(57)【要約】【課題】従来のファントム構造で生じていた、電極位置が安定しない、あるいは電極設置の位置精度がでない等の問題点並びに電気分解によりリターンの電流の分布（分布電流、２次電流）が変わってしまうという問題点を解決したファントムを実現する。【解決手段】導電率が一様な球状導体中に模擬電流ダイポールを固定配置した脳磁計測装置のファントムにおいて、前記模擬電流ダイポールのリターン電流経路を導電性の固体で形成した。【選択図】                    図１
2004154311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電率が一様な球状導体中に模擬電流ダイポールを固定配置した脳磁計測装置のファントムにおいて、
前記模擬電流ダイポールのリターン電流経路を導電性の固体で形成したことを特徴とする、脳磁計測装置のファントム。
【請求項２】
前記導電性の固体が、カーボンを発泡性樹脂の含ませた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項３】
前記導電性の固体が、金属粉をペーストに含ませた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項４】
前記導電性の固体が、導電性の微粒子を固めた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項５】
前記導電性の固体は、球状の導電性部材を複数に分割して前記模擬電流ダイポールを挟んで形成されてなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項６】
前記導電性の固体は、前記模擬電流ダイポールを内部の所定位置に設置した中空球状の型材に、流動的な導電性部材を充填して固形化形成されてなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項７】
前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、２芯の撚り線で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項８】
前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、平行近接線で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項９】
前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、同軸ケーブルで形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【請求項１０】
前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、プリント基板又はフレキシブルプリント基板で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脳磁計測装置の評価や実験等に用いられる、導電率が一様な球状導体モデルの中に模擬電流ダイポールを固定配置したファントムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【非特許文献１】
第７回日本生体磁気学会大会論文集Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１，１９９２．６
ｐ．２１８〜ｐ．２１９
「マルチチャネルＳＱＵＩＤシステムの信号源推定精度」
【非特許文献２】
日本生体磁気学会誌  特別号
Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１，１９９６  第１１回日本生体磁気学会大会論文集
ｐ．６２〜ｐ．６３
「球形ファントムを用いたダイポール推定精度の評価」
【０００４】
図２は、脳磁計測の概念を説明する模式図である。大脳皮質の神経細胞１が刺激を受けて電気的に活動すると、細胞内電流２が流れる。３は、この電流２により頭表面４を貫通して発生する磁力線であり、この磁力線３により頭表面４に磁場５が発生する。ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの高感度な磁束計により頭表面４近傍でこの磁場分布を測定すると、逆に神経細胞１の活動部位を推定することができる。
【０００５】
細胞内電流２は、電流の湧き出しと吸い込みのペアーが近接しているような状態であるが、実際にはこの電流２の他に細胞外電流６と呼ばれるものが、細胞内電流２のリターンの電流（分布電流、２次電流）として、大脳全体に広く分布して流れる。図３は、脳内を流れる細胞外電流６の分布を示す模式図である。
【０００６】
細胞内電流２は、電流ダイポールに例えられることが多い。無限小の大きさのプラスの電極と無限小の大きさのマイナスの電極が、無限小の距離に配置され、プラスとマイナスの電極間に無限大の大きさの電流が流れるものを電流ダイポールと呼んでいる。即ち、湧き出しと吸い込みのペアーが無現に近い距離で接している状態である。
【０００７】
導電率が一様な球状導体の中に電流ダイポールが配置されたものを球体モデルと呼んでいる。物理的には電流の湧き出しと吸い込みだけでは存在できないので、球形導体の中に広く分布したリターンの電流が流れることになる。この状況は細胞内電流と細胞外電流の関係と同様である。
