(57)【要約】【課題】　検出コイルの数を増加させず，生体磁場の垂直成分Ｂzを計測して磁場源の解析を可能とする生体磁場計測方法を提供する。【解決手段】　等間隔に２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体２から発する生体磁場の生体の面に平行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化を検出する工程と，第１，第２方向の磁場成分の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算と，この波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算とを行なう演算を行なう工程と，積分値の等しい点を結ぶ等積分図を表示する工程とを有する。【効果】　少数の図を用い定量的な生体磁場分布を表示するので，個人毎の疾患，異常を客観的，定量的に把握できる。【選択図】　図７
2004073894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　等間隔に２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に平行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化を検出する工程と，前記第１，第２方向の磁場成分の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算と前記波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算とを行なう演算を行なう工程と，前記積分値の等しい点を結ぶ等積分図を表示する工程とを有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項２】
　請求項１に記載の生体磁場計測方法に於いて，前記積分値を求める演算を，複数の前記所定の期間で行ない前記積分値を複数個求め，該複数個の前記積分値の間での，比，等加重を含む和または差の何れかを求める演算を行なう工程を有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項３】
　等間隔にｘ，ｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に平行なｘ，ｙ方向の磁場成分の時間変化を検出する工程と，ｘ，ｙ方向の磁場成分の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算と前記波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算とを行なう工程と，前記積分値の等しい点を結ぶ等積分図を表示する工程とを有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項４】
　請求項３に記載の生体磁場計測方法に於いて，前記積分値を求める演算を，複数の前記所定の期間で行ない前記積分値を複数個求め，該複数個の前記積分値の間での，比，等加重を含む和または差の何れかを求める演算を行なう工程を有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項５】
　等間隔に２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分を検出する工程と，前記法線成分から２方向の接線成分を推定する演算を行なう工程と，前記２方向の接線成分から求めた任意の時点での等磁場線図を求める演算を行なう工程と，前記等磁場線図を表示する工程とを有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項６】
　等間隔に２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分を検出する工程と，前記法線成分から２方向の接線成分を推定する演算を行なう工程とを有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項７】
　等間隔にｘ，ｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分Ｂzを検出する工程と，前記法線
成分Ｂzからｘ，ｙ方向の接線成分Ｂx，Ｂyを推定する演算を行なう工程と，前
記接線成分Ｂx，Ｂyから求めた任意の時点での等磁場線図を求める演算を行なう工程と，前記等磁場線図を表示する工程とを有することを特徴とする生体磁場計測方法。
【請求項８】
　等間隔にｘ，ｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により，生体から発する生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分Ｂzを検出する工程と，前記法線
成分Ｂzからｘ，ｙ方向の接線成分Ｂx，Ｂyを推定する演算を行なう工程とを有
することを特徴とする生体磁場計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は，生体の脳の神経活動，心臓の心筋活動等により発生する生体磁場を，高感度な量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ:superconducting quantum interference device）からなる複数の磁束計を用いて計測する生体磁場計測方法及び生体磁場計測装置に於ける生体磁場分布の計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　本発明は，生体の脳の神経活動，心臓の心筋活動等により発生する生体磁場を，高感度な量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｄｅｖｉｃｅ）からなる複数の磁束計を用いて計測する生体磁場計測方法及び生体磁場計測装置に関する。
【０００３】
　生体磁場としては，電流ダイポールが作り出す磁場の他，生体内を流れる体積電流による磁場がある。生体磁場の法線成分（Ｂz（直交座標系でのＺ成分）又はＢr（極座標系での動径成分））の計測は，体積電流の影響を受けにくいと考えられている。従来技術では，生体表面に対してＳＱＵＩＤに接続した検出コイルの面を平行に配置して，生体表面に垂直な法線成分であるＢz又はＢrを計測していた。生体磁場計測の結果は，測定された磁場成分の時間変化を表わす波形，測定された磁場成分の任意の時点での強度の等しい点を結ぶ等磁場線図（コンターマップ）により表示されていた。また，得られた等磁場線図から，生体磁場を発生している磁場源を解析する種々の解析方法が提案されているが，代表的な解析方法では磁場源を電流ダイポールに置き換えて解析を行なっていた。
【０００４】
　電流ダイポールが作る磁場の法線成分（Ｂz又はＢr）の等磁場線図は，磁場源（電流ダイポール）を中心として分離した位置に磁場の沸き出し極，磁場の吸い込み極を持つパターンとなる。この２つの極での磁場強度，２つの極の間の距離により，磁場源（電流ダイポール）の大きさ，位置，方向等が解析されている。
【０００５】
　第１の従来技術（Ｈ．Ｈｏｓａｋａ　ａｎｄ　Ｄ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｌ．，９（４），４２６−４３２（１９７６））では，心筋内の電流の方向や強さを見易くするため，計測された法線成分Ｂzの等磁場線図を用いて，心筋に分布する電流源を表示する方法として，（数１）で定義される電流ベクトル〈Ｊ（ｘ，ｙ）〉を各計測点上に矢印で表現するアローマップが考案されている。なお以下の説明では，括弧〈　〉は〈　〉内の記号がベクトルであることを示し，例えば，〈Ｊ〉はＪがベクトルであることを表わす。
【０００６】
〈Ｊ（ｘ，ｙ）〉
＝（∂Ｂz（ｘ，ｙ）／∂ｙ）〈ｅx〉−（∂Ｂz（ｘ，ｙ）／∂ｘ）〈ｅy〉
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１）
（数１）に於いて，〈ｅx〉はｘ方向の単位ベクトル，〈ｅy〉はｙ方向の単位ベ
クトルである。しかし，複数の電流源が存在する時には，法線成分Ｂzの等磁場
線図から個々の電流源を判別しにくいという問題があった。
【０００７】
　第２の従来技術（Ｋ．Ｔｕｋａｄａ　ｅｔ　ａｌ．，Ｒｅｖｅｉｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，６６（１０）５０８５−５０９１（１９９５））では，分布する複数の電流源を可視化するために，法線成分（Ｂz又はＢr）を計測するのではなく，検出コイルの面を生体表面に対して垂直に配置して，接線成分Ｂx及びＢyを計測している。計測された接線成分Ｂx，Ｂyを各成分毎に等磁場線図として表示している。従来技術２で計測された接線成分Ｂx，Ｂyは体積電流の影響が考えられるものの，（数２）に従って，時刻ｔに於いて計測されたＢx及びＢyを合成した２次元ベクトル強度Ｂxyの等磁場線図では，常に電流ダイポールの直上にピークが得られることから，複数の電流ダイポールが存在する場合でも，各電流ダイポールを分離して可視化できる。
【０００８】
│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│
＝√｛（Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ））2＋（Ｂy（ｘ，ｙ，ｔ））2｝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２）
　第３の従来技術（Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ　ｅｔ　ａｌ．，Ｔｅｎｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，Ｓａｎｔａｎａ　Ｆｅ，Ｎｅｗ　Ｍｅｘｉｃｏ，Ｆｅｂ．２０（１９９６））では，コイルの面がそれぞれ直交した３つの検出コイルからなるベクトル磁場センサを用いて生体磁場の法線成分と２つの接線成分を検出し，磁場成分の検出結果を直交座標系に変換して，直交座標系の成分Ｂx，Ｂy，Ｂzを求め，法線成分Ｂz及び２次元ベクトル強度Ｂxyの等磁場線図をそれぞれ表示している。
【０００９】
　第４の従来技術（Ｋ．Ｔｓｕｋａｄａ，ｅｔ．ａｌ．，Ｔｅｎｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，Ｓａｎｔａｎａ　Ｆｅ，Ｎｅｗ　Ｍｅｘｉｃｏ，Ｆｅｂ．２０（１９９６））では，生体磁場の２つの接線成分Ｂx，Ｂyを検出し，｜Ｂxy｜＝｜Ｂx＋Ｂy｜に基づく等磁場線図と法線成分Ｂzに基づく等磁場線図との比較を行なっている。
【００１０】
　生体内の電気的生理学現象の計測結果を表す図として，脳波計により計測して得る脳波図（ＭＥＧ，magnetoencephalogram），心電計により計測して得る心電図（ＥＣＧ，electrocardiogram）がある。心電図の計測に於いて，複数の電極を用いて心電図形をマッピングする体表面心電図(body surface potential map)は周知の技術である。これらの脳波図，又は体表面心電図は，等しい電位点を結ぶ等電位線図として表示されていた。
