特許 6664568 磁場計測装置、磁場計測方法、磁場計測プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6664568

(24)【登録日】2020年2月20日

(45)【発行日】2020年3月13日

(54)【発明の名称】磁場計測装置、磁場計測方法、磁場計測プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20200302BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20200302BHJP

   G01R 35/00 20060101ALI20200302BHJP

   A61B 5/05 20060101ALI20200302BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20200302BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/09

   G01R33/02 V

   G01R35/00 M

   A61B5/05

   H01L43/08

【請求項の数】12

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2019-565966(P2019-565966)

(86)(22)【出願日】2019年8月21日

(86)【国際出願番号】JP2019032548

【審査請求日】2019年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2018-155832(P2018-155832)

(32)【優先日】2018年8月22日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 威信

(72)【発明者】

【氏名】岡武 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】森安 嘉貴

(72)【発明者】

【氏名】片岡 誠

【審査官】 島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−７８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１３３９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１３３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−４７０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／０４６５８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第５０１４７８３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００４−３３７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−６２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−７２４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１０５０５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００４１２９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ａ６１Ｂ ５／０５

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｇ０１Ｒ ３５／００

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が磁気抵抗素子と前記磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイと、
前記磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、
前記計測データによって示される前記磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を前記磁気センサアレイで検出したときに複数の前記磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する信号空間分離部と、を備え、
前記複数の磁気センサセルのそれぞれは、
複数の前記磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させる磁場生成部と、
前記磁場生成部が前記フィードバック磁場を発生するために流すフィードバック電流に応じた出力信号を出力する出力部と、を有し、
前記磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有し、
前記複数の磁気センサセルは、前記三次元の空間において前記曲面形状に含まれる格子点に配置される、
磁場計測装置。

【請求項2】

前記信号空間分離部は、前記磁場の空間分布を、測定対象磁場と外乱磁場とに信号分離する請求項１に記載の磁場計測装置。

【請求項3】

前記信号空間分離部は、前記外乱磁場を抑制して前記測定対象磁場を算出する請求項２に記載の磁場計測装置。

【請求項4】

前記信号空間分離部は、前記磁場の空間分布を、前記信号ベクトルを基底ベクトルとして級数展開する請求項１から３のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項5】

前記信号空間分離部は、前記基底ベクトルの展開係数を最小２乗法により計算する請求項４に記載の磁場計測装置。

【請求項6】

前記正規直交関数は球面調和関数で表現される請求項１から５のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項7】

前記磁気収束板は、前記磁気抵抗素子の一端および他端の両方に配置される請求項１から６のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項8】

前記磁場取得部が取得した前記計測データを較正する較正演算部を更に備える請求項１から７のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項9】

前記磁気センサアレイは、２段で形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項10】

前記曲面形状は、略放物線状に形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の磁場計測装置。

【請求項11】

磁場計測装置が磁場を計測する磁場計測方法であって、
前記磁場計測装置が、各々が磁気抵抗素子と前記磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイによって計測された計測データを取得することと、
前記磁場計測装置が、前記計測データによって示される前記磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を前記磁気センサアレイで検出したときに複数の前記磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離することと、
を備え、
前記複数の磁気センサセルのそれぞれは、複数の前記磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させ、前記フィードバック磁場を発生するために流すフィードバック電流に応じた出力信号を出力し、
前記磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有し、
前記複数の磁気センサセルは、前記三次元の空間において前記曲面形状に含まれる格子点に配置される磁場計測方法。

【請求項12】

コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
各々が磁気抵抗素子と前記磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、
前記計測データによって示される前記磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を前記磁気センサアレイで検出したときに複数の前記磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する信号空間分離部と、
して機能させ、
前記複数の磁気センサセルのそれぞれは、複数の前記磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させ、前記フィードバック磁場を発生するために流すフィードバック電流に応じた出力信号を出力し、
前記磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有し、
前記複数の磁気センサセルは、前記三次元の空間において前記曲面形状に含まれる格子点に配置される磁場計測プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場計測装置、磁場計測方法、磁場計測プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数のトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子をアレイ状に配列したセンサプラットフォームボードを用いて被験者の頭部または胸部から発せられる磁場を計測する磁場計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１２−１５２５１４号公報

【解決しようとする課題】

【0003】

従来の磁場計測装置では、磁場の検出方向に一対の磁気検出素子を積層させ、外乱磁場に対しては一対の磁気検出素子間での計測結果の大きさが同じとなる一方で、測定対象磁場に対しては一対の磁気検出素子間での計測結果の大きさが異なる、との原理に基づいて外乱磁場を抑制し、測定対象磁場を計測していた。しかしながら、生体をより精密に検査するためには、より高精度に測定対象磁場を計測することができる磁場計測装置を実現することが望まれる。

【一般的開示】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、磁場計測装置を提供する。磁場計測装置は、各々が磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイを備えてよい。磁場計測装置は、磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部を備えてよい。磁場計測装置は、計測データによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイで検出したときに複数の磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する信号空間分離部を備えてよい。複数の磁気センサセルのそれぞれは、複数の磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させる磁場発生部を有してよい。磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有してよい。複数の磁気センサセルは、三次元の空間において曲面形状に含まれる格子点に配置されてよい。

【0005】

信号空間分離部は、磁場の空間分布を、測定対象磁場と外乱磁場とに信号分離してよい。

【0006】

信号空間分離部は、外乱磁場を抑制して測定対象磁場を算出してよい。

【0007】

信号空間分離部は、磁場の空間分布を、信号ベクトルを基底ベクトルとして級数展開してよい。

【0008】

信号空間分離部は、基底ベクトルの係数を最小２乗法により計算してよい。

【0009】

正規直交関数は球面調和関数であってよい。

【0010】

磁気収束板は、磁気抵抗素子の一端および他端の両方に配置されてよい。

【0011】

磁場取得部が取得した計測データを較正する較正演算部を更に備えてよい。

【0012】

磁気センサアレイは、２段で形成されていてよい。

【0013】

曲面形状は、略放物線状に形成されていてよい。

【0014】

本発明の第２の態様においては、磁場計測装置が磁場を計測する磁場計測方法を提供する。磁場計測方法は、磁場計測装置が、各々が磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイによって計測された計測データを取得することを備えてよい。磁場計測方法は、磁場計測装置が、計測データによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイで検出したときに複数の磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離することを備えてよい。複数の磁気センサセルのそれぞれは、複数の磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させてよい。磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有してよい。複数の磁気センサセルは、三次元の空間において曲面形状に含まれる格子点に配置されてよい。

【0015】

本発明の第３の態様においては、磁場計測プログラムを提供する。磁場計測プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。磁場計測プログラムは、コンピュータを、各々が磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部として機能させてよい。磁場計測プログラムは、コンピュータを、計測データによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイで検出したときに複数の磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する信号空間分離部として機能させてよい。複数の磁気センサセルのそれぞれは、複数の磁気センサの各々が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場をそれぞれ発生させてよい。磁気センサアレイは、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有してよい。複数の磁気センサセルは、三次元の空間において曲面形状に含まれる格子点に配置されてよい。

【0016】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る磁場計測装置１０の構成を示す。

【図2】本実施形態に係る磁気センサユニット１１０の構成を示す。

【図3】本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０中の磁気センサセル２２０の構成および配置を示す。

