(57)【要約】【課題】  生体磁気計測装置におけるＳＱＵＩＤセンサを冷却するための冷媒の残量を監視する方法において、センサの冷却不足による誤調整や計測の失敗を未然に防ぐための機能を提供することにある。【解決手段】  生体磁気計測装置におけるＳＱＵＩＤセンサを含むクライオスタット内の冷媒の残量が、あらかじめ設定された磁気計測可能な残量値以下の場合、強制的に計測開始することを不可とし、磁気計測可能残量値以下になったことを警告する手段を有する生体磁気計測装置が提供される。【効果】  本発明によれば、生体磁気計測装置におけるＳＱＵＩＤセンサを冷却するための冷媒の残量を監視する方法において、冷媒の残量を監視して設定値以下の場合、警告する発するだけでなく、生体磁気計測ソフトウェアに対して、強制的に計測不可とするようコントロールを行うことで、確実にＳＱＵＩＤセンサの冷却不足による計測の失敗を未然に防ぐ手法を提供するものである。【選択図】図３
2004329963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者から発生する磁場を検出する超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を備える磁気センサと、
該超伝導量子干渉素子を低温に保持するためのクライオスタットと、
前記超伝導量子干渉素子の駆動回路を含む磁束計回路と、
該磁束計回路を制御する制御手段と、
計測データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された計測データを解析するデータ処理装置と、
を備えた生体磁気計測装置であって、
更に、前記クライオスタット内には前記超伝導量子干渉素子を低温に保持するための冷媒の残量を測定する冷媒残量測定手段、該冷媒残量測定手段により測定された冷媒の残量を記憶する冷媒残量記憶手段を備え、
少なくとも計測開始前に前記冷媒残量測定手段により前記クライオスタット内の冷媒残量を測定し、測定結果を前記冷媒残量記憶手段に記憶し、該冷媒残量記憶手段の記憶された冷媒残量に基づき、冷媒残量の低下率を算出し、該算出された低下率に基づき冷媒の補給時期を表示する表示手段を備えたことを特徴とする生体磁気計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体磁気計測装置において、
前記表示手段の表示はカレンダー形式になっていることを特徴とする生体磁気計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成人，小児，胎児などの心臓や脳などから発生する微弱な磁気信号を計測するＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子）磁束計を含めた生体磁気計測装置に係り、特にＳＱＵＩＤセンサを作動温度まで冷却するための冷媒の残量を測定する機構を備えた生体磁気計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成人，小児，胎児などの心臓や脳などから発生する微弱な生体磁気信号を高感度の磁気検出素子であるＳＱＵＩＤ(Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子) 磁束計を用いて検出し、心臓や脳の異常を検出する生体磁場計測装置が開発されている。
【０００３】
ＳＱＵＩＤは超伝導体を用いて形成されるため、液体ヘリウム等の低温冷媒で冷却された状態で計測を行う必要がある。その場合、冷媒の残量を監視することが重要となる。
【０００４】
特許文献１には、ＳＱＵＩＤセンサを冷却するための冷媒の残量を定期的に監視し、冷媒の残量が規定値以下の場合には警報を発する機能を備えた生体磁気計測装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８１７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、予め設定した時間単位ごとに自動的に冷媒残量を測定し、冷媒残量が下限値以下の場合は警報を発するものである。しかし、１回の測定時間は長いもので２０〜３０分から１時間程度かかるものもあり、測定開始前に冷媒残量に警報がなかったため、測定を開始したものの、測定中に冷媒残量不足が発生して測定が失敗する可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、測定中に冷媒の残量不足が発生して測定が失敗することを回避することにより、無駄な時間を費やしてしまったり、被検者に無駄な負担をかけることのない生体磁気計測装置を提供することにある。
【０００８】
また、冷媒残量不足により測定が途中で失敗しないよう、冷媒補給タイミングがわかるような補給スケジュールを自動的に表示する装置を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するための本発明の構成は以下の通りである。
