WO2004110269A1

WO2004110269A1 - 脳磁計用センサとそれを使用した超多チャンネル脳磁計システム

Info

Publication number: WO2004110269A1
Application number: PCT/JP2003/007419
Authority: WO
Inventors: Tsunehiro Takeda
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2004-12-23
Also published as: CA2494167C; EP1632176A4; US7672707B2; EP1632176A1; EP1632176B1; CA2494167A1; US20050234328A1

Abstract

本発明は、薄膜上にプリントしたセンサコイルを、ずらしながら多数積層したセンサを持つ超多チャンネル脳磁計システムに関するものである。デュワー、デュワー内に設けられた生体磁気を検知するセンサ、前記センサにより生じた信号を検出するスクイッドを含む多チャンネル脳磁計システムにおいて、前記センサは薄膜上にプリントしたセンサコイルを上下左右方向にずらし、かつ必要枚数だけ積層して構成したことを特徴としている。

Description

脳磁計用センザとそれを使用した超多チャンネル脳磁計システム技術分野

本発明は、被験者の脳により生じた磁界を測定する超多チヤンネル脳磁計システムに関するものであり、特に被験者の頭部を包囲するセンサの構造に特徴がある超多チヤンネル脳磁計システムに関するものである。

明

田

背景技術 '

人の脳は、電気信号を発生している。これら電気信号は非常に微弱であるが、これらを種々の方法により非侵襲的に測定できる。かかる方法の一例である生体磁気測定法は、脳の電流によつて頭部の外部に生じる磁界の測定を行っている。脳磁計（M E G ) システムは、磁界センサ、センサ中の電流の検出器、及び関連エレクトロ二クスを有する特別に改良された磁界検出用高感度装置であり、時間および空間分解能がすぐれた非侵襲脳機能計測装置として大きな期待がかけられ、次第に普及が図られている。

このようなシステムに使用されるプラナ一型磁界センサは、典型的には磁束により貫かれると微小電流を生じさせる多ループのコィル状の電線であり、例えば図 3に示すように一つのマグネトメータ用コイル（a ) および計二つの磁場の方向微分コイル（ダラディオメ一タ）（b ) ( c ) を組み合わせ重ねて一体として構成されている。また、前記（a ) を持たず、（b ) ( c ) のコイルだけで計測するものも多用されている。同時に（a ) だけのコイルも利用可能である。ところで、上記システムにおいて、充分な感度を確保するためにはセンサコィルの面積は数平方センチメートルは必要であり、そのような面積を持つセンサコィルを頭部表面に稠密に配置した時には、図 2に示すように配置する数が限られ、高々数百チヤンネル程度がその上限となっている。

そこで本発明は、薄膜上にプリントしたセンサコイルを上下左右方向に正確に a / n (ただし aは薄膜コイルの一辺の長さ、 nは自然数）だけずらし、かつ n ² 枚積層してセンサを構成し、対応する多数の薄膜からの信号を並列して多チャンネルスクイツドの入力部で切り換えるようにした超多チヤンネル脳磁計システムを提供することにより、さらに数百から数万倍の解像度を持てる超高解像度システムを得ることを目的とする。

さらに、薄膜上にプリントしたセンサコイルを上下左右方向に正確に a / nだけずらし、 n ² 枚積層したセンサを、正確に位置合わせしつつ、対向して上下に複数枚配置し、対応するコイルに生じる電流の差をとるよう磁場の軸方向の一次微分や高次の微分を計測できるようにした脳磁計用センサとそのセンサを利用した超高解像度システムを提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明が採用した技術解決手段は、

薄膜上にプリントしたセンサコイルを上下左右方向にずらし、かつ必要枚数だけ積層して構成したことを特徵とする脳磁計用センサである。

また、前記センサ.コイルは上下左右方向に正確に a Z n (ただし aは薄膜コィルの一辺の長さ、 nは自然数）だけずらし、かつ望ましくは n ² 枚積層して構成したことを特徴とする請求項 1に記載の脳磁計用センサである。

また、上記センサコイルを積層して構成したセンサを、対向して正確に位置合わせしつつ、上下に複数枚配置し、対応するコイルに生じる電流の差をとつて磁場の軸方向の一次微分や高次の微分を計測できるようにした脳磁計用センサである。

また、前記のいずれかのセンサと、前記センサ中の各コイルに対応する高速の切り換え手段と、前記高速の切り換え手段に対応して配置されたスクイツドとを備えていることを特徴とする超多チヤンネル脳磁計システムである。図面の簡単な説明

図 1は本発明のセンサ部の構成を説明する図面である。

図 2はセンサ部を頭部に配置した様子を示す図である。

図 3は従来のプラナ一型のセンサコイルの一例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る超多チヤンネル脳磁計システムの一実施形態を説明すると、図 1 は同システムに使用するセンサコイル部の説明図である。

