(57)【要約】  磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法が開示されている。その方法は、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程と、複数の期間にわたって１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程と、平均化された１つまたは複数の時間微分信号を使用して被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程と、を含む。
2020519325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法であって、
前記被験者の身体の前記領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程と、
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成される前記磁場を分析する工程と、
を含む、
方法。
【請求項２】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを生成する工程、
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程と、
生成された前記信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する信号を取得する工程と、
を含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
心電図検査システムを使用して被験者の心臓の領域の電位を分析する方法であって、
被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程と、
平均化された前記時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成された前記電位を分析する工程と、
を含む、
方法。
【請求項５】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程、
を含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程と、
生成された前記信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する信号を取得する工程と、
を含む、
請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
取得された前記１つまたは複数の信号は、１つまたは複数のデジタル化された信号を含み、
複数の期間にわたって、デジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化し、
平均化されデジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者身体の前記領域を分析する工程、
を含む、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
複数の期間にわたって、１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程は、
トリガを使用して前記１つまたは複数の時間微分信号のそれぞれの周期期間を識別する工程と、
前記複数の識別された期間にわたって前記信号を平均化する工程と、
を含み、
前記トリガは、前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して決定される、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
さらに、
前記１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングする工程、
を含む、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号から１つまたは複数の診断パラメータを抽出することを含む、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
医療用の磁力計システムであって、
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することは、積分せずに平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することを含む、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つまたは複数の胎児、または筋肉のうちの１つを含む、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
前記１つまたは複数の検出器から、検出された時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される検出回路と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路と、
を備え、
前記磁力計システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成された前記磁場を分析する、
医療用磁力計システム。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号生成するよう構成される、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号を生成するよう構成され、
前記システムはさらに、
前記１つまたは複数の磁場信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する前記１つまたは複数の信号を取得するよう構成される処理回路、
を備える、
請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
被験者の身体の領域の時変電位を検出する１つまたは複数の検出器と、
前記１つまたは複数の検出器から、検出された前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を検出するよう構成される検出回路と、
複数の期間にわたって前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路と、
を備え、
前記心電図検査システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者の身体の前記領域により生成された電位を分析するよう構成される、
医療用心電図検査システム。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号を生成するよう構成される、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成するよう構成され、
前記システムはさらに、
前記１つまたは複数の電位信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される処理回路、
を備える、
請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
取得された前記１つまたは複数の信号は、１つまたは複数のデジタル化された信号を含み、
前記平均回路は、複数の期間にわたって、デジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成され、
前記システムは、平均化されデジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者の身体の前記領域を分析する、
請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記平均回路は、以下の工程、
トリガを使用して、前記１つまたは複数の時間微分信号のそれぞれの周期期間を識別する工程、および
識別された前記複数の期間にわたって前記信号を平均化する工程、
により複数の期間にわたって前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成され、
前記平均回路は、前記１つまたは複数の時間微分信号を使用してトリガを決定するよう構成される、
請求項１３ないし１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
さらに、
前記１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングするよう構成される１つまたは複数のフィルタ、
を備える、
請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号から１つまたは複数の診断パラメータを抽出することにより、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を分析するよう構成される、
請求項１３ないし２１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を積分することなく、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を分析するよう構成される、
請求項１３ないし２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つまたは複数の胎児、または筋肉のうち１つを含む、
請求項１３ないし２４のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓磁力計として使用されるような、医療用磁力計に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの医学的状況において、診断目的で、人体に関連する、または人体により生成される磁場を測定することができると有益である。例えば、心臓の磁場はＥＣＧ（心電図）には含まれない情報を含んでいる。したがって、心磁図検査は、従来のＥＣＧとは異なる追加的な診断情報を提供することができる。
【０００３】
最新の心臓磁力計の多くは、超高感度ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）センサを使用して構築されている。しかし、ＳＱＵＩＤ磁力計は、極低温冷却を必要とするため、稼働するのに非常に費用がかかる。それらに関連する装置と真空チャンバーはまた、設備のかさばる部品である。これは、例えば、費用や可搬性を考慮すると、医療環境において使用するＳＱＵＩＤ磁力計の適合性を制限する。
【０００４】
磁力計の別の既知の形式は、誘導コイル磁力計である。誘導コイル磁力計は、極低温冷却が必ずしも必要ではない、比較的安価で製造が容易である、幅広い用途に使用することができる、およびＤＣ感度を有しない、というＳＱＵＩＤ磁力計を超える利点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、誘導コイル磁力計は、心磁図に対して広く採用されていない。なぜなら、心磁図は低磁場（＜ｎＴ）、低周波（＜１００Ｈｚ）感度を要し、そのような感度を達成することができる一般的な誘導コイル磁力計の設計は、心臓プローブとして使用するには実用的ではないからである。
【０００６】
出願人は、誘導コイルまたは対象者の磁場を検出する特定の構成のコイルを使用する、医学的に有用な磁場の検出および分析をする方法および装置について開示している、以前の出願である国際公開第２０１４／００６３８７号において、３つの問題に対処した。
【０００７】
それにも関わらず、出願人は、医療用、特に心臓の磁気センシングおよび／またはイメージング用の磁力計の設計および使用に対する代替の構成および改善の余地があると考えている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によると、以下の工程、
被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程、
複数の期間にわたる時間微分信号を平均化する工程、および
平均化された時間微分信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析する工程、を含む被験者の身体の領域の磁場を分析する、磁力計システムの使用方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によると、以下の、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器、
検出された前記時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を、１つまたは複数の検出器から取得する検出回路、および
複数の期間にわたる時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路、を備え、
磁力計システムは、平均化された時間微分信号を使用して、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するよう構成されている、医療用の磁力計システムが提供される。
【００１０】
本発明は、被験者の心臓等の領域の磁場を分析する方法に関する。本発明では、１つまたは複数の信号が複数の期間にわたって取得され平均化される。そして、平均化された信号は、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用される。
【００１１】
しかし、従来の構成と対照的に、被験者の身体の領域の磁場を分析するために平均化され使用される、取得された信号は磁場の時間微分に相当する。以下にさらに説明されるように、出願人は、このように磁場の時間微分を使用することが、磁場そのものを使用する従来の技術と比較したときに、多くの利点を提供できることを発見した。
【００１２】
特に、磁場の時間微分を使用すると、ベースラインのふらつき等の人為的なノイズを信号から除去することができる。例えば、フィルタリングを使用せず、または比較的小さなフィルタリングを使用しながら、その結果、信号の「必要な」部分に影響を与えずに、人為的なノイズ（例えばベースラインのふらつき）を信号から除去することができる。
【００１３】
出願人は、この点において、ベースラインのふらつきといった人為的なノイズそれ自体が、しばしば生物学的起源をもつ可能性があり、それゆえに、診断上重要な信号の「必要な」部分と同様の信号特徴を示す可能性があることを認識した。例えば、被験者の身体、例えば手足の動きは、心電図の信号において、ベースラインのふらつきを引き起こし得る。一方、心電図のＳＴ部分のベースラインにおける小さな変化は、心筋梗塞を示唆し得る。同様の効果が、心磁図（ＭＣＧ）の信号においても観察され得る。そのため、フィルタリングを使用すると、信号の「必要な」部分が信号から除去されるリスクがある。
【００１４】
出願人はさらに、ベースラインのふらつきは典型的に非常に低周波であるため、その微分は非常に小さく、したがって、磁場の時間微分を使用すると、分析のために信号からベースラインのふらつきを効果的に除去することができることを認識した。
【００１５】
それゆえに、本発明は、改良された医療用磁力計システムを提供することが理解され得る。
【００１６】