【００１０】
被験者から発生する磁場を検出する超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を備える磁気センサと、該超伝導量子干渉素子を低温に保持するためのクライオスタットと、前記超伝導量子干渉素子の駆動回路を含む磁束計回路と、該磁束計回路を制御する制御手段と、計測データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された計測データを解析するデータ処理装置と、を備えた生体磁気計測装置であって、更に、前記クライオスタット内には前記超伝導量子干渉素子を低温に保持するための冷媒の残量を測定する冷媒残量測定手段を備えており、測定開始前に前記冷媒残量測定手段により冷媒残量を測定し、前記クライオスタット内の冷媒の残量が該測定の終了時点までに、予め設定された磁気計測可能な残量値以下になることが予想される場合には、測定が開始できないように制御する制御機構を備えた生体磁気計測装置。
【００１１】
冷媒残量測定手段はどのようなものであっても良いが、超伝導体で作られた棒状のものに電流を流し、その抵抗値により残量を測定するものが一般的である。これは棒状超伝導体の冷媒が接触している部分は電気抵抗が０であるのに対し、冷媒がなくなって電気抵抗が発生している部分は抵抗が発生することを利用して、その抵抗値によって冷媒の液面を検出するものである。
【００１２】
超伝導量子干渉素子の駆動回路を含む磁束計回路，該磁束計回路を制御する制御手段，計測データを記憶する記憶手段，該記憶手段に記憶された計測データを解析するデータ処理装置は、物理的に別々に存在する必要は無く、１つのコンピュータ内でソフトウェア的に処理しても良い。測定が開始できないようにする制御とは例えば、測定開始画面に画面が移行しないようにソフトウェア的に処理するようなことを意味している。更に、前記クライオスタット内には前記超伝導量子干渉素子を低温に保持するための冷媒の残量を測定する冷媒残量測定手段を備えておりまた、残量が磁気計測可能な残量下限値以下でも、下限値近傍にある場合はＳＱＵＩＤのバイアス電流の調整を行うことで、磁気センサの状態が計測可能な状態になる場合がある為、強制的に計測開始することを不可とする判断条件として、残量値を確認し、あらかじめ設定された磁気計測可能な残量値以下の場合、
ＳＱＵＩＤのバイアス電流の調整を行った後、磁気センサの状態が磁気計測が可能か否かを判断条件として加えた機能をもつ生体磁気計測装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、生体磁気計測装置におけるＳＱＵＩＤセンサを冷却するための冷媒の残量を監視する方法において、冷媒の残量を監視して設定値以下の場合、警告する発するだけでなく、生体磁気計測ソフトウェアに対して、強制的に計測不可とするようコントロールを行うことで、確実にＳＱＵＩＤセンサの冷却不足による計測の失敗を未然に防ぐ手法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の１実施例を図を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例である生体磁気計測装置の構成を示す図である。図１に示すように磁気シールドルーム１内には、被験者９が横になるベッド４と複数個（複数チャンネル）のＳＱＵＩＤ磁気センサおよびＳＱＵＩＤ磁気センサを超伝導状態に保持するための冷媒（液体ヘリウムまたは液体窒素）が貯蔵されたクライオスタット２と、クライオスタット２を機械的に保持するガントリー３が配置されている。ベッド４は、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向に移動可能である。磁気シールドルーム１の外部にはＳＱＵＩＤ磁束計の駆動回路５と、アンプ回路およびフィルタ回路ユニット６と、データ取り込みおよびデータ解析用コンピュータ７と、心電計などの外部参照信号を取るための回路８とが配置されている。
【００１６】
ＳＱＵＩＤ磁気センサによって検出された生体磁気信号は、アンプ回路およびフィルタ回路ユニット６により増幅され、かつ設定周波数より低い周波数信号を通過させるローパスフィルタや設定周波数より高い周波数信号を通過させるハイパスフィルタ、商用電源周波数だけをカットするノッチフィルタなどの信号処理を経た後、パソコン７に生データとして取り込まれる。また、心電計などの外部参照信号をとるための回路８からの信号波形はパソコン７に生データとして取り込まれる。また、パソコン７は、取り込んだ生データを生データファイルに格納し、波形を画面表示したり、また波形の信号処理や等磁場線図処理などを行い、表示することもできる。
【００１７】
また、クライオスタット２の中の冷媒の残量を監視するための手段として、液面計１０を有する。液面計１０のセンサ部は、クライオスタット２の中に設置されている。液面計１０によって測定された冷媒残量データは、パソコン７に取り込まれ、パソコン７の冷媒残量監視ソフトウェアによって、残量表示やデータ管理されている。