図において、 1はセンサであり、このセンサ 1は、従来公知のプラナ一型のセンサコイルと同様の機能を持つ薄膜コィルを上下左右方向に正確に a / nだけずらして n ² 枚積層して構成されている（ただし aは薄膜コイルの一辺の長さ、 n は自然数）。薄膜にコイルをプリントするならば、 1枚の厚さを数 mとすれば、数百から数千枚重ねても高々数 mmにしかならない。また正確に積層することも現在の技術では容易に実現できる。

センサ 1は頭部表面に図 2に示すように複数配置され、夫々のセンサ 1中のセンサコイル 2は対応するマルチプレクサ等の切り換え手段 3を介して対応するスクイッド 4に従来システムと同様に接続されている。よって、マルチプレクサを 1〜！ I ² に次々と切り換えるとスクイツド、アンプ等は従来の数で最高数万倍ものチャンネルをもった計測システムが構成できる。なお、スクイツド以降の構成は従来のシステムをそのまま使用する。そして上下にこのセンサを並べて対応するコイルに生じる電流の差をとつて磁場の軸方向の一次微分や高次の微分を計測することにより、軸方向のダラディォメータも構成できる。このようにして既存の電子システムと同様な構成でセンサを薄膜技術によって多重化するだけで超高解像度を得ることができるシステムを作ることが可能となる。

以上の構成からなるシステムでは、セレクト信号により第 i層からの出力を同時に多チヤンネルのスクイツドに電子的に結合できるよう高速に切り換える手段によって切り換えてやると、スクイツドおよび以降の電子回路を莫大なものにすること無く、安価に超多チヤンネルシステムを構築することができことが大きな特徴である。なお、脳磁計で計測される信号成分は高々数百へルツにすぎないので、上記切り換えは充分高速に行うことが可能で計測の同時性は保証される。こうして本システムでは一つのセンサに於いて検出する情報が積層した枚数によって決定されるため、積層数が多くなると、頭部に配置したセンサの数にたいして積層枚数分センサコィル数が著しく増大したことになり、従来のセンサコィルに比較して格段の情報収集量となり、従来のシステムに対して数百から数万倍の解像度を持てる超高解像度システムを得ることを可能にする。

以上、本発明に係るセンサの実施形態について説明したが、上記実施形態は現在最も実現し易い方法、装置を例にとって説明しているにすぎない。例えば、上記方法によつて積層したセンサコイルから得られた出力を適当なソフトウェアを用いて処理すれば同等の結果を得ることが可能であることから、センサコイルをずらす量 ( a / n ) は必ずしも一定である必要はなく、積層枚数も必ずしも n ² 枚である必要はない。さらにセンサコイルは平面形状は四角に限定されることなく、他の形状とすることができる。また上記実施形態ではプレナ一型のセンサについて説明したが、積層したセンサを正確に位置合わせしつつ、対向して上下に複数枚配置し、従来公知のダラディォ一タ、または高次微分センサを構成することも可能であり，それらを切り換え手段を介してスクイツドに接続し脳磁計システムを構築することもできる。また、センサは被測定体（たとえば頭）に平行に置く必要はなく、頭部に垂直において、頭部に平行な磁場成分を測定することに使うことも可能である。また切り換え手段は、従来公知の適宜手段を採用することができる。

さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。産業上での利用可能性

本発明によれば、センサコイルをプリントした薄膜を左右上下方向に一定方向だけずらして積層してセンサを構成し、対応する多数の薄膜センサコィルからの信号を並列して多チヤンネルスクイツドの入力部で切り換える手段を採用することにより、従来のシステムに対して数百から数万倍の解像度を持てる超高解像度システムを得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 薄膜上にプリントしたセンサコイルを上下左右方向にずらし、かつ必要枚数だけ積層して構成したことを特徴とする脳磁計用センサ。

2 . 前記センサコイルは上下左右方向に正確に a / n (ただし aは薄膜コイルの一辺の長さ、 nは自然数）だけずらし、かつ望ましくは n ² 枚積層して構成したことを特徴とする請求項 1に記載の脳磁計用センサ。

3 . 上記センサコイルを積層して構成したセンサを、対向して正確に位置合わせしつつ、上下に複数枚配置し、対応するコイルに生じる電流の差をとつて磁場の軸方向の一次微分や高次の微分を計測できるようにした脳磁計用センサ。

4 . 請求項 1〜請求項 3のいずれかに記載のセンサと、前記センサ中の各コィルに対応する高速の切り換え手段と、前記高速の切り換え手段に対応して配置されたスクイッドとを備えていることを特徴とする超多チヤンネル脳磁計システム o