【図4】本実施形態に係る磁気抵抗素子を有する磁気センサの入出力特性の一例を示す。

【図5】本実施形態に係るセンサ部３００の構成例を示す。

【図6】本実施形態に係るセンサ部３００の入出力特性の一例を示す。

【図7】本実施形態に係る磁気センサ５２０の構成例を示す。

【図8】本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部８００の構成を示す。

【図9】本実施形態に係る磁場計測装置１０が磁場の空間分布を信号分離するフローを示す。

【図10】本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が曲面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する例を示す。

【図11】本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が閉曲面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する例を示す。

【図12】外乱減衰率のシミュレーションに用いた異なる形状の磁気センサアレイ２１０を示す。

【図13】本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が磁気シールド１２００を用いて心磁場を計測する例を示す。

【図14】本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０の変形例を示す。

【図15】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0019】

図１は、本実施形態に係る磁場計測装置１０の構成を示す。磁場計測装置１０は、磁気抵抗素子を用いて磁場を計測する。磁場計測装置１０は、心磁計測装置の一例であり、人間の心臓の電気活動により生成される磁場（「心磁」と示す。）を計測する。これに代えて、磁場計測装置１０は、人間以外の生体の心磁を計測するために用いられてもよいし、脳磁場等の心磁以外の生体磁場を計測するために用いられてもよい。また、磁場計測装置１０は、鉄鋼材料や溶接部の表面および表面下の傷等を検出するための磁気探傷検査のために用いられてもよい。

【0020】

磁場計測装置１０は、本体部１００と、情報処理部１５０とを備える。本体部１００は、被験者の心磁をセンシングするためのコンポーネントであり、磁気センサユニット１１０と、ヘッド１２０と、駆動部１２５と、ベース部１３０と、ポール部１４０とを有する。

【0021】

磁気センサユニット１１０は、心磁計測時に被験者の胸部における心臓に向かう位置に配置され、被験者の心磁をセンシングする。ヘッド１２０は、磁気センサユニット１１０を支持し、磁気センサユニット１１０を被験者に対向させる。駆動部１２５は、磁気センサユニット１１０およびヘッド１２０の間に設けられ、キャリブレーションを行う場合にヘッド１２０に対する磁気センサユニット１１０の向きを変更する。本実施形態に係る駆動部１２５は、図中のＺ軸を中心に磁気センサユニット１１０を３６０度回転させることができる第１アクチュエータと、Ｚ軸と垂直な軸（図中の状態においてはＸ軸）を中心に磁気センサユニット１１０を回転させる第２アクチュエータとを含み、これらを用いて磁気センサユニット１１０の方位角および天頂角を変更する。図中の駆動部１２５として示したように、駆動部１２５は図中のＹ軸方向から見るとＹ字形状を有し、第２アクチュエータは、磁気センサユニット１１０を図中Ｘ軸中心に３６０度回転させることができる。

【0022】

ベース部１３０は、他の部品を支える基台であり、本実施形態においては心磁計測時に被験者が乗る台となっている。ポール部１４０は、ヘッド１２０を被験者の胸部の高さに支持する。ポール部１４０は、磁気センサユニット１１０の高さを被験者の胸部の高さに調整するべく上下方向に伸縮可能であってよい。

【0023】

情報処理部１５０は、本体部１００による計測データを処理して表示・印刷等により出力するためのコンポーネントである。情報処理部１５０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。これに代えて、情報処理部１５０は、心磁計測の情報処理用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回線によって実現された専用ハードウェアであってもよい。

【0024】

図２は、本実施形態に係る磁気センサユニット１１０の構成を示す。磁気センサユニット１１０は、磁気センサアレイ２１０およびセンサデータ収集部２３０を有する。磁気センサアレイ２１０は、各々が磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の一端および他端の少なくともいずれか一方に配置されるか、または、磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセル２２０を三次元に配列して構成される。なお、磁気収束板は、磁気抵抗素子の両端に配置される方が、後述する磁場の空間分布のサンプリング精度を高くすることができる点で好適である。本図において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれに複数の磁気センサセル２２０（例えば、Ｘ方向に８個、Ｙ方向に８個、およびＺ方向に２個の計１２８個の磁気センサセル２２０）が平面状に配置されている。

【0025】

センサデータ収集部２３０は、磁気センサアレイ２１０に含まれる複数の磁気センサセル２２０に電気的に接続され（図示せず。）、複数の磁気センサセル２２０からのセンサデータ（検出信号）を収集して情報処理部１５０へと供給する。

【0026】

図３は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０中の磁気センサセル２２０の構成および配置を示す。各磁気センサセル２２０は、各々が磁気抵抗素子を有する複数のセンサ部３００ｘ〜ｚ（以下、「センサ部３００」と総称する）を有する。本実施形態において、センサ部３００ｘはＸ軸方向に沿って配置されＸ軸方向の磁場を検出可能である。また、センサ部３００ｙはＹ軸方向に沿って配置されＹ軸方向の磁場を検出可能である。また、センサ部３００ｚはＺ軸方向に沿って配置されＺ軸方向の磁場を検出可能である。本図において一点鎖線で示される拡大図によって示されるように、本実施形態において、各センサ部３００は、それぞれ、磁気抵抗素子の両端に磁気収束板が配置されている。したがって、各センサ部３００は、磁気収束板に挟まれた狭い位置に配置された磁気抵抗素子を用いて磁場の空間分布をサンプリングすることにより、各軸方向において、空間におけるサンプリング点を明確にすることができる。各センサ部３００の構成の詳細については後述する。

【0027】

複数の磁気センサセル２２０は、Ｘ軸方向に沿ってΔｘ、Ｙ軸方向に沿ってΔｙ、Ｚ軸方向に沿ってΔｚの間隔でそれぞれ等間隔に配列されている。磁気センサアレイ２１０における各磁気センサセル２２０の位置は、Ｘ方向の位置ｉ、Ｙ方向の位置ｊ、およびＺ方向の位置ｋの組［ｉ，ｊ，ｋ］により表される。ここで、ｉは０≦ｉ≦Ｎｘ−１を満たす整数であり（ＮｘはＸ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｊは０≦ｊ≦Ｎｙ−１を満たす整数であり（ＮｙはＹ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｋは０≦ｋ≦Ｎｚ−１を満たす整数である（ＮｚはＺ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）。

【0028】

本図において、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚにより検出する磁場の３軸方向と、磁気センサセル２２０を配列する三次元の方向とが同一方向である。これにより、測定磁場の分布の各成分の把握が容易となる。また、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚは、各磁気センサセル２２０内において、磁気センサセル２２０を配列する三次元方向それぞれから見て互いに重ならないように配置されている。また、本図において、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚは、複数のセンサ部３００の間に設けるギャップ側に一端が設けられ、他端が当該ギャップから離れるように３軸方向の各軸方向に延伸して配置されている。一例として、本図において、磁気センサセル２２０の正面視左下の角部に空隙（ギャップ）が設けられ、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚは、一端が当該空隙に接するように設けられ、他端が当該空隙から離れるようにＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の各軸方向に延伸して配置されている例を示す。本図において、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが、立方体状の磁気センサセル２２０の一角部から互いに垂直な３辺に沿って配置され、該一角部に空隙が設けられている。また、後に述べるセンサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが有するコイルまたは磁性体が、互いに重ならないように配置されていることが好ましい。これにより、測定点を明確にでき、測定磁場の各成分の把握がさらに容易となる。また、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが有する他軸感度を互いに等価なものとみなすことができる。この他軸感度は、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが有するコイル、または磁性体による相互干渉によって発生するものである。しかしながら、検出する磁場の３軸方向と磁気センサセル２２０を配列する三次元の方向とは異なっていてもよい。両者が異なる場合、磁気センサセル２２０内におけるセンサ部３００の配置や、磁気センサセル２２０の配列方向に制約を受けることがなく、磁気センサアレイ２１０の設計の自由度を増すことができる。