本発明の磁力計システムは、被験者（人間（または動物）の身体）により生成された所望の磁場を検出するシステムまたはプローブとして使用することができる。好ましくは、被験者の膀胱、腹部、胸部または心臓、頭部または脳、筋肉、子宮または１つまたは複数の胎児などの、被験者の身体の領域の（または、被験者の身体の領域により生成される）時変磁場を検出（および分析）するのに使用される。したがって、膀胱、妊娠、筋肉活動、脳、または心臓に関連する磁場を検出するために使用することができ、また使用することが好ましい。好ましい実施の形態において、磁力計は、以下の１つまたは複数の目的、心電図、脳電図、膀胱状態の分析および検出（例えば、過活動膀胱）、胎児異常の分析および検出、および、早期陣痛の検出および分析、のために使用される（および構成される）。
【００１７】
特に好ましい実施の形態において、磁力計は、心臓磁力計として使用され、被験者の心臓の磁場を検出および分析するために使用される。
【００１８】
したがって、本発明の別の態様によると、以下の工程、
被験者の心臓の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程、
複数の期間にわたる時間微分信号を平均化する工程、および、
平均化された時間微分信号を使用して、被験者の心臓により生成された磁場を分析する工程、を含む被験者の心臓の磁場を分析する方法が提供される。
【００１９】
本発明の別の態様によると、被験者の心臓の磁場を分析するための、以下の、
被験者の心臓の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器、
検出された時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を、１つまたは複数の検出器から取得するよう構成される検出回路、および、
複数の期間にわたる時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路、を備え、
磁力計システムは、平均化された時間微分信号を使用して、被験者の心臓により生成された磁場を分析するよう構成されている、心臓磁力計システムが提供される。
【００２０】
当業者に理解され得るように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、本明細書に記載される本発明の、１つ以上のまたはすべての好ましいおよび任意の特徴を含むことができる。
【００２１】
被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号は、任意の装置により任意の方法で取得することができる。
【００２２】
１つまたは複数の検出器が使用され（および、好ましくは使用され）、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する信号を取得する。したがって、本発明の磁力計システムは、好ましくは、１つまたは複数の検出器を備える。
【００２３】
本発明の磁力計システムは、１つの検出器を備えていてもよい。この場合、検出器は、被験者（例えば、被験者の胸部、または被験者の身体の他の領域）の上に適切に配置され、問題の被験者の身体の領域に対して適切な（単一の）サンプリング位置から測定値を取得してもよい。あるいは、検出器は、被験者の上（例えば、被験者の胸部）で動かされ、使用中の複数の異なるサンプリング位置から測定値を取得してもよい。
【００２４】
しかし、好ましい一実施形態において、磁力計システムは、複数の検出器、例えば、好ましくは７、例えば７〜５００（またはそれ以上）、好ましくは、少なくとも１６、例えば、１６〜５００（またはそれ以上）の検出器を備えている。
【００２５】
磁力計システムが複数の検出器を備える場合、いくつかのまたはすべての検出器は、２次元配列により配置されてもよい。例えば、好ましくは、少なくとも７、好ましくは少なくとも１６の検出器は、２次元または３次元配列により配置される。この場合、その、またはそれぞれの検出器の配列は、好ましくは、被験者の上（例えば、被験者の胸部または被験者の身体の他の領域）に適切に配置される場合、検出器の配列が被験者の上の配列をさらに動かすことなく、適切な一連のサンプリング位置から測定値を取得することができるよう構成される。
【００２６】
その、またはそれぞれの配列は、任意の所望の構成、例えば、規則的なまたは不規則な配列、六角形、長方形、または円形の配列（例えば、同心円）等を有していてもよい。
【００２７】
その、またはそれぞれの配列における検出器の数および／または構成は、好ましくは、問題の被験者の身体の領域に対する、適切な数のサンプリング位置および／または適切な範囲を提供するよう選択される。
【００２８】
好ましい実施の形態において、検出器の配列は、胴体または心臓といった、生体磁気学の関心の領域をカバーするよう構成される。そのような好ましい一実施形態において、磁力計が被験者の心臓の磁場を検出および分析する心臓磁力計として使用される場合、その、またはそれぞれの配列は、少なくとも７、例えば７〜５００（またはそれ以上）、好ましくは少なくとも１６、例えば１６〜５００（またはそれ以上）の検出器の六角配列を含む。
【００２９】
例えば、高解像度で被験者の心臓の時変磁場を測定することが望ましい場合、および／または、特に脳のような心臓以外の被験者の身体の領域の時変磁場を測定することが望ましい場合、検出器の数を増やすことができる。様々な好ましい実施の形態によると、その、またはそれぞれの配列は、７、１９、３７、６１、９１、１２７、１６９、２１７、２７１、３３１、３９７、（またはそれ以上）の検出器の六角配列を含んでもよい。
【００３０】
磁力計システムは、単一層の検出器を備えていてもよい。または、例えば、好ましくは２〜１０（またはそれ以上）の層、すなわち、上下に層を有する、複数の層の１つまたは複数の検出器を備える。
【００３１】
そのような一実施形態において、それぞれの検出器の層は、単一の検出器を含む。この場合も、磁力計は適切に被験者の上（例えば、被験者の胸部または被験者の身体の他の領域）に配置され、問題の被験者の身体の領域に対して、適切な（単一の）サンプリング位置から測定値を取得してもよい。あるいは、磁力計は、被験者の上（例えば、被験者の胸部）で動かされ、使用中の複数の異なるサンプリング位置から測定値を取得してもよい。しかし、好ましい実施の形態において、１つ以上またはすべての検出器の層は、例えば、二次元配列に配置される複数の検出器を含む。好ましくは、１つ以上またはそれぞれの配列は、二次元配列の配置について上述したように配置される。
【００３２】
これらの実施の形態において、必要に応じて、それぞれの検出器の層における１つ以上のまたはそれぞれの検出器は、１つ以上またはすべての他の層の１つ以上またはそれぞれの検出器と一列に、または他の方法で（例えば、位置合わせされずに）整列されてもよい。
【００３３】
磁力計システムが複数の検出器を含む場合、いくつかのまたはすべての検出器は、例えば並列におよび／または直列に接続されてもよい。複数の検出器を直列に接続することは、所与の磁場の強度に対して誘導電圧を増加させる効果がある。複数の検出器を並列に接続することは、検出器において熱雑音（ジョンソンノイズ）を低減する効果がある。好ましくは、直列接続および並列接続の組み合わせを使用して、検出器の電圧性能と雑音特性とのバランスを最適化する。
【００３４】
一実施の形態において、磁力計の１つ以上または複数の検出器は、磁場勾配系構成に配置される。すなわち、２つの検出器が同軸上に（それぞれのコイルの巻き線が配置される平面に対して直行する方向に）整列される。および、例えば、空間中の磁場の変化の基準を提供するために、それぞれのコイルからの信号が加算される。
【００３５】
磁力計システムのそれぞれの検出器は、時変磁場を検出するのに適する任意の検出器を含んでもよい。
【００３６】
それぞれの検出器は、好ましくは、心臓の関連する磁気信号（の大部分）の周波数帯域である、少なくとも０．１Ｈｚと１ｋＨｚとの間の磁気信号を感知することができるよう構成される。それぞれの検出器は、この範囲外の磁気信号を感知できるよう構成されていてもよい。それぞれの検出器は、好ましくは、１０ｆＴ〜１００ｐＴの範囲の磁場を感知できる。
【００３７】
本発明では、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つ以上の信号が、取得、平均化、および、被験者の領域により生成された磁場の分析に使用される。１つ以上の時間微分信号はそれぞれ、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する時変マグニチュード（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を有する信号を含むべきである（または好ましくは含む）。
【００３８】
そのため、それぞれの検出器は、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する（それに対する時変マグニチュードを有する）信号（例えば、電流または電圧）を出力するよう構成されてもよい。出力信号は、必要に応じてデジタル化されてもよい。例えば、検出器により生成された「自然な」信号を微分する必要がないため、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する（例えば、デジタル化された）信号を取得するための特に便利な配置を示す。実際に、そのような好ましい実施の形態において、検出器により生成された信号（例えば、電流または電圧）および／またはデジタル化された信号は、微分されない（微分以外のものである）。
【００３９】
そのような好ましい実施の形態において、磁力計システムの１つ以上のまたはそれぞれの検出器は誘導コイルを含む。したがって、誘導コイルまたはコイル（すなわち、両端で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）の時変磁場の時間微分に相当する信号を取得（検出）するために使用される。
【００４０】
誘導コイルにより生成された信号は、磁場の時間微分であることに注意する必要がある。しかし、従来の誘導コイル磁力計では、出力信号は経時的に即座に積分され、望ましい、有益な信号が生成される。これとは対照的に、本発明では、時間微分信号はそれ自体が望ましい、有益な信号である。そのため、出力信号は、経時的に即座に積分されない（積分以外のものである）ことが好ましい（および（例えばデジタル化された）時間微分信号が代わりに平均化され、磁場の分析に使用される）。
【００４１】
これらの実施の形態において、それぞれのコイルは必要に応じて構成されてもよい。
【００４２】
それぞれのコイルは、好ましくは、１０ｃｍ未満、好ましくは、７ｃｍ未満、好ましくは、４ｃｍと７ｃｍとの間の最大外径を有する。コイルの外径を１０ｃｍ以下に制限することにより、医療用磁気測定（および、特に心磁図）に適切な空間分解能を達成する外形寸法を有するコイルが提供される。特に、これにより、１６から５０（またはそれ以上）のサンプリング位置（検出チャネル）を使用して画像を生成する医学的に適用可能な診断が容易になる。（上述したように、また当業者には理解されるように、それぞれのサンプリング位置に対するデータは、例えば、コイルの配列をしようすることにより、または胸部の周りを移動させてデータを収集する１つ（または複数の）コイルを使用することにより収集することができる。）好ましい実施の形態において、直径約７ｃｍのコイルが使用される。
【００４３】
１つ以上またはそれぞれのコイルは、空芯コイル等の、非磁気活性コア（すなわち、コイル巻き線は非磁気活性コアに巻き付けられていてもよい）を有していてもよい。追加的に、または代替的に、１つ以上またはそれぞれのコイルは、フェライトまたは他の磁気材料のような、磁気活性コアを有していてもよい。
【００４４】
好ましい一実施形態において、それぞれのコイルは、出願人の以前の出願である国際公開第２０１４／００６３８７号に記載された構成に相当する。そのようなコイルは、携帯可能で、比較的安価で、室温で使用可能で、電磁シールドを必要としない医療用磁力計を提供するために使用することができる。さらに、そのようなコイルは、医学的に有用な、十分な感度、精度、および解像度を提供することができる。しかし、それぞれのコイルは国際公開第２０１４／００６３８７号に従って最適化されたコイルを含む必要はなく、任意の適切な、かつ所望の構成を有していてもよい。
【００４５】
したがって、好ましい一実施の形態において、検出器は、１つ以上の時間微分信号を生成し、それぞれの信号は、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する時変マグニチュードを有する電圧または電流を含むことが理解される。したがって、好ましい実施の形態において、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つ以上の（例えば、デジタル化された）信号を取得することは、１つ以上の検出器を使用して、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成することを含む。
【００４６】
それぞれの検出器からのそれぞれの信号（例えば、電流または電圧）は、デジタル化されて、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する時変マグニチュードを有するデジタル化された信号を生成する。
【００４７】
したがって、好ましい実施の形態において、「加工されていない」信号、または１つ以上の検出器により生成された信号（例えば、電流または電圧）は、例えば１つまたは複数のデジタイザを使用してデジタル化される。
【００４８】
これらの実施の形態において、それぞれのデジタイザは、例えば、さらなる処理のために、１つ以上の検出器から受信したアナログ信号をデジタル信号にデジタル化（変換）するように動作可能な任意の適切なデジタイザを含んでもよい。デジタイザは、磁場により１つ以上の検出器で生成された電流または電圧を、デジタル信号に変換するべきである（好ましくは、変換する）。
【００４９】
好ましい実施の形態において、磁力計システムは、それぞれの検出器（それぞれのコイル）に接続され、検出器からの信号をデジタル化するよう構成されるデジタイザを含む。システムが複数の検出器を含む場合、それぞれの検出器は、それ自身の、個別の、および分離されたデジタイザを有してもよい（すなわち、検出器と同じ数のデジタイザが存在してもよい）。または、いくつかのまたはすべての検出器はデジタイザを共有してもよい。
【００５０】
好ましい実施の形態において、それぞれのデジタイザは、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。
【００５１】
それぞれのデジタイザは、それぞれ個別の検出器に直接接続されてもよい。または、より好ましくは、それぞれのデジタイザは、増幅器を介してそれぞれの個別の検出器に接続されてもよい。したがって、好ましい実施の形態において、磁力計システムは、好ましくは、１つ以上またはそれぞれの検出器、例えばそれぞれのコイルの端部、に接続されたマイクロフォン増幅器（低インピーダンス増幅器）の形式で、１つ以上の検出増幅器を含む。それぞれの検出増幅器は、好ましくは、１つのデジタイザまたは複数のデジタイザに接続される。
【００５２】
それぞれの増幅器は、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。それぞれの増幅器は、例えば、それぞれの増幅器から受信した（ノイズを含む）信号を、約１０００倍（６０ｄＢ）以上に増幅してもよい。
【００５３】
