象の生物物理学的磁界は、典型的には非常に小さく、スプリアス背景ノイズ信号よりも著しく小さくなるように小さな値を有してもよい。これらの信号を検出する従来技術のアプローチは、受動的なシールド及び／又は能動的なキャンセルを用いて背景を除去しようとすることである。
【０２０９】
しかしながら、本願出願人は、実際には少なくとも所定のノイズが望ましいことを認識し、特に、非常に小さな周期信号を復元しようとする場合、ノイズを含む信号により、装置の感度を、しきい値よりも小さい信号に増大できることを認識した。
【０２１０】
本実施形態では、しきい値よりも小さな信号の検出を可能にするために、ノイズが使用される。ここで、しきい値より小さいとは、アナログ・ディジタル変換（ＡＤＣ）システム４２における最小の電圧分離よりも小さな電圧振幅を有する信号を示す。そのような信号は、ゼロの情報内容を有する単一の無構造の出力として現れる。しかしながら、ノイズは、信号の有効なピーク間電圧を増大させるために使用され、ディジタル変換における遷移をトリガする可能性がある。従って、ノイズは、信号が正の情報内容を有して検出されることを可能にする。
【０２１１】
反復信号を検出するために、トリガ機能が使用され、信号の存在を検出装置に通知する。基礎をなすターゲット信号が繰り返し取得され、データに信号平均化技術が適用される。
【０２１２】
検出された電圧は、２つの基本要素、すなわち、背景磁界及びターゲット磁界の両方を含む検出された磁界と、追加のノイズ要素とを含む。
【０２１３】
ノイズ要素は、熱雑音、ジョンソンノイズ、及び強度ノイズを含む、多数の潜在的な源を有する。そのようなノイズ源は不可避的であり、従って、いかなる検出システムにも存在する。このノイズは、空間的に（検出器間で）、かつ、（単一の検出器について）時間の関数として、ランダムかつ非コヒーレントになる（従って相関しない）。（環境ノイズのような）このモデルに適合しない任意のノイズ成分は、データの後処理中で対処することができる。
【０２１４】
信号の処理は、複数の離散レベルからなる集合へディジタル化された電圧として、信号を検出することを含む。これらのレベルには、信号の強度、サイズ、又はレベルを表す、ｘで示す整数値のインデックスが付与され、信号は最大レベルＸを有する。検出可能な最小電圧移動を表すディジタル化されたレベルの幅がｖである場合、検出可能な最大信号は、Ｖ＝Ｘｖである。
【０２１５】
信号のディジタル化は情報の喪失をもたらす。任意の信号Ｓの全体の大きさがｖ未満である場合、ディジタル化は情報の完全な喪失をもたらす。フィッシャー情報量は、観測可能なランダム変数ｘが有する情報量であって、ｘが依存する未知のパラメータＱについての情報量を測定する方法である。
【０２１６】
検出される合計信号は、２つの要素、すなわち生体磁気的信号Ｑ及び環境ノイズσの関数であり、信号Ｓ（Ｑ，σ）を与える。ｘがＱに関する情報を明らかにする程度は、Ｑ及びσの分布を識別可能である程度によって決定される。
【０２１７】
Ｑを測定するためにｘを使用可能である程度を決定するために、ｘの確率が依存するさもなければ未知のパラメータＱについて観測量ｘが有する情報量の尺度である、フィッシャー情報量（Ｆ（ｘ，Ｑ））が使用される。
【０２１８】
言いかえれば、信号Ｓにおける変化は、ｘにおいて釣り合った変化を生じさせることができ、それによって、情報を変化させる。このことが生じる程度（ｘを変化させるために、Ｑにおいてどの程度の変化が必要であるか）は、ｘが含む情報を決定する。ｖがσより大きい場合、ｘはおそらくは変化せず、従って情報をほとんど含まず、ｘが頻繁に変化する場合、ｘの単一のサンプルはより多くの情報を含んでいる。
【０２１９】
ｆ（ｘ，Ｑ）がＱに関するｘの尤度である場合、フィッシャー情報量Ｆ（ｘ，Ｑ）は次式によって与えられる。
【０２２０】
【数１】
2019514559.tif 000003
【０２２１】
ここで、尤度関数（ｆ（ｘ，Ｑ）＝Ｐ（ｘ｜Ｑ，σ））は、与えられたＱ及びノイズレベルσに対してｘが有しうる尤度値の分布によって与えられる。
【０２２２】
図８は、Ｑ及びノイズレベルによって決定されるｘの確率分布を示す。
【０２２３】
考慮されなければならない信号の最後の成分は、ノイズの影響である。この例では、ノイズは小さな変位の形式を有するとみなす。
【０２２４】
【数２】
2019514559.tif 000004
【０２２５】
これは、ランダム（インコヒーレント）なガウス白色ノイズ変位が伴う。
これらの状態下では、ｘの条件付き確率分布は次式で表される。
【０２２６】
【数３】
2019514559.tif 000005
【０２２７】
ここで、Ａは正規化振幅であり、ノイズ振幅σはＱを中心とするガウス分布の幅である。
【０２２８】
この場合、フィッシャー情報量は次式になる。
【０２２９】
【数４】
2019514559.tif 000006
【０２３０】
図９は、フィッシャー情報量をノイズレベルσの関数として示す。図９からわかるように、ノイズ振幅σのしきい値未満では、情報はゼロに低下し、ＳからＱに関する情報を抽出できなくなる。従って、ノイズは、信号を抽出するために本質的な事実である。さらに、直観に反して、Ｑを抽出できなくなる最大ノイズレベルは存在しない。