【０００８】
脳磁計測装置の計測結果から磁場の源を推定する場合には、この球体モデルを仮定して推定する場合が多い。従って、正確に加工された球体モデル（ファントムと呼ばれる）があれば、磁場源推定の方法が正しいかどうかの確認ができ、あるいは脳磁計測装置そのものが正しい計測をしているかどうかの評価ができる。
【０００９】
図４は、従来のファントム構造を示す模式図である。７は脳を模した直径１００ｍｍ乃至１５０ｍｍの透明樹脂材で形成された球状容器、８はこの球形容器７内に満たされた生理食塩水である。
【００１０】
距離１ｃｍ程度を有する一対の電極９ａ及び９ｂは、疑似電流ダイポールを形成する湧き出し電極及び吸い込み電極であり、球状容器７内の既知の所定位置に固定配置されている。この電極間に有限の大きさの電流、例えば２０μＡ程度の交流電流が流される。
【００１１】
１０は、２芯撚線のリード線であり、球状容器７の外部に設けた電源（図示せず）から電極９ａ及び９ｂ電極に正弦波の交流電流を供給する。撚線とするのは、リード線から出る磁場を最小にするためである。同様の効果を考えて２芯の撚線は平行近接線や同軸ケーブルなどが使われる場合もある。
【００１２】
電極９ａ，９ｂ及びリード線１０を、生理食塩水８で満たされた球状容器７内の所定位置に精度よく固定配置するためには、何らかのサポート手段が必要である。通常は、リード線を電極までガイドする柱状の支持部材が球状容器７内に設置されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
湧き出し電極９ａ及び吸い込み電極９ｂを、体積の大きな支持部材でサポートするとリターンの電流（分布電流、２次電流）の分布を乱してしまうため、細長い支持部材でサポートするしか方法がなく、結果として電極の位置がブラブラして精密な測定ができなくなるという問題点、あるいは、電極の設置の位置精度がでない等の問題点があった。
【００１４】
支持部材の強度に制約があると、リード線の種類や重量にも制約が生じ、リード線から出る磁場を最小にするための設計の障害要因となる。
【００１５】
更に、従来構造のファントムでは、リターンの電流（分布電流、２次電流）は生理食塩水などの電解質を流れているため、流れた電荷の総量に応じて電気分解が起き、電解質の抵抗が高くなり、結果として電流の分布が変わり、磁場分布が乱れるという問題点があった。
【００１６】
図５は、電気分解による磁場分布の乱れを説明する遷移図である。遷移は、時間と共に磁場の分布がどう変わるか示している。電極に流れる電流は正弦波であり、その位相が（−π／４，  −π／８，  ０，  π／８，π／４）になる５つの時刻（ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）を選んで磁場分布を示してある。  上段（Ａ）は従来技術によるファントムの測定結果、下段（Ｂ）は理想的な磁場分布である。
【００１７】
磁場の極大の中心と極小の中心の位置に注目すると、理想的な場合はこの２つの中心は電極の位置と向きが変わらないので動かないはずであるが、従来技術によるファントムでは、２つの中心はお互いに右回りに回転することが分かる。これは電気分解により、リターンの電流の分布（分布電流、２次電流）が変動するためである
【００１８】
本発明の目的の第１は、従来のファントム構造で生じていた、電極位置が安定しない、あるいは電極設置の位置精度がでない等の問題点を解決したファントムの提供にある。
【００１９】
本発明の目的の第２は、従来のファントム構造で生じていた、電気分解によりリターンの電流の分布（分布電流、２次電流）が変わってしまうという問題点を解決したファントムの提供にある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）導電率が一様な球状導体中に模擬電流ダイポールを固定配置した脳磁計測装置のファントムにおいて、
前記模擬電流ダイポールのリターン電流経路を導電性の固体で形成したことを特徴とする、脳磁計測装置のファントム。
（２）前記導電性の固体が、カーボンを発泡性樹脂の含ませた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
（３）前記導電性の固体が、金属粉をペーストに含ませた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
（４）前記導電性の固体が、導電性の微粒子を固めた部材で形成されてなる、請求項１記載の脳磁計測装置のファントム。
（５）前記導電性の固体は、球状の導電性部材を複数に分割して前記模擬電流ダイポールを挟んで形成されてなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
（６）前記導電性の固体は、前記模擬電流ダイポールを内部の所定位置に設置した中空球状の型材に、流動的な導電性部材を充填して固形化形成されてなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
（７）前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、２芯の撚り線で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