好ましい実施の形態において、磁力計システムは、検出器（例えば、コイル）と（検出器（コイル）に接続された）増幅器とがセンサヘッドまたはプローブにともに配置されるよう構成される。センサヘッドまたはプローブは、磁力計システムの残りの構成要素にワイヤで接続され、使用中の磁力計システムの残りの部分からセンサヘッド（プローブ）を離すことができる。
【００５４】
したがって、好ましい実施の形態において、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つ以上の（例えば、デジタル化された）信号を取得することは、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分を検出する１つ以上の検出器を使用すること、および、好ましくは、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する時変マグニチュードを有するデジタル化された１つまたは複数の信号を生成するため、１つ以上の検出器から出力された１つまたは複数の信号（例えば、電流または電圧）をデジタル化することを含む。
【００５５】
それぞれの検出器が、時変磁場の時間微分に相当する信号を出力するよう構成されることが特に好ましいが、または、または代わりに、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する（を示す）信号（例えば、電流または電圧）を出力するよう構成される１つまたは複数の検出器を使用することができる。すなわち、それぞれの検出器は、被験者の身体の領域の時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する信号（例えば、電流または電圧）を出力するよう構成されてもよい。これらの実施の形態において、（例えば、デジタル化された）信号は、被験者の身体の時変磁場の時間微分に相当する（例えば、デジタル化された）信号を取得するために微分されるべきである（または好ましくは微分される）。
【００５６】
したがって、好ましい実施の形態において、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つ以上の信号を取得することは、被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つ以上の検出器を使用すること、必要に応じて、被験者の身体の領域の時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数のデジタル化された信号を生成するために１つ以上の検出器から出力された１つまたは複数の信号（例えば、電圧または電流）をデジタル化すること、および、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する（に相当する時変マグニチュードを有する）１つ以上の（例えば、デジタル化された）信号を取得するために（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の信号を微分することを含む。
【００５７】
この点に関して、出願人は、例えば、時変磁場の時間微分に相当する信号を取得するために出力信号を微分すること（および、時間微分信号を平均化し上述の磁場を分析するために平均化した時間微分信号を使用すること）により、出力信号が時変磁場に相当する検出器を使用する場合にも、微分の使用（すなわち、ベースラインのふらつき等の人為的なノイズの除去）に関連する上述の利点は、依然として得られることを発見した。
【００５８】
これらの実施の形態において、１つまたは複数の検出器はそれぞれ、例えば、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）センサ、フラックスゲート磁力計、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサ、原子物理学磁力計などの任意の適切な検出器を含んでもよい。
【００５９】
これらの実施の形態において、微分は任意の適切な方法で実行されてもよい。例えば、（デジタル化された）信号が式（１）に示すように一連の値を含み、値Ｖｉ、Ｖｉ＋１が固定時間ステップδｔにより分離されている場合、微分は式（２）のように近似できる。
2020519325.tif 000003
【００６０】
本発明では、１つまたは複数の（例えば、デジタル化された）時間微分信号が、例えば、（例えば、ハードウェアまたはソフトウェアの形式の）平均回路を使用して、複数の期間にわたって平均化される。平均化は、時間微分ドメインの１つまたは複数の信号において、すなわち、時間微分信号それ自体において（すなわち、例えば（例えば、デジタル化された）時間微分信号を最初に積分することなく）実行されるべきである（および好ましくは実行される）。平均化された（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号はそれぞれ、被験者の身体の領域の時変磁場の平均化された時間微分に相当するマグニチュードを有するべきである（および、好ましくは有する）。
【００６１】
（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号は、必要に応じて、複数の期間にわたって平均化されてもよい。そして、平均回路は、複数の期間にわたって１つまたは複数の時間微分信号を平均化する任意の適切な、所望の回路を含んでもよい。
【００６２】
好ましい実施の形態において、例えば、１つまたは複数の検出器（または１つまたは複数のデジタイザ）から受信された１つまたは複数の時間微分信号は、複数の期間にわたって、すなわち、周期（または擬似周期）信号の複数のサイクルにわたって、平均化される。
【００６３】
一実施形態において、トリガは時間微分信号をゲーティング（ウィンドウイング）する（すなわち、周期（または擬似周期）信号を識別し、複数の繰り返し周期に分割する）ために提供され、使用される。トリガは、好ましくは、被験者の身体の領域の時変磁場に同期される。例えば、磁力計が被験者の心臓の磁場を分析するのに利用される場合、信号は、好ましくは、複数の心拍にわたって平均化される。被験者からのＥＣＧまたはパルスオキシメータのトリガは、信号取得プロセスに対する検出トリガとして使用されてもよい。
【００６４】
したがって、好ましい実施の形態において、トリガは、周期（または擬似周期）時間微分信号の繰り返し周期のそれぞれを識別するのに使用され、信号は、複数の識別された周期にわたって平均化される。したがって、好ましい実施の形態において、被験者の身体の領域の時変磁場の微分の複数の繰り返し周期が検出され、（好ましくは、デジタル化され）、複数の周期全体で平均化される。
【００６５】
好ましい実施の形態において、トリガは、信号の形状（波形）および／または閾値検出に基づいて（を使用して）決定される。特に好ましいそのような実施の形態において、トリガは、時間微分信号の形状（波形）および／または時間微分信号を使用する閾値検出に基づいて（を使用して）決定される。
【００６６】
この点に関して、出願人は、ＥＣＧまたはＭＣＧ信号それ自体に由来するトリガの使用は、例えば、ベースラインのふらつき等の人為的なノイズによるエラーが発生しやすいことを認識している。対照的に、上述のように、時間微分信号の使用は、ベースラインのふらつきなどの人為的なノイズを除去することができるため、トリガを決定するために時間微分信号を使用することは、トリガの信頼性を向上させる効果を有する。
【００６７】
したがって、特に好ましい実施の形態において、時間微分信号（例えば、時変磁場の時間微分に相当する信号、または被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する信号）は信号取得処理に対する検出トリガを決定するために使用される。
【００６８】
その他の構成も可能である。例えば、（周期）信号のそれぞれの繰り返し周期は、トリガを使用することなく識別されてもよい。そして、信号は複数の識別された周期にわたって平均化されてもよい。
【００６９】
（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号が複数の期間にわたって平均化されると、被験者の身体の領域によって生成される磁場を分析するために使用される前に、平均化された１つまたは複数の時間微分信号がさらなる処理の対象となり得る（またはなり得ない）。
【００７０】
好ましい実施の形態において、１つまたは複数の時間微分信号は、被験者の身体により生成された磁場を分析するために使用される前に、さらなる処理の対象となる。
【００７１】
好ましいそのような実施の形態において、（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号は、（平均化された１つまたは複数の信号が、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するために使用される前に）フィルタリングされる。この場合、１つまたは複数の時間微分信号は任意の適切な方法でフィルタリングされてもよい。
【００７２】
好ましい実施の形態において、（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号は、１つまたは複数のフィルタを使用してフィルタリングされる。１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の信号中の（少なくともいくつかの）環境ノイズを減衰（例えば、除去）するよう構成されている。
【００７３】
１つまたは複数の時間微分信号は、電力線および他の環境ノイズ源（例えば、エレベータ、エアコン、付近の交通、機械的振動、等）からの磁気ノイズのような（少なくともいくつかの）環境ノイズを減衰（例えば、除去）するためにフィルタリングされてもよい。
【００７４】
信号平均化の前にフィルタリングを実行することができる。したがって、一実施形態において、１つまたは複数の時間微分信号がフィルタリングされる（そして、平均化された１つまたは複数の時間微分信号はフィルタリングされた１つまたは複数の信号を含む）。しかし、好ましい実施の形態において、フィルタリングは、信号平均化の後に実行される。
【００７５】
したがって、その方法は、さらに平均化された１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングすることを含む（そして、システムはフィルタリングするよう構成されるフィルタを含んでもよい）。
【００７６】
１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングするよう構成され、フィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号を生成するべきである（および、好ましくは生成する）。
【００７７】
一実施の形態において、（例えばデジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号の減衰された部分は破棄される（すなわち、使用されない）。したがって、一実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングするよう構成され、環境ノイズを除去（および破棄）する。
【００７８】
しかし、１つまたは複数の時間微分信号の環境ノイズの（減衰（除去）された）部分を保持し、いくつかの他の目的のためにそれを使用することも可能である。したがって、一実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングするよう構成され、フィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号と１つまたは複数の他の信号（例えば、環境ノイズ）との両方を生成する（例えば、分離する）よう構成される。
【００７９】
１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号の環境ノイズを減衰する、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号を生成するよう構成されてもよい。これに関して、環境ノイズを減衰することは、（例えば、少なくともフィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号の）環境ノイズの振幅を低減させることを含むべきである（および、好ましくは含む）。より好ましくは、環境ノイズを減衰することは、（例えば、少なくともフィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号から）環境ノイズを（完全に）除去することを含む。
【００８０】
いくつかのまたはすべての「有用な」、必要な、時間微分信号の一部を、減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、および好ましくは、（著しく）ひずませることなく、１つまたは複数のフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号の環境ノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。
【００８１】
この点に関して、被験者の心臓の磁場を分析する従来のアプローチは、心臓から生じる信号をできるだけ多く保持することである。これは、Ｐ波、ＱＲＳ波、および／またはＴ波を含む。したがって、従来、信号内のＰ波、ＱＲＳ波、およびＴ波をできるだけ多く保持することに注意が払われている。出願人は、環境ノイズが、従来の「必要な」信号の周波数帯域と重複する周波数帯域に現れることがあることを発見した。
【００８２】
しかし、出願人はさらに、ＱＲＳ複合が診断情報を提供する点において特に重要であり、Ｔ波はこの点でそれほど重要ではないことを認識した。出願人はまた、環境ノイズが、Ｔ波の周波数帯域と重複する周波数帯域に（主に）現れることがあることを認識した。これは、「有用な」、必要なＱＲＳ複合を減衰させることなく（またはそれほど減衰させずに）、そして好ましくは、（著しく）ひずませることなく、フィルタが、１つまたは複数の時間微分信号の環境ノイズを（Ｔ波とともに）減衰（例えば、分離または除去）するよう（好ましくは）構成され得ることを意味する。
【００８３】
したがって、好ましくは、１つまたは複数のフィルタは、少なくともＱＲＳ複合を（好ましくは、減衰させずに、および／またはひずませずに）通過させ、環境ノイズを減衰（例えば、分離または除去）する、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号を生成するよう構成されるとよい。この方法で１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングすると、医学的に有用なＱＲＳ複合に（著しく）影響を与えることなく、環境ノイズが信号から除去される。
【００８４】
これに関して、出願人は、例えば、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域と比較した場合、環境ノイズが（主に）より低い周波数要素を含むことを認識した。したがって、フィルタは、好ましくは、少なくともＱＲＳ複合を（好ましくは、減衰させずに、および／またはひずませずに）通過させ、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域よりも低い周波数を有する時間微分信号の一部を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されるとよい。
【００８５】