【０２３１】
フィッシャー情報量は、σ≒ｖ／２のときにピークに達し、その後、単調に減少するが、それは常に０より大きな値にとどまる。従って、１回の反復当たりに抽出できる情報量は減少し、Ｑの正確な値を計算するためには、より長い平均化が要求される。しかしながら、重要なことには、それはゼロに戻ることはなく、従って、大きなノイズ値の場合であっても、Ｑを決定することが可能である。
【０２３２】
従って、本実施形態では、磁力計システムは、ディジタイザに提供（入力）された信号におけるノイズ（すなわち、信号のノイズ振幅、又は、ノイズが白色ノイズ又は他のガウスノイズを含む場合には、信号のノイズ振幅の標準偏差）が、ＡＤＣのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きいように、例えばＡＤＣのディジタル化レベルの間隔の約５０％になるように構成される。
【０２３３】
これは、大きなノイズが存在するとき、著しく大きなダイナミックレンジを保持するという課題を解決する。ノイズの十分な偏差を取り込みながら、小さな信号端における情報を保持することが可能である。これにより、実際に、ノイズが存在するとき、ノイズが十分に大きい限り、低レベル感度を回避できることがわかる。
【０２３４】
従って、小さなノイズの環境において生体磁界を検出するための感度が不十分であるより小さな誘導コイルは、同じ小さな生体磁気信号を検出するために、より大きなノイズの環境において使用可能である。
【０２３５】
信号からデータを抽出するために、コイル出力をゲート制御するためのトリガが使用され、信号は多数のゲートサイクルへ分割される。電力線及び他の背景ノイズ源は、必要に応じてフィルタリングにより除去可能であるが、ジョンソンショットノイズ及び他のノイズ源は、ダイナミックレンジを増大するために保持される。複数の部分信号が平均化されて出力を生成する。
【０２３６】
各トリガーインスタンスが小さな情報内容を含むとき、この最後の平均化ステップは、最終的な信号の情報内容を送るために使用される。信号の微細な詳細事項及び小さな要素は、より長い平均化を行って将来に抽出されてもよい。
【０２３７】
従って、本実施形態では、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さな信号、すなわち、ディジタイザによって検出可能な最小信号より小さな信号を検出することができる。同様に、ノイズより小さな信号、すなわち、１より小さい信号対雑音比を有する信号を検出することができる。
【０２３８】
特に、ディジタル化レベルの間隔より小さい、被験者の心臓の時間的に変化する磁界のＰ波、ＱＲＳ波、及び／又はＴ波、又は関心対象の他の信号特徴を検出することができる。
【０２３９】
「典型的」なノイズ環境で行われた「典型的」な心臓スキャンの場合における、本実施形態の磁力計システムの信号対雑音比は、約−１２０ｄＢであってもよい（ただし、ノイズ環境が大きな変動にさらされる可能性があることに注意すべきである）。電子回路システムが代表インピーダンスによって終端される場合（すなわち、外部の環境ノイズを除外する場合）において、システムの信号対雑音比は、約−５５ｄＢであってもよい。関心対象の信号特徴の信号レベル振幅は、ＡＤＣの量子化レベルよりも大幅に小さい。
【０２４０】
図１０に示すように、本実施形態に係る磁力計システムにおける潜在的なノイズ源は、環境ノイズ、検出器ノイズ、及び電子回路ノイズなどの他のシステムノイズを含む。
【０２４１】
本実施形態では、検出器ノイズ及びシステムノイズの組み合わせ（すなわち「ローカル」ノイズ）は、増幅器４１の後段かつディジタイザ４２の前段におけるディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように（例えば、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約５０％）制御され、環境ノイズは好ましくはこの方法では制御されない。本実施形態では、環境ノイズの大部分は、ノッチフィルタを用いてディジタル化の前の信号から主（ライン）周波数（英国では５０Ｈｚ）を除去することで除去される。
適切なカットオフ周波数（例えばライン周波数が５０Ｈｚである場合には、４０Ｈｚ）を備えた低域通過フィルタは、任意の残りの高周波環境ノイズもさらに除去するために使用されてもよい。
【０２４２】
このことは多数の利点を有する。第１に、検出器ノイズ及びシステムノイズ（ローカルのノイズ）は、例えば、検出器、システム構成要素の選択などによって、比較的に容易に、かつ、比較的により正確に制御可能である。それに比べて、環境ノイズの制御は、典型的には、シールドなどの複雑で高価な構成を必要とし、また、説明及び制御できない、予期しない環境ノイズ源が存在する可能性がある。
【０２４３】
第２に、検出器ノイズ及びシステムノイズ（ローカルのノイズ）は、典型的には、環境ノイズと比較して、比較的に「よりクリーン」なスペクトルを有し、例えば、白色ノイズを含んでもよく、又は、白色ノイズに近似されるものであってもよい。このことは、最終的な出力信号を取得するために必要な信号処理を簡単化し、システム中のノイズが関心対象の周期信号に干渉しうる構成を比較的にあまり含まないか、まったく含まないことを保証する。