【００１８】
図２は、本発明の実施例であるクライオスタット内の液面計のセンサ部と冷媒の構成を示したものである。図２において、クライオスタット１２内には超伝導量子干渉素子を低温に保持するための冷媒１３の残量を測定する液面計のセンサ部１１を備えている。
【００１９】
図３は、本発明の実施例である液面計測ソフトウェアと生体磁気計測ソフトウェアの処理フローを示した図である。
【００２０】
図３の処理フローにおいて、ソフトウェアが起動された後、オペレータは、アイコンかメニューにより各種処理画面を選択する２１。各種処理画面は、少なくとも、生体磁気計測画面２６か、生体磁気システム調整画面２３か、生体磁気データ解析画面２４で構成される。計測画面２６を選択した場合、まず計測画面２６が表示される前に、冷媒残量確認２２が行われる。次に、判断分岐２５により冷媒残量確認２２によって得られた冷媒残量値が、設定された磁気計測可能な残量値以下の場合は、計測画面２６は表示されず、冷媒残量不足を警告２７し、アイコンかメニュー選択２１に戻る。判断分岐２５において設定された磁気計測可能な残量値以上の場合は、計測画面２６が表示される。計測画面２６において、生体磁気計測の測定時間を入力２８すると測定終了予定時の冷媒残量値を算出
２９し、判断分岐３０により、測定終了予定時の冷媒残量値が、設定された磁気計測可能な残量値以上の場合は、測定開始可能なスタンバイ状態３４となる。
【００２１】
判断分岐３０により、測定終了予定時の冷媒残量値が、設定された磁気計測可能な残量値以下の場合、次にＳＱＵＩＤのバイアス電流の調整３１を行い、判断分岐３１によって磁気センサの状態が磁気計測可能な状態であると判断された場合、設定された磁気計測可能な残量値以下であっても測定開始可能なスタンバイ状態３４となる。判断分岐３１によって磁気センサの状態が磁気計測可能な状態でないと判断された場合は、強制的に測定開始不可の状態３３になる。
【００２２】
図４は、本発明の実施例である液面計測ソフトウェアの冷媒残量表示画面の一例を示した図である。
【００２３】
液面計１０（図１）で測定されたクライオスタット１２（図２）の冷媒１３（図２）の残量は、コンピュータ７（図１）の画面に、図４の冷媒残量画面４０に表示される。冷媒残量画面４０において、冷媒残量は残量インジケータ４１と残量数値４２で表示される。また、冷媒残量記憶手段の記憶された冷媒残量に基づき、冷媒残量低下率を算出し、前記算出された低下率と現在の冷媒残量から冷媒の補給時期を算出し、表示４４される。更に、設定ボタン４３をクリックすることで、図５の設定画面５０が開き、冷媒残量表示についての設定を行うことができる。自動計測ＯＮ／ＯＦＦチェックボタン５１で、液面計の自動計測を行うかどうかの設定を行う。自動計測ＯＮの場合、自動計測を何時間毎に行うかを自動計測周期時間設定入力ボックス５２に時間を入力する。また、冷媒の残量不足によりＳＱＵＩＤセンサが動作しなくなる（磁気計測不可）残量下限値を、計測不可残量下限値設定入力ボックス５３に値［％］を入力する。冷媒の残量が計測不可残量下限値設定入力ボックス５３に入力された値以下の場合、コンピュータ７（図１）の画面に、磁気計測不可の警告が表示される。
【００２４】
図６は、本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの計測画面の一例を示した図である。図３の処理フローにおいて、計測画面表示２６の一画面例が、図６における計測画面６０である。各チャンネルの磁気センサで計測される磁気信号波形６１が表示され、測定時間６４などの測定条件を入力して、計測ボタン６２をクリックすると、磁気信号波形データの取り込みを開始する。データ取り込み開始からデータ取り込み終了までの進行状況がインジケータ６３に表示される。自動調整ボタン６５をクリックすると、自動調整処理により全チャンネルの磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧は最適値に設定される。冷媒残量不足により、測定が開始できない場合でも、下限値近傍にある場合は
ＳＱＵＩＤのバイアス電流の調整を行うことで、磁気センサの状態が計測可能な状態になる場合がある為、自動調整ボタン６５により自動調整を行って、磁気センサの状態が磁気計測が可能と判断されれば、計測ボタン６２をクリックして、磁気信号波形データの取り込みを開始することができる。
【００２５】