好ましい実施の形態において、フィルタは、特定の、好ましくは選択された遮断周波数（閾値）よりも低い周波数を有する１つまたは複数の時間微分信号を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される（すなわち、フィルタは、遮断周波数よりも低い周波数の時間微分信号の要素を減衰するよう構成される）。フィルタは、遮断周波数よりも低いいくつかの周波数だけを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されてもよい。しかし、より好ましくは、フィルタは遮断周波数よりも低いすべての周波数を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。
【００８６】
したがって、好ましい実施の形態において、それぞれのフィルタは、ハイパスフィルタを含む。すなわち、ハイパスフィルタは低域遮断周波数（すなわち、それより下の（ほとんどの）時間微分信号が減衰される（が、それより上の（ほとんどの）時間微分信号がハイパスフィルタにより通過する）周波数（閾値））を有し、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングすることは、１つまたは複数の時間微分信号をハイパスフィルタリングすることを含む。
【００８７】
それぞれのハイパスフィルタは、任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態において、ハイパスフィルタは、ウィンドウシンクフィルタを含む。ウィンドウシンクフィルタは理想的な「ｂｒｉｃｋ  ｗａｌｌ」型ハイパスフィルタにとても近いものを提供することができるため、これは特に有益な構成である。
【００８８】
低域遮断周波数は、必要に応じて選択されてもよい。しかし、好ましい実施の形態において、フィルタは、約８〜１２Ｈｚの間の低域遮断周波数を有する。より好ましくは、フィルタは約１０Ｈｚの低域遮断周波数を有するよう構成される。
【００８９】
この点に関して、出願人は、Ｔ波は約４〜７Ｈｚの周波数帯域で出現し、ＱＲＳ複合は１０Ｈｚより大きい周波数において出現するのに対して、環境ノイズが約１０Ｈｚよりも小さい周波数帯域に出現することがあることを発見した。したがって、約１０Ｈｚでの低域周波数の遮断を使用すると、１つまたは複数の時間微分信号の医学的に有用な部分に著しく影響を与えることなく、１つまたは複数の時間微分信号からの環境ノイズの相当な割合を除去することができる。
【００９０】
１つまたは複数のフィルタは、好ましくは、比較的狭いロールオフを有するよう構成される。繰り返すと、これは、フィルタが理想的な「ｂｒｉｃｋ  ｗａｌｌ」型フィルタに可能な限り近く機能することを意味する。
【００９１】
この点に関して、出願人は、この方法でフィルタを構成すると、通過帯域および／または阻止帯域リップルを増加させる効果があることを認識した。しかし、時間微分信号からの環境ノイズを除去することが望ましい場合、ロールオフの形状がより重要であることを認識した。これは、環境ノイズが時間微分信号の有用なＱＲＳ複合部分の周波数に隣接して現れることがあるためである。
【００９２】
特に好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、さらに、１つまたは複数の時間微分信号の他の（高周波数）バックグランドノイズを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。そのようなものとして、単一のフィルタが、１つまたは複数の時間微分信号の複数の種類のノイズを減衰するために使用されてもよい（および、好ましくは使用される）。
【００９３】
これらの実施の形態において、少なくともいくつかの「有用な」必要な信号の一部を減衰させることなく（または、それほど減衰させずに）、好ましくは、（著しく）ひずませることなく、それぞれのフィルタは、１つまたは複数の時間微分信号の他の（高周波）バックグランドノイズを減衰させるよう構成されるべきである（および、好ましくは構成される）。したがって、フィルタは、好ましくは、ＱＲＳ複合を通過させ（好ましくは、減衰させることなくおよび／またはひずませることなく）、他の（高周波）バックグランドノイズを減衰させるよう構成される。
【００９４】
この点に関して、出願人は、電源ノイズのような、（主に）（例えば、ＱＲＳ複合がさらわれる周波数帯域と比較した場合）比較的高周波数要素を有する他のバックグランドノイズは、１つまたは複数の時間微分信号に存在することがあることを認識した。したがって、フィルタは、好ましくは、少なくともＱＲＳ複合が（好ましくは、減衰されることなくおよび／またはひずませることなく）通過し、ＱＲＳ複合が現れる周波数帯域よりも高い周波数を有する時間微分信号の一部を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。
【００９５】
好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、特定の、好ましくは選択された高周波遮断周波数（閾値）よりも高い周波数を有する１つまたは複数の時間微分信号を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される（すなわち、フィルタは、高周波遮断周波数よりも高い周波数の時間微分信号の要素を減衰するよう構成される）。フィルタは、高周波遮断周波数よりも高いいくつかの周波数だけを減衰するよう構成されてもよい。しかし、より好ましくは、フィルタは高周波遮断周波数よりも高いすべての周波数を減衰するよう構成される。
【００９６】
したがって、好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタはローパスフィルタを含む。すなわち、ローパスフィルタは高域遮断周波数（すなわち、それより上の（ほとんどの）時間微分信号が減衰される（が、それより下の（ほとんどの）時間微分信号がローパスフィルタにより通過する）周波数（閾値））を有し、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングすることは、１つまたは複数の時間微分信号をローパスフィルタリングすることを含む。
【００９７】
ローパスフィルタは、任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態において、ローパスフィルタは、ウィンドウシンクフィルタを含む。
【００９８】
高域遮断周波数は、必要に応じて選択することができる。
【００９９】
この点に関して、出願人は、ＱＲＳ複合が５０Ｈｚより小さい周波数で出現するのに対して、特に、他の（高周波）バックグランドノイズ、特に電源ノイズのような環境ノイズは、約５０Ｈｚ以上の周波数帯域に現れ、したがって、５０Ｈｚ付近の（好ましくはこれより小さい）高域遮断周波数を使用すると、医学的に有用な１つまたは複数の時間微分信号の一部に著しく影響を与えることなく、１つまたは複数の時間微分信号からの他の（高周波）バックグランドノイの相当の割合を除去することができることを発見した。
【０１００】
したがって、好ましい実施の形態において、フィルタは５０Ｈｚ以下の、好ましくは、約４５〜５０Ｈｚの間の、より好ましくは、約４５〜４８Ｈｚの間の高域遮断周波数を有する。
【０１０１】
電源ノイズが他の周波数、例えば６０Ｈｚで現れる場合、フィルタは、他の周波数以下の高域遮断周波数を有するよう構成されてもよい。したがって、好ましい実施の形態では、フィルタは、約６０Ｈｚ以下の、好ましくは５５〜６０Ｈｚの間の、より好ましくは、５５〜５８Ｈｚの間の高域遮断周波数を有する。
【０１０２】
したがって、好ましい実施の形態において、「有用な」、必要な時間微分信号の一部、すなわち、ＱＲＳ複合を、好ましくは減衰させることなく（または、それほど減衰させずに）、および好ましくは（著しく）ひずませることなく、１つまたは複数の時間微分信号の環境ノイズおよび他の（高周波）バックグランドノイズを減衰（例えば、分離または除去）させるよう構成される。
【０１０３】
好ましい実施の形態において、フィルタは、少なくともＱＲＳ複合を（好ましくは、減衰させずに、および／またはひずませずに）通過させ、ＱＲＳ複合が出現する周波数帯域外の周波数を有する時間微分信号の一部を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。
【０１０４】
好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、特定の、好ましくは選択された、低域遮断周波数（閾値）よりも下の周波数を有する１つまたは複数の時間微分信号を減衰（例えば、分離または除去）し、特定の、好ましくは選択された、高域遮断周波数（閾値）よりも上の周波数を有する１つまたは複数の時間微分信号を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されている。したがって、１つまたは複数のフィルタは、好ましくは、特定の、好ましくは選択された、周波数帯域外の周波数を有する１つまたは複数の時間微分信号を減衰するよう構成される。
【０１０５】
フィルタは、高域遮断周波数よりも高いいくつかの周波数だけ、および低域遮断周波数よりも低いいくつかの周波数だけを減衰（例えば、分離または除去）するよう構成されてもよい。しかし、より好ましくは、フィルタは、高域遮断周波数よりも高いすべての周波数、および低域遮断周波数よりも低いすべての周波数を減衰（例えば、分離または除去）するよう構成される。
【０１０６】
したがって、好ましい実施の形態において、１つまたは複数のフィルタは、バンドパスフィルタを含む。すなわち、バンドパスフィルタが、低域遮断周波数（閾値）および高域遮断周波数（閾値）を有する場合、１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングすることは、すなわち、フィルタリングされた１つまたは複数の時間微分信号を生成するために、１つまたは複数の時間微分信号をバンドパスフィルタリングすることを含む。
【０１０７】
それぞれのバンドパスフィルタは、任意の適切な方法で構成されてもよい。特に好ましい実施の形態において、バンドパスフィルタは、２つのウィンドウシンクフィルタの組み合わせ（すなわち、違い）を含む。
【０１０８】
１つまたは複数のウィンドウシンクフィルタは、特定の、好ましくは選択された、窓関数を有するよう構成されるべきである（および好ましくは構成される）。１つまたは複数の窓関数を有するフィルタは、必要に応じて選択されてもよい。適切な窓関数は、例えば、ハミング窓、ブラックマン窓、バートレット窓、ハニング窓等を含む。
【０１０９】
特に好ましい実施の形態において、それぞれのウィンドウシンクフィルタはブラックマン窓を使用する。出願人は、ブラックマン窓が、本発明の好ましい実施の形態において使用するのに特に適切であることを発見した。ブラックマン窓は、他の窓関数（例えば、ハミング窓）と比較してロールオフが遅いが、改善された阻止帯域減衰、およびより小さい通過帯域リップルを有する。
【０１１０】
同様に、それぞれのウィンドウシンクフィルタは、特定の、好ましくは選択された、フィルタカーネル長Ｍを有するべきである（および、好ましくは有する）。周波数領域では、フィルタカーネルの長さＭはフィルタの遷移帯域幅ＢＷを決定する。式（３）の近似を通して表現される（Ｍの値に依存する）計算時間と、フィルタのシャープネス（ＢＷの値）との間にはトレードオフが存在する。
2020519325.tif 000004
そのため、フィルタがシャープ化されるほど（遷移帯域幅ＢＷが小さくなるほど）、時間領域で畳み込みを実行するのに要する時間が長くなる。
【０１１１】
フィルタは、好ましくは、比較的狭いロールオフを有するように構成される。繰り返すと、これは、フィルタが理想的な「ｂｒｉｃｋ  ｗａｌｌ」フィルタに可能な限り近く機能することを意味する。
【０１１２】
特に好ましい実施の形態において、フィルタカーネルの長さＭは１秒に等しくなるよう、すなわち、平均化された信号に設定される（したがって、サンプリングレートに等しくなる）。これは、遷移帯域幅ＢＷを最小化する。
【０１１３】
バンドパスフィルタの通過帯域は、必要に応じて選択されてもよい。しかし、好ましい実施の形態において、通過帯域は、８〜１２Ｈｚの間の低域遮断周波数、および４５〜５０Ｈｚの間の、より好ましくは４５〜４８Ｈｚの間の高域遮断周波数を有する。高域遮断周波数が、例えば、上述したように、５５〜６０Ｈｚの間、より好ましくは５５〜５８Ｈｚの間であってもよい。最も好ましくは、フィルタは、１０〜５０Ｈｚの通過帯域を有するよう構成される。
【０１１４】
出願人は、この構成が、特にノイズの多い環境において、信号を分析し、「有用な」ＭＣＧ特性を確実に抽出するのに、実用的かつ効率的な方法を提供することを発見した。しかし、他の構成も可能である。
【０１１５】
平均化された（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号は、すなわち、必要に応じて、被験者の領域により生成された磁場を分析するのに使用する前に、他の種類の処理の対象とされてもよい。
【０１１６】
本発明において、平均化された１つまたは複数の時間微分信号（すなわち、被験者の身体の領域の時変磁場の平均化された時間微分に相当するマグニチュードをそれぞれ有する）は、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用される。つまり、時間微分領域の（および時間領域（積分時間領域）ではない）平均化された信号は、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用される。
【０１１７】
本発明では、１つまたは複数の時間微分信号は、時間微分領域に保持されるべきである（および、好ましくは保持される）。すなわち、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用される。好ましくは、１つまたは複数の時間微分信号は（および、１つまたは複数の平均化された時間微分信号も）微分領域から時間領域に変換されない（すなわち、１つまたは複数の時間微分信号も、平均化された１つまたは複数の時間微分信号も積分されない）。
【０１１８】
時間微分領域にある（および時間領域（積分時間領域）にはない）平均化された信号は、任意の適切な方法で、（平均化された１つまたは複数の時間微分信号を積分することなく）被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用される。
【０１１９】
例えば、個別の心拍の間のおよび／または単一の心拍中の特定の特徴の間の時間間隔のような心拍の波形および／または情報、および／または心拍の１つまたは複数の形状は、１つまたは複数の時間微分信号から取得される。
【０１２０】
１つの好ましい実施の形態において、１つまたは複数の平均化された信号は、（積分されることなく）適切な信号処理の対象とされる。信号処理は、例えば、磁場またはその他の微分の、擬似色画像、ヒートマップ、および／または空間トポグラフィ画像を生成する。
【０１２１】
したがって、好ましい実施の形態において、平均化された（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の時間微分信号は、時変磁場の微分を示す（および、磁場（以外）を示さない）出力を提供するのに使用される。これは、好ましくは、時変磁場の微分を示す（および、磁場（以外）を示さない）ディスプレイ、例えば、ディスプレイ上の時変磁場の微分を示す画像を表示すること、を提供することを含む。最も好ましくは、平均化された１つまたは複数の信号は、時変磁場の微分を示す（および、磁場（以外）を示さない）１つまたは複数の擬似色画像を提供するのに使用され、１つまたは複数の擬似色画像は、ディスプレイ上に表示される。