【０２４４】
システムにおける所望の量のノイズが多数の異なる方法で提供されてもよい。
【０２４５】
例えば、検出器システムは、十分なノイズを提供するように構成されてもよい。この場合、所望のノイズの少なくとも一部は、ショットノイズ、ジョンソンノイズなどの検出器ノイズによって提供されてもよく、及び／又は、所望のノイズの少なくとも一部は、電子回路ノイズなどのシステムノイズによって提供されてもよい。このコンテキストにおけるシステムノイズは、信号がディジタイザによってディジタル化される前に信号にノイズを導入する、磁力計システム内のノイズ源（例えば磁力計の電子回路）を含む。
【０２４６】
このことは、優位点として、コイルに対する設計上の制約を緩和し、例えば、コイルの信号対雑音特性を重視するのではなく、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）により適した磁力計システムを提供するために、サイズ、形状、及び重量を比較的により重視して、検出器を設計することを可能にする。
【０２４７】
追加的又は代替的に、システムにノイズを追加してもよい。図１１は、信号にノイズを追加するために白色ノイズ発生器７０が使用される１つの実施形態を示す。このことは、システムに存在するノイズのレベルをより大きな程度で制御することを可能にし、ノイズをより白色ノイズに近似させられる可能性がある。
【０２４８】
この点で、本願出願人は、例えば、環境ノイズが特に小さい場合、及び／又はさもなければ１つ又は複数の検出器信号から除去される場合、及び／又は１つ又は複数の検出器の設計に依存する場合などには、実際に、いかなる固有の「システム」ノイズ及びいかなる環境ノイズも、使用中のディジタル化レベルの間隔の約２５％より小さくなる可能性があり、このことが不十分な出力信号（上述の理由による）をもたらすということを認識した。従って、ディジタル化される１つ又は複数の信号に「十分」なノイズがあることを保証するために、磁力計システムが適切に構成されてもよく、及び／又は、ノイズをディジタル化間隔の約２５％より大きく増大させるために、ノイズ発生器が使用されてもよい。
【０２４９】
図１２に示すように、白色ノイズは、ツェナーダイオードに逆バイアスをかけ、必要な振幅を達成するように出力を増幅することによって生成可能である。
【０２５０】
使用可能な白色ノイズを生成する代替手段は、フィードバックを備えたシフトレジスタの構成を用いたシフトレジスタ構成のようなディジタル技術を含む。そのような設計は、フィールドプログラマブルゲートアレイを用いて実装されてもよい。
図１３は、様々な実施形態に係る３つの異なる白色ノイズ発生器の出力を示す。
【０２５１】
ノイズ発生器７０によって信号に追加されるノイズの量は、例えばダイヤル又は他の装置によって、手動で制御及び／又は最適化されてもよく、又は、例えばソフトウェア又は他の方法で、自動的に制御及び／又は最適化されてもよい。例えば、追加されるノイズの量は、最適化された信号が提供されるまで、追加されるノイズの量を変化させ、復元された信号に対する追加されたノイズの影響をモニタリングすることで最適化されてもよい。
【０２５２】
追加的又は代替的に、追加されるノイズの量は、システムにおける「自然」なノイズを測定し、次いで、測定結果に応じて「追加」されるノイズを制御することで最適化されてもよい。
【０２５３】
この場合、
システムノイズ（又は「自然」なノイズ）は、回路の増幅器出力の入力において検出器を切り換え、入力を等価インピーダンスで終端し、次いで、ＡＤＣにおけるノイズビットの個数を直接的に決定すること、又は、測定されたシステムノイズが初期測定値の２倍になり、追加されたノイズがシステムノイズに等しくなるまでノイズを追加することによって、測定可能である。
【０２５４】
ノイズの量は、磁力計システムの初期化の一部として、例えば磁力計システムの初期化ルーチンの一部として自動的に、制御又は最適化されてもよい。
【０２５５】
ここで、本発明の好ましい実施形態で使用される誘導コイルの構成について説明する。
コイルは、磁気カルジオグラフィーに適した空間分解能を可能にする全体サイズを有するべきである。
【０２５６】
ジョンソンノイズは、通常、磁気検出コイルの感度の限界であるとみなされ、従って、従来技術のコイル設計は、ジョンソンノイズに対して信号を最適化することを目標とする。他の環境ノイズ源が制限される場合、ジョンソンノイズを制限する信号対雑音を最適化する設計が有益である。しかしながら、任意の実際の状況において、環境背景ノイズの源の大部分は、ターゲット信号及びジョンソンノイズのいずれよりもずっと大きい。従って、実際に、前述したように、ジョンソンノイズを制限する設計基準は実質的に緩和されてもよく、実際には、ジョンソンノイズのようなポワソン分布を有するノイズが、信号抽出における正の役割をはたす。
【０２５７】
心臓の関連する磁気信号の周波数は、１Ｈｚ及び６０Ｈｚの間にある。従って、本実施形態のコイルは、これらの周波数における磁界に対して感度を有するように構成される。
【０２５８】
