(57)【要約】【課題】測定精度に悪影響を与えることなく、被験者の様子を観察することが可能な脳磁計システムを提供する。【解決手段】脳磁計システム１００は、超伝導シールド型脳磁計１と、光学伝達部２０と、を備える。超伝導シールド型脳磁計１は、被験者Ｐを載置する載置台１Ｃと、載置台１Ｃを覆う超伝導磁気シールド装置１１と、超伝導磁気シールド装置１１の内部に設けられ、被験者Ｐの脳の神経活動に伴って発生する磁場の変化を計測する計測ユニット１Ａと、を有する。光学伝達部２０は、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を電気信号に変換することなく、超伝導磁気シールド装置１１の外部へ伝達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導シールド型脳磁計と、
光学伝達部と、を備え、
前記超伝導シールド型脳磁計は、被験者を載置する載置台と、
前記載置台を覆う超伝導磁気シールド装置と、
前記超伝導磁気シールド装置の内部に設けられ、前記被験者の脳の神経活動に伴って発生する磁場の変化を計測する計測ユニットと、を有し、
前記光学伝達部は、前記超伝導磁気シールド装置の内部の光を電気信号に変換することなく、前記超伝導磁気シールド装置の外部へ伝達する、脳磁計システム。
【請求項２】
前記光学伝達部は、光ファイバによって光を伝達する、請求項１に記載の脳磁計システム。
【請求項３】
前記光学伝達部は、鏡によって光を伝達する、請求項１に記載の脳磁計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、脳磁計システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、超伝導量子干渉計（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＱＵＩＤ）センサを用いた脳磁計が知られている。このような脳磁計は、例えば特許文献１に開示されているように、円筒状の磁気シールドを備えている。磁気シールドの内部空間は外部磁場から遮蔽されており、ＳＱＵＩＤセンサを用いた計測は磁気シールドの内部で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４６３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、脳磁計を用いて測定を行っている最中に、被験者の様子を観察したいという要求がある。しかし、特許文献１に記載されているような磁気シールドを使用した脳磁計では、筒状の磁気シールドの中に被験者が入るため、外部から被験者の様子を観察することは困難である。また、磁気シールドの内部に、例えばモニタ用のカメラなどといった電子機器を入れると、電子機器がノイズ源となって脳磁測定の精度に悪影響を及ぼす。したがって、測定精度に悪影響を与えることなく、被験者の様子を観察することが可能な脳磁計システムが要請されている。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、測定精度に悪影響を与えることなく、被験者の様子を観察することが可能な脳磁計システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る脳磁計システムは、超伝導シールド型脳磁計と、光学伝達部と、を備える。前記超伝導シールド型脳磁計は、被験者を載置する載置台と、前記載置台を覆う超伝導磁気シールド装置と、前記超伝導磁気シールド装置の内部に設けられ、前記被験者の脳の神経活動に伴って発生する磁場の変化を計測する計測ユニットと、を有し、前記光学伝達部は、前記超伝導磁気シールド装置の内部の光を電気信号に変換することなく、前記超伝導磁気シールド装置の外部へ伝達する。
【０００７】
本発明に係る脳磁計システムによれば、超伝導磁気シールド装置の内部の光を電気信号に変換することなく、超伝導磁気シールド装置の内部の光を外部へ伝達することができる。したがって、測定精度に悪影響を与えることなく、被験者の様子を観察することが可能となる。
【０００８】