【0029】

図４は、本実施形態に係る磁気抵抗素子を有する磁気センサの入出力特性の一例を示す。本図は、横軸が磁気センサに入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸が磁気センサの検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲ０を示す。磁気センサは、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等を有し、予め定められた一軸方向の磁場の大きさを検出する。

【0030】

このような磁気センサは、入力磁場Ｂに対する検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０の傾きである磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。その一方で、磁気センサは、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴ程度で検出信号Ｖ＿ｘＭＲ０が飽和してしまい、入出力特性の直線性が良好な範囲が狭い。そこで、このような磁気センサにフィードバック磁場を発生させる閉ループを加えると、磁気センサの直線性（または線形性と呼ぶ）を改善することができる。このような磁気センサについて次に説明する。

【0031】

図５は、本実施形態に係るセンサ部３００の構成例を示す。センサ部３００は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれの内部に設けられ、磁気センサ５２０と、磁場生成部５３０と、出力部５４０とを有する。なお、センサ部３００の一部、例えば増幅回路５３２および出力部５４０は、磁気センサセル２２０側ではなくセンサデータ収集部２３０側に設けられてもよい。

【0032】

磁気センサ５２０は、図４で説明した磁気センサと同様に、ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子等の磁気抵抗素子を有する。また、磁気センサ５２０は、磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板を有する。磁気センサ５２０が有する磁気抵抗素子は、感磁軸の正の方向を＋Ｘ方向とした場合に、＋Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が増加し、−Ｘ方向の磁場が入力すると抵抗値が減少するように形成されてよい。即ち、磁気センサ５２０が有する磁気抵抗素子の抵抗値の変化を観測することにより、当該磁気センサ５２０に入力する磁場Ｂの大きさを検出することができる。例えば、磁気センサ５２０の磁気感度をＳとすると、磁気センサ５２０の入力磁場Ｂに対する検出結果は、Ｓ×Ｂと算出できる。なお、磁気センサ５２０は、一例として、電源等が接続され、抵抗値の変化に応じた電圧降下を、入力磁場の検出結果として出力する。磁気センサ５２０の構成の詳細については後述する。

【0033】

磁場生成部５３０は、磁気センサ５２０が検出した入力磁場を低減させるフィードバック磁場を磁気センサ５２０に与える。磁場生成部５３０は、例えば、磁気センサ５２０に入力する磁場Ｂとは逆向きで、絶対値が当該入力磁場と略同一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させ、入力磁場を打ち消すように動作する。磁場生成部５３０は、増幅回路５３２と、コイル５３４とを含む。

【0034】

増幅回路５３２は、磁気センサ５２０の入力磁場の検出結果に応じた電流をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢとして出力する。磁気センサ５２０が有する磁気抵抗素子が、少なくとも１つの磁気抵抗素子を含むブリッジ回路により構成される場合、増幅回路５３２の入力端子対には、ブリッジ回路の出力がそれぞれ接続される。そして、増幅回路５３２は、ブリッジ回路の出力に応じた電流をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢとして出力する。増幅回路５３２は、例えば、トランスコンダクタンスアンプを含み、磁気センサ５２０の出力電圧に応じたフィードバック電流Ｉ＿ＦＢを出力する。例えば、増幅回路５３２の電圧・電流変換係数をＧとすると、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、Ｇ×Ｓ×Ｂと算出できる。

【0035】

コイル５３４は、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じたフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させる。コイル５３４は、磁気センサ５２０が有する磁気抵抗素子および磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板を取り囲むように巻かれている。コイル５３４は、磁気センサ５２０の全体にわたって均一のフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生させることが望ましい。例えば、コイル５３４のコイル係数をβとすると、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、β×Ｉ＿ＦＢと算出できる。ここで、フィードバック磁場Ｂ＿ＦＢは、入力磁場Ｂを打ち消す向きに発生するので、磁気センサ５２０に入力する磁場は、Ｂ−Ｂ＿ＦＢに低減されることになる。したがって、フィードバック電流Ｉ＿ＦＢは、次式のように示される。

【数1】

【0036】

（数１）式をフィードバック電流Ｉ＿ＦＢについて解くと、センサ部３００の定常状態におけるフィードバック電流Ｉ＿ＦＢの値を算出することができる。磁気センサ５２０の磁気感度Ｓおよび増幅回路５３２の電圧・電流変換係数Ｇが十分に大きいとすると、（数１）式から次式が算出される。

【数2】

【0037】

出力部５４０は、磁場生成部５３０がフィードバック磁場Ｂ＿ＦＢを発生するために流すフィードバック電流Ｉ＿ＦＢに応じた出力信号Ｖ＿ｘＭＲを出力する。出力部５４０は、例えば、抵抗値Ｒの抵抗性素子を有し、当該抵抗性素子にフィードバック電流Ｉ＿ＦＢが流れることによって生じる電圧降下を出力信号Ｖ＿ｘＭＲとして出力する。この場合、出力信号Ｖ＿ｘＭＲは、（数２）式より次式のように算出される。

【数3】

【0038】

以上のように、センサ部３００は、外部から入力する磁場を低減させるフィードバック磁場を発生するので、磁気センサ５２０に実質的に入力する磁場を低減させる。これにより、センサ部３００は、例えば、磁気センサ５２０として図４の特性を有する磁気抵抗素子を用い、入力磁場Ｂの絶対値が１μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲが飽和することを防止できる。このようなセンサ部３００の入出力特性を次に説明する。

【0039】

図６は、本実施形態に係るセンサ部３００の入出力特性の一例を示す。本図は、横軸がセンサ部３００に入力する入力磁場の大きさＢを示し、縦軸がセンサ部３００の検出信号の大きさＶ＿ｘＭＲを示す。センサ部３００は、磁気感度が高く、１０ｐＴ程度の微小な磁場を検出することができる。また、センサ部３００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が１００μＴを超えても、検出信号Ｖ＿ｘＭＲの良好な直線性を保つことができる。

【0040】

即ち、本実施形態に係るセンサ部３００は、例えば、入力磁場Ｂの絶対値が数百μＴ以下といった、予め定められた入力磁場Ｂの範囲において、当該入力磁場Ｂに対する検出結果が線形性を有するように構成される。このようなセンサ部３００を用いることにより、例えば、心磁信号といった微弱な磁気的信号を簡便に検出することができる。