図１４に示すように、本実施形態では、各コイルは、平面コイル８０、すなわち、単一の平面に複数回にわたって巻回されたコイルを備える。各平面コイル８０は、渦巻き線として配置された導体トラック８１を備える。
平面コイルとして、銅、金、銀、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのような、任意の適切な導体が使用されてもよい。
【０２５９】
各平面コイル８０は、２〜６ｃｍの間の最大外径Ｄを有してもよい。導体トラックは、約１ｍｍ以下の幅Ｗ（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向における厚さ）を有する。例えば、幅は、約０．１〜１ｍｍの間、又は約０．３〜０．５ｍｍの間にあってもよい。
【０２６０】
平面コイルの巻線の各周は、（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向において）約１ｍｍ以下のギャップＧを有して互いに離隔している。例えば、間隔は約０．１ｍｍ以下又は０．０１ｍｍ以下であってもよい。
【０２６１】
導体トラックは、複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に直交する方向において比較的に平坦であり、（複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に直交する方向において）約０．２ｍｍ以下の厚さＺを有する。例えば、厚さＺは、約０．１ｍｍ以下又は約０．０５ｍｍ以下であってもよい。厚さＺは、約０．０３５ｍｍ未満であるべきでない。
【０２６２】
平面（渦巻き線）コイルは、２回以上など、所望の巻数を有してもよい。
【０２６３】
各平面コイル８０は、絶縁基板８２の上に、又は、絶縁基板内に配置された渦巻き線導体を備える。絶縁基板は、導体を支持し、従って、実質的に剛体である。絶縁基板として、ガラス、プラスチック、強化プラスチックなど、任意の適切な絶縁体が使用可能である。基板は、ＦＲ４など、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料を備えてもよい。
【０２６４】
本願出願人は、導体トラックの幅Ｗ（複数回にわたって巻回された平面コイルの巻線が配置される平面に平行な方向における厚さ）を増大させ、それに対応して、平面コイルの巻線の各周の間のギャップＧのサイズを間に低減させることが有益な可能性があることを認識した。このことは、コイルの「有用」な信号収集領域を増大させながら、コイルの抵抗値を低減させる効果がある。
【０２６５】
導体トラックの高さＺ（複数回にわたって巻回されたコイルの巻線が配置される平面に垂直な方向の厚さ）を増大させることは、コイルの抵抗値を低減させる効果がある。しかしながら、このことは、実際に達成可能な巻線の各周の間の最小間隔に影響する可能性がある。例えば、渦巻きトラック８１を形成するために化学エッチング技術が使用される場合、導体の高さを増大させることは、実際に達成可能な巻線の各周の間の最小ギャップを増大させる可能性がある。
【０２６６】
１つの例示的な構成において、厚さＺは０．０３５ｍｍであり、ギャップ幅Ｇは０．１２７ｍｍである。厚さＺが約０．０５ｍｍよりも増大される場合、トラックのギャップを増大させる必要がある。（例えば、０．１４ｍｍの厚さを有するＦＲ４  ＰＣＢを用いる）もう１つの例示的な構成において、厚さＺは０．１４ｍｍである、ギャップ幅Ｇは０．２５ｍｍである。本願出願人は、これらの値の範囲が、実際に達成可能であり、有用な出力信号を生成可能な平面コイルを提供するということを発見した。
【０２６７】
平面コイルの巻線の各周の間のより小さなギャップ幅Ｇ、例えば３〜５μｍほどに小さなギャップ幅Ｇを達成するために、レーザエッチングが使用されてもよい。
【０２６８】
各平面コイルは、オプションで、磁気コアをさらに備えてもよい。これは、平面コイルの性能を改善することがわかった。磁気コアは、渦巻き線の各平面コイル内において（軸方向の中心において）、さもなければ、渦巻き線の各平面コイルに隣接して配置されてもよい。各平面渦巻きコイルは、４〜３５ｍｍの範囲又は１５〜２２ｍｍの範囲の内径を有してもよく、それに対応して、各磁気コアは、４〜３５ｍｍの範囲又は１５〜２２ｍｍの範囲の直径を有してもよい。
【０２６９】
磁気コアは、フェライト又は他の磁性材料のような、高い比透磁率を備えた材料から作られるべきである。例えば、磁気コアは、磁気アモルファス金属合金及び／又はナノ結晶材料から作られてもよい。これらの材料は、非常に高い透磁率を示すことがあるが、鉄粉など、他の磁性材料より軽量になりえる。
【０２７０】
ナノ結晶材料は、非常に小さな粒度を有するポリ結晶材料であり、その間の空間がアモルファス材料によって充填される。
【０２７１】
アモルファス金属（金属ガラス又はガラス状金属とも呼ばれる）は、ありふれた結晶又は他結晶格子の代わりに大幅に無秩序な原子構造を有するという点で、従来の金属材料及び合金と異なり、それ自体、多数のユニークな特性を有する。それらは、典型的には、異なるサイズを有する金属原子の混合物から生成され、それは、毎秒数百万度の速さで急冷され、熱エネルギーを除去し、原子を移動させて規則的な領域又は粒を形成する。鉄、コバルト、及びニッケルのような所定の磁性材料によって合金を生成することで、非常に高い透磁率及び磁化率が可能になる。交代する磁界にさらされたとき、（それらの溶融した成分のそれに類似した）それらの大きな（より大きな）抵抗値は、渦電流損失を低減する。それらの低い保磁力はさらに損失を低減させる。