一実施形態では、光学伝達部は、光ファイバによって光を伝達する。光ファイバは取り回しが容易であるので、この構成よれば、脳磁計システムの設計の自由度を向上させることができる。
【０００９】
一実施形態では、光学伝達部は、鏡によって光を伝達する。これにより、低コストかつ簡単な構成で超伝導磁気シールド装置の内部の光を外部へ伝達することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脳磁測定に悪影響を与えることなく、被験者の様子を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る脳磁計システム１００の構成を概略的に示す図である。
【図２】一実施形態に係る脳磁計システム２００の構成を概略的に示す図である。
【図３】一実施形態に係る脳磁計システム３００の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１実施形態］
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る脳磁計システム１００の構成を概略的に示す図である。この脳磁計システム１００は、超伝導シールド型脳磁計１及び光学伝達部２０を備えている。
【００１４】
超伝導シールド型脳磁計１は、計測ユニット１Ａと、冷凍機１Ｂと、載置台１Ｃと、チューブ１Ｄと、を備える。超伝導シールド型脳磁計１は、計測ユニット１Ａ内の計測位置Ｈに頭が位置するように被験者Ｐを載置台１Ｃに着座させ、当該被験者Ｐの脳の神経活動に伴って発生する微弱な磁場の変化を非接触で計測、解析する装置である。この計測ユニット１Ａは、計測位置Ｈの周囲に配置され、脳で発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤセンサ３を備えている。この脳磁計装置１では被験者Ｐの脳の様々な位置から発生する磁場を検出するため、数十個〜数百個（６４個，１２８個，２５６個など）といった多数の上記ＳＱＵＩＤセンサ３が、被験者Ｐの頭の表面に沿うように配置され、センサホルダ４に固定されている。
【００１５】
計測ユニット１Ａは、ＳＱＵＩＤセンサ３を冷却するため、このＳＱＵＩＤセンサ３と液体ヘリウム５とを収納するためのデュワー（容器）７を備えている。デュワー７は、図１に示すように、円筒状で有底の断熱容器である。また、デュワー７の底部７ｂは、被験者の頭部を外から収容できるように内に凹んでいる。ＳＱＵＩＤセンサ３は、デュワー７内に貯留されている液体ヘリウム５によって冷却される。
【００１６】
なお、この超伝導シールド型脳磁計１では、ＳＱＵＩＤセンサ３の耐振性を向上させて、生体磁場の計測に対する振動の影響を低減させるべく、ＳＱＵＩＤセンサ３が装着されているセンサホルダ４が、デュワー７の内側面７ａに固定されている。
【００１７】
さらに、計測ユニット１Ａは、デュワー７を包囲するように配置されると共に、被験者Ｐを覆う筒型体１５を備えている。なお、筒型体１５とデュワー７との間には断熱材１９が配置されている。断熱材１９は、その内部が真空（又は真空に近い状態）となっており、断熱を可能としている。
【００１８】
この超伝導シールド型脳磁計１では、被験者Ｐの脳で発生する極めて微弱な磁場を検出する必要があるので、計測位置Ｈの近傍から外部磁場の影響を除去する必要がある。このため、筒型体１５は、筒軸が計測位置Ｈを通るように配置された筒状の超伝導磁気シールド装置１１を備えている。
【００１９】
超伝導磁気シールド装置１１は、筒形状に形成されている。超伝導磁気シールド装置１１は、デュワー７を包囲して筒型体１５の外筒部１５ａに支持されると共に、筒型体１５の上下寸法とほぼ同じ寸法で延在し、外筒部１５ａと内筒部１５ｂとの間の間隙に内蔵されている。また、計測位置Ｈは、筒軸上に位置すると共に、上下方向においても超伝導磁気シールド装置１１の全長のほぼ中央に位置している。また、超伝導磁気シールド装置１１の軸方向における一端には、計測位置Ｈに進入可能な開口部１１ｃが設けられている。開口部１１ｃは、超伝導磁気シールド装置１１の軸方向における下端に設けられている。
【００２０】