【００１１】
　第５の従来技術（Ｔ．Ｊ．Ｍｏｎｔａｇｕｅ　ｅｔ　ａｌ．，Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　６３，Ｎｏ．５，ｐｐ１１６６−１１７２（１９８１））では，複数の電極の各電極の出力の時間変化を表わす波形を任意の時間区間で積分した等積分図(isointegral map)を，体表面心電図として表示している。
【００１２】
【非特許文献１】Ｈ．Ｈｏｓａｋａ　ａｎｄ　Ｄ．Ｃｏｈｅｎ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｌ．，９（４），４２６−４３２（１９７６）
【００１３】
【非特許文献２】Ｋ．Ｔｕｋａｄａ　ｅｔ　ａｌ．，Ｒｅｖｅｉｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，６６（１０）５０８５−５０９１（１９９５）
【非特許文献３】Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ　ｅｔ　ａｌ．，Ｔｅｎｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，Ｓａｎｔａｎａ　Ｆｅ，Ｎｅｗ　Ｍｅｘｉｃｏ，Ｆｅｂ．２０（１９９６）
【非特許文献４】Ｋ．Ｔｓｕｋａｄａ，ｅｔ．ａｌ．，Ｔｅｎｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｂｉｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，Ｓａｎｔａｎａ　Ｆｅ，Ｎｅｗ　Ｍｅｘｉｃｏ，Ｆｅｂ．２０（１９９６）
【非特許文献５】Ｔ．Ｊ．Ｍｏｎｔａｇｕｅ　ｅｔ　ａｌ．，Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　６３，Ｎｏ．５，ｐｐ１１６６−１１７２（１９８１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　　以下の説明では，「生体磁場」は「生体磁場から発する磁場」を意味し，「心磁場計測」は，「心臓から発する磁場の計測」を意味し，「心磁波形」は，「心磁場計測により得た心磁図（ＭＣＧ，Magnetocardiogram）が表わす波形」を意味する。また，「脳磁場計測」は，「脳から発する磁場の計測」を意味し，「脳磁波形」は，「脳磁場計測により得た脳磁図（ＭＥＧ，Magnetoencephalogram）が表わす波形」を意味する。
【００１５】
　従来技術に於ける各成分毎の等磁場線図はそれぞれ特徴があり，単一電流ダイポールが存在する時には，法線成分Ｂzの等磁場線図では，電流源の位置，大きさ，方向等が容易に解析できる。一方，接線成分Ｂx，Ｂyの計測結果から得る２次元ベクトル強度Ｂxyの等磁場線図では，複数の電流ダイポールが存在する時でも，容易に各電流ダイポールを判別できる特徴がある。しかし，磁場を検出するコイルの数はｘ，ｙ方向それぞれに必要であるため，法線成分Ｂzのみの検出に比べてコイル数が２倍になる。また，Ｂx，Ｂy，Ｂzの全ての成分を計測するベクトル計測では，法線成分Ｂzのみの検出に比べて３倍の数のコイルが必要となる。このため，検出コイルとＳＱＵＩＤからなる磁場センサの数は増加し，更に，信号処理回路等も増加し，生体磁場計測システムは高価なシステムとなってしまうという問題があった。また，第１の従来技術では，各計測点上にアローを表示するだけであり，電流源の詳細な分布状態が識別しにくいという問題があった。
【００１６】
　生体磁場成分で表わした等磁場線図により，任意の時点での生体内の電流源の位置，大きさ，方向等を解析でき詳細な電流源の位置，大きさ，方向等の情報の変化を知ることができる。従来技術では，装置に表示，又は出力された多数の図を用いて各種情報のダイナミックな変化をとらえ疾患等の診断を行っていた。しかし，従来技術では，診断のために各種情報を表す多数の図を必要とし，各種情報の変化の異常を経験的に行っていた。この様に従来技術では，どの生体部位でどのような大きさの電流が流れたか，又は異常な生体電流が流れている領域がどこであるか等を表わす総合的な情報を１つの図として表示するための処理は実行されていなかった。また，体表面心電図では，任意の時間間隔（Ｑ，Ｒ，Ｓの各波の発生する期間，Ｓ波からＴ波の発生する期間等）での積分値の等しい点を示す等積分図では，連続する各時刻での等電位線図を複数必要とせず，１つの心電図形で心臓の情報を得ることができる。しかし，等電位線図では心臓内の電流源を１つの電流ダイポールと仮定しておくと，電流ダイポールの直上ではなく電流ダイポールの直上から離れた位置に陽極のピークと陰極のピークが存在する図形となってしまうという問題がある。更に，電流ダイポールの位置が変化せず電流ダイポールの方向が変化すると陽極及び陰極のピーク位置が変化してしまい，電位を積分する時に電流源と積分値のピークとが対応しなくなるという問題があった。また，生体磁場計測により得る生体磁場の成分を単に積分しても，心電図の場合と同様に，生体磁場成分のピーク位置と電流源の位置が対応しないという問題があった。また，心電図から得る等積分図のみでは，臓器の位置，大きさ等の個人差があり単純に等積分図から疾患等の異常を正確に判断することが困難であるという問題があった。
【００１７】
　本発明の目的は，従来技術で必要としていた図（マップ）の数よりもはるかに少数の図（マップ）を用いて，生体部位の全体の状態を把握できる生体磁場計測方法及び生体磁場計測装置を提供することにある。
【００１８】
　本発明の他の目的は，検出コイルの数を増加させることなく，生体磁場の垂直成分Ｂzを計測して磁場源の解析を可能とする生体磁場計測方法及び生体磁場計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
　本発明の生体磁場計測方法では，（１）量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり，生体の外部に配置される複数の磁束計を用いて，生体から発する生体磁場の生体の面に垂直な第１方向の磁場成分の時間変化を計測する第１の工程と，第１方向と交叉する第２方向及び第３方向に於ける第１方向の磁場成分の変化率の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める第２の工程と，この第２の工程で得る波形を所定の期間で積分し積分値を求める第３の工程と，この第３の工程の工程で得る積分値を表示する第４の工程とを有することに特徴があり，更に，（２）量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり，生体の外部に配置される複数の磁束計を用いて，生体から発する生体磁場の生体の面に平行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化を計測する第１の工程と，第１，第２方向の磁場成分の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める第２の工程と，この第２の工程で得る波形を所定の期間で積分し積分値を求める第３の工程と，この第３の工程の工程で得る積分値を表示する第４の工程とを有することに特徴がある。また上記（１），（２）の特徴を有する生体磁場計測方法に於いて，上記の積分値を用いて，内挿，外挿により，上記の第４の工程で積分値が等しい点を結ぶ等積分図を表示すること，上記の第３の工程に於いて，上記の第２の工程で得る上記の波形を所定の期間で積分し積分値を求めることを，複数の所定の期間で行ない積分値を複数個求め，この複数個の積分値の間での，比，等加重を含む和又は差の何れかを求める演算を行なうことにも特徴がある。なお，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて，生体表面に垂直な方向をｚ軸とし，第１方向をｚ方向，第２方向をｘ方向，第３方向をｙ方向とする。また，極座標系（ｒ，θ，φ）において，生体表面に垂直な方向をｒ軸とし，第１方向をｒ方向，第２方向をθ方向，第３方向をφ方向とする。
【００２０】
　本発明の生体磁場計測装置では，（１）量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなり生体から発する生体磁場を信号として検出する，生体の外部に配置される複数の磁束計と，信号の演算処理を行なう演算処理手段と，演算処理結果を表示する表示手段とを有し，生体磁場分布を計測する生体磁場計測装置に於いて，磁束計は，生体磁場の生体の面に垂直な第１方向の磁場成分の時間変化を検出し，演算処理手段は，第１方向と交叉する第２方向及び第３方向に於ける第１方向の磁場成分の変化率の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算と，この波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算とを行ない，表示手段に積分値を表示することに特徴があり，更に，（２）同上の生体磁場計測装置に於いて，磁束計は，生体磁場の生体の面に平行な第１，第２方向の磁場成分の時間変化を検出し，演算処理手段は，第１，第２方向の磁場成分の２乗和の平方根に比例する値の時間変化を表わす波形を求める演算と，この波形を所定の期間で積分し積分値を求める演算とを行ない，表示手段に積分値を表示することに特徴がある。また，上記（１），（２）の特徴を有する生体磁場計測装置に於いて，表示手段に，内挿，外挿により積分値の等しい点を結ぶ等積分図が表示されること，演算処理手段は，上記波形を所定の期間で積分し積分値を求めることを，複数の所定の期間で行ない積分値を複数個求め，この複数個の積分値の間での，比，等加重を含む和又は差の何れかを求める演算を行なうこと，複数の磁束計が，生体の面に等間隔に配置されることにも特徴がある。本発明の生体磁場計測装置では，心臓から発する磁場の，胸面に対する法線（垂直）成分，接線（平行）成分の同時表示が可能である。なお，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて，生体表面に垂直な方向をｚ軸とし，第１方向をｚ方向，第２方向をｘ方向，第３方向をｙ方向とする。また，極座標系（ｒ，θ，φ）において，生体表面に垂直な方向をｒ軸とし，第１方向をｒ方向，第２方向をθ方向，第３方向をφ方向とする。
【００２１】
　本発明の本質的な特徴は，生体表面に垂直な方向を直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ軸とし，生体表面に平行な面を（ｘ，ｙ）平面とする時，生体磁場の生体表面に垂直な法線成分Ｂz(ｘ，ｙ）を検出し，生体磁場の生体表面に平行な接線成分Ｂx，Ｂyをそれぞれ，法線成分Ｂzのｘ方向，ｙ方向に於ける変化率から推定することに特徴がある。
【００２２】
　本発明によれば，接線成分Ｂx，Ｂyを測定する検出コイルを必要とすることなく，生体の磁場分布を２次元（ｘ，ｙ）平面に投影した等磁場線図を得ることができ，等磁場線図のピークパターンから生体内の電流源を判別でき，複数の電流ダイポールの（ｘ，ｙ）座標での位置を知ることができる。