【０１２２】
好ましい実施の形態において、適切な測定により、心臓（または関心のある他の身体領域）の適切な磁気スキャン画像を生成することができる。その画像は、例えば、診断用の参照画像と比較することができる。本発明は心臓の磁場を画像化するための任意の既知の適切な手段を実行するために使用することができる。
【０１２３】
好ましくは７〜５００（またはそれ以上）の（例えば上述した）サンプリング位置（検出チャネル）が、所望のスキャン画像を生成するために検出される。
【０１２４】
追加的にまたは代替的に、１つ以上の診断パラメータが、（必要に応じて処理され）平均化された（例えば、デジタル化された）１つまたは複数の（積分されていない）時間微分信号から（例えば自動的に）抽出されてもよい。
【０１２５】
したがって、好ましい実施の形態において、平均化された１つまたは複数の時間微分信号を、被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するのに使用することは、平均化された１つまたは複数の（積分されていない）時間微分信号から（磁場からではない）１つ以上の診断用パラメータを抽出することを含む。
【０１２６】
１つ以上の診断用パラメータを抽出することは、平均化された１つまたは複数の（積分されていない）時間微分信号の１つ以上の領域から、高さ、幅、振幅、傾き、勾配、変化率、形状、および／または面積を決定することを含んでもよい。高さ、幅、振幅、傾き、勾配、変化率、形状、または面積は、平均化された１つまたは複数の時間微分信号における信号特性の高さ、幅、振幅、傾き、勾配、変化率、形状、または面積であってもよい。
【０１２７】
例えば、反復ＰＰ間隔、Ｐ波、ＰＲ（またはＰＱ）部分、ＰＲ（またはＰＱ）間隔、ＱＲＳ複合、ＳＴ部分、Ｔ波、ＳＴ間隔、ＱＴ間隔、および／またはＴＰ部分等の、高さ、幅、振幅、傾き、勾配、変化率、形状、および／または面積は、平均化された１つまたは複数の（積分されていない）時間微分信号から抽出されてもよい。
【０１２８】
微分領域において磁場を分析する場合、特性の変化率、勾配または傾きを使用できることに注意する。積分における特性の勾配は、微分における特性の振幅に相当する。このため、より詳細なまたは正確な診断情報を取得することができる。
【０１２９】
例えば、「正常な」時間領域ＥＣＧにおいて（および「正常な」時間領域ＭＣＧにおいて）、ＱＲＳ複合は単一のピークを含む。例えば、ＥＣＧＱＲＳピークの片側が、上昇する場合よりも速くまたは遅く下降する場合（またはその逆の場合）、例えば、ＱＲＳピークにおけるわずかな不均衡または非対称を決定する（または正確に測定する）のは困難であることがある。
【０１３０】
対照的に、微分（ＭＣＧまたはＥＣＧ）信号を使用する場合、ＱＲＳ複合は２つのピークを含む。２つのピークは、「正常な」時間領域ＱＲＳ複合の、１つは上昇する辺縁「ＱＲ」に相当し、１つは下降する辺縁「ＲＳ」に相当する。これは、微分領域を使用する場合、例えば、２つのピークが異なる形状および／または振幅を有するため、上述した任意の差異（例えば、不均衡または非対称）を検出するのがはるかに容易であることを意味する。同じことが、平均化された１つまたは複数の時間微分信号の他のピークおよび信号特性にも当てはまる。
【０１３１】
さらに、積分を使用する場合と比較して微分を使用する場合、大きい絶対値における小さな変動（例えば、オフセットまたはＤＣバイアスが大きい信号）は、より容易に確認することができる。これは、上向きのまたは下向きの傾向（または勾配／傾き）が微分における正または負の特性とみなされることがあるためである。十分にオフセット（またはバイアス）された信号に対して、小さな変動が傾向を確立するのを難しくするにもかかわらず、すべての値は正（または負）を保持してもよい。
【０１３２】
したがって、様々な実施の形態の方法で微分領域を使用すると、診断測定は、オフセットまたは（例えば、ＤＣ）バイアスに対してより耐性を示すことができる。すなわち、変化のみが測定されるためである。これにより、例えば、閾値が重要であり測定に必要とされる場合、状況に対処しやすくなる。特に、ＭＣＧ信号が正の値から負の値に変化する値または位置を決定することが望ましいが、オフセットまたは（例えば、ＤＣ）バイアスのために、信号のすべての値は正または負の値である、という状況に取り組むことができる。
【０１３３】
１つまたは複数の診断用パラメータが必要に応じて、診断用の参照パラメータと比較されてもよい。
【０１３４】
したがって、本発明は、分析のための本発明の磁力計システムの使用、例えば被験者の心臓（または他の身体の領域）により生成された磁場から１つ以上の診断用パラメータを画像化および抽出すること、および分析する方法、例えば、被験者の心臓（または他の身体の領域）により生成された磁場から１つ以上の診断用パラメータを画像化および抽出すること、に及ぶ。それは、本発明の方法およびシステムを使用して分析すること、例えば、被験者の心臓（または他の身体の領域）により生成された磁場から１つ以上の診断用パラメータを画像化および抽出すること、を含む。分析、および好ましくは生成された画像、および／または診断用パラメータは、好ましくは、心臓の異常などの医学的状態の診断（を診断するために）使用される。
【０１３５】
したがって、本発明の別の態様によると、以下の工程、
被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の時間微分信号を取得する工程、
複数の期間にわたって１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程、
被験者の身体の領域により生成された磁場を分析するために平均化された１つまたは複数の時間微分信号を使用する工程、および、
被験者の身体の領域により生成された磁場の分析を使用して、医学的状態を診断する工程、を含む医学的状態を診断する方法が提供される。
【０１３６】
本発明のこの態様によると、１つまたは複数の検出器からの信号（の重要な特性）は、好ましくは、被験者の身体の領域により生成された磁場（の時間微分）を表す画像を生成すること、および／または１つまたは複数の診断用パラメータを抽出すること、に使用される。そして、その方法は、好ましくは、医学的状態の診断のために、画像、および／または１つまたは複数の参照画像から取得された１つまたは複数の診断パラメータ、および／または１つまたは複数のパラメータを比較することを含む。上述したように、医学的状態は、好ましくは、心臓の異常、膀胱状態、早期陣痛、胎児の異常、または頭部または脳の異常のうちの１つである。
【０１３７】
当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様および実施の形態は、必要に応じて、本明細書に記載の本発明の好ましいおよび任意の特徴の１つ以上を含むことができる、または好ましくは含む。
【０１３８】
上述したように、本発明による時間微分信号の使用は、特に、被験者の身体の領域の磁場を分析するのに有益であるが、被験者の身体の領域の電位を分析する、すなわちＥＣＧ測定をするのにも有用である。
【０１３９】
したがって、本発明の第３の態様によると、以下の工程、
被験者の身体の時変電位の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程、
複数の期間にわたって、１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程、および、
平均化された１つまたは複数の時間微分信号を使用して、被験者の身体の領域の電位を分析する工程、を含む被験者の身体の領域の電位を分析する心電図システムを使用する方法が提供される。
【０１４０】
本発明の第４の態様によると、以下の、
被験者の身体の領域の時変電位を検出する１つまたは複数の検出器、
前記１つまたは複数の検出器から、検出された時変電位の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される検出回路、および、
複数の期間にわたって、１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路、を備え、
前記心電図システムは、平均化された１つまたは複数の時間微分信号を使用して、被験者の身体の領域の時変電位を分析する、医療用の心電図システムが提供される。
【０１４１】
当業者には理解されるように、本発明のこれらの態様は、必要に応じて、好ましいおよび任意の特徴の１つ以上を含むことができる、および好ましくは含む。特に、適切な場合、磁場に関して上述した１つ以上の好ましいまたは任意の特徴は、電位に関して適用することができ、これらの態様に含まれてもよい。
【０１４２】
したがって、被験者の身体の領域の時変電位の時間微分（を示す）に相当する１つ以上の（例えば、デジタル化された）信号は、取得され、平均化され、被験者の身体の領域により生成された電位を分析するのに使用される。１つ以上の（例えば、デジタル化された）時間微分信号はそれぞれ、被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する時変マグニチュードを含むべきである（および好ましくは含む）。
【０１４３】
これらの態様および実施の形態において、１つまたは複数の検出器は、好ましくは、被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成するのに使用され、例えば、好ましくは上述したように、その信号は必要に応じてデジタル化されてもよい。追加的にまたは代替的に、１つまたは複数の検出器は、被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成するのに使用され、例えば、好ましくは上述したように、その電位信号は（必要に応じてデジタル化され）被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するために微分されてもよい。
【０１４４】
上記により理解されるように、本発明の特定の利点は、（外部の）電磁シールドを必要とせず、通常の病院、または手術、または他の環境において使用することができることである。したがって、特に好ましい実施の形態において、本発明の方法は、磁力計システムを使用して、被験者の心臓（または他の身体の領域）の磁場を、非磁気的シールド環境において（および（外部の）磁気シールドを使用しないで）検出する工程を含む。（しかし、磁力計システムを使用すると、必要に応じて、被験者の心臓（または他の身体の領域）の磁場を、磁気的シールド環境において（および（外部の）磁気シールドを使用して）検出することができる。）
【０１４５】
本明細書で使用されるように、「磁気的シールド環境」は、磁力計がシールドルームまたは筐体の内部のいずれかに配置されている構成を含むことを意図していることに留意されたい。そのような構成において、測定対象および磁力計の双方は、同じシールドルームまたは筐体内に含まれる。対照的に、本明細書で使用されるように、磁力計は、測定対象または測定する磁力計を保護するために外部の装置が使用されない「非磁気的シールド環境」にあるとみなされてもよい。
【０１４６】
それに応じて、本発明の特定の利点は、極低温冷却等の冷却を必要とせず使用することができることである。したがって、特に好ましい実施の形態において、本発明の方法は、磁力計システムを使用して、（例えば極低温）冷却を使用せずに被験者の心臓（または他の身体の領域）の磁場を検出する工程を含む。（しかし、磁力計システムを使用すると、必要に応じて、被験者の心臓（または他の身体の領域）の磁場を、（例えば極低温）冷却を使用して検出することができる。）
【０１４７】
当業者には理解されるように、本明細書に記載された発明のすべての態様および実施の形態は、必要に応じて、本発明の好ましい特徴または任意の特徴の、任意の１つ以上を含むことができる、および好ましくは含む。
【０１４８】
本明細書に記載される処理回路（特に、検出回路、平均回路、および／または処理回路）の任意の１つ以上は、１つ以上の固定機能ユニット（ハードウェア）の形式、および／または所望の操作を実行するようプログラムされたプログラム制御可能な処理回路（ハードウェア）の形式、および／または例えば、コンピュータプログラム等のソフトウェアの形式で実施することができる。同様に、本明細書に記載される処理回路の任意の１つ以上は、他の任意の１つ以上の処理回路と分離された回路要素として提供されてもよく、および／または、処理回路の任意の１つ以上は、少なくとも部分的に共有処理回路として形成されてもよい。
【０１４９】
本発明による方法は、例えば、コンピュータプログラム等のソフトウェアを少なくとも部分的に使用して実施されてもよい。したがって、さらなる態様から見ると、本発明が本明細書に記載される方法を実行するのに特に適応された、データ処理手段にインストールされたコンピュータソフトウェアを提供する場合、コンピュータプログラム要素は、プログラム要素がデータ処理手段において実行される場合、本明細書に記載される方法を実行するコンピュータソフトウェアコードの一部を含む。および、プログラムがデータ処理システムにおいて実行される場合、コンピュータプログラムは本明細書に記載される方法のすべてのステップを実行するのに適応されたコード手段を含む。データ処理システムは、マイクロプロセッサ、プログラマブルＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等であってもよい。
【０１５０】
本発明はまた、データ処理手段を含む磁力計システムを動作させるために使用される場合、データ処理手段とともに本発明の方法のステップを実行させる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及ぶ。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またはディスク等の物理記憶媒体であってもよく、または有線の電子信号、光信号、または衛星などへの無線信号であってもよい。
【０１５１】
さらに、本発明のすべてのステップがコンピュータソフトウェアにより実行される必要があるわけではなく、したがって、さらに広い態様から、本発明は、本明細書に記載される方法の少なくとも１つのステップを実行するコンピュータソフトウェアおよび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を提供する。
【０１５２】
本発明は、したがって、コンピュータシステムとともに使用されるコンピュータプログラム製品として適切に実施することができる。そのような実装は、例えば、ディスケット（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、またはハードディスク等の非一時性のコンピュータ可読媒体といった、有形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。また、光またはアナログ通信を含むがそれに限定されない有形媒体、または、マイクロ波、赤外線、または他の伝送技術を含むがそれに限定されない無線技術を使用して無形で、モデムまたは他のインタフェース装置を介して、コンピュータシステムに伝送可能な一連のコンピュータ可読命令を含むことができる。一連のコンピュータ可読命令は、本明細書に前述されたすべてのまたは一部の機能を実施することができる。
【０１５３】