図７は、本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの調整画面の一例を示した図である。図３の処理フローにおいて、調整画面表示２３の一画面例が、図７における計測画面７０である。各チャンネルの磁気センサのＶ−φ特性曲線７１が表示され、自動調整ボタン７２をクリックすると、自動調整処理により全チャンネルの磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧は最適値に設定される。マニュアル調整ボタン７３をクリックすると各チャンネルの磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧を任意に入力設定できる画面が開く。ヒートフラッシュボタン７４をクリックすると、磁束トラップしたチャンネルの磁気センサを一時的に加熱して超伝導状態から常伝導状態に戻す機能を実行する。
【００２６】
図８は、本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの解析画面の一例を示した図である。図３の処理フローにおいて、解析画面表示２４の一画面例が、図８における解析画面８０である。各チャンネルの磁気センサで計測された生体磁気信号データ波形８１が表示され、表示設定入力ボックス８２によって、時間軸や磁場強度のスケール設定を行うことができる。また、図９は、図８の解析例とは別の解析例として、指定された時刻で各チャンネルの磁気センサによって検出された生体磁気信号をもとに等高線図よって表示する等磁場線図解析画面９０を示した図である。等磁場線図９１のスケールや、時刻設定は再構成パラメータ設定入力ボックス９２で設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例である生体磁気計測装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施例であるクライオスタット内の液面センサと冷媒の構成を示す図。
【図３】本発明の実施例である液面計測ソフトウェアと生体磁気計測ソフトウェアの処理フロー図。
【図４】本発明の実施例である液面計測ソフトウェアの冷媒残量表示画面例の図。
【図５】本発明の実施例である液面計測ソフトウェアの冷媒残量表示設定画面例の図
【図６】本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの計測画面例の図。
【図７】本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの調整画面例の図。
【図８】本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの解析計測画面例の図。
【図９】本発明の実施例である生体磁気計測ソフトウェアの解析計測画面例の図。
【符号の説明】
【００２８】
１…磁気シールドルーム、２…ＳＱＵＩＤ磁気センサおよびクライオスタット、３…ガントリー、４…ベッド、５…ＳＱＵＩＤ磁束計の駆動回路、６…アンプ回路およびフィルタ回路ユニット、７…コンピュータ、８…心電計などの外部参照信号を取るための回路、９…被験者、１０…液面計、１１…液面計のセンサ部、１２…クライオスタット、１３…冷媒、２１…アイコンかメニューで選択処理、２２…冷媒残量確認処理、２３…調整画面表示、２４…解析画面表示、２５…磁気計測可能な冷媒残量値による判定分岐、２６…計測画面表示、２７…冷媒残量不足警告、２８…測定時間入力、２９…測定終了予定時の冷媒残量の計算処理、３０…測定終了予定時における磁気計測可能な冷媒残量値による判定分岐、３１…ＳＱＵＩＤバイアス電流調整処理、３２…磁気センサの状態が磁気計測可能な状態にあるか否かによる判定分岐、３３…測定開始可能スタンバイ状態、３４…測定開始強制不可状態、４０…冷媒残量表示画面、４１…冷媒残量インジケータ、４２…冷媒残量値表示、４３…冷媒残量表示設定ボタン、４４…予測補給時期おしらせ表示、５０…冷媒残量表示設定画面、５１…冷媒残量自動計測ＯＮ／ＯＦＦ設定チェックボタン、５２…冷媒残量自動計測周期時間設定入力ボックス、５３…生体磁気計測不可となる冷媒残量下限値設定入力ボックス、６０…生体磁気計測画面、６１…生体磁気信号波形、６２…生体磁気計測開始ボタン、６３…計測データ取り込み進行状況インジケータ、６４…測定時間設定入力ボックス、６５…磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧の自動調整ボタン、７０…生体磁気計測システム調整画面、７１…磁気センサのＶ−φ特性曲線、７２…磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧の自動調整ボタン、７３…磁気センサのバイアス電流とオフセット電圧のマニュアル調整ボタン、７４…ヒートフラッシュボタン、８０…生体磁気計測データ解析画面（グリッドマップ波形解析）、８１…生体磁気計測信号データ波形、８２…波形表示設定ボックス、９０…生体磁気計測データ解析画面（等磁場線図解析）、９１…等磁場線図、９２…等磁場線図表示設定ボックス。
【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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