【００２３】
　以下，本発明に於ける演算処理手段（複数の磁束計により計測された信号を収集し，信号に対して以下の演算処理を行なうパソコン等の計算機，又は専用的にハードウエア化され演算処理を行なう電子回路）にて行なう演算処理の内容に付いて説明する。
【００２４】
　量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなる複数の磁束計を用いて，生体表面の位置（ｘ，ｙ）に於いて生体から発する磁場の接線成分（生体の面に平行な成分）Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ），Ｂy（ｘ，ｙ，ｔ）を計測する場合には（但し，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて生体の面に平行な面をｘｙ面，生体の面に垂直な軸をｚとする），接線成分Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ）とＢy（ｘ，ｙ，ｔ）の２乗和の平方根から２次元ベクトル強度│Ｂxy（ｘ，ｙ）│（以下，│　│は絶対値を表わす）を（数３）により求める。
【００２５】
│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│＝√｛（Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ））2
　　　　　　　　　　　　　　＋（Ｂy（ｘ，ｙ，ｔ））2｝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３）
　次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の期間での波形│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│の積分値Ｉ1（ｘ，ｙ）を（数４）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での積分値Ｉ1（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等積分図を求めて，等積分図を表示画面に表示する。
【００２６】
Ｉ1（ｘ，ｙ）＝∫│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│ｄｔ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４）
　以下，計測された生体の面に垂直な磁場成分Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）（法線成分）から，接線成分Ｂx，Ｂyを推定すること説明する。
【００２７】
　生体磁場の体表面に平行な接線成分は，体表面直下を流れる電流を最もよく反映していることを利用すると，電流の流れる向きと磁場の向きの関係から，計測された磁場の接線ベクトル（Ｂx，Ｂy）を反時計回りに９０°回転させることにより，生体内の電流分布を生体表面に平行な２次元平面に投影して概観できる。即ち，〈ｅx〉，〈ｅy〉をそれぞれｘ軸方向，ｙ軸方向の単位ベクトルとして，各計測点に於ける接線成分Ｂx，Ｂyから，（数５）に示す電流ベクトク〈Ｊ〉を求め，各計測点（ｘ，ｙ）に於ける電流ベクトル場の分布（アローマップ）として表現することができる。
【００２８】
〈Ｊ〉＝−Ｂy〈ｅx〉＋Ｂx〈ｅy〉
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数５）
　一方，磁場の生体表面に垂直な法線成分Ｂzを計測する場合，（数１）により表現される電流ベクトルを用いたアローマップが定義されている（第１の従来技術：Ｈ，Ｈｏｓａｋａ　ａｎｄ　Ｄ．Ｃｏｈｅｎ（１９７６））。
【００２９】
　本願発明の発明者らは，（数１）と（数５）との比較から，（数６）及び（数７）が成立する可能性，即ち，計測された磁場の法線成分Ｂzから接線成分Ｂx及びＢyを導出できる可能性があることを見い出し，種々の検討を行なった。以下，検討の結果を詳細に説明する。
【００３０】
Ｂx＝−（∂Ｂz／∂ｘ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数６）
【００３１】
Ｂy＝−（∂Ｂz／∂ｙ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数７）
　図１は，心臓の活動による磁場（心磁場）の発生を，無限平面導体中の電流ダイポールから発生する磁場によりモデル化して解析するための図である。図１に於いて，Ｐは直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）のｘｙ面に表面を持つ無限平面導体，〈Ｑ〉は位置ベクトル〈ｒ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）〉で示される位置に存在する電流ダイポールのモーメント，〈ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）〉は磁束密度（磁場）〈Ｂ（ｒ）〉を計測する計測点の位置ベクトルを示す。図１に示すモデルに於いて，無限平面導体Ｐの外部に生じる磁場〈Ｂ（ｒ）〉は，Ｓａｒｖａｓ（文献：Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１，１１−２２（１９８７））により定式化されており，（数８）により表現される。
【００３２】
〈Ｂ（ｒ）〉＝｛μ0／（４πＫ2）｝｛〈Ｑ〉×〈ａ〉・〈ｅz〉∇Ｋ
　　　　　　　−Ｋ〈ｅz〉×〈Ｑ〉｝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数８）
（数８）に於いて，μ0は真空の透磁率，〈ｅz〉はｚ軸方向の単位ベクトル，×はベクトル積，・はスカラ積，∇はｇｒａｄ＝（∂／∂ｘ，∂／∂ｙ，∂／∂ｚ）を表わし，〈ａ〉は（数９），ａは（数１０），Ｋは（数１１），∇Ｋは（数１２）により示される。｜　｜は絶対値を示す。
【００３３】
〈ａ〉＝〈ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）〉−〈ｒ0（ｘ0，ｙ0，ｚ0）〉
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数９）
【００３４】
ａ＝｜〈ａ〉｜　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１０）
【００３５】
Ｋ＝ａ（ａ＋〈ａ〉・〈ｅz〉）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１１）
【００３６】
∇Ｋ＝（２＋ａ-1〈ａ〉・〈ｅz〉）〈ａ〉＋ａ〈ｅz〉　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１２）
（数８）により示される〈Ｂ〉（ｒ）の無限平面導体Ｐに平行な接線成分Ｂx及びＢyと，無限平面導体Ｐに垂直なな法線成分Ｂzは，それぞれ（数１３），（数１４），（数１５）により与えられる。
【００３７】
Ｂx＝｛μ0／（４πＫ2）｝
　　×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝（∇Ｋ）x＋ＫＱy］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１３）
【００３８】
Ｂy＝｛μ0／（４πＫ2）｝
　　×［｛Ｑy（ｙ−ｙ0）−Ｑx（ｘ−ｘ0）｝（∇Ｋ）y＋ＫＱx］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１４）
【００３９】
ＢZ＝｛μ0／（４πＫ2）｝
　　×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝（∇Ｋ）z］　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１５）
一方，（数１３）により示される法線成分ＢZのｘ方向に於ける微分は（数１６）により表わされる。
【００４０】
∂ＢZ／∂ｘ＝｛μ0／（４πＫ2）｝×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝
｛−２（∇Ｋ）z（∇Ｋ）x／Ｋ−ａ-3（ｘ−ｘ0）（ｚ−ｚ0）2＋ａ-1（ｘ−ｘ0
）｝−（∇Ｋ）zＱy］　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１６）
同様に，法線成分ＢZのｙ方向に於ける微分は（数１７）により表わされる。
【００４１】
∂ＢZ／∂ｙ＝−｛μ0／（４πＫ2）｝×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）
｝｛２（∇Ｋ）z（∇Ｋ）y／Ｋ＋ａ-3（ｙ−ｙ0）（ｚ−ｚ0）2−ａ-1（ｙ−ｙ0
）｝＋（∇Ｋ）zＱx］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１７）
（数１６），（数１７）に於いて，
【００４２】
α＝（∇Ｋ）z／Ｋ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１８）
【００４３】
βx＝−ａ-3（ｘ−ｘ0）（ｚ−ｚ0）2＋ａ-1（ｘ−ｘ0）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１９）
【００４４】
βy＝−ａ-3（ｙ−ｙ0）（ｚ−ｚ0）2＋ａ-1（ｙ−ｙ0）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２０）
と置く時，（数１６），（数１７）はそれぞれ（数２１），（数２２）により表わされる。
【００４５】
∂ＢZ／∂ｘ＝−｛μ0／（４πＫ2）｝×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）
｝｛２α（∇Ｋ）x−βx｝＋αＫＱy］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２１）
【００４６】
∂ＢZ／∂ｙ＝−｛μ0／（４πＫ2）｝×［｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）
｝｛２α（∇Ｋ）y−βy｝＋αＫＱx］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２２）
簡単のために，（数１３），（数２１），（数１４），（数２２）を共通因子である｛μ0／（４πＫ2）｝により規格化して変形を行ない，（数２３），（数２４），（数２５），（数２６）を得る。
【００４７】
Ｂx＝（∇Ｋ）x｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝＋ＫＱy　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２３）
【００４８】
∂ＢZ／∂ｘ＝
−２α（∇Ｋ）x｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝−αＫＱy