この超伝導磁気シールド装置１１は、ニッケルからなる円筒状の基板１１ａと、当該基板１１ａの内壁面全体に成膜されたシールド膜１１ｂとを備えている。シールド膜１１ｂは、ビスマス系酸化物超伝導体からなり、磁束侵入長よりも十分に大きい膜厚を有している。ここで、シールド膜１１ｂに用いられるビスマス系酸化物超伝導体としては、例えば、組成式Bi2Sr2Ca2Cu3Oxで表されるＢｉ２２２３、或いは、組成式Bi2Sr2CaCu2Oxで表されるＢｉ２２１２が好適に採用される。なお、超伝導体の材料としては、上記材料に限定されず、例えばRE123系超伝導材料（Y1Ba2Cu3Ox、Gd1Ba2Cu3Ox）等を用いてもよい。
【００２１】
冷凍機１Ｂは、超伝導磁気シールド装置１１を冷却する装置である。冷凍機１Ｂは、コンプレッサ（図示せず）を備え、運転状態においてコンプレッサの駆動により極低温の冷却媒体（例えば、ここではヘリウム）を送出する。冷凍機１Ｂは、チューブ１Ｄによって計測ユニット１Ａに接続されている。チューブ１Ｄは、冷却媒体を輸送可能に構成されている。チューブ１Ｄは、例えば金属製のフレキシブルチューブによって構成されている。
【００２２】
また、筒型体１５には、超伝導磁気シールド装置１１の外壁面に沿って冷媒を流通させる冷媒管（図示せず）が更に内蔵されている。そして、この冷媒管に、超伝導シールド型脳磁計１の冷凍機１Ｂから送出される極低温の冷媒（例えば、ここではヘリウム）を循環させることで、超伝導磁気シールド装置１１のシールド膜１１ｂが、超伝導転移温度以下まで冷却され、完全反磁性を発揮する。そして、このシールド膜１１ｂの完全反磁性によって、超伝導磁気シールド装置１１に包囲された計測位置Ｈが外部磁場から遮蔽されるので、ＳＱＵＩＤセンサ３においては外部磁場によるノイズをほとんど排除した微弱な磁場計測が可能になる。なお、当然ながら、この超伝導シールド型脳磁計１は、シールド膜１１ｂの臨界磁場を超えない外部磁場の環境下で使用される。
【００２３】
光学伝達部２０は、超伝導磁気シールド装置の内部の光を電気信号に変換することなく、前記超伝導磁気シールド装置の外部へ伝達する。光学伝達部２０は、光ファイバ束２１と、受光部２２と、表示部２３と、を備えている。光ファイバ束２１は、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達する。光ファイバ束２１の一端部には受光部２２が形成され、他端部には光ファイバ束２１によって伝達された光を画像として表示する表示部２３が形成されている。
【００２４】
なお、光学伝達部２０は、超伝導磁気シールド装置１１の内部においては光を電気的な信号に変換することなく伝達するが、超伝導磁気シールド装置１１の外部においては、電気的な信号に変換する装置を更に備えていてもよい。
【００２５】
光ファイバ束２１は、複数の光ファイバを束ねることによって形成されている。光ファイバ束２１は、開口部１１ｃを介して超伝導磁気シールド装置１１の内部から外部へ引き出されている。また、光ファイバ束２１は、超伝導磁気シールド装置１１への出入りの妨げとならないように、内筒部１５ｂに沿って固定されていてもよい。
【００２６】
受光部２２は、光ファイバ束２１の各光ファイバの端部を二次元的に配列することによって形成されている。受光部２２は、被験者Ｐの様子を観察することができるように超伝導磁気シールド装置１１を内蔵する筒型体１５の内部に設置される。例えば、被験者Ｐの表情を観察するために、被験者Ｐの顔の正面となる内筒部１５ｂの位置に受光部２２を設置することができる。この場合、被験者Ｐの顔が配置される予定位置と略同じ高さに受光部２２を配置すると共に、受光部２２の端面を予定位置と対向する向きとなるように配置する。また、被験者Ｐの上半身全体を観察するために、開口部１１ｃ付近の位置に、被験者Ｐを見上げるように受光部２２を設置してもよい。この場合、受光部２２の端面が斜め上方へ向くように配置される。
【００２７】
表示部２３は、超伝導磁気シールド装置１１の外部に設けられており、受光部２２より入射し、光ファイバ束２１によって超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達された光を画像として表示する。具体的に、表示部２３は、光ファイバ束２１の各光ファイバの端部を、受光部２２における各光ファイバの配列と整合するように二次元的に配列することによって形成されていてよい。