【０２７２】
１つの例示的な（そのような）材料は、ＭｅｔＧｌａｓ  ２７１４ａ（金属ガラス合金）として既知である。
【０２７３】
平面コイルを利用することは、特に、上で議論したように、磁力計システムが複数の層に配置された複数の検出器を備える場合、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）により適したサイズ、形状、及び重量を有する磁力計システムをもたらすことができるので有益である。例えば、図１５は、複数の平面検出コイル８０からなるアレイ６０を有する適切なコイルアレイ６０構成を示す。これは、被験者の胸の上に配置され、被験者の胸の上の７個のサンプリング位置における被験者の心臓の磁界を測定してもよい。
【０２７４】
アレイ又は各アレイは、２次元アレイとして配置された３０〜４５個の平面コイルを備えてもよく、例えば３７個の平面コイルを備えてもよい。この個数の平面コイルは、ヒトの心臓について特に良好な空間的カバー範囲を提供することがわかった。
【０２７５】
図１６に示すように、被験者の心臓の磁界を測定するために、複数の平面コイルからなる単一の層が利用されてもよい。代替として、図１７に示すように、平面コイルは平面からはずれた方向において比較的に平坦であるので、被験者の心臓の磁界を測定するために、便宜的に、複数の平面コイルからなる複数の層が利用されてもよい。
【０２７６】
複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、互いに積み重ねられた、複数の平面コイルからなる２０〜１２０個の層、例えば４０〜９０個の層を備えてもよい。このことは、結果として、医療用磁力測定（特に磁気カルジオグラフィー）に適した重量を有しながら、有用な信号を生成する磁力計システムをもたらすことがわかった。
【０２７７】
各層は、それ自体のＰＣＢ層に形成されてもよく、又は、複数の平面コイルからなる複数の層は、例えば、磁力計システムの全重量を低減させるように、単一の多層ＰＣＢの上に、又は、単一の多層ＰＣＢの内部に配置されてもよい。
【０２７８】
磁力計システムが複数の検出器を備える場合、複数の検出器のうちの一部又はすべてが、例えば並列及び／又は直列に、接続されていてもよい。複数の検出器を直列に接続することは、与えられた磁界強度に対して誘導電圧を増大させる効果がある。複数の検出器を並列に接続することは、検出器における熱雑音（ジョンソン雑音）を低減させる効果がある。図１８に示すように、検出器の電圧及びノイズ性能のバランスを最適化するために、直列接続及び並列接続の組み合わせが使用されてもよい。
【０２７９】
図１９に示すように、磁力計システムにおける１つ又は複数の検出器又は各検出器は、傾度測定器として構成されてもよい、すなわち、（各コイルの巻線が配置される平面に対して直交する方向において）２つの検出器が同軸に整列されるように、かつ、コイルのそれぞれからの信号の総和が計算されて、例えば、空間における磁界の変化の尺度を提供するように構成されてもよい。
【０２８０】
前述したように、フィッシャー情報量によれば、あるノイズの存在は、他の方法で検出できない小さな信号の検出を可能にする。本願出願人は、さらに、妥当な時間での信号検出を可能にする最適なノイズ範囲があることを認識した。
【０２８１】
前述したように、フィッシャー情報量は常に正であり、その結果、より多くのノイズは常に小信号を増強する。しかしながら、フィッシャー情報量は、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約５０％のしきい値の上において、指数関数的に減少する。従って、より大きなレベルのノイズが存在することは、有用な情報内容を備えた出力信号を取得するために、より多くの期間にわたる信号の平均が計算されなければならないことを意味する。そのため、ノイズの上限は、最大の実用的なスキャン時間によって設定される。
【０２８２】
本願出願人は、さらに、コイルの抵抗値、又は直列に接続された複数のコイルからなるグループの抵抗値を制御することが、ローカルなノイズを制御することに等価であることを認識した。装置には、３つの主要なノイズ源、すなわち、（ｉ）コイル巻線からのジョンソンノイズ、（ｉｉ）システムで生成された電流ノイズ、及び（ｉｉｉ）増幅器回路における回線ノイズがある。ノイズ源（ｉ）及び（ｉｉ）は、誘導コイルに起因するものであり、最適なノイズ性能のために制御可能である。
【０２８３】
より多くのコイルをシステムに追加することで抵抗値が増大するので、この結果、ある場合には、より多くのコイルをセンサに追加することでシステムが改善されないことがある。
【０２８４】