　＋βx｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝＝
−２αＢx＋αＫＱy＋βx｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２４）
【００４９】
Ｂy＝（∇Ｋ）y｛Ｑy（ｙ−ｙ0）−Ｑx（ｘ−ｘ0）｝＋ＫＱx　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２５）
【００５０】
∂ＢZ／∂ｙ＝
−２α（∇Ｋ）y｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝−αＫＱx］
＋βy｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝＝
−２αＢy＋αＫＱx＋βy｛Ｑx（ｙ−ｙ0）−Ｑy（ｘ−ｘ0）｝　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２６）
　（数２３）と（数２４）とから明らかなように，∂ＢZ／∂ｘの値は，接線成分Ｂxの−２α倍に等しい項に，２つの付加項を加算した値に等しく，（数２５）と（数２６）とから明らかなように，∂ＢZ／∂ｙの値は，接線成分Ｂyの−２α倍に等しい項に，２つの付加項を加算した値に等しい。
【００５１】
　ここで，図２に概略位置を示すように，無限平面導体Ｐの内部の点〈ｒ0（０，０，−ｚ0）〉，ｚ0＝０．０５［ｍ］に，電流ダイポールのモーメント〈Ｑ〉＝（Ｑx，Ｑy，０），Ｑx＝Ｑy＝５０［ｎＡｍ］が存在する場合に，Ｂx（（数１３））と−∂ＢZ／∂ｘ（（数１６））を比較する。ｘ0＝ｙ0＝ｙ＝０，Ｑz＝０を（数１３），（数１６）に代入して，（数２７），（数２８）を得る。
【００５２】
Ｂx（ｘ，０）＝
｛μ0／（４πＫ2）｝｛−（∇Ｋ）xＱyｘ＋ＫＱy｝　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２７）
【００５３】
∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ＝
｛μ0／（４πＫ2）｝｛２α（∇Ｋ）xＱyｘ−αＫＱy−βxＱyｘ｝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２８）
　図３は，無限平面導体Ｐの上でのＢx（（数２７））及び−∂ＢZ／∂ｘ（（数２８））をそれぞれの最大値で規格化した相対磁場強度曲線Ｃ1，Ｃ2で示す。
即ち，曲線Ｃ1はＢx（ｘ，０）／ｍａｘ｜Ｂx（ｘ，０）｜を，曲線Ｃ2は｛−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｝／ｍａｘ｜∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｜を表わす。図３から明らかなように，Ｂx及び−∂ＢZ／∂ｘの分布は何れも電流ダイポールが存在する真上の原点（ｘ＝０）にピークを持ち，何れも共に電流ダイポールが存在する点の真上に計測点がある時に最大の信号を検出可能であることを示している。また，曲線Ｃ2の方が曲線Ｃ1よりも鋭いピークを与え，−∂ＢZ／∂ｘ（（数１６））による磁場分布はＢx（（数１３））による磁場分布よりも空間分解能が高いことを示している。
【００５４】
　図４に示す磁場強度曲線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5はそれぞれ，−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第１項，第２項，第３項を示す。図４に示す結果から，第３項は第１項及び第２項に対して無視でき，−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの形状は第１項，第２項により決定されていると見なせ，（数２８）は（数２９）と近似できる。
【００５５】
∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ＝
｛μ0／（４πＫ2）｝｛２α（∇Ｋ）xＱyｘ−αＫＱy｝　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２９）
　図５は，（数１３），（数１６）のそれぞれの第１項と第２項を規格化の後に比較した相対磁場強度曲線を示す図である。図５に於いて，曲線Ｃ6は｛Ｂx（ｘ，０）の第１項｝／ｍａｘ｜Ｂx（ｘ，０）｜，即ち，｛−（∇Ｋ）xＱyｘ｝／ｍａｘ｜Ｂx（ｘ，０）｜を表わし，曲線Ｃ7は｛−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第１項｝／ｍａｘ｜∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｜，即ち，｛−２α（∇Ｋ）xＱyｘ｝／ｍａｘ｜∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｜を表わし，曲線Ｃ8は｛Ｂx（ｘ，０）の第２項｝／ｍａｘ｜Ｂx（ｘ，０）｜，即ち，｛ＫＱy｝／ｍａｘ｜Ｂx（ｘ，０）｜を表わし，曲線Ｃ9は｛−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第２項｝／ｍａｘ｜∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｜，即ち，｛αＫＱy｝／ｍａｘ｜∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ｜を表わす。
【００５６】
　図５に示す結果から，−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第１項，第２項の分布は共にそれぞれ，Ｂx（ｘ，０）の第１項，第２項の分布よりも鋭く，分布の尖鋭度は（数１８）で定義されているα＝（∇Ｋ）z／Ｋにより規定されている。
【００５７】
　図６に於いて，磁場曲線Ｃ10はα＝（∇Ｋ）z／Ｋを，磁場曲線Ｃ11は−｛（数２８）の第１項｝／｛（数２７）の第１項｝，即ち，２α（∇Ｋ）xＱyｘ／（∇Ｋ）xＱyｘ＝２αを，磁場曲線Ｃ12は−｛（数２８）の第２項｝／｛（数２７）の第２項｝，即ち，αＫＱy／ＫＱy＝αをそれぞれ示す。図６に示すように，α＝（∇Ｋ）z／Ｋ（曲線Ｃ10）は電流ダイポールが存在する原点にピーク点を有し，ピーク値は２／（ｚ−ｚ0）である。−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの大きさは，Ｂx（ｘ，０）の大きさとピーク点で２／（ｚ−ｚ0）だけ異なる。（ｚ−ｚ0）は電流ダイポールの存在する深さである。実際の磁場計測からは（ｚ−ｚ0）を決定することは困難である。（数２７）と（数２９）との比較から（数３０）を得る。
【００５８】
−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ＝
｛μ0／（４πＫ2）｝｛−２α（∇Ｋ）xＱyｘ＋αＫＱy｝
＝２αＢx（ｘ，０）−｛μ0／（４πＫ）｝αＱy　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３０）
　即ち，（数３０）の第２項が第１項に対して小さい場合には，近似的に（数３１）が成立すると見做せる。
【００５９】
−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘ＝２αＢx（ｘ，０）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３１）
　一般化して（数２４）に於いて，−２αＢx以外の２つの付加項が−２αＢxに対して小さい場合には，近似的に（数３２）が成立すると見做せる。
【００６０】
∂ＢZ／∂ｘ＝−２αＢx　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３２）
　以上では，−∂ＢZ／∂ｘとＢxの関係について検討した結果であるが，同様のことが−∂ＢZ／∂ｙとＢyの関係についても成立し，（数２６）から近似的に（数３３）成立すると見做せる。
【００６１】
∂ＢZ／∂ｙ＝−２αＢy　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３３）
　以下，（数３２），（数３３）からそれぞれ，Ｂxは−∂ＢZ／∂ｘ，Ｂyは−∂ＢZ／∂ｙに比例すると仮定して，計測された法線成分Ｂzから接線成分Ｂx，Ｂyを推定して等磁場線図を求める手順を詳細に説明する。
【００６２】
　生体の面に垂直な磁場成分Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）を計測した場合，Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）のｘ方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘと，Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）の方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙと求め，（数３４）に示すように２乗和の
平方根Ｓt（ｘ，ｙ，ｔ）を求める。
【００６３】
Ｓt（ｘ，ｙ，ｔ）＝√［｛∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘ｝2
　　　　　　　　　　＋｛∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙ｝2］　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３４）
　次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の期間での波形Ｓt（ｔ，ｘ，ｙ）の積分値Ｉ2（ｘ，ｙ）を（数３５）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での積分値Ｉ2（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等積分図を求めて，等積分図を表示画面に表示する。
【００６４】
Ｉ2（ｘ，ｙ）＝∫│Ｓt（ｘ，ｙ，ｔ）│ｄｔ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３５）
　なお，（数４），（数３５）の積分範囲としては，例えば，心臓を測定の対象とする時には，Ｑ，Ｒ，Ｓの各波の発生する期間，Ｑ波からＳ波の発生するＱＲＳ波(QRS complex)の期間，Ｔ波の発生する期間等をとる。更に，（数４），（数３５）の積分範囲として複数の積分範囲をとり求めた複数の積分値の間での，等加重（加重をｗ1，ｗ2とする）を含む和又は差，比を求める等の演算を行ない，内挿，外挿により演算結果が同じ値の点を結ぶ等積分図を求めて，等積分図を表示画面に表示する。例えば，第１の積分範囲としてＱＲＳ波の発生する期間Ｔ1，第２の積分範囲としてＴ波の発生する期間Ｔ2を設定し，（数４），又は（数３５）に従って，期間Ｔ1に関する積分値Ｉ1，T1（ｘ，ｙ），Ｉ2，T1（ｘ，ｙ），期間Ｔ2に関する積分値Ｉ1,T2（ｘ，ｙ），Ｉ2,T2（ｘ，ｙ）をそれぞれを求め，積分値Ｉ1,T1（ｘ，ｙ）と積分値Ｉ1,T2（ｘ，ｙ）との間，又は積分値Ｉ2,T1（ｘ，ｙ）と積分値Ｉ2,T2（ｘ，ｙ）との間で，等加重を含む和Ｉsum（ｘ，ｙ），又は差Ｉdif（ｘ，ｙ），比ｒ（ｘ，ｙ）を，（数３６）〜（数３７），（数３８）〜（数３９），（数４０）〜（数４１）に従って求める。