【0041】

図７は、本実施形態に係る磁気センサ５２０の構成例を示す。一例として、本実施形態に係る磁気センサ５２０は、磁気抵抗素子７０２と、磁気抵抗素子７０２の一端および他端に配置された磁気収束板７０４、７０６を有する。磁気収束板７０４、７０６は磁気抵抗素子７０２を間に挟むように配置されている。すなわち、磁気抵抗素子７０２の両端に磁気収束板が配置されている。図７において、正面視で感磁軸に沿って磁気抵抗素子７０２の右端に配置されている磁気収束板７０４が、感磁軸の正側に設けられた磁気収束板であり、磁気抵抗素子７０２の左端に配置されている磁気収束板７０６が、感磁軸の負側に設けられた磁気収束板である。感磁軸の負側から正側に向かって磁場が磁気収束板７０４、７０６に入力すると、磁気抵抗素子７０２の抵抗が増加または減少してよい。なお、感磁軸は、磁気抵抗素子７０２を形成する磁化固定層で固定された磁化の方向に沿っていてよい。磁気収束板７０４、７０６は、例えば鉄等の軟磁性体材料により構成される。軟磁性体材料により構成される磁気収束板７０４、７０６を磁気抵抗素子７０２の一端および他端に配置することにより、磁気抵抗素子７０２を通過する磁力線を増やすことができ、これにより磁気センサ５２０の感度を高めることができる。

【0042】

なお、本図においては、磁気収束板が、磁気抵抗素子７０２の一端および他端の両方に配置された例を示したが、磁気収束板は磁気抵抗素子７０２の一端および他端のいずれか一方のみに設けられてもよい。しかしながら、磁気センサ５２０の感度をより高めるためには磁気抵抗素子７０２の一端および他端の両方に磁気収束板を設けることが好ましい。また、磁気抵抗素子７０２の一端および他端の両方に磁気収束板を設けると、２つの磁気収束板７０４および７０６に挟まれた狭い位置に配置される磁気抵抗素子７０２の位置が感磁部、すなわち、空間サンプリング点となるため、感磁部が明確となり、後述する信号空間分離技術との親和性をより高めることができる。このように、磁気抵抗素子７０２の両端に磁気収束板７０４および７０６が配置された磁気センサ５２０を各センサ部３００に用いることにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、図３に示されるように、各軸方向において、両端を磁気収束板に挟まれた極めて狭い（例えば１００μｍ以下）位置において、磁場の空間分布をサンプルすることができるので、生体磁場を計測するＳＱＵＩＤコイル（〜２ｃｍ）を使用して磁場の空間分布をサンプリングする場合に比べて、サンプリングの精度（位置精度）が高くなる。

【0043】

図８は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０、センサデータ収集部２３０、およびセンサデータ処理部８００の構成を示す。

【0044】

磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０を有する。複数の磁気センサセル２２０のそれぞれは、上述のとおり複数のセンサ部３００ｘ〜ｚを有する。本図においては、磁気センサアレイ２１０が各次元方向に有する複数の磁気センサセル２２０のうち、位置［ｉ，ｊ，ｋ］、［ｉ＋１，ｊ，ｋ］、［ｉ，ｊ＋１，ｋ］、および、［ｉ，ｊ，ｋ＋１］に関する部分を示す。

【0045】

センサデータ収集部２３０は、複数のＡＤ変換器８１０およびクロック発生器８１２を有する。複数のＡＤ変換器８１０は、磁気センサセル２２０の複数のセンサ部３００ｘ〜ｚのそれぞれに対応して設けられており、対応するセンサ部３００が出力するアナログの検出信号（図６のセンサ出力信号Ｖ＿ｘＭＲ）をデジタルの計測データ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）に変換する。ここで、Ｖｘ、Ｖｙ、およびＶｚは、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚからの検出信号をデジタルに変換した計測値（例えばデジタルの電圧値を表す）である。

【0046】

クロック発生器８１２は、サンプリングクロックを発生させ、共通のサンプリングクロックを複数のＡＤ変換器８１０のそれぞれへ供給する。そして、複数のＡＤ変換器８１０のそれぞれは、クロック発生器８１２から供給された共通のサンプリングクロックに応じてＡＤ変換を行う。したがって、異なる位置に設けられた３軸のセンサ部３００ｘ〜ｚの出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換器８１０の全てが同期動作をする。これにより、複数のＡＤ変換器８１０は、異なる空間に設けられた３軸のセンサ部３００ｘ〜ｚの検出結果を同時にサンプリングすることができる。

【0047】

センサデータ処理部８００は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれに対応して設けられた複数の磁場取得部８２０、複数の較正演算部８３０、複数のデータ出力部８４０、基底ベクトル記憶部８５０、および信号空間分離部８６０を有する。

【0048】

磁場取得部８２０は、それぞれ対応する磁気センサセル２２０に接続された３つのＡＤ変換器８１０に接続され、磁気センサアレイ２１０を構成する複数の磁気センサセル２２０内のセンサ部３００ｘ〜ｚによって計測された計測データをそれぞれ取得する。具体的に、磁場取得部８２０は、ＡＤ変換器８１０によってデジタルに変換されたデジタルの計測データ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を所定のタイミングＴでラッチして取得するフリップフロップ等を用いて構成されてよい。

【0049】

較正演算部８３０は、磁場取得部８２０に接続され、磁場取得部８２０が取得した計測データを較正パラメータを用いて較正する。較正演算部８３０による計測データの較正の概要は以下のとおりである。位置［ｉ，ｊ，ｋ］にある磁気センサセル２２０に入力される磁場をＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）とし、センサ部３００ｘ、３００ｙ、３００ｚによる３軸磁気センサの検出結果をＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とする。この場合、３軸磁気センサの磁気センサ特性を行列Ｓとすると、３軸磁気センサの検出結果Ｖは次式のように示すことができる。

【数4】

【0050】

ここで、Ｓｘｘ、Ｓｙｙ、およびＳｚｚは、それぞれセンサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚの主軸方向の感度（主軸感度）を表し、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ、Ｓｙｘ、Ｓｙｚ、Ｓｚｘ、およびＳｚｙは他軸方向の感度（他軸感度）を表している。また、Ｖｏｓ，ｘ、Ｖｏｓ，ｙ、およびＶｏｓ，ｚは、それぞれセンサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚのオフセットを表している。ここで主軸方向とは、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが主として計測する方向であり、他軸方向とは、それらが主として計測しない方向である。磁場の計測において、主軸方向は磁場が入力されたときに磁気センサが最大の感度を示す方向（入力軸方向、感度軸方向）である。そして、他軸方向は、主軸方向と垂直な軸とする。例えば、センサ部３００ｘがＸ軸方向を計測する場合、主軸方向はＸ軸であり、他軸方向はＹ軸方向およびＺ軸方向である。磁気センサ５２０は、主軸感度のみを持つことが理想的だが、プロセス因等により他軸感度を持つことがある。また、磁気センサ５２０は、上述した相互干渉によって発生する他軸感度も持つ。なお、センサ部３００の主軸感度と他軸感度の３成分であらわされる縦ベクトルを、感度ベクトルと呼ぶ。例えばセンサ部３００ｘの感度ベクトルｎｘは、（Ｓｘｘ、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ）の３成分で表される。この時、センサ部３００ｘの出力は、センサへの入力磁場と、感度ベクトルｎｘとの内積となる。また、同様に、センサ部３００ｙの感度ベクトルｎｙは、（Ｓｙｘ、Ｓｙｙ、Ｓｙｚ）の３成分で表され、センサ部３００ｚの感度ベクトルｎｚは、（Ｓｚｘ、Ｓｚｙ、Ｓｚｚ）の３成分で表される。