当業者は、そのようなコンピュータ可読命令が、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで使用されるいくつかのプログラミング言語で書くことができることを理解するであろう。さらに、そのような命令は、半導体、磁気または光を含むがそれに限定されない現在または将来の任意のメモリ技術を使用して保存されてもよい。または、光、赤外線、またはマイクロ波を含むがそれに限定されない現在または将来の任意の通信技術を使用し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、例えば、市販ソフトウェア、例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスクといったコンピュータシステムに予めロードされたものとして、印刷されたまたは電子的な文書とともにリムーバブル媒体として配布できると考えられる。または、例えばインターネットまたはワールドワイドウェブなどのネットワークを介したサーバまたは電子掲示板により配布できると考えられる。
【０１５４】
本発明のいくつかの望ましい実施の形態は、単なる例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】被験者の心臓の磁場を検出する本発明の実施の形態の使用を概略的に示す図である。
【図２】被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の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】被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の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】被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の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】被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の形態の使用のさらなる例示的な構成を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態によるコイル配置を概略的に示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態による別のコイル配置を概略的に示す図である。
【図７】被験者の心臓の磁場を検出するときの本発明の実施の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】典型的な健康な心電図トレースを示す図である。
【図９】心筋障害を示す３つの異なる心電図トレースを示す図である。
【図１０】ベースラインのふらつきを示す心電図トレースを示す図である。
【図１１Ａ】大きなベースライン変化を示す心電図のロー（ｒａｗ）データを示す図である。
【図１１Ｂ】ベースライン変化を除去するためにフィルタリングされた図１１Ａのデータを示す図である。
【図１１Ｃ】フィルタリングなしの図１１Ａのデータの微分を示す図である。
【図１２】図１１のなめデータから平均心拍数を抽出し、「正常な」時間領域ビューを表示するための積分を示す図である。
【図１３】心筋梗塞患者のデータを示す図である。
【図１４】信号が微分処理される同じ心筋梗塞患者のデータを示す図である。
【図１５】信号が微分処理される別の心筋梗塞患者のデータを示す図である。
【図１６】信号が微分処理されるデータを示す図である。
【図１７】（「正常な」）微分および積分信号のフーリエ変換を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態による処理を示すフローチャートである。
【図１９】周波数領域の理想的なバンドパスフィルタを示す図である。
【図２０Ａ】遮断周波数が８Ｈｚおよび４５Ｈｚであり、Ｍ＝２４００である２つのウィンドウシンクフィルタの間の違いにより形成されるフィルタカーネルを示す図である。
【図２０Ｂ】フィルタの周波数応答を示す図である。
【図２１Ａ】同一の中心および振幅であるが半値ごとに異なる半値全幅を有するガウスピークの形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２１Ｂ】同一の中心および振幅であるが半値ごとに異なる半値全幅を有するガウスピークの形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２１Ｃ】同一の中心および振幅であるが半値ごとに異なる半値全幅を有するガウスピークの形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ａ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ｂ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ｃ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ｄ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ｅ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【図２２Ｆ】同一の位相および振幅であるが異なるオフセットを有する正弦波の形式の様々な任意の時間領域ＥＣＧまたはＭＣＧ信号と、それに相当する時間微分信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１５６】
図において適切な場合、同様の構成要素には同様の参照符号が使用される。
【０１５７】
図１は、本発明により動作させることができる磁力計システムの好ましい実施の形態の基本的な構成を概略的に示す図である。この磁力計システムは、特に心臓の磁力計として使用する（被験者の心臓の磁場を検出するために使用する）ことを目的とする。しかし、同じ磁力計の設計を使用して、例えば、膀胱状態、早期陣痛、胎児異常の検出および診断、および脳磁図等、他の身体の領域により生成される磁場を検出することができる。したがって、本実施の形態は、特に心磁測定に関して説明されているが、本実施の形態（および本発明）は他の医療用途にも同様に拡張されることに留意されたい。
【０１５８】
磁力計システムは、いくつかの要素を含む検出回路４１に接続された検出器４０を含む。検出器４０は誘導コイル４０であってもよい。
【０１５９】
検出回路４１は、コイル４０、例えば２５０Ｈｚの遮断周波数を有するローパスフィルタ、および（例えば５０または６０Ｈｚおよび高調波）のラインノイズを除去するノッチフィルタに接続された、マイクロフォン増幅器等の低インピーダンスプリアンプを含んでもよい。
【０１６０】
コイル４０からの電流出力は、検出回路４１により処理されて電圧に変換され、コイル４０からのアナログ信号をデジタル化しデータ収集システム４３にそれを提供するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４２に提供される。
【０１６１】
心拍と相関性がある生体信号、例えば、被験者からのＥＣＧまたはパルスオキシメータのトリガはデジタル信号収集の検出トリガとして使用されてもよい。その後、いくつかのトリガパルスにわたるデジタル化された信号は、データ収集システム４３によりオーバレイまたは平均化された適切な信号ビンに入れられる。しかし、他の構成も可能である。
【０１６２】
コイル４０と検出回路４１とは、コイル４０と検出回路４１の前置増幅器とが、検出回路４１の残りの構成要素を含む処理回路に有線で接続されたセンサヘッドまたはプローブにともに配置されるよう配置されてもよい。センサヘッド（プローブ）と処理回路とを有線接続することにより、処理回路は使用中にセンサヘッド（プローブ）から離すことができる。
【０１６３】
この磁力計により、センサヘッド（プローブ）は目的の磁場の近辺に配置することにより磁気プローブとして使用することができる。
【０１６４】
図２は、図１の構成を改良したものであり、特に傾斜減算の技術を使用してバックグランドノイズの補正を試みている。（しかし、他の技術を使用することもできる。）この場合、逆コイル４４を使用して、プローブコイル４０により検出された信号から、バックグランドノイズ磁場の影響を減算する。当技術分野において知られているように、逆コイル４４は、任意のバックグランド磁場に対して等しい感度を有するが、被験者の磁場に対してだけ、弱い感度を有してもよい。例えば、可動積層コアを使用して逆コイルの性能をピックアップコイル４０の性能に調整することにより、逆コイル４４はピックアップコイル４０に正確に適合してもよい。
【０１６５】
図３は、代替の傾斜減算構成を示す。この場合、２つのコイル４０、４４は同じ方向を有するが、それぞれの信号は差動増幅器４５を使用して減算される。この場合も、コイルおよび検出回路４１の性能を正確に適合させることにより、最適な動作が実現される。繰り返すと、可動積層コアを使用して、１つのコイルの性能を調整し、他のコイルの性能に適合させることができる。
【０１６６】
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。しかし、この回路はフィールドキャンセルおよびパッシブコイル適合のより洗練された方法を使用する。特に、既知のグローバル磁場４４が双方のコイル４０、４４に導入され、バックグランド磁場の影響を除去するよう試みる。
【０１６７】
この回路では、検出回路４１からの出力はそれぞれ、差動増幅器４５に提供される前に増幅器４７、４８のそれぞれを通過する。増幅器４７、４８の少なくとも１つは調整可能である。使用中に、信号発生器４９により印加される、５０または６０Ｈｚ（および高調波）ラインノイズなどの既知のグローバルフィールド４６、または１ｋＨｚ信号などの信号は、双方のコイル４０、４４に導入される。例えば、オシロスコープ５０を使用して観測される、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、コイル４０、４４が適合していないことを示すことがある。増幅器制御５１を使用して、可変電圧制御増幅器４８を調整し、差動増幅器４５の出力におけるグローバルノイズを除去することにより、２つのコイルからの出力を適切に適合させることができる。
【０１６８】
この構成においてより好ましくは、１ｋＨｚの既知のグローバルフィールドが双方のコイルに適用され、傾斜減算のために適切なコイルマッチングを達成する。しかし、５０または６０Ｈｚ（および高調波）ノイズを除去するフィルタはまた、出力信号に適用される。
【０１６９】
図５は、図４の構成のさらなる変形を示すが、この場合、アクティブコイルマッチングを使用する。したがって、この構成において、コイル４０、４４の出力は、適切な検出回路４１に再び伝送され、その後、少なくとも１つが調整可能な増幅器４７、４８に伝送される。しかし、調整可能な増幅器４８は、この構成においては、差動増幅器４５および信号発生器４９からの出力に適切に接続された、ロックイン増幅器５２または同様の電圧制御を使用してコモンモードノイズを除去するために配置される。
【０１７０】
本発明の上述の実施の形態は、被験者の心臓の磁場を検出するために使用される単一のピックアップコイルを有する構成を示す。これらの構成において、被験者の心臓により生成された磁場の診断スキャンを行うために、被験者の胸部の適切な空間位置において測定値を取得するために、単一のピックアップコイルが被験者の胸部の上で適切に動かされてもよい。測定値が収集され、被験者の心臓の適切な磁場スキャンを蓄積するために使用することができる。
【０１７１】
例えば、図１に示す形式のように、１つの配列に複数のコイルと検出回路を配置する構成も可能である。そのような配列を使用して、被験者の心臓により生成された磁場を測定することができる。この場合、コイルの配列を使用して、同時に被験者の胸部の複数の位置からの測定値を取得する。したがって、例えば被験者の胸部の異なる位置において同じコイルを使用して測定値を取得する必要を回避または削減することができる。
【０１７２】
図６Ａおよび図６Ｂは、１６の検出コイル６１の配列６０を有する適切なコイル配列構成を示す。これは、被験者の胸部に配置され、被験者の胸部の１６のサンプリング位置において被験者の心臓の磁場を測定する。図６Ａは、正方形配列を示す。図６Ｂは、正六角形配列を示す。これらの場合、配列６０のそれぞれのコイル６１は、上述のように構成され、それぞれの個別の検出回路に接続される（すなわち、図１に示すように、それぞれの個別のコイル６１が配置され、それに接続される検出回路を有する）。個別のコイル６１からの出力信号は結合され、被験者の心臓の磁気スキャンを生成するために適切に使用される。
【０１７３】
他の配列構成も可能であり、必要であれば、円形配列または不規則配列等を使用することができる。
【０１７４】
より多くの（またはより少ない）コイル、例えば、最大５００のコイル、または５００より多いコイル等、を配列に設けることもできる。例えば、被験者の身体（すなわち心臓以外）の異なる領域の磁場を測定することが所望される場合、コイルの数を増やし、問題の被験者の身体の領域に対して適切な数のサンプリング位置および適切な空間範囲を提供してもよい。
【０１７５】
この構成において、被験者の心臓の所望の磁場を検出するのではなく、バックグランドノイズを減算する目的でバックグランド磁場を検出するいくつかのコイル６１を使用することができる。例えば、配列の外側のコイル６２は、バックグランド磁場の検出に使用してもよい。それらのコイルにより検出された信号は、配列の残りのコイルにより検出された信号から適切に減算されてもよい。もちろん、バックグランドノイズ減算に対して他の構成も可能である。
【０１７６】
必要であれば、図６に示す複数層の配列を含む構成であってもよい。この場合、例えば２つの配列があり得る。１つは、被験者の心臓により生成される磁場を検出する被験者の胸部に近い配列と、バックグランドノイズの検出に使用されるもう１つの配列であり、１つの配列は他方の上に配置されている。
【０１７７】
心臓により生成された磁場を測定するために、上述の構成を使用して、被験者の胸部で間隔を置いて磁場測定値を収集することにより、被験者の心臓の磁場スキャンを蓄積することができる。例えば、心拍の任意の一部に対して擬似色画像を蓄積することができる。また、スキャンを使用して、例えば既知の参照画像と比較することにより、様々な心臓状態を診断することができる。さらに、既存の心臓磁気測定装置よりも、導入コストおよび継続的なランニングコストの双方の点において、著しく低いコストを実現することができる。
【０１７８】
図７は、例えば、病院において使用すると想定される磁力計の例示的な構成を示す。磁力計３０は、患者のベッドサイド３１に車輪により移動させ、（例えば）患者の心臓のスキャンを取得するのに使用される携帯用装置である。磁気シールド、極低温冷却等は必要としない。磁力計３０は、通常の病棟環境で使用可能である。（しかし、磁気シールドおよび／または冷却は、必要であれば提供することができる。）
【０１７９】
本明細書で使用される、「磁気的にシールドされた」環境における磁力計または他の装置は、特別に設計された部屋または筐体に配置される磁力計または他の装置を含んでもよい。このような構成において、測定される対象および測定する装置の双方は同じシールドされた筐体内に含まれる。対照的に、本明細書で使用されるように、「非磁気的なシールド」における磁力計または他の装置は、測定される対象を保護する外部装置または測定する装置を保護する外部装置のどちらも含まない磁力計または他の装置を含む。
【０１８０】
磁力計システムを使用して、類似した方法で、膀胱、頭部、脳、胎児といった身体の他の領域により生成される他の医学的に有益な磁場を検出し解析することができる。