【００６５】
Ｉsum（ｘ，ｙ）＝
ｗ1×Ｉ1,T1（ｘ，ｙ）＋ｗ2×Ｉ1,T2（ｘ，ｙ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３６）
【００６６】
Ｉsum（ｘ，ｙ）＝
ｗ1×Ｉ2,T1（ｘ，ｙ）＋ｗ2×Ｉ2,T2（ｘ，ｙ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３７）
【００６７】
Ｉdif（ｘ，ｙ）＝
ｗ2×Ｉ1,T2（ｘ，ｙ）−ｗ1×Ｉ1,T1（ｘ，ｙ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３８）
【００６８】
Ｉdif（ｘ，ｙ）＝
ｗ2×Ｉ2,T2（ｘ，ｙ）−ｗ1×Ｉ2,T1（ｘ，ｙ）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３９）
【００６９】
ｒ（ｘ，ｙ）＝Ｉ1,T1（ｘ，ｙ）／Ｉ1,T2（ｘ，ｙ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４０）
【００７０】
ｒ（ｘ，ｙ）＝Ｉ2,T1（ｘ，ｙ）／Ｉ2,T2（ｘ，ｙ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４１）
（数３６）〜（数３７），（数３８）〜（数３９），（数４０）〜（数４１）の演算の結果，個人差による等積分図のばらつきが改善され，疾患等による生体機能の異常を検出できる。
【００７１】
　本発明で得られる等積分図によれば，従来技術で必要としていた生体部位の各時刻に於ける状態を表わす多数の図（マップ）を用いて生体現象を解析することなく，従来技術で必要としていた図（マップ）の数よりもはるかに少数の図（マップ）を用いて，生体部位の全体の状態を把握できる。また，生体磁場の接線成分，又は法線成分を用いて得られる等積分図のピーク位置と，生体内で電流が多く流れる部位が一致するので，等積分図から任意の時間帯での生体内のどの部位で多く電流が流れたかを判別できる。生体磁場分布は個人差が大きいが，本発明では，生体磁場の各方向成分の時間変化を表わす波形から得る任意の時間（期間）での積分値を用いるので，より定量的な生体磁場分布を少数の図（マップ）を用いて表示でき，個人毎の疾患，異常を客観的，定量的に把握できる。
【００７２】
　本発明では，生体の面に垂直な磁場成分Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）を計測して，ＢxをＢz（ｘ，ｙ，ｔ）のｘ方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘから，ＢyをＢz（ｘ，ｙ，ｔ）の方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙから推定して求めるので，隣接する各計測点（ｘ，ｙ）に共通して存在する背景となる磁場（妨害磁場）は，ｘ方向，及びｙ方向で各々キャンセルされることとなる。
【発明の効果】
【００７３】
　本発明では，ベクトル計測により接線成分Ｂx，Ｂyを計測することなく，法線成分Ｂzの計測のみから，（数２）に示す従来技術に於けるＢxyに基づく等磁場線図と等価的な等磁場線図が得られる。従来技術の於ける法線成分Ｂzから直接得る等磁場線図では，複数の電流源は判別しにくかったが，本発明の等磁場線図では，（数２）に示す従来技術に於けるＢxyに基づく等磁場線図と同様に，電流源の直上にピークパターンが出現するので，生体内の複数の電流源を直読でき，複数の電流源の位置，大きさ等を解析する逆問題が容易に解けるようになる。本発明の装置によれば，心筋梗塞，虚血等の発見，不整脈を生じている位置の発見，心筋肥大の発見，術前術後の心筋状態の変化の評価等の心臓に関する疾患の発見，状態の確認等が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
　生体磁場計測に於ける座標系として直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）（磁場成分をＢx，Ｂy，Ｂzとする）や極直交座標系（ｒ，θ，φ）が用いられる。計測対象が心臓等である場合には，胸壁をｘｙ平面とする直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）が用いられる。計測対象が脳部等である場合には，頭部が球に近い形状であるため極座標系（ｒ，θ，φ）（磁場成分をＢr，Ｂθ，Ｂφとする）が用いられる。本実施例では，生体表面に垂直な磁場成分（法線成分）はＢz，Ｂrで表わされ，生体の面に平行な成分（接線成分）は，Ｂx，Ｂy，Ｂθ，Ｂφで表わされる。以下，本実施例では，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて説明するが，極座標系（ｒ，θ，φ）を用いる場合には，ＢzをＢrに，ＢxをＢθに，ＢyをＢφにそれぞれ読み替えれば良い。
【００７５】
　図７は本発明が実施される生体磁場計測装置の概略構成を示す。心磁場計測を行なう生体磁場計測装置は，量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）からなる複数の磁場センサを用いる。環境磁場雑音の影響を除去するために，心磁場計測は磁場シールドルーム１の内部で行なわれる。被検者２はベッド３に横たわり計測する（図１１に示すように，ｘｙ面がベッドの面となるように直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する）。被検者２の胸部の上方に，ＳＱＵＩＤとそのＳＱＵＩＤに接続した検出コイルとが一体化された磁場センサを複数個収納し，液体Ｈｅを満たしたデュワ４が配置される。液体Ｈｅは磁場シールドルーム１の外部の自動補給装置５により，連続的に液体Ｈｅが補充されている。
【００７６】
　磁場センサからの出力は，検出コイルが検出した磁場強度に比例する電圧を出力するＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路６に入力される。このＦＦＬ回路はＳＱＵＩＤの出力を一定に保つようＳＱＵＩＤに入力された生体磁場の変化を帰還コイルを介してキャンセルしている。この帰還コイルに流した電流を電圧に変換することにより，生体磁場信号の変化に比例した電圧出力が得られる。この電圧出力は，増幅器（図示せず）により増幅され，フイルター回路７により周波数帯域が選択され，ＡＤ変換器で（図示せず）ＡＤ変換され，計算機８に取り込まれる。計算機８では，各種の演算処理が実行され，演算処理結果がデイスプレイに表示され，更に，プリンタにより出力される。
【００７７】
　磁場の接線成分を検出する検出コイルとして，コイル面がｘ方向，及びｙ方向を向いた２つのコイルを使用し，磁場の接線成分を検出する検出コイルとする。また磁場の法線成分を検出するコイルとしては，ｚ方向を向いたコイルを使用する。これら磁場センサ（２０−１，２０−２，〜，２０−８，２１−１，〜，２１−８，２２−１，〜，２２−８，２３−２，〜，２３−８，２４−１，〜，２４−８，２５−１，〜，２５−８，２６−１，〜，２６−８，２７−１，〜，２７−８）の配置図を図８に示す。磁場センサ９はデュワ内部の底部から垂直の方向に設置し，また各センサ間の距離はｘ，ｙ方向における磁場の変化量を正確に捕らえるようにｘ方向，ｙ方向に等間隔になるようにした。ここで，センサ間距離は２５ｍｍとし，センサ数は８×８の６４チャンネルとした。
【００７８】
　この配列方法に従って，設置した磁場センサの１本の概略図を図９及び図１０に示す。図９の磁場センサは生体表面に対して垂直な成分Ｂzを測定するセンサで，超伝導線（ＮｂーＴｉ線）で作製したコイルの面がｚ方向を向いている。このコイルは２つの逆向きのコイルを組み合わせたもので生体に近い方を検出コイル１０とし，遠い方のコイルを外部磁場雑音を除去する参照コイル(reference coil)１１とし１次微分コイルを形成している。ここでコイル径を２０ｍｍφ，コイル間のベースラインを５０ｍｍとした。外部磁場雑音は生体より遠い信号源から生じており，これらは検出コイル及び参照コイルで同じように検出される。一方，生体からの信号はコイルに近いため検出コイル１０でより強く検出される。このため，検出コイル１０では信号と雑音が検出され，参照コイル１１では雑音のみが検出される。従って，両者のコイルで捕らえた磁場の差を取ることによりＳ／Ｎの高い計測ができる。
【００７９】
　１次微分コイルはＳＱＵＩＤ１２を実装した実装基板の超伝導配線を介してＳＱＵＩＤのインプットコイルに接続し，コイルで検出した生体磁場をＳＱＵＩＤに伝達する。生体磁場成分の接線成分Ｂx，Ｂyを検出する磁場センサの概略図を図１０に示す。この磁場センサは平面型のコイルを使用しており，検出コイル１０’，１０”及び参照コイル１１’，１１”が１つの平面に並び，コイル径は２０ｍｍ×２０ｍｍ，ベースラインは５０ｍｍとした。コイルは法線成分用と同様にＳＱＵＩＤ１２’，１２”の実装基板に接続している。４角柱の支持体の互いに直交する２面に，これらｘ成分検出用磁場センサ１３とｙ成分検出用磁場センサ１４を張り付けることにより，ｘ及びｙ成分を測定できる磁場センサを形成している。この４角柱は図８に示すようにアレイ状に配置した。
【００８０】
　磁場センサを内蔵したデュワは，ベットに横たわった被験者の胸部上方に配置し心臓から発生する磁場を計測する。ここで，体の横方向をｘ軸とし，体の上下方向をｙ軸とする。磁場センサ（２０−１，〜，２０−８，２１−１，〜，２１−８，２２−１，〜，２２−８，２３−２，〜，２３−８，２４−１，〜，２４−８，２５−１，〜，２５−８，２６−１，〜，２６−８，２７−１，〜，２７−８）の配置と胸部３０との位置関係を図１１に示す。この位置関係で計測した生体磁場信号を図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
【００８１】
　図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は，各磁場センサ（８×８のアレイ状に並んだ磁場センサ）による，ある健常者の心臓から発する磁場の時間変化を表わす波形を示し，各図の中の６４個の波形の横軸が時間軸，縦軸が検出された磁場強度を示している。図１２（ａ）は接線成分Ｂx，図１２（ｂ）は接線成分Ｂy，図１２（ｃ）は法線成分Ｂz，の各成分の時間（横軸）の変化を，各磁場成分毎に信号強度の最も大きいチャンネルの絶対値の最大値で規格化して表示している。
【００８２】
　図１３に示す点線，実線は，健常者について計測された特定の２チャンネルに関する接線成分（Ｂx）の時間変化を表わす波形を実線，点線で示している。心臓の心室が脱分極したＱＲＳ波が出現する時間帯Ｔ1でのＱ波，Ｒ波，及びＳ波のピーク（極値）を与える時点を図１３中にそれぞれｔQ，ｔR，ｔsで示した。また，心臓の再分極過程であるＴ波の出現する時間帯Ｔ2とし，ピーク（極値）を与える時点をｔTで示した。