図２０は、ノイズ電圧出力に対するコイル抵抗値のプロットを示す。コイルの巻数が増大するとき、コイルの抵抗値も増大する。抵抗値は、増幅器によって生成されるノイズ、すなわち電圧ノイズ及び電流ノイズ（これはある程度まで選択された回路に依存して変化する）の形式を有するノイズに影響するとともに、ジョンソンノイズに影響する。ジョンソンノイズは、支配的なノイズ源であり続ける。
【０２８５】
患者が許容可能であるスキャン時の上限があり、それは約１０〜１５分程度である。好ましくは、これは５分未満であり、理想的には３分未満である。このタイムリミットは、システムが実際に有するように構成可能である最大ノイズを制限し、次いで、１つ又は複数のコイルが実際に有するように構成可能である最大抵抗値を制限する。特に、システムは、図２０において１５分の点の左側にある抵抗値で動作するべきである。
【０２８６】
従って、１つ又は複数のコイルの最適な抵抗値の範囲は、約５〜３０００オームであり、好ましくは１０〜２０００オームであり、より好ましくは１０〜２００オームである。
【０２８７】
本実施形態の磁力計システムは、検出器のタイプ及び／又は構成（例えば、誘導コイル及び／又は平面コイル）、コイル又は各コイルの巻数、（例えば、直列に接続された）コイルの個数、及び／又は単位長のワイヤの抵抗値（例えば、横断面積）、など適切な選択によって、特定の所望のコイル抵抗値を有するように構成されてもよい。
【０２８８】
１つの例示的な構成において、各平面コイルは、銅クラッドプリント回路基板ＦＲ４材料の層を備える。各平面コイルは、０．１ｍｍのトラック幅Ｗ及び０．１ｍｍのギャップ幅Ｇを有する。平面のコイルは、４ｍｍの内径及び４８ｍｍの外径の渦巻き形式を有する。
【０２８９】
ＰＣＢは、１０層の平面コイルを有する多層ＰＣＢを備える。個々の層のそれぞれは、直列に接続されている。この構成の合成抵抗は、４００オームである。３７個の平面コイルからなるアレイが１０層に配置される場合、装置は、約１時間のスキャン時間でヒトの心臓の磁界を検出することができる。
【０２９０】
第２の１０層のＰＣＢが直列に追加される場合（合計で２０層）、装置は、４０分でヒトの心臓の磁界を検出することができる。第３の１０層のＰＣＢが直列に追加される場合（合計で３０層）、装置は、１５分でヒトの心臓の磁界を検出することができる。
【０２９１】
しかしながら、追加の層が直列に追加される場合、信号は劣化する。例えば、５個の１０層ＰＣＢ（合計で５０層）を有する装置は、ヒトの心臓の磁界を検出するために３０分より長い時間を必要とする。このシステムの抵抗値は約２０００オームである。
【０２９２】
対照的に、３０層が３０層と並列に配置される場合（抵抗値６００オーム）、ヒトの心臓の磁界は１０分で検出可能である。３０層が３０層と並列に配置され、さらに３０層と並列に配置される場合（抵抗値４００オーム）、ヒトの心臓の磁界は５分で検出可能である。
【０２９３】
従って、システムのノイズの量は、システムの抵抗値を制御することで制御でき、次いで、システムの抵抗値は、複数の平面コイルの直列接続及び並列接続の適切な組み合わせを選択することで制御できることが認識される。
【０２９４】
上述したことから、本発明は（少なくとも、その好ましい実施形態では）、広範な臨床環境において、例えば、心臓によって生成された磁界を検出する場合に使用するために、医学的観点及びコストの観点の両方について有効に配備可能である磁気画像生成装置を提供することがわかる。磁力計は、特に、そのコストと、臨床環境で使用されるその現実性と、患者の近くでの診断及び広範なアプリケーションのために迅速に配備されるその能力とに関して有利である。それは、非接触であり、衣服を通して動作し、高速であり、コンパクトであり、携帯可能であり、手頃である。画像は１分の信号を記録する後で高分解能で復元可能であり、潜在的には、絶対的な「単一拍動」の感度が可能である。最大で１〜２ｃｍまでの患者の動きは、著しく画像を劣化させない。
【０２９５】
このことは、本発明の好ましい実施形態では、少なくとも、複数の繰り返し期間にわたる被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を、検出し、ディジタル化し、複数の期間の全体にわたって平均化することで達成される。この場合、システムは、ディジタル化される信号におけるノイズが、ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月25日(2018.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力計システムを用いて被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、
上記方法は、
１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
ディジタイザを用いて、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化することとを含み、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記方法は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算することを含み、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