【0051】

センサ部３００のそれぞれが、検出すべき入力磁場の範囲において、当該入力磁場に対する検出結果が線形性を有するので、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。また、センサ部３００が他軸感度を有していても、当該センサ部３００の検出結果が線形性を有していれば、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。

【0052】

したがって、較正演算部８３０は、行列Ｓの逆行列Ｓ−１とオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）とを用いることで、次式のように、計測データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を元の入力される磁場を示す磁場計測データＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）に変換することができる。つまり、較正演算部８３０は、磁場取得部８２０からのデジタルの計測データＶを、主軸感度、他軸感度、および、オフセットを用いて較正する。これにより、較正演算部８３０は、オフセット、主軸方向の感度、他軸方向の感度を補正する。なお、この変換は、センサ部３００ｘ〜ｚが上述の磁気収束板を備えている場合も成立する。これは、磁気センサセル２２０がセンサ部３００ｘ〜ｚを利用した３軸磁気センサとして構成されるためであり、線形代数を利用した変換が可能となるからである。なお、センサ部３００の出力から較正演算部８３０までに、ハイパスフィルタ等を備えることにより、計測データＶを交流成分とする場合は、オフセットの較正は省略してもよい。すなわち、較正演算部８３０は、磁場取得部８２０からのデジタルの計測データＶを、主軸感度、他軸感度、および、オフセットの少なくともいずれかを用いて較正してもよい。なお、これらの較正パラメータは、あらかじめ既知の直流または交流の磁場を計測することによって算出されていてよい。また、本実施形態における較正演算部８３０は、各磁気センサセル２２０からの出力を、独立な３つのベクトルで形成される座標系として表現した成分として較正できればよく、必ずしも直交している３つのベクトルの座標系（いわゆる直交座標系）として表現した３軸成分に補正する必要はない。すなわち、すべての磁気センサセル２２０が同一の磁場を測定している場合に、各磁気センサセル２２０に対応したそれぞれの較正演算部８３０は、対応する磁場取得部８２０からのデジタルの計測データＶを、独立な３軸成分で表現された、同一の磁場計測データＢに較正してよい。

【数5】

【0053】

較正演算部８３０は、環境磁場計測データを用いて行列Ｓの逆行列Ｓ−１およびオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）を算出し、磁場取得部８２０により取得された磁場計測データを、これらの較正パラメータを用いて磁場計測データＢに変換してデータ出力部８４０に供給する。

【0054】

以上のように、各センサ部３００が線形性を有するので、較正演算部８３０は、略一定の係数を用いて計測データを磁場計測データＢに変換することができる。すなわち、較正演算部８３０が用いる略一定の係数は、環境磁場データを用いて一組の較正パラメータとして定めることができる。

【0055】

データ出力部８４０は、較正演算部８３０によって較正された磁場計測データＢを信号空間分離部８６０に供給する。

【0056】

基底ベクトル記憶部８５０は、信号空間分離部８６０が磁場計測データＢを信号分離するために必要な基底ベクトルを予め記憶し、これを信号空間分離部８６０へ供給する。

【0057】

信号空間分離部８６０は、データ出力部８４０から供給された磁場計測データＢ、すなわち、デジタルの計測データＶを較正した磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイ２１０で検出したときに複数の磁気センサ５２０のそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する。この際、信号空間分離部８６０は、信号分離に必要な基底ベクトルを、基底ベクトル記憶部８５０から取得する。そして、信号空間分離部８６０は、基底ベクトル記憶部８５０から取得した基底ベクトルを用いて、磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、測定対象磁場（信号源空間信号）と外乱磁場（外乱空間信号）とに信号分離し、外乱磁場を抑制して測定対象磁場を算出し、これを出力する。

【0058】

図９は、本実施形態に係る磁場計測装置１０が磁場の空間分布を信号分離するフローを示す。ステップ９１０において、基底ベクトル記憶部８５０は、基底ベクトルを記憶する。一例として、基底ベクトル記憶部８５０は、測定対象磁場の測定前に、球面調和関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイ２１０で検出したときに複数の磁気センサ５２０のそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶する。すなわち、基底ベクトルは、磁気センサアレイ２１０の各磁気センサの位置と感度ベクトルから計算によってあらかじめ算出し、基底ベクトル記憶部８５０に記憶しておいてよい。すなわち、基底ベクトル記憶部８５０は、空間内の予め定められた点を座標原点に指定した時に球面調和関数を空間サンプリングして得られる磁場信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶する。換言すれば、基底ベクトル記憶部８５０は、空間の磁場を、球面調和関数の級数展開をもとに２つの部分空間（信号源空間と外乱空間）で表現した磁場信号ベクトルを、各磁気センサの位置と感度ベクトルから計算によって予め算出し、基底ベクトルとして記憶する。ここで、球面調和関数とは、ｎ次元ラプラス方程式の解となる斉次多項式を単位球面に制限することで得られる関数であり、球面上での正規直交性を有する。なお、本図においては、一例として、基底ベクトル記憶部８５０が基底ベクトルを記憶するステップ９１０を、磁場計測装置１０による磁場の空間分布を信号分離するフローにおける最初のステップとした場合について示す。しかしながら、基底ベクトル記憶部８５０は、磁場計測装置１０による磁場の空間分布を信号分離するフローの前に、基底ベクトルを事前に記憶しておいてもよい。また、基底ベクトル記憶部８５０は、シミュレーション結果等により予め決められている信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶してもよい。

【0059】

次に、ステップ９２０において、信号空間分離部８６０は、磁気センサアレイ２１０によって計測され、較正演算部８３０によって較正された磁場計測データＢを、データ出力部８４０から取得する。

【0060】

また、ステップ９３０において、信号空間分離部８６０は、ステップ９１０において基底ベクトル記憶部８５０が基底ベクトルとして記憶した信号ベクトルを、基底ベクトル記憶部８５０から取得する。なお、本フローにおいて、ステップ９２０とステップ９３０とはどちらが先に行われてもよい。

【0061】

ステップ９４０において、信号空間分離部８６０は、ステップ９２０において取得した磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、ステップ９３０において取得した信号ベクトルを基底ベクトルとして利用して級数展開する。そして、信号空間分離部８６０は、級数展開によって得られたベクトルから、磁場の空間分布を測定対象磁場（信号源空間信号）と外乱磁場（外乱空間信号）とに信号分離する。なお、正規直交関数は球面調和関数であってよい。また、信号空間分離部８６０は、信号分離するにあたって、基底ベクトルの級数展開係数を最小２乗法により計算する。

【0062】

そして、ステップ９５０において、信号空間分離部８６０は、ステップ９４０において信号分離した結果に基づいて、外乱磁場を抑制して測定対象磁場だけを算出して出力し、処理を終了する。以下、これについて詳細に説明する。