【００８３】
　図１３に於いて，Ｐ波は心房の興奮（脱分極(depolarization)）を示し，Ｑ波，Ｒ波，及びＳ波からなるＱＲＳ波は心室の興奮（脱分極）を示し，Ｔ波はＱＲＳ波に続いて出現するゆるやかなふれであり，心筋の再分極(repolarization)を示している。脱分極は，はじめに筋の中を興奮が広がる過程であり，再分極は，興奮した筋が静止状態に戻る過程である。
【００８４】
　図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は，ｔQ，ｔR，ｔsの時点での心磁場の強度の等しい点を線で結んだ等磁場線図を示す。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は，（数４）の│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│で示され，６４個所で計測された接線成分Ｂx，Ｂyを合成した２次元のベクトル強度分布を示している。更に，図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）中の矢印は，６４個所の各測定点での電流源が各測定点での磁場を作っているものとして仮定した時の２次元の電流ベクトルを示している。この電流ベクトルにより心臓内での電流方向及び分布が推定できる。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）の各図の横軸ｘ，縦軸ｙは磁場センサが配置されている座標を示す。図１４（ａ）に示すように，Ｑ波のピーク時では，心臓内を流れる電流は心室中隔で右下方向に流れ，図１４（ｂ）に示すように，Ｒ波のピーク時では，左心室全体で斜め下方向に電流が大きく流れ，図１４（ｃ）に示すように，Ｓ波のピーク時では，心室基部の方向の左斜め上方向に電流が流れ，心室の脱分極過程が終了することが分かる。このように，図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）の等磁場線図により各時間での心臓内の活動部位及び電流方向が可視化できることが分かる。
【００８５】
　図１５は，心磁波形のＱ波からＳ波までのＱＲＳ波が出現する時間帯Ｔ1に於いて検出された２つの接線成分Ｂx，Ｂyから得た２次元ベクトル強度│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ）│を各点（ｘ，ｙ）について，（数４）の積分を行ない，同じ積分値の点を結んだ等積分図である。図１５のｘ軸，ｙ軸は，生体表面に配置された磁場センサの座標を表し，等積分図の各曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線のもつ積分値を示す。図１５から，ＱＲＳ波の時間帯に心筋に流れた電流の多くは心筋の厚みが大きい左心室で流れたことが分かり，等積分図でのピーク位置と心臓に流れる電流量の多い部位とがよく対応することが分かった。
【００８６】
　図１６は，図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）から図１５のデータを求めたのと同一の健常者について，法線線分Ｂzを各点（ｘ，ｙ）に於いて計測し，（数３４）によりＳt（ｘ，y，ｔ）を求め，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ1について，（数３５）の積分を行ない同じ積分値の点を結んだ等積分図である。以下，図１６から図２１に於いて，ｘ軸，ｙ軸は，生体表面に配置された磁場センサの位置座標（単位はｍである）を表わす。図１６から図２１の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線のもつ積分値を示す。
【００８７】
　図１５に示す磁場の接線成分Ｂx，Ｂyから求めた等積分図と，図１６に示す磁場の法線成分Ｂzから求めた等積分図のパターンは一致することが判明した。この一致は，（数６）及び（数７），又は（数３２）及び（数３３）が実際の実験データでほぼ成立していることを意味している。
【００８８】
　図１７は，図１５を求めたのと同一の健常者について，Ｔ波の時間帯Ｔ2に於いて検出された２つの接線成分Ｂx，Ｂyから得た２次元ベクトル強度│Ｂxy（ｘ，ｙ）│を各点（ｘ，ｙ）について，（数４）の積分を行ない同じ積分値の点を結んだ等積分図である。図１７に於いて，１ｅ＋００３は，１０００を示す。
【００８９】
　図１８は，時間帯Ｔ2についての（数４）の積分値と，ＱＲＳ波が発生した期間帯Ｔ1についての（数４）の積分値との差（数３７）を表わす等高線図である。即ち，図１８は図１７に示す等積分図から図１５に示す等積分図を差し引いた図である。Ｔ波の時間帯Ｔ2の方が，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ1よりも長い。また，図１７のパターンは，図１５に示すパターンと似ている。このため，図１８に示す等高線図は全体が正の値となる。図１７，図１８の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線のもつ上記の積分値の差の値を示す。
【００９０】
　次ぎに，心筋梗塞の患者の心磁場計測に関する結果を，図１９，図２０，図２１に示す。図１９は，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ1について図１５と同様にして求めた等積分図，図２０は，Ｔ波の時間帯Ｔ2について図１７と同様にして求めた等積分図，図２１は，Ｔ波の時間帯Ｔ2についての積分値（数４）と，ＱＲＳ波の時間帯Ｔ1についての積分値（数４）との差（数３８）を表わし，図１８と同様にして求めた等高線図である。即ち，図２１は，図２０に示す等積分図から図１９に示す等積分図を差し引いた図である。図１９，図２０の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線のもつ積分値を示し，図２１の曲線の黒丸の近傍に示した数値はその曲線の持つ上記の積分値の差の値を示す。
【００９１】
　図１９に示す時間帯Ｔ1での等積分図は，図１５及び図１６に示す等積分図とあまり差のないパターンであり，左心室に電流が多く流れたことが分かる。しかし，図２０に示す時間帯Ｔ2での等積分図は，図１９に示す時間帯Ｔ1での等積分図とは異なるパターンとなり，心筋梗塞のために，時間帯Ｔ1と時間帯Ｔ2では心臓に流れる電流量のパターンが大きく異なることが明確に分かる。更に，図２１に示す等高線図は全体が負の値をもち，全体が正の値をもつ図１８に示す健常者の等高線図とは大きく異なり，心筋梗塞の患者では，時間帯Ｔ2で心臓に流れる電流が障害を受けていることが明確に分かる。
【００９２】
　以上説明したように，心臓の時間帯Ｔ1と時間帯Ｔ2に於ける磁場強度を画像化するすることにより，患者に苦痛を与えることなく非侵襲的に，１分以下の短時間で，健康な状態と異常な状態（例えば，心筋梗塞の状態，虚血状態等）とを容易に判別できる。即ち，逆問題を解くことな疾患部位の早期発見，推定が可能となる。
【００９３】
　図２２には生体磁場計測装置のコンピュータの画面上での処理画像例を示す。マルチウィンド形式になっており，各処理画像をそれぞれのウィンド上に表示できる。また，先に説明した図１５から図２１では磁場強度や積分値の高低がわかるように各曲線に数値を入れたが，ディスプレイ上では等高線の高低によって色分けをして３次元カラー表示している。同時に，図１３に示すような磁場成分の時間変化を表わす波形（心磁図），更には心電図も表示できるようになっており，心臓疾患に関する総合的な解析ができるようにしている。
【００９４】
　図２３は本発明の生体磁場計測装置のデスプレイに表示された処理画像の一例を示す図である。図２３に於いて，ＭＣＧは心磁図の例，ＱＲＳは積分範囲をＱＲＳ波の発生する期間Ｔ1とし（数３５）により得られた第１の等積分図，Ｔは積分範囲をＴ波の発生する期間Ｔ2とし（数３５）により得られた第２の等積分図，（Ｔ−ＱＲＳ）は第１及び第２の等積分図の差の各例を示す。図２２，図２３に示すディスプレイ上の表示例では，等高線の高低によって色分けをして３次元カラー表示している。
【００９５】
　なお，（数４），（数３５）に於いて，積分を行なわず簡便な方法により，Ｉ1（ｘ，ｙ），Ｉ2（ｘ，ｙ）を求めることもできる。即ち，以下の（数４２）〜（数４５）からＩ1（ｘ，ｙ），Ｉ2（ｘ，ｙ）を求めて，更に，（数３６）〜（数４１）を適用する。生体から発する磁場の接線成分（生体の面に平行な成分）Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ），Ｂy（ｘ，ｙ，ｔ）を計測する場合には（但し，直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に於いて生体の面に平行な面をｘｙ面，生体の面に垂直な軸をｚとする），接線成分ＢxとＢyの２乗和の平方根から２次元ベクトル強度│Ｂxy（ｘ，ｙ）│（│　│は絶対値を表わす）を（数４２）により求める。
【００９６】
│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ0）│＝
√｛（Ｂx（ｘ，ｙ，ｔ0））2＋（Ｂy（ｘ，ｙ，ｔ0））2｝　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４２）
　次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の時点での波形│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ0）
│の値Ｉ1（ｘ，ｙ）を（数４３）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ
）でのＩ1（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求めて，等磁場線図を表
示画面に表示する。
【００９７】
Ｉ1（ｘ，ｙ）＝│Ｂxy（ｘ，ｙ，ｔ0）│　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４３）
　生体の面に垂直な磁場成分Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ）を計測する場合には，垂直な磁場成分Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）のｘ方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）／∂ｘと，Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）の方向の変化率∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）／∂ｙと求め，（数４４）に示すように２乗和の平方根Ｓt0（ｘ，ｙ，ｔ）を求める。
【００９８】
Ｓt0（ｘ，ｙ，ｔ0）＝√［｛∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）／∂ｘ｝2