方法。
【請求項２】
複数の検出器からなる１つ又は複数のアレイを用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の検出器からなる複数の層を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含む、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
複数の検出器を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、並列及び／又は直列に接続される、
請求項１〜３のうちの１つに記載の方法。
【請求項５】
複数の検出器を用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、傾度測定器として構成される、
請求項１〜４のうちの１つに記載の方法。
【請求項６】
各検出器は平面コイルを備える、
請求項１〜５のうちの１つに記載の方法。
【請求項７】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号の１つ又は複数の信号特徴であって、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さい信号特徴を検出することを含む、
請求項１〜６のうちの１つに記載の方法。
【請求項８】
上記磁力計システムは、各信号における検出器ノイズ及びシステムノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
請求項１〜７のうちの１つに記載の方法。
【請求項９】
上記磁力計システムは、各信号におけるノイズが白色ノイズを含むか白色ノイズに近似するように構成される、
請求項１〜８のうちの１つに記載の方法。
【請求項１０】
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成を有する、
請求項１〜９のうちの１つに記載の方法。
【請求項１１】
ノイズ発生器を用いて、各信号におけるノイズの少なくとも一部を生成することをさらに含む、
請求項１〜１０のうちの１つに記載の方法。
【請求項１２】
被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有する複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイを用いて、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することと、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各コイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む、
方法。
【請求項１３】
被験者の身体の領域の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
それぞれ１つ又は複数の検出器を用いて、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出することを含み、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記方法は、
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界によって各検出器の１つ又は複数のコイルにおいて生成された電流又は電圧を、出力信号に変換することと、
上記１つ又は複数のコイルから１つ又は複数の上記出力信号を用いて、上記被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析することとを含む、
方法。
【請求項１４】
上記磁界が解析されている上記被験者の身体の領域は、膀胱、心臓、頭部、脳、子宮、又は胎児のうちの１つを含む、
請求項１〜１３のうちの１つに記載の方法。
【請求項１５】
被験者の心臓の磁界を解析する方法であって、上記方法は、
請求項１〜１３のうちの１つに記載の方法を用いて、被験者の心臓の時間的に変化する磁界を解析することを含む、
方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の検出器と、ディジタイザと、平均化回路とを備える医療用の磁力計システムであって、
上記１つ又は複数の検出器は、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
上記ディジタイザは、上記１つ又は複数の検出器からの１つ又は複数の信号をディジタル化し、
ディジタル化された各信号は、ノイズと、上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号とを含み、
上記平均化回路は、複数の期間にわたって、上記ディジタル化された１つ又は複数の信号の平均を計算し、