【００２８】
また、表示部２３は超伝導磁気シールド装置１１の外部に設置されるので、光ファイバ束２１によって伝達された光を電気的な信号に変換してディスプレイ等に表示してもよい。
【００２９】
上記の実施形態によれば、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を電気的な信号に変換することなく超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達することができる。したがって、脳磁測定の精度に悪影響を与えることなく、被験者Ｐの様子を観察することが可能となる。
【００３０】
なお、光学伝達部２０が備える受光部の数は１つに限定されず、複数の受光部を備えていてもよい。例えば、被験者Ｐの顔の正面、左側面、及び右側面にそれぞれ受光部を設けることができる。このように複数の受光部を備えることにより、被験者Ｐの様子をより詳細に観察することができる。また、光学伝達部２０は、受光部の数に合わせて、複数の表示部を備えていてもよい。
【００３１】
図２は、本実施形態の変形例である脳磁計システム２００の構成を概略的に示す図である。脳磁計システム２００は、超伝導シールド型脳磁計１及び光学伝達部２０に加え、光学伝達部３０を更に備えている。
【００３２】
光学伝達部３０は、光学伝達部２０と同様に、超伝導磁気シールド装置の内部の光を電気信号に変換することなく、前記超伝導磁気シールド装置の外部へ伝達する。光学伝達部３０は、光ファイバ束３１と、受光部３２と、表示部３３と、を備えている。光ファイバ束３１は、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達する。光ファイバ束３１の一端部には受光部３２が形成され、他端部には光ファイバ束３１によって伝達された光を画像として表示する表示部３３が接続されている。
【００３３】
なお、光学伝達部３０は、超伝導磁気シールド装置１１の内部においては光を電気的な信号に変換することなく伝達するが、超伝導磁気シールド装置１１の外部においては、電気的な信号に変換する装置を更に備えていてもよい。
【００３４】
光ファイバ束３１は、光ファイバ束２１と同様に、複数の光ファイバを束ねることによって形成されている。光ファイバ束３１は、開口部１１ｃを介して超伝導磁気シールド装置１１の内部から外部へ引き出されている。また、光ファイバ束３１は、超伝導磁気シールド装置１１への出入りの妨げとならないように、内筒部１５ｂに沿って固定されていてもよい。
【００３５】
受光部３２は、光ファイバ束３１の各光ファイバの端部を二次元的に配列することによって形成されている。受光部３２は超伝導磁気シールド装置１１の外部に設置され、被験者Ｐに視覚刺激に使用する光を入射するために用いられる。また、受光部３２は超伝導磁気シールド装置１１の外部に設置されるので、画像データ又はビデオカメラ等によって撮影した映像データを電気信号から光学的な信号に変換するための装置を受光部３２に接続してもよい。
【００３６】
表示部３３は、受光部３２より入力され、光ファイバ束３１によって超伝導磁気シールド装置１１の内部に伝達された光を画像として表示する。一例では、表示部２３は、光ファイバ束２１の各光ファイバの端部を、受光部２２における各光ファイバの配列と整合するように二次元的に配列することによって形成されている。表示部３３は、測定中に被験者Ｐが当該表示部３３を見ることができるように、超伝導磁気シールド装置１１を内蔵する筒型体１５の内部に設置される。
【００３７】
上記の実施形態によれば、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を電気的な信号に変換することなく超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達される。したがって、脳磁測定の精度に悪影響を与えることなく、被験者Ｐの様子を観察することが可能となる。また、超伝導磁気シールド装置１１の外部から内部へ光を伝達する光学伝達部３０を備えているので、被験者Ｐに対して視覚的な刺激を与えることが可能となる。これにより、視覚によって誘発される被験者Ｐの脳磁場を測定することができ、より詳細に脳機能を解析することが可能である。