　　　　　　　　　　　＋｛∂Ｂz（ｘ，ｙ，ｔ0）／∂ｙ｝2］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４４）
　次いで，各点（ｘ，ｙ）について任意の時点での波形Ｓt0（ｘ，ｙ，ｔ0）の値Ｉ2（ｘ，ｙ）を（数４５）により求め，内挿，外挿により各点（ｘ，ｙ）での値Ｉ2（ｘ，ｙ）が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求めて，等磁場線図を表示画面に表示する。
【００９９】
Ｉ2（ｘ，ｙ）＝│Ｓt0（ｘ，ｙ，ｔ0）│　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４５）
　なお，（数４２）〜（数４５）に於いてｔ0として，例えば，心臓を測定の対象とする時には，心室が収縮した時のＱ，Ｒ，Ｓの各波の極大値を与える時点をとる。更に，（数４２）〜（数４５）に於いてｔ0として，複数のｔ0をとり求めた複数の値の間での，等加重を含む和又は差，比を求める等の演算を行ない，内挿，外挿により演算結果が同じ値の点を結ぶ等磁場線図を求めて，等磁場線図を表示画面に表示する。このような方法によっても，上記で説明した（数４），（数３５）を用いる方法とほぼ同様な結果を得ることができる。
【０１００】
　従来方法により法線成分Ｂzを測定して得た患者Ｘの心磁図のＱ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する時点での等磁場線図を，図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に於いて，点線は吸い込まれる磁場の等磁場線図を示し，実線は沸き出す磁場の等磁場線図を示し，白抜き矢印は電流ダイポールの大きさ，方向を示している。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す等磁場線図には，心臓内に存在する電流源を１つと仮定した時の電流ダイポールの位置を白抜き矢印により示して重ねて表示している。図２４（ａ）に示すように，Ｑ波の極値が出現する時点では，心室中隔で右下方向に電流が流れ，図２４（ｂ）に示すように，Ｒ波の極値が出現する時点では，左室全体で左斜め下方向に電流が大きく流れる。また，図２４（ｃ）に示すように，Ｓ波の極値が出現する時点では，心室基部方向に右斜め上に電流が流れ，心室の脱分極過程が終了するのが分かる。
【０１０１】
　上記患者Ｘの心臓から発する磁場の接線成分Ｂx，Ｂyを測定し，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各極値が出現する時点に於いて，接線成分を（数４２），（数４３）に基づいて合成した等磁場線図を，図２５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。
【０１０２】
　図２５（ａ）のパターンと図２４（ａ）のパターン，図２５（ｂ）のパターンと図２４（ｂ）のパターン，図２５（ｃ）のパターンと図２４（ｃ）のパターン，はそれぞれほぼ一致する。しかし，図２５（ｂ）に示すＲ波の極値が出現する時点のパターンでは，心筋は広い領域で活動しており，図２４（ｂ）のＲ波の極値が出現する時点のパターンでは鮮明でなかった複数の電流源が容易に判別でき，電流源の１つは左方向に存在し，他の電流源は下方に存在することが分かる。
【０１０３】
　図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各極値が出現する時点での法線成分Ｂzの等磁場線図データをそれぞれ用いて，（数４４），（数４５）に基づいて求めた，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各極値が出現する時点の等磁場線図を，図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す結果から，図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す法線成分Ｂzの等磁場線図や，（数１）に基づくアローマップでは判別しにくかった複数の電流源が判別できる。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）のパターンは，図２５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すパターン（接線成分Ｂx，Ｂy合成から得られるＢxyの等磁場線図）と同等であることが分かる。このことは，（数６）及び（数７），又は（数３２）及び（数３３）が実際の実験データでほぼ成立していることを意味している。
【０１０４】
　なお，図２４（ａ）から図２６（ｃ）の各図に於いて，横軸ｘ，縦軸ｙは，生体表面に配置された磁場センサの位置座標を表わす。
【０１０５】
　以上の説明では，心磁場計測に関する例をとって本発明を説明したが，脳磁図（ＭＥＧ）を得る脳磁場計測の場合にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【０１０６】
　図２７は脳磁場を計測する脳磁場計測システムの脳磁場計測用デュワの内部構成の一部を示す断面図である。図２７に示すように，脳磁場を計測する場合には，胸部と異なり頭部は球状であるため，ＳＱＵＩＤ磁束計１０３−１，１０３−２，…，１０３−Ｎを内蔵する頭部計測用デュワ１０２の底面の形状を半球として頭部１００を覆うようにする。ＳＱＵＩＤ磁束計１０３−１，１０３−２，…，１０３−Ｎは頭部計測用デュワ１０２の内側の面に沿って放射状に配置され，各ＳＱＵＩＤ磁束計の先端面（磁場計測面）は半球面の接線面にほぼ平行となるように配置されている。半球の中心が頭部の脳部のほぼ中心と一致するように脳部を球と仮定して半球の半径は設定され，この半径は成人でも測定できるよう約１０ｃｍとした。頭部計測用デュワ１０２の内部には熱輻射シールド部材１０４が配置され頭部計測用デュワの上部は上板１０５により密閉されている。ＳＱＵＩＤ磁束計１０３−１，…，１０３−Ｎにより検出された信号は信号線１０６−１，…，１０６−Ｎを通して頭部計測用デュワの外部に取り出される。
【０１０７】
　図２８は図２７に示す脳磁場計測システムにより計測可能な磁場成分と頭部の関係を説明する図である。頭部の上方に放射状に複数の位置の１つＯ’配置されたＱＵＩＤ磁束計により計測可能な脳磁場Ｂの成分は，Ｏを原点とする極座標（ｒ，θ，φ）に於けるｒ方向の成分Ｂr（法線成分）である。図２８に於いて，成分Ｂθ，Ｂφは頭部表面に平行な接線成分を示し，原点Ｏは脳部を球と仮定した時の球の中心である。体性感覚として右中指に電気刺激を与え，図２７に示す脳磁場計測システムにより法線成分Ｂrを検出し，電気刺激を与えてから約１００ｍｓｅｃ後に出現する脳波が最大となる時点での等磁場線図を求める。図２９（ａ），（ｂ）は，図２７に示す脳磁場計測システムにより得られる等磁場線図の一例を示す図であり，図２９（ａ）は従来の方法による法線成分Ｂrの等磁場
線図，図２９（ｂ）は以下に示す本発明の（数４６）を使用して得られる等磁場線図（地球儀に示された地図の如く，脳部を近似する球面に表示された脳磁場の強度分布を示す。）を示す。
【０１０８】
Ｓt（θ，φ，ｔ）＝
√｛（∂Ｂr（ｔ）／∂θ）2＋（∂Ｂr（ｔ）／∂φ）2｝　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４６）
　図２９（ａ）に示す等磁場線図には，脳内に存在する電流源を１つと仮定した時の電流ダイポールの位置を白抜き矢印により示して重ねて表示している。図２９（ａ）において，点線は吸い込まれる磁場の等磁場線図を示し，実線は沸き出す磁場の等磁場線図を示し，白抜き矢印は電流ダイポールの大きさ，方向を示している。図２９（ａ）に示す法線成分Ｂrの等磁場線図で従来推定していた電流源（白抜き矢印で示す電流ダイポール）が，図２９（ｂ）に示す等磁場線図ではピーク位置Ａに対応して出現していることが容易に直視できる。なお，図２７に図示しない脳磁場計測システムのその他の構成は基本的に図７に示す生体磁場計測装置の構成と同一である。
【０１０９】
　以上説明した本発明による各種の方法により得られる心磁場，脳磁場に関する等磁場線図を使って，磁場源を解析する方法として，逆問題を解く様々のアルゴリズムが考えられる。実際に多く使用されている単純なアルゴリズムは，磁場源として単一あるいは２つ程度の電流ダイポールを想定し，これら電流ダイポールが存在する位置座標を初期条件として任意に仮定して，各位置座標に存在する電流ダイポールが，ビオサバールの式で表される磁場を作るものとして，実測した磁場の計測点（ｘ，ｙ）での磁場を計算する。計算された磁場〈Ｂc（ｘ，ｙ）
〉と実測値の磁場〈Ｖm（ｘ，ｙ）〉（ｍ＝１，２，…，Ｍ：Ｍは実測される磁場の計測点の総数）との差で表される次の（数４７）に示す評価関数を計算し，各電流ダイポールの位置座標を変化させて，評価関数Ｌの最小値を解析的に求めていく。（数４７）に於いて，Ｇは定数，〈ｎs〉は法線又はｚ方向の単位ベクトルであり，加算記号Σは，ｍ＝１，２，…，Ｍに関する加算を示す。
【０１１０】
Ｌ＝Σ｛〈Ｖm（ｘ，ｙ）〉−Ｇ（［〈Ｂc（ｘ，ｙ）〉］・ｎs）｝2
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数４７）
　しかし，（数４７）に基づく方法では，磁場の広い測定領域を解析する場合，最小値に収束しない場合も出てくる。本発明では，評価関数Ｌを算出の際のダイポールの位置と個数の初期条件を，（数３），（数３４），又は（数４６）に基づく等磁場線図に於けるピーク位置をダイポールの位置とし，更に，等磁場線図に於けるピークの個数をダイポールの個数として予め決める。このように初期条件を与え評価関数Ｌを解くことにより，磁場源解析が必ず収束する。ディスプレイ上に表示される，（数３），（数３４），又は（数４６）に基づく心磁場，脳磁場に関する等磁場線図上での各ピーク位置を指定することにより，自動的に各ピーク位置の座標とその個数が上記の初期値として自動的に装置に入力され，評価関数Ｌが解かれ，収束する磁場源解析結果が得られる。
【０１１１】
　従って，従来技術のように試行錯誤的に初期値を設定するのではなく，計測の結果得られる等磁場線図のデータに基づいて，初期値設定をほぼ一義的にかつ容易に可能ででき，効率よくより正確に逆問題を解くことが可能となる。
【０１１２】
　なお，以上の説明に於いて使用した等磁場線図を表わす各図では，医療の分野で行なわれている通例に従い，人体の右側を各図の左側に表示し，人体の左側を各図の右側に表示している。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に於いて，心磁場の発生を，無限平面導体中の電流ダイポールから発生する磁場によりモデル化して解析するための図。
【図２】本発明に於いて，無限平面導体の内部に存在する電流ダイポールのモーメントの概略位置を示す図。
【図３】本発明に於いて，無限平面導体の上でのＢx及び−∂ＢZ／∂ｘをそれぞれの最大値で規格化した相対磁場強度曲線Ｃ1，Ｃ2を示す図。
【図４】本発明に於いて，−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第１項，第２項，第３項を示す磁場強度曲線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5を示す図。