【０１８１】
図８は、典型的なＥＣＧトレース、およびＥＣＧトレースに存在する典型的な要素表現従来のラベリングを示す。同様の要素は、ＭＣＧトレースでも発生し、２つの一致により、慣例的に研究者は同じラベリングを使用するようになった。
【０１８２】
図８に示すように、ＥＣＧトレースは、所謂Ｐ波を含む、周期ＰＰ間隔を含む。周期ＰＰ間隔は、いわゆるＰ波、それに続くＰＲ（またはＰＱ）部分（Ｐ波とＰＲ（またはＰＱ）部分との組み合わせはＰＲ（またはＰＱ）間隔と呼ばれる）、それに続くＱＲＳ複合、それに続くＳＴ部分、それに続くＴ波（ＳＴ部分とＴ波との組み合わせは、ＳＴ間隔と呼ばれ、ＱＲＳ複合とＳＴ間隔との組み合わせはＱＴ間隔と呼ばれる）、それに続くＴＰ部分を含む。ＥＣＧのそれぞれの特徴は、診断上の重要性を有する。
【０１８３】
本実施の形態における誘導コイルにより生成された信号は、磁場の微分である。しかし、通常行われる時間による出力信号の積分ではなく、「加工されていない」微分信号が代わりにデータ分析等に使用される。
【０１８４】
したがって、誘導コイルの使用は、例えば、信号を微分する必要がないため、磁場の時間微分に相当する信号を取得するための特に便利な構成を示す。
【０１８５】
しかし、出願人は、出力信号が時変磁場に相当する検出器を使用する場合、例えば以下に説明するような利点があることも発見した。例えば、出力信号を微分することにより、時変磁場の時間微分に相当する信号を取得する。
【０１８６】
したがって、本実施の形態において、心臓の信号は、従来のように、磁場Ｂを使用するのではなく磁場の微分ｄＢ／ｄｔを使用して分析される。心臓の信号は、従来のように、電圧Ｖを使用するのではなく電圧の微分ｄＶ／ｄｔを使用して分析される。
【０１８７】
ＥＣＧおよびＭＣＧに対する信号処理アルゴリズムは、２つの相反する問題を解決しなければならないため、微分における信号の分析は有益である。２つの相反する問題とは、バックグランドのふらつきの除去および生体診断上重要な生体信号の保存である。多くの場合、バックグランド効果自体が生体由来であるため、相反する問題が発生する。
【０１８８】
図９Ａは、正常な健康なＥＣＧトレースの例を示す。図９Ｂおよび図９Ｃは、心筋障害を示すＥＣＧトレースの例を示す。心筋障害では、ＰＲベースラインに対してＳＴベースラインが上昇し（図９Ｂ）、または下降する（図９Ｃ）。ＭＣＧは胸部の異なる領域であるが相当する複合的な領域において、同様の挙動を示す。ＭＣＧの情報内容もまた異なっている。ＥＣＧの場合よりＭＣＧにおけるＳＴ領域はさらに感度が高い。
【０１８９】
一方、被験者の手足の動きがベースラインのふらつきを引き起こすことがある。図１０は、ベースラインのふらつきの典型的な例を示す。
【０１９０】
そのため、被験者の手足の動きがＥＣＧ信号において低周波のベースラインのふらつきを引き起こすことがあるが、ＥＣＧのＳＴ部分の小さな変化は、心筋梗塞を示唆することがある。
【０１９１】
ＳＴベースラインの変化からベースラインのふらつきを分離することは、熟練の医師にとっては比較的容易である。しかし、自動化されたアルゴリズムにとってはやや困難である。ＭＣＧには、ＥＣＧの分析を実証するような数十年に及ぶ理解および分析が欠けているため、ＭＣＧに対しては同様のことが言えない。しかし、信号処理アルゴリズムにおいて、２つを分離するタスクは非常に困難である。
【０１９２】
本実施の形態において、ベースラインのふらつきは、微分信号を使用することにより信号から除去される。ベースラインのふらつきは、非常に低い周波数であり、それゆえに微分（ｄＶ／ｄｔ）は非常に小さい（すなわち、ふらつきの周波数が非常に小さい場合ｄｔが非常に大きい）。そのため、微分を使用することで、結果の分析において、ベースラインのふらつきの存在を無効にすることができる。
【０１９３】
図１１は健康な被験者からのＥＣＧプロット（ＰＴＢ  ＥＣＧデータベース）を示す。図１１Ａは大きなベースライン変化を示すロー（ｒａｗ）データを示す。図１１Ｂは、ベースライン変化を除去するためにフィルタリングされたデータを示す。図１１Ｃは、フィルタリングなしの微分データを示す。図１１Ｃに示す微分データはベースライン変化を示さないことがわかる。
【０１９４】
微分信号を使用すると、フィルタリングの必要性を排除または削減することができる。フィルタリングを行うと、「実際の」信号がノイズを除去する際に除去されてしまうリスクが常にあるため、これは有益である。これは特に、ベースラインのふらつきそれ自身が生体信号である場合である。したがって、これは、より多くの「必要な」信号がさらなる分析のために保持され得ることを意味する。
【０１９５】
本実施の形態において、微分データは繰り返し取得され、信号平均化技術は平均心拍数を生成するためのデータに適用される。このプロセスが図１２に示される。
【０１９６】
図１２Ａは図１１Ｃに示す健康な被験者からのロー（ｒａｗ）データを再び示す。図１２Ｂに示すように、本実施の形態において、このデータは平均心拍数を決定するために複数の周期的な期間にわたって平均化される。図１２Ｂの平均心拍数は、診断目的で使用されてもよい。図１２Ｃに示すように、平均（微分）心拍は、平均積分心拍を決定するために積分される。
【０１９７】
図１２は微分を使用して信号を分解する処理を示す。図１２Ｂに示すように、微分に現れるいくつかの周波数の要素は、「通常の」時間領域ビューでは見えないことがわかる。図１２Ｃに示すように、積分された信号は、高周波数情報を失うことがわかる。
【０１９８】
図１３は、ＳＴ部分のベースライン変化の存在により示唆される心筋梗塞の患者のＥＣＧデータを示す。図１３Ｂは図１３Ａのロー（ｒａｗ）データを平均化した後の平均心拍数を示す。ＳＴ部分のベースライン変化が平均心拍数に現れている。図１３Ｃは、平均心拍数の微分を示す。
【０１９９】
図１３Ｄ〜１３Ｆは、バンドパスフィルタリングが適用された対応するデータを示す。バンドパスフィルタリングを使用すると、低周波数要素が抑制されるため、ＳＴ部分の変化が減少する。図１３Ｃ（フィルタリングなし）と図１３Ｆ（フィルタリングあり）とを比較すると、これは、微分において最も明確に見ることができる。
【０２００】
図１３に示すように、高周波数要素に対する感度が向上したため、微分において高いノイズが存在することがわかる。図１３Ｆにおいて、低周波数要素が抑制されている。図１３Ｅは、Ｔ波に対する変化およびＲピーク構造に対する変化を示す。
【０２０１】
図１４は、図１３と同じ患者に対するデータである。この信号は、微分され、その後積分されている。図１４Ａは微分ロー（ｒａｗ）データを示す。図１４Ｂは、平均化後の図１４Ａのデータを示す。図１４Ｃは、図１４Ｂの平均心拍数の積分バージョンを示す。図１４Ｄ〜１４Ｆはフィルタリングが使用された場合の相当するデータを示す。
【０２０２】
図１４に示すように、低周波数のふらつきを除去するために信号をフィルタリングする必要性が除去され、ベースラインＳＴ変化は微分におけるデータ処理により保持される。
【０２０３】
図１４Ｅは、（期待通りに）音がフィルタリングされると、高周波数要素が抑制されることを示す。しかし、図１４Ｆに示すように、ベースライン変化は保持され、Ｒピーク構造はほんの少しだけ変化し、Ｔ波構造は変化しない。
【０２０４】
そのため、（ｉ）診断上価値のある高周波数情報が微分には自然に存在すること、（ｉｉ）平均心拍数に到達するために追加のフィルタリングが不要であること、により、出願人は微分が有用なツールであることを認識した。
【０２０５】
さらに、信号の低周波数構造は、バンドパスフィルタリングが適用されたとしても同一である。
【０２０６】
図１５はＳＴベースライン変化を有する異なる心筋梗塞患者からの、図１４のデータに相当するデータを示す。図１５Ｃはベースライン変化を示す。図１５Ｅのバンドパス信号は、ベースライン変化がないことを示す。図１５Ｆは、低周波数データが除去されたことを示す。これは、結果が繰り返されることを示す。
【０２０７】
図１６は、微分においてデータを処理する場合、どのように関連情報がフィルタリングされ保持され得るのかを示す。図１６に示すように、微分において、ベースライン変化に関連する重要情報は、ＳＴ領域からＱＲＳ複合に効果的に移動する。「ピーク高さ」とマークされた領域は、Ｒ波ピーク高さを決定し、「ピークドロップ」とマークされた領域は、その後の落下を決定する。これらの２つの領域は同様の面積である場合、ベースライン変化はほとんどない。
【０２０８】
図１７に示すように、２つの信号の周波数要素が比較される。図１７は、微分のフーリエ変換（図１７Ａ）を、（「通常の」）積分信号（図１７Ｂ）と比較している。微分には、かなり少ない低周波数情報が含まれる。しかし、上述の分析から、心臓の状態に関する情報が保存されていることがわかる。
【０２０９】
微分は、低周波数情報の規模を自然に減少させ、複合体においてより高い周波数に変化させることが理解される。このため、関連情報を破壊することなくフィルタリングを適用することができる。
【０２１０】
図１８は、本実施の形態によるデータ処理工程のシーケンスである。
【０２１１】
センサ４０およびデジタイザ４２を使用してデジタル化された微分信号１０１を取得する。上述のように、これは、微分信号を出力するよう構成されるセンサからの「自然な」信号を使用することにより、または、磁場Ｂまたは電圧Ｖの信号を出力するよう構成されるセンサから出力されたデジタル化された信号を微分することにより実行される。
【０２１２】
微分は、任意の適切な方法により実行されてもよい。例えば、デジタル化された信号が式（１）に示すように一連の値を含み、値Ｖｉ、Ｖｉ＋１が固定時間ステップδｔにより分離されている場合、微分は式（２）のように近似できる。
2020519325.tif 000005
【０２１３】
デジタル化された微分信号は、複数の期間にわたって平均化１０２が実行される。これはＥＣＧのようなトリガを使用して信号の複数の周期期間を決定することを含む。データは複数のトリガそれぞれのまわりの複数のウィンドウのそれぞれのターゲット波形から取得される。ランダムノイズを除去するためにいくつかの後続ウィンドウが平均化される。
【０２１４】
トリガは通常波形によりまたは閾値検出により定義されるため、微分信号を使用すると、トリガ操作の点で有益である。いずれにせよ、低周波数ベースライン変化の除去はトリガを改善することができる。信号平均ＥＣＧは通常、平均位置としてＥＣＧに由来するトリガポイントを使用する。ベースライン変化から発生するエラーが起きやすいのに対して、微分に由来するトリガは発生しない。
【０２１５】
例えば、平均化により除去されないノイズを除去する、追加のフィルタリング１０３が適用されてもよい。例えば、デジタル化された１つまたは複数の時間微分信号は、（ｉ）電源ラインノイズを除去するノッチフィルタ、および／または（ｉｉ）環境ノイズを除去するバンドパスフィルタを使用してフィルタリングされてもよい。デジタル化された１つまたは複数の時間微分信号は、例えば、電源ラインから発生するノイズ、およびエレベータ、エアコン、付近の交通、機械的振動等の他の環境ノイズといった外部の磁気ノイズを除去するためにフィルタリングされてもよい。
【０２１６】
出願人は、特に、８〜４５Ｈｚの通過帯域を有するバンドパスフィルタを使用すると、環境ノイズおよびバックグランドノイズからのＭＣＧ信号を分離することができることを発見した。そのフィルタは、（１０Ｈｚ未満の環境ノイズを除去する）ハイパスフィルタおよび（５０Ｈｚより大きいバックグランドノイズを除去する）ローパスフィルタの組み合わせとして構成されるバンドパスフィルタである。
【０２１７】
図１９は、理想的なバンドパスフィルタを示す。理想化されたフィルタは、より低い周波数には影響を与えずに所与の遮断周波数より大きいすべての周波数を除去し、線形の位相応答を有する。通過帯域１０〜５０Ｈｚに入るすべての周波数は、単一の振幅により通過されるが、すべての他の周波数がブロックされる。通過帯域は完全にフラットであり、阻止帯域における減衰は無限であり、通過帯域と阻止帯域との間の推移は無限に小さい。フィルタのインパルス応答は、時間領域においてｓｉｎｃ関数であり、フィルタの周波数応答は、矩形関数である。それは、周波数の点において「理想的な」ローパスフィルタであり、低周波数を完全に通過させ、高周波数を完全に遮断するため、「ｂｒｉｃｋ−ｗａｌｌ」フィルタとみなすことができる。
【０２１８】
本実施の形態において、このような理想的なフィルタに近似させるため、２つのウィンドウシンクフィルタが結合されて、環境ノイズおよびバックグランドノイズからのＭＣＧシグナルを分離することができるバンドパスフィルタを構成する。このため、位相のひずみがなく、環境ノイズおよび他のバックグランドノイズの干渉からＱＲＳ複合を効率的に分離することができる。
【０２１９】
遮断周波数ｆｃ１よりも小さい、および遮断周波数ｆｃ２よりも大きいすべての周波数要素を除去し、それらの間の周波数には影響を与えないように、フィルタが構成される。フィルタは、ｆｃ１およびｆｃ２の遮断周波数をもつ２つのウィンドウシンクフィルタの差として設計される。フィルタはＭＣＧ信号の環境ノイズ、特に、脱分極（ＱＲＳ）部分に対する影響を著しく減少させることができる。
【０２２０】
図２０Ａは、フィルタカーネルを示す。図２０Ｂは、遮断周波数ｆｃ１＝０．００３３（８．０Ｈｚ）、ｆｃ２＝０．０１８７５（４５．０Ｈｚ）、およびＭ＝２４００を有する２つのウィンドウシンクフィルタの差の周波数応答を示す。フィルタは、バンドパスフィルタとして動作する。
【０２２１】
フィルタは、時間領域か周波数領域のどちらかに適用され、ＢＣＧ効果およびバックグランドノイズからのＭＣＧ信号の脱分極（ＱＲＳ部分）を効果的に分離することができる。
【０２２２】
図１８に戻って、診断情報は、例えば、他のノイズ源が特定され除去された後に、微分において抽出することができる。
【０２２３】
したがって、追加のデータ処理１０４に続いて、診断パラメータ抽出１０５が実行され、分析１０６に使用されてもよい。
【０２２４】
分析に使用できる医学的に有用な信号サンプルには、次のものがある。（ｉ）ＳＴベースライン変化（ＳＴＥＭＩ）、例えば、ＳＴ上昇型心筋梗塞（微分を取得すると、ＲＳ信号の高さとなる）。（ｉｉ）ＲＳ遷移率、例えば、脚ブロック（微分を取得すると、ＲＳ信号の高さになる）。
【０２２５】
しかし、一般的に、本明細書に記載された任意の信号特徴は、診断上の重要性を有し、分析に使用することができる。微分を取得すると、レートに依存するパラメータが高くなり、遷移がレベルシフトを生成するパラメータは面積の測定値になる。
【０２２６】
本実施の形態において、微分は分析に使用されると理解されたい。微分は、高周波数情報を強調し、低周波数情報を抑制する。高周波数情報はそれ自身で診断され得る。さらに、微分は、フィルタリングを必要とせずに、バックグランドドラフトを除去する。また、高周波数情報にはまた、ＲＳ領域におけるＳＴ遷移レベルシフトに関連する情報が集中している。これは、より高い周波数領域であり、したがって、この信号はより低い周波数要素から分離することができる。
【０２２７】
微分領域において磁場を分析する場合、特徴の変化率、勾配、または傾きを使用することができることに注意すべきである。積分における特徴の勾配は、微分における特徴の振幅に相当する。これにより、より詳細な、または正確な診断情報を取得することができる。
【０２２８】
例えば、図２１Ａ〜２１Ｃに示すように、時間領域ＥＣＧ（および時間領域ＭＣＧ）において、ＱＲＳ複合等の信号特徴は１つまたは複数の信号ピークを含む。図２１Ａは、対称的な信号特徴を示す。図２１Ｂは、やや非対称の信号特徴を示す。図２１Ｃは、適度に非対称な特徴を示す。
【０２２９】