【００３８】
また、超伝導磁気シールド装置１１の外部の様子を被験者Ｐに見せることにより、被験者Ｐが脳磁測定中に感じる閉塞感を緩和することができる。これにより、例えば、被験者Ｐのストレスなどによる脳磁場への影響が軽減され、自然に近い状態で脳磁測定を行うことができる。
【００３９】
なお、光学伝達部３０が備える表示部の数は１つに限定されず、複数の表示部を備えていてもよい。例えば、被験者Ｐの右目及び左目に対して１つずつ表示部を設けることができる。このように表示部を設けることにより、被験者Ｐに対して片目ずつ視覚的な刺激を行い、視覚誘発磁場を測定することが可能である。また、光学伝達部３０は、表示部の数に合わせて複数の受光部を備えていてもよい。
［第２実施形態］
【００４０】
図３は、一実施形態に係る脳磁計システム３００の構成を概略的に示す図である。脳磁計システム３００は、超伝導シールド型脳磁計１及び光学伝達部４０を備えている。
【００４１】
光学伝達部４０は、複数の鏡を用いて光を伝達する。図３に示す例では、光学伝達部４０は３つの鏡４１〜４３によって構成されている。鏡４１は、脳磁測定中に被験者の様子を映すことができるように、超伝導磁気シールド装置１１を内蔵する筒型体１５の内部に設置される。例えば、被験者Ｐの表情を観察するために、被験者Ｐの顔の正面となる内筒部１５ｂの位置に鏡４１を設置することができる。鏡４２は、鏡４１に映った光を反射し、超伝導磁気シールド装置１１の外部に設置された鏡４３に投影する。例えば、鏡４２は超伝導シールド型脳磁計１が設置されている床に設置され、開口部１１ｃを通して鏡４１に映った光を反射する。鏡４３は、計測者が鏡４２によって反射された光を見ることができるように、超伝導磁気シールド装置１１の外部に設置される。
【００４２】
反対に、超伝導磁気シールド装置１１の外部の光は、鏡４３、鏡４２の順に反射され、最終的に超伝導磁気シールド装置１１の内部に設置された鏡４１に投影される。計測者は、鏡４３を見ることによって、超伝導磁気シールド装置１１の内部の被験者Ｐの様子を観察することができる。また、被験者Ｐは、鏡４１を見ることによって、超伝導磁気シールド装置１１の外部の様子を見ることができる。
【００４３】
なお、光学伝達部４０の構成は上記に限定されず、鏡の数、鏡を設置する位置、及び鏡を設置する角度などは任意に設計することができる。
【００４４】
上記の実施形態によれば、超伝導磁気シールド装置１１の内部の光を電気的な信号に変換することなく超伝導磁気シールド装置１１の外部に伝達される。したがって、脳磁測定の精度に悪影響を与えることなく、被験者Ｐの様子を観察することが可能となる。また、被験者Ｐも超伝導磁気シールド装置１１の外部の様子を見ることができるので、被験者Ｐに対して視覚的な刺激を行うことが可能となる。また、超伝導磁気シールド装置１１の外部の様子を被験者Ｐに見せることにより、被験者Ｐが脳磁測定中に感じる閉塞感を緩和することができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では光ファイバ束又は鏡の一方のみを用いた構成について説明したが、鏡と光ファイバとを組み合わせた構成によって光の伝達を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…超伝導シールド型脳磁計、１Ａ…計測ユニット、１Ｂ…冷凍機、１Ｃ…載置台、３…ＳＱＵＩＤセンサ、４…センサホルダ、５…液体ヘリウム、７…デュワー、１１…超伝導磁気シールド装置、１５…筒型体、１９…断熱材、２０，３０，４０…光学伝達部、２１，３１…光ファイバ束、２２，３２…受光部、２３，３３…表示部、４１，４２，４３…鏡、１００，２００，３００…脳磁計システム、Ｈ…計測位置、Ｐ…被験者。
【図１】
2017121356.tif 000003
【図２】
2017121356.tif 000004
【図３】
2017121356.tif 000005