上記磁力計システムは、ディジタル化のために上記ディジタイザに提供される各信号におけるノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
磁力計システム。
【請求項１７】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する、複数の検出器からなる１つ又は複数のアレイを備える、
請求項１６記載の磁力計システム。
【請求項１８】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する、複数の検出器からなる複数の層を備える、
請求項１６又は１７記載の磁力計システム。
【請求項１９】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する複数の検出器を備え、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、並列及び／又は直列に接続される、
請求項１６〜１８のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２０】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出する複数の検出器を備え、
上記複数の検出器のうちの一部又はすべては、傾度測定器として構成される、
請求項１６〜１９のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２１】
各検出器は平面コイルを備える、
請求項１６〜２０のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２２】
上記被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界に起因する上記１つ又は複数の検出器のうちの１つ又は複数によって生成された周期信号の１つ又は複数の信号特徴であって、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔より小さい信号特徴を検出するように構成された、
請求項１６〜２１のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２３】
上記磁力計システムは、各信号における検出器ノイズ及びシステムノイズが、上記ディジタイザのディジタル化レベルの間隔の約２５％より大きくなるように構成される、
請求項１６〜２２のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２４】
上記磁力計システムは、各信号におけるノイズが白色ノイズを含むか白色ノイズに近似されるように構成される、
請求項１６〜２３のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２５】
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成を有する、
請求項１６〜２４のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２６】
各信号におけるノイズの少なくとも一部を生成するノイズ発生器
請求項１６〜２５のうちの１つに記載の磁力計システム。
【請求項２７】
平面コイルからなる１つ又は複数のアレイと、検出回路とを備えた医療用の磁力計システムであって、
上記複数の平面コイルからなる１つ又は複数のアレイは、被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界を検出し、
各コイルは、７ｃｍ未満の最大外径をそれぞれ有し、
上記検出回路は、各コイルに接続され、時間的に変化する磁界によって上記コイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成された、
磁力計システム。
【請求項２８】
１つ又は複数の検出器と検出回路とを備えた医療用の磁力計システムであって、
上記１つ又は複数の検出器は、時間的に変化する磁界を検出し、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有し、
上記検出回路は、各検出器に接続され、時間的に変化する磁界によって上記１つ又は複数のコイルに生成された電流又は電圧を、上記時間的に変化する磁界の解析に使用するための出力信号に変換するように構成された、
磁力計システム。
【請求項２９】
被験者の身体の領域によって生成された磁界を解析するための、請求項１６〜２８のうちの１つに記載の磁力計システムの使用。
【請求項３０】
被験者の身体の領域の時間的に変化する磁界の検出に使用される装置であって、
上記装置は、時間的に変化する磁界を検出する１つ又は複数の検出器を備え、
各検出器は、直列に接続された１つ又は複数のコイルを備え、
各検出器は、７ｃｍ以下の最大外径と、上記直列に接続された１つ又は複数のコイルの抵抗値が５〜３０００Ωの範囲になるような構成とを有する、
装置。
【国際調査報告】
2019514559.tif 000027
2019514559.tif 000028
2019514559.tif 000029