【図５】本発明に於いて，Ｂx，∂ＢZ／∂ｘのそれぞれの第１項と第２項を規格化の後に比較した相対磁場強度曲線Ｃ6，Ｃ7，Ｃ8，Ｃ9を示す図。
【図６】本発明に於いて，α＝（∇Ｋ）z／Ｋ，｛−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第１項｝／｛Ｂx（ｘ，０）の第１項｝，｛−∂ＢZ（ｘ，０）／∂ｘの第２項｝／｛Ｂx（ｘ，０）の第２項｝の各々の磁場強度曲線Ｃ10，Ｃ11，Ｃ12を示す図。
【図７】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置の概略構成を示す図。
【図８】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置に於ける磁場センサの配置構成を示す図。
【図９】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置に於ける磁場の法線成分を検出する磁場センサ単体の構成を示す図。
【図１０】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置に於ける磁場の接線成分を検出する磁場センサ単体の構成を示す図。
【図１１】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置に於ける磁場センサの配置と人体の胸部との位置関係を示す図。
【図１２】本発明の実施例に於いて，各磁場センサ位置に於いて計測した健常者の心臓から発する磁場の各方向の成分の時間変化を表わす波形を示す図。
【図１３】本発明の実施例に於いて，健常者について計測された特定の２チャンネルに関する接線成分（Ｂx）の時間変化を表わす波形を示す図。
【図１４】本発明の実施例に於いて，磁場の接線成分Ｂx，Ｂyを計測した健常者の心磁波形から得た，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の各波のピーク時に於ける等磁場線図。
【図１５】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの接線成分から得た等積分図。
【図１６】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出された法線線分から得た等積分図。
【図１７】本発明の実施例に於いて，健常者の心磁波形のＴ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの接線成分から得た等積分図。
【図１８】図１７に示す等積分図から図１５に示す等積分図を差し引いた図。
【図１９】本発明の実施例に於いて，心筋梗塞の患者の心磁波形のＱＲＳ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの接線成分から得た等積分図。
【図２０】本発明の実施例に於いて，心筋梗塞の患者の心磁波形のＴ波が出現する時間帯に於いて検出された２つの接線成分から得た等積分図。
【図２１】図２０に示す等積分図から図１９に示す等積分図を差し引いた図。
【図２２】本発明が実施される心磁場計測を行なう生体磁場計測装置のパソコンでの出力画面の例を示す図。
【図２３】本発明の生体磁場計測装置のデスプレイに表示された処理画像の一例を示す図。
【図２４】従来方法により法線成分Ｂzを測定して得た，心磁図（ＭＣＧ）のＱ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する時点での等磁場線図を示す図。
【図２５】本発明の実施例に於いてそれぞれ，心臓からの磁場の接線成分Ｂx，Ｂyを測定し，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する時点に於いて，接線成分を合成したＢxyの等磁場線図を示す図。
【図２６】本発明の実施例に於いて，図２４に示す，Ｑ波，Ｒ波，Ｓ波の極値が出現する時点での法線成分Ｂzの等磁場線図データをそれぞれ用いて，（数４３），（数４４）に基づいて求めた，各時点での等磁場線図を示す図。
【図２７】本発明の実施例に於いて，脳磁場を計測する脳磁場計測システムの脳磁場計測用デュワの内部構成の一部を示す断面図。
【図２８】図２７に示す脳磁場計測システムにより計測可能な磁場成分と頭部の関係を説明する図。
【図２９】図２７に示す脳磁場計測システムにより得られる等磁場線図の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１１４】
１…磁場シールドルーム，２…被検者，３…ベッド，４…デュワ，５…自動補給装置，６…ＦＦＬ回路，７…フイルター回路，８…計算機，１０，１０’，１０”…検出コイル，１１，１１’，１１”…参照コイル，１２，１２’，１２”…ＳＱＵＩＤ，１３…ｘ成分検出用磁場センサ，１４…ｙ成分検出用磁場センサ，２０−１，２０−２，〜，２０−８，２１−１，〜，２１−８，２２−１，〜，２２−８，２３−２，〜，２３−８，２４−１，〜，２４−８，２５−１，〜，２５−８，２６−１，〜，２６−８，２７−１，〜，２７−８…磁場センサ，３０…胸部，１０３−１，１０３−２，…，１０３−Ｎ…ＳＱＵＩＤ磁束計，１００…頭部，１０２…頭部計測用デュワ，１０４…熱輻射シールド部材，１０５…上板，１０６−１，…，１０６−Ｎ…信号線。
【図１】
2004073894.tif 000003
【図２】
2004073894.tif 000004
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月2日(2003.12.2)
【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】
　２方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により検出された，生体から発す
る生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分を用いて，前記２方向の接線成分を
求め，前記２方向の接線成分から任意の時点での等磁場線図を求めることを特徴
とする生体磁場の等磁場線図の算出方法。
【請求項２】
　ｘ，ｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により検出された，生体から
発する生体磁場の前記生体の面に垂直な法線成分Ｂｚを用いて，前記ｘ，ｙ方向
の接線成分Ｂｘ，Ｂｙを求め，前記接線成分Ｂｘ，Ｂｙから任意の時点での等磁
場線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出方法。
【請求項３】
　生体表面に平行な面を直交座標のｘ，ｙ平面，前記生体表面に垂直な方向を前
記直交座標のｚ軸とし，ｘ及びｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計によ
り検出された，前記生体表面に垂直な法線成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）を用いて，前
記ｘ方向の接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ）が∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘに比例し
，前記ｙ方向の接線成分Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ）が∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙに比
例するとして，前記接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ）及びＢｙ（ｘ，ｙ，ｔ）を求め
，前記接線成分Ｂｘ（ｘ，ｙ，ｔ），Ｂｙ（ｘ，ｙ，ｔ）から任意の時点ｔでの
等磁場線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出方法。
【請求項４】
　生体表面に平行な面を直交座標のｘ，ｙ平面，前記生体表面に垂直な方向を前
記直交座標のｚ軸とし，ｘ及びｙ方向に配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計によ
り検出された，前記生体表面に垂直な法線成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）の前記ｘ及び
ｙ方向での変化率の２乗和
Ｓ（ｘ，ｙ，ｔ）
＝│（∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｘ）２＋（∂Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）／∂ｙ）２│
の平方根に比例する値を求め，任意の時点ｔでの前記値の等しい点を結ぶ等磁場
線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出方法。
【請求項５】
　生体表面に平行な面を直交座標のｘ，ｙ平面，前記生体表面に垂直な方向を前
記直交座標のｚ軸とし，複数の磁束計により検出された，前記生体から発する生
体磁場の前記生体表面に垂直な磁場成分Ｂｚ（ｘ，ｙ，ｔ）のｘ方向及びｙ方向
での変化率の２乗和の平方根に比例する値を求め，任意の時点ｔでの前記値の等
しい点を結ぶ等磁場線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出方
法。
【請求項６】
　生体の頭部を球と仮定して，前記球の半径をもつ半球面の接線面にほぼ平行と
なるように先端部が配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により検出され，前記球
の中心を原点とする極座標（ｒ，θ，φ）に於けるｒ方向の磁場成分であり，前
記生体の脳部から発生する生体磁場の前記接線面に垂直な法線成分Ｂｒ（θ，φ
，ｔ）を用いて，θ方向の接線成分Ｂθ（θ，ψ，ｔ）が∂Ｂｒ（θ，φ，ｔ）
／∂θに比例し，φ方向の接線成分Ｂφ（θ，φ，ｔ）が∂Ｂｒ（θ，φ，ｔ）
／∂φに比例するとして，前記接線成分Ｂθ（θ，φ，ｔ）及びＢφ（θ，φ，
ｔ）を求め，前記接線成分Ｂθ（θ，φ，ｔ）及びＢφ（θ，φ，ｔ）から任意
の時点ｔでの等磁場線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出
方法。
【請求項７】
　生体の頭部を球と仮定して，前記球の半径をもつ半球面の接線面にほぼ平行と
なるように先端部が配置される複数のＳＱＵＩＤ磁束計により検出され，前記球
の中心を原点とする極座標（ｒ，θ，φ）に於けるｒ方向の磁場成分であり，前
記生体の脳部から発生する生体磁場の前記接線面に垂直な法線成分Ｂｒ（θ，φ
，ｔ）の，θ方向及びφ方向での変化率の２乗和
Ｓ（θ，φ，ｔ）
＝│（∂Ｂｒ（θ，φ，ｔ）／∂θ）２＋（∂Ｂｒ（θ，φ，ｔ）／∂φ）２│
の平方根に比例する値を求め，任意の時点ｔでの前記値の等しい点を結ぶ等磁場
線図を求めることを特徴とする生体磁場の等磁場線図の算出方法。