（８）前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、平行近接線で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
（９）前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、同軸ケーブルで形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
（１０）前記模擬電流ダイポールへ電流を供給するためのリード線が、プリント基板又はフレキシブルプリント基板で形成されてなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の脳磁計測装置のファントム。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用した脳磁計測装置のファントムの一例を示す模式図あり、図４の従来構造で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本発明の特徴は、導電率が一様な球状導体中に模擬電流ダイポールを固定配置したファントムにおいて、模擬電流ダイポールのリターン電流経路を導電性の固体で形成した点にある。
【００２３】
図１により具体的な構成例を説明する。（Ａ）は球状導体中に固定された擬電流ダイポールを構成する湧き出し電極９ａと吸い込み電極９ｂを正面から見た図、（Ｂ）はＸ方向から見た側面図である。
【００２４】
１１は球状の導電性固体であり、（Ｂ）に示されるように、半球形の導電性固１１ａ及び１１ｂよりなり、所定位置に配置された湧き出し電極９ａと吸い込みの電極９ｂ及びリード線１０を、矢印Ｐ，Ｐ´で示すようにサンドイッチ状に挟んで接着固定している。
【００２５】
１２ａ及び１２ｂは、半球形の導電性固１１ａ及び１１ｂの接着対向面に形成されたガイド溝であり、溝の形状は、湧き出し電極９ａと吸い込みの電極９ｂ及びリード線１０の形状に合わせて形成されている。
【００２６】
湧き出し電極９ａと吸い込みの電極９ｂは、従来のファントムと同様に、距離１ｃｍ程度を有し、電極間に有限の大きさの電流、例えば２０μＡ程度の交流電流がリード線１０を介して流される。リード線１０についても従来のファントムと同様に、２芯の撚線、平行近接線、同軸ケーブル等が使用できる。
【００２７】
本発明のファントムに通電すると、湧き出し電極９ａから有限の大きさの電流が流れ出し、それは球状の導電性固体１１球の中を流れて分布し、吸い込み電極９ｂに帰ってくる。即ち、電流ダイポールを模した部分と、リターンの電流（分布電流、２次電流）を模した部分の両方を発生することができる。
【００２８】
図１の実施例は、電極を２個の導電性固体の半球で鋏み込む構造であるが、模擬電流ダイポールを複数個もつファントムを作る場合には、導電性固体の球を任意の個数のブロックに分けて電極を挟み込んで支持し、組み上がった姿で球になるようにしてもかまわない。
【００２９】
導電性固体１１の形成には、固形の導電性部材を加工する他、模擬電流ダイポールを内部の所定位置に設置した中空球状の型材に、流動的な導電性部材を充填して固形化して形成するようにしてもよい。
【００３０】
導電性固体１１としては、カーボンを発泡性の樹脂に含ませたもの、金属粉をペーストに含ませたもの、導電性の微粒子を固めたもの等、導電性を有する部材であればあらゆる部材が利用可能である。
【００３１】
本発明の構成によれば、従来のように電極を保持すると共にリード線をガイドする支持部材は本質的にないので、リード線の形状や重さに制約がなく、２芯の撚線のリード線、平行近接線、同軸ケーブル、プリント基板、フレキシブルなプリント基板等任意のものが選択可能であるため、リード線から出る磁場を最小にするための設計が容易となる。
【００３２】
本発明の構成によれば、脳を模擬した球状導体は、従来ファントムのような生理食塩水ではなく導電性固体であるために、電気分解によるリターンの電流の分布（分布電流、２次電流）の乱れは本質的に発生することがない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、模擬電流ダイポールを形成する電極は導電性固体内で固定されるので、電極位置が安定しない、あるいは電極設置の位置精度がでない等の従来ファントムの問題点を解決することができる。
【００３４】
また、リターンの電流を伝える部分には電解質を用いていないので、リターンの電流の分布（分布電流、２次電流）が変わってしまうという従来ファントムの問題点を解決することができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した脳磁計測装置のファントムの構成例を示す模式図である。
【図２】脳磁計測の概念を説明する模式図である。
【図３】脳内を流れる細胞外電流の分布を示す模式図である。
【図４】従来のファントム構造を示す模式図である。
【図５】電気分解による磁場分布の乱れを説明する遷移図である。
【符号の説明】
９ａ  湧き出し電極
９ｂ  吸い込み電極
１０  リード線
１１  導電性固体
１１ａ  導電性固体（半球）
１１ｂ  導電性固体（半球）
１２ａ  ガイド溝
１２ｂ  ガイド溝
【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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