【0063】

静磁場Ｂ（ｒ）は、ラプラス方程式ΔＶ（ｒ）＝０を満たすポテンシャルＶ（ｒ）を用いて、次式のように、ポテンシャルＶ（ｒ）の空間勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）として求められる。ここで、ｒは座標原点からの位置を表す位置ベクトルであり、Δはラプラシアンであり、μは透磁率であり、∇はベクトル微分演算を表す演算子である。

【数6】

【0064】

そして、ラプラス方程式の解は、一般に、正規直交関数系である球面調和関数Ｙｌ，ｍ
（θ，φ）を使った級数展開の形での解を持つため、ポテンシャルＶ（ｒ）は次式で表すことができる。ここで、｜ｒ｜は位置ベクトルｒの絶対値（座標原点からの距離）であり、θおよびφは球座標における２つの偏角であり、ｌは方位量子数であり、ｍは磁気量子数であり、αおよびβは多極モーメントであり、ＬｉｎおよびＬｏｕｔはそれぞれ被験者から見て磁気センサアレイ２１０の手前の空間と奥の空間のそれぞれについての級数の数である。方位量子数ｌは正の整数をとり、磁気量子数ｍは−ｌから＋ｌまでの整数をとる。すなわち、例えばｌが１のとき、ｍは−１、０、および１であり、例えばｌが２のとき、ｍは−２、−１、０、１、および２である。なお、磁場においては単磁極が存在しないことから、（数７）において方位量子数ｌは、０からではなく１から始まっている。（数７）における第１項は、座標原点からの距離に反比例する項であり、被験者から見て磁気センサアレイ２１０の手前の空間に存在するポテンシャルを示している。また、（数７）における第２項は、座標原点からの距離に比例する項であり、被験者から見て磁気センサアレイ２１０の奥の空間に存在するポテンシャルを示している。

【数7】

【0065】

したがって、（数６）および（数７）によれば、静磁場Ｂ（ｒ）は、次式で表すことができる。ここで、（数８）における第１項は、被験者から見て磁気センサアレイ２１０の手前の空間に存在する磁場源、すなわち、心臓の電気活動が作る心磁場（測定対象磁場）を示している。また、（数８）における第２項は、被験者から見て磁気センサアレイ２１０の奥の空間に存在する磁場源が作る外乱磁場を示している。

【数8】

【0066】

球面調和関数を使った級数展開の形でラプラス方程式の解を表した場合、その一般解は無限級数となるが、生体磁場を計測するのに十分なＳＮＲ（信号ノイズ比、すなわち、外乱磁場及びセンサノイズに対する測定対象磁場信号の比）が得られればよく、実際には１０項程度の級数で表せば十分であると言われている。また、脳磁計における信号空間分離の級数については、Ｌｉｎ＝８、Ｌｏｕｔ＝３前後が一般的に利用されている。したがって、本実施形態においても、ＬｉｎおよびＬｏｕｔは、上記と同程度の値を用いればよい。しかしながら、ＬｉｎおよびＬｏｕｔの値は、これに限定されるものではなく、外乱磁場を十分抑制し測定対象磁場だけを算出するのに十分な、いかなる数値であってもよい。

【0067】

ここで、磁気センサアレイ２１０に用いられている全部でＮ個のセンサに対し、ａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍを次式のように定義する。ここで、ｎ１、ｎ２、・・・ｎＮは、各センサ部の感度ベクトルである。なお、このａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍは磁気センサセル２２０の個数を（センサ部３００ｘ、ｙ、およびｚがあるため）３倍した数の次元を持つベクトルとなる。つまり、全センサ数の次元を持つベクトルとなる。一例として、このベクトル（ａｌ，ｍ、ｂｌ，ｍ）は、各磁気センサセル２２０の出力から、較正演算部８３０における補正がなされたデータを用いて計算される。このように、センサ部３００ｘ、ｙ、およびｚの主軸方向の感度と他軸方向の感度補正（補正された感度ベクトル）を含めて計算されたａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍの値は基底ベクトル記憶部８５０に記憶される。基底ベクトル記憶部８５０が、磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正を含めて計算されたａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍの値を記憶する本実施形態に係る磁場計測装置１０は、動作時に、磁場取得部８２０によって取得されたデータに対して較正演算部８３０における補正を行うことで、各磁気センサセル２２０の磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正を行うことが可能となる。また別の一例として、基底ベクトル記憶部８５０が、磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正がなされていない（補正されてない感度ベクトルによる）既定のａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍの値を記憶している場合は、各磁気センサセル２２０の出力から、較正演算部８３０において、（数５）のように、各センサ部の既定の感度ベクトルに一致するように磁気感度の補正がなされたデータに変換し、データ出力部８４０へと出力し、その後、信号空間分離部８６０での演算が実施される。

【数9】

【0068】

このようにａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍを定義したので、ある時刻にそれぞれの磁気センサセル２２０において出力されるセンサ出力ベクトルΦは、以下の式で表すことができる。

【数10】

【0069】

さらに、Ｓｉｎ、Ｓｏｕｔ、Ｘｉｎ、およびＸｏｕｔをそれぞれ次のように定義する。すなわち、Ｓｉｎを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝−ｌからｌまでの整数をとった時の各ベクトルａを順に列に並べた、計Ｌｉｎ×（Ｌｉｎ＋２）列のベクトルと定義する。また、Ｓｏｕｔを、ｌ＝１からＬ＝Ｌｏｕｔまで、各ｌにおいてｍ＝−ｌからｌまでの整数をとった時の各ベクトルｂを順に列に並べた、計Ｌｏｕｔ×（Ｌｏｕｔ＋２）列のベクトルと定義する。また、Ｘｉｎを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝−ｌからｌまでの整数をとった時の各多極モーメントα_ｌ，ｍを順に列に並べたベクトルを転置した、計Ｌｉｎ×（Ｌｉｎ＋２）行のベクトルと定義する。また、Ｘｏｕｔを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝−１からｌまでの整数をとった時の各多極モーメントβ_ｌ，ｍを順に列に並べたベクトルを転置した、計Ｌｏｕｔ×（Ｌｏｕｔ＋２）行のベクトルと定義する。

【数11】

【0070】

そうすると、センサ出力ベクトルΦは、次式に示すように、行列Ｓと縦ベクトルＸの内積の形で表すことができる。ここで、行列Ｓは、基底ベクトルを示し、例えば、ステップ９３０において、信号空間分離部８６０が基底ベクトル記憶部８５０から取得したものである。また、縦ベクトルＸは、基底ベクトルに係る係数を示す。

【数12】

【0071】

本実施形態に係る信号空間分離部８６０は、ステップ９４０において、この（数１２）で得られたセンサ出力ベクトルΦのモデル式に基づいて、次式を用いてΦ＝ＳＸを最小２乗近似で満たす縦ベクトルＸを決定する。これにより、信号空間分離部８６０は、ステップ９４０において、磁場の空間分布を解くことができる。つまり磁場の空間分布を推定できるようになる。すなわち、測定対象磁場をφｉｎ＿ｈ＝ＳｉｎＸｉｎ、外乱磁場をφｏｕｔ＿ｈ＝ＳｏｕｔＸｏｕｔとして推定できる。この際、信号空間分離部８６０は、外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超える場合に、測定対象磁場を高精度に計測できない旨の警告を出してもよい。これにより、磁場計測装置１０は、装置が故障している場合や、測定対象磁場を高精度に計測することができない程大きな外乱磁場が存在している場合等の状況において、測定対象磁場を計測してしまうことを事前に防止することができる。この場合に、信号空間分離部８６０は、例えば、ＳｏｕｔＸｏｕｔの各成分のいずれかの大きさが予め定められた閾値を超える場合に外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超えると判断してもよいし、ＳｏｕｔＸｏｕｔの各成分の大きさの和や平均が予め定められた閾値を超える場合に外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超えると判断してもよい。