例えば、図２１Ａと図２１Ｂとの比較によりわかるように、例えば、ピークの片側が、上昇よりも速くまたは遅く下降する（またはその逆）の場合、例えば、（例えばＱＲＳ）ピークにおいてやや不均衡または非対称であると決定（または正確に測定）することは困難であることがある。
【０２３０】
対照的に、微分（ＭＣＧまたはＥＣＧ）信号を使用する場合、信号特徴（例えばＱＲＳ複合）は、２つのピークを含む。２つのピークのうち、１つは、時間領域特徴（例えばＱＲＳ複合）の上昇エッジ（例えば「ＱＲ」）に相当し、１つは、時間領域特徴（例えばＱＲＳ複合）の下降エッジ（例えば、「ＲＳ」）に相当する。微分領域を使用する場合、これは、例えば、２つのピークは異なる形状および／または振幅を有するため、上述した任意の差（不均衡または非対称）がより検出しやすいことを意味する。他のピークおよび平均化された１つまたは複数時間微分信号における信号特徴に対しても同様である。
【０２３１】
加えて、大きな絶対値の小さな変動（例えば、大きなオフセットまたはＤＣバイアスを有する信号）は積分よりも微分においてより簡単に見られる。これは、上昇または下降トレンド（または勾配／傾き）が微分における正の、または負の特徴とみなすことができるためである。十分にオフセットされた（またはバイアスされた）信号に対して、小さな変動がトレンドを確立するのを困難にするにもかかわらず、すべての値は正（または負）を保持することがある。
【０２３２】
これは図２２Ａ〜２２Ｆに示されている。図２２Ａおよび２２Ｃは、オフセットがある場合およびない場合の任意の時間領域信号を示す。一方、図２２Ｂおよび２２Ｄは、微分における同じ信号を示す。オフセットの効果が除去されたことがわかる。
【０２３３】
図２２Ａ〜２２Ｄにも示すように、変動（例えば、±１０）だけが取得されるため（すなわち、−１０の振幅を有するピーク、および＋１０の振幅を有する第２ピークとして）、微分において、小さな変動を有する大きな絶対値（例えば、１０００±１０）は、小さな変動を有する小さな絶対値（例えば、１±１０）との違いはない。積分において、これらの変動は、信号の絶対値に対する１％および１０００％である。そして、これらの変動は、特に、すべての値が正であるときに小さな変動を有する大きな絶対値（例えば、１０００±１０）である場合、可変データにより閾値を特定することを難しくすることがある。
【０２３４】
さらに、上昇する（または下降する）ＤＣまたは低周波数オフセットを有するデータセットまたは信号に対して、小さな変動は、積分よりも微分においてより簡単に見られる。これは、図２２Ｅ〜図２２Ｆに示されている。オフセットが恒常的でないにも、微分においてわずかな変化が検出されていることがわかる。
【０２３５】
したがって、様々な実施の形態の方法において、微分領域を使用すると、オフセットまたは（例えばＤＣ）バイアスに対して、診断測定がより耐久性を有するようになる。すなわち、変化だけが測定されるためである。例えば、閾値が重要であり、測定するのに必要とされているという状況に対処しやすくなる。特に、例えば、ＭＣＧ信号において正の値から負の値への変化の値または位置を決定する必要があるが、オフセットまたは（例えば、ＤＣ）バイアスにより信号のすべての値が正または負であるという状況に対処することができる。
【０２３６】
上述したことから、本発明は改良された医療用磁力計システムを提供する。
【０２３７】
少なくとも本発明の好ましい実施の形態において、被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得し、１つまたは複数の信号を平均化し、および平均化された１つまたは複数の信号を使用して被験者の身体の領域により生成された磁場を分析することにより、これは達成される。
【図１】
2020519325.tif 000006
【図２】
2020519325.tif 000007
【図３】
2020519325.tif 000008
【図４】
2020519325.tif 000009
【図５】
2020519325.tif 000010
【図６Ａ】
2020519325.tif 000011
【図６Ｂ】
2020519325.tif 000012
【図７】
2020519325.tif 000013
【図８】
2020519325.tif 000014
【図９】
2020519325.tif 000015
【図１０】
2020519325.tif 000016
【図１１Ａ】
2020519325.tif 000017
【図１１Ｂ】
2020519325.tif 000018
【図１１Ｃ】
2020519325.tif 000019
【図１２】
2020519325.tif 000020
【図１３】
2020519325.tif 000021
【図１４】
2020519325.tif 000022
【図１５】
2020519325.tif 000023
【図１６】
2020519325.tif 000024
【図１７】
2020519325.tif 000025
【図１８】
2020519325.tif 000026
【図１９】
2020519325.tif 000027
【図２０Ａ】
2020519325.tif 000028
【図２０Ｂ】
2020519325.tif 000029
【図２１Ａ】
2020519325.tif 000030
【図２１Ｂ】
2020519325.tif 000031
【図２１Ｃ】
2020519325.tif 000032
【図２２Ａ】
2020519325.tif 000033
【図２２Ｂ】
2020519325.tif 000034
【図２２Ｃ】
2020519325.tif 000035
【図２２Ｄ】
2020519325.tif 000036
【図２２Ｅ】
2020519325.tif 000037
【図２２Ｆ】
2020519325.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月14日(2019.11.14)
【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】
磁力計システムを使用して被験者の身体の領域の磁場を分析する方法であって、
被験者の身体の領域の時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程と、
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成される前記磁場を分析する工程と、
を含む、
方法。
【請求項２】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程、
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程と、
生成された前記信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する信号を取得する工程と、
を含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
心電図検査システムを使用して被験者の身体の領域の電位を分析する方法であって、
被験者の身体の領域の時変電位の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程と、
平均化された前記時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成された前記電位を分析する工程と、
を含む、
方法。
【請求項５】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程、
を含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得する工程は、
検出器を使用して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位に相当する時変マグニチュードを有する信号を生成する工程と、
生成された前記信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する信号を取得する工程と、
を含む、
請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
取得された前記１つまたは複数の信号は、１つまたは複数のデジタル化された信号を含み、
前記方法は、
複数の期間にわたって、デジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程、および、
平均化されデジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者の身体の前記領域を分析する工程、
を含む、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
複数の期間にわたって、１つまたは複数の時間微分信号を平均化する工程は、
トリガを使用して前記１つまたは複数の時間微分信号のそれぞれの周期期間を識別する工程と、
前記複数の識別された期間にわたって前記信号を平均化する工程と、
を含み、
前記トリガは、前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して決定される、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
さらに、
前記１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングする工程、
を含む、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号から１つまたは複数の診断パラメータを抽出することを含む、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することは、積分せずに平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用することを含む、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つまたは複数の胎児、または筋肉のうちの１つを含む、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
医療用磁力計システムであって、
被験者の身体の領域の時変磁場を検出する１つまたは複数の検出器と、
前記１つまたは複数の検出器から、検出された時変磁場の時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される検出回路と、
複数の期間にわたって、前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路と、
を備え、
前記磁力計システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して、前記被験者の身体の前記領域により生成された前記磁場を分析するよう構成される、
システム。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号生成するよう構成される、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の時変磁場に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号を生成するよう構成され、
前記システムはさらに、
前記１つまたは複数の磁場信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変磁場の前記時間微分に相当する前記１つまたは複数の信号を取得するよう構成される処理回路、
を備える、
請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
医療用心電図検査システムであって、
被験者の身体の領域の時変電位を検出する１つまたは複数の検出器と、
前記１つまたは複数の検出器から、検出された前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される検出回路と、
複数の期間にわたって前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成される平均回路と、
を備え、
前記心電図検査システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者の身体の前記領域により生成された電位を分析するよう構成される、
システム。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号を生成するよう構成される、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の検出器および前記検出回路は、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位に相当する時変マグニチュードを有する１つまたは複数の信号を生成するよう構成され、
前記システムはさらに、
前記１つまたは複数の電位信号を微分して、前記被験者の身体の前記領域の前記時変電位の前記時間微分に相当する１つまたは複数の信号を取得するよう構成される処理回路、
を備える、
請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
取得された前記１つまたは複数の信号は、１つまたは複数のデジタル化された信号を含み、
前記平均回路は、複数の期間にわたって、デジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成され、
前記システムは、平均化されデジタル化された前記１つまたは複数の時間微分信号を使用して前記被験者の身体の前記領域を分析するよう構成される、
請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記平均回路は、以下の工程、
トリガを使用して、前記１つまたは複数の時間微分信号のそれぞれの周期期間を識別する工程、および
識別された前記複数の期間にわたって前記信号を平均化する工程、
により複数の期間にわたって前記１つまたは複数の時間微分信号を平均化するよう構成され、
前記平均回路は、前記１つまたは複数の時間微分信号を使用してトリガを決定するよう構成される、
請求項１３ないし１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
さらに、
前記１つまたは複数の時間微分信号をフィルタリングするよう構成される１つまたは複数のフィルタ、
を備える、
請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号から１つまたは複数の診断パラメータを抽出することにより、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を分析するよう構成される、
請求項１３ないし２１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を積分することなく、平均化された前記１つまたは複数の時間微分信号を分析するよう構成される、
請求項１３ないし２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記被験者の身体の前記領域は、腹部、膀胱、心臓、頭部、脳、胸部、子宮、１つまたは複数の胎児、または筋肉のうち１つを含む、
請求項１３ないし２３のいずれか１項に記載のシステム。
【国際調査報告】
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