【数13】

【0072】

そして、ステップ９５０において、信号空間分離部８６０は、ステップ９４０において決定した縦ベクトルを用いて、ＳｏｕｔＸｏｕｔを減少させて外乱磁場成分、すなわち、（数８）における第２項の成分を抑制した結果を出力する。信号空間分離部８６０は、ＳｉｎＸｉｎだけを結果として出力することで、外乱磁場成分を抑制して、測定対象磁場成分、すなわち、（数８）における第１項の成分だけを出力してもよい。

【0073】

これにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、磁場を３軸方向で検出可能な複数のセンサ部３００を有する磁気センサセル２２０を三次元に配列して構成される磁気センサアレイ２１０を用いて計測された磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、測定対象磁場と外乱磁場とに信号分離することができる。また、磁場計測装置１０は、外乱磁場成分を抑制して測定対象磁場成分だけを出力するので、測定対象磁場をより高精度に計測することができる。また、複数のセンサ部３００がそれぞれ磁気収束板を有するので、センサ部３００の磁気感度を高めるとともに、空間サンプリング点を明確化することができ、信号空間分離技術との親和性をより高めることができる。さらに、磁場計測装置１０が較正演算部８３０を有する場合には、高精度な較正（主軸感度ミスマッチ、他軸感度、およびオフセット等）を実現でき、複数のセンサ部３００のキャリブレーション誤差を、信号空間分離段階で処理するのではなく、その前段で低減させることができるので、より高精度に測定対象磁場成分を取り出すことができる。

【0074】

図１０は、本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が曲面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する例を示す。本変形例において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれに複数の磁気センサセル２２０（例えば、Ｘ方向に１２個、Ｙ方向に８個、およびＺ方向に２個の計１９２個の磁気センサセル２２０）が曲面状に配置されている。各磁気センサセル２２０は、三次元格子空間における曲面形状に含まれる格子点にそれぞれ配置されている。なお、ここで、格子点とは、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ予め定められた間隔で等間隔に設けられた格子状の点である。一例として、各磁気センサセル２２０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のいずれか一の方向から見たときに、一の方向に直交する方向に凸を有する曲面に沿うように配置されている。本図においては、各磁気センサセル２２０が、Ｙ方向から見たときに、Ｚ軸のプラス方向に凸を有する曲面に沿うように配置されている例を示す。この際、磁気センサアレイ２１０は、例えば、各磁気センサセル２２０の各頂点が、Ｚ軸のプラス方向に凸を有する予め定められた曲面を超えない範囲で、できる限りＺ軸のマイナス方向に配置されるように、各磁気センサセル２２０を三次元格子空間における格子点にそれぞれ配置することで、Ｚ軸のプラス方向に凸を有する曲面形状を形成してよい。

【0075】

本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０は、一例として磁気センサセル２２０を直方体状に形成しているため、磁気センサアレイ２１０の形状を容易に変更することができる。すなわち、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０は、磁気センサセル２２０を格子点に配置して構成可能な様々な形状を採ることができ、設計の自由度が高い。したがって、磁気センサアレイ２１０は、本図に示すように、複数の磁気センサセル２２０を三次元の空間において曲面形状に含まれる格子点に配置することで、三次元の空間において曲面形状を容易に形成することができる。

【0076】

そして、本変形例において、磁場計測装置１０は、被験者の胸部が曲面の中心側に位置するように、すなわち、測定対象磁場源である心臓が曲面の中心側に位置するように磁気センサアレイ２１０を配置して磁場を計測する。これにより、磁場計測装置１０は、測定対象磁場源である心臓に近い位置で計測した磁場計測データＢを用いて信号空間分離することで、高精度に測定対象磁場と外乱磁場とを分離することができる。なお、この際、磁気センサアレイ２１０は、曲面の曲率が被験者の胸部周りの曲率と略同等であると、測定対象磁場源である心臓により近い位置で磁場を計測できるため、好ましい。

【0077】

図１１は、本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が閉曲面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する例を示す。本変形例において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれに複数の磁気センサセル２２０（例えば、Ｘ方向に１６個、Ｙ方向に８個、およびＺ方向に４個の計５１２個の磁気センサセル２２０）が閉曲面状に配置されている。各磁気センサセル２２０は、三次元格子空間における閉曲面形状に含まれる格子点にそれぞれ配置されている。本変形例においても、磁気センサアレイ２１０は、図１０と同様、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のいずれか一の方向から見たときに、一の方向に直交する方向に凸を有する曲面に沿うように配置された複数の磁気センサセル２２０を有する。本変形例において、磁気センサアレイ２１０は、さらに、当該一の方向に直交する方向に凹を有する曲面に沿うように配置された複数の磁気センサセル２２０を有する。そして、磁気センサアレイ２１０は、凸を有する曲面形状と凹を有する曲面形状とを合わせて閉曲面形状を形成する。一例として、本図においては、磁気センサアレイ２１０が、Ｙ方向から見たときに、Ｚ軸のプラス方向に凸を有する曲面に沿うように配置された複数の磁気センサセル２２０と、Ｚ軸のプラス方向に凹を有する曲面に沿うように配置された複数の磁気センサセル２２０とを有し、Ｚ軸のプラス方向に凸を有する曲面形状と凹を有する曲面形状とを合わせて閉曲面形状を形成する例を示す。

【0078】

そして、本変形例において、磁場計測装置１０は、被験者の胸部を閉曲面で囲むように、すなわち、測定対象磁場源である心臓を閉曲面で囲むように磁気センサアレイ２１０を配置して磁場を計測する。これにより、磁場計測装置１０は、心臓の電気活動により被験者の前方に生成される磁場に加えて、被験者の後方に生成される磁場を計測し、前方および後方で計測した磁場計測データＢを用いて信号空間分離することで、より高精度に測定対象磁場と外乱磁場とを分離することができる。なお、本変形例においても、図１０と同様、磁気センサアレイ２１０は、曲面の曲率が被験者の胸部周りの曲率と略同等であると、磁場源である心臓により近い位置で磁場を計測できるため、好ましい。

【0079】

ここで、磁気センサアレイ２１０の形状の違いによる磁場計測装置１０の外乱磁場の減衰能力を示す外乱減衰率をシミュレーションした結果を示す。

【0080】

図１２は、外乱減衰率のシミュレーションに用いた異なる形状の磁気センサアレイ２１０を示す。本図における（ａ）は、３軸の磁気センサセル２２０を１単位として、図２の板型のタイプとして、縦８個（ｘ軸方向）×横８個（ｙ軸方向）×高さ１個（ｚ軸方向）に並べた磁気センサアレイ２１０を示す。

【0081】

本図における（ｂ）は、図１０の湾曲型のタイプとして、縦８個（ｘ軸方向）×横８個（ｙ軸方向）×高さ１個（ｚ軸方向）に並べたものを少なくとも一方向に湾曲させた磁気センサアレイ２１０を示す。本図の（ｂ）において、複数の磁気センサセル２２０は、ＸＺ平面で見た場合に、磁気センサアレイ２１０におけるＸ軸方向の中心に向うにつれて、Ｚ軸座標がプラス方向に増加するように配列されており、これにより磁気センサアレイ２１０はＺ軸のプラス方向に凸の形状を有している。すなわち、磁気センサアレイ２１０は、少なくとも一方向に湾曲させた曲面形状を有し、当該曲面形状は略放物線状に形成されている。なお、本図においては、Ｙ軸方向に沿った複数の磁気センサセル２２０のＺ軸座標が全て等しい場合を一例として示しているが、Ｙ軸方向に沿った複数の磁気センサセル２２０のＺ軸座標の少なくとも一部は異なっていてもよい。また、本図の（ｂ）においては、ＸＺ平面で見た場合に、複数の磁気センサセル２２０は、磁気センサアレイ２１０におけるＸ軸方向の中心を境に左右対称に配置される場合を一例として示しているが、これに限定されるものではない。Ｘ軸方向において対になる複数の磁気センサセル２２０、例えば、Ｘ軸方向の両端に配置される複数の磁気センサセル２２０のＺ軸座標の少なくとも一部は異なっていてもよい。また、本図の（ｂ）において、複数の磁気センサセル２２０は、ＸＹ平面で見た場合に、Ｘ軸方向に沿った複数の磁気センサセル２２０のＹ軸座標が全て等しい場合を一例として示しているが、Ｘ軸方向に沿った複数の磁気センサセル２２０のＹ軸座標の少なくとも一部は異なっていてもよい。

【0082】

本図における（ｃ）は、図１１の円筒型のタイプとして、横８個（ｙ軸方向）×高さ１個（ｚ軸方向）に磁気センサセル２２０を並べたセンサセルグループを１つとして、８つのセンサグループをＸＺ面で楕円を描くように配置したもので、少なくとも一方向に湾曲させたもの（この場合は４つのセンサグループで湾曲させた磁気センサアレイ）を２つ対称になるように環状に配置した磁気センサアレイ２１０を示す。

【0083】

本図における（２ｂ）は、（ｂ）をＺ軸方向に２段並べた磁気センサアレイ２１０、すなわち、縦８個（ｘ軸方向）×横８個（ｙ軸方向）×高さ２個（ｚ軸方向）に並べたものを少なくとも一方向に湾曲させた磁気センサアレイ２１０を示す。なお、段とは、磁気センサセル２２０を信号源空間を覆う曲面から離れる一の方向に階層構造で並べるレイアウトで、その階層の数え方、呼び方である。

【0084】

各磁気センサセル２２０同士の間隔は約４０ｍｍである。シミュレーションにあたり、Ｌｉｎは６、Ｌｏｕｔは４とした。また、計算原点は、（ａ）の板型においては、磁気センサアレイ２１０の表面の中心から‐Ｚ方向に４ｃｍ離間した位置とした。（ｂ）および（２ｂ）の湾曲型タイプの原点は、磁気センサアレイ２１０の内側表面の中心（ＸＹ平面上で見た中心）点から−Ｚ方向に４ｃｍ離間した位置とした。（ｃ）の円筒型タイプの原点は、磁気センサアレイ２１０のＸＹ方向における中心をＸＹ平面座標とし、磁気センサアレイ２１０をＹ方向から見たときの外形を円で近似したときの中心をＸＺ平面座標として配置されている。

【0085】

以下の表は、（ａ）板型、（ｂ）湾曲型、および（ｃ）円筒型のそれぞれの形状に対して、（１）３ｍ離れた位置に外乱ノイズ源を置いた場合の外乱減衰率、および（２）センサノイズの低減率をシミュレーションしたものである。

【表1】

【0086】

以下の表は、湾曲型タイプにおいて、（ｂ）Ｚ軸方向に１個の磁気センサセル２２０を配置する１段構成と、（２ｂ）Ｚ軸方向に２個の磁気センサセル２２０を配置する２段構成の性能を比較したものである。

【表2】

【0087】

したがって、以上のことから本実施形態の図２の例よりも図１０、図１１の変形例の方が、外乱磁場の減衰能力に優れていることがわかる。したがって、外乱磁場の影響を受けずに心臓磁場を観測するためには、図１０や図１１のように磁気センサセルが湾曲した面に沿うように配置されていることが好ましい。これは、板型に比べて湾曲した形状が（数式８）であらわされた磁場を近似しやすいためである。センサが持つノイズも、同様な理由で外乱とみなされやすくなり、低減される。また、図１０の湾曲型において、Ｚ軸方向に１個の磁気センサセルを配置する１段構成よりも、２個の磁気センサセルを配置する２段構成の方が外乱減衰率がすぐれていることがわかる。これは、２段構成の場合、磁場の詳細な変化がとらえやすくなるためである。また、２段構成の場合、Ｚ軸方向の磁場の変化が観測できるため、心臓磁場の３次元的な観測が可能となるため好ましい。また、さらに段を増やした２段以上の構成としてもよい。

【0088】

図１３は、本実施形態の変形例に係る磁場計測装置１０が磁気シールド１２００を用いて心磁場を計測する例を示す。本変形例において、磁場計測装置１０は、心磁場を計測する際に磁気シールド１２００を用いる。

【0089】

磁気シールド１２００は、例えば、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅの合金）やミューメタル（パーマロイにＣｕやＣｒを加えた合金）等の高い透磁率の材料で形成される。一例として、磁気シールド１２００は、中空円筒状に形成され、被験者の胸部および磁気センサアレイ２１０が中空空間に位置するように、被験者の胸部および磁気センサアレイ２１０を取り囲んで配置される。ここで、測定対象磁場源（心臓）が存在する被験者の胸部を磁場源空間、磁場源空間の外側であって磁気シールド１２００の内壁に囲まれた空間をシールド空間、および、磁気シールド１２００の外壁より外側の空間を外部空間とする。なお、この場合、磁気センサアレイ２１０は、シールド空間に位置する。

【0090】

磁気シールド１２００は、先に述べたような高透磁率材料で形成されており、磁束をよく吸収するため、外部空間から来る外乱磁場（地磁気等を含む）を、磁気シールド１２００の表面に沿って分布させることができる。これにより、磁気シールド１２００は、シールド空間内に入ってくる外乱磁場（地磁気等を含む）を大幅に低減させることができるうえ、シールド空間内における磁場の空間分布が複雑化することを防止することができる。

【0091】

このため、本変形例において、磁場計測装置１０は、信号空間分離をするにあたって、外乱磁場が低減および単純化されているので、より高精度に測定対象磁場と外乱磁場とを分離することができる。

【0092】

なお、図１３に示す変形例においては、磁場計測装置１０が平面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する場合において、磁気シールド１２００を用いた例について説明した。しかしながら、磁場計測装置１０は、図１０に示されるような曲面状、および、図１１に示されるような閉曲面状に配置された磁気センサアレイ２１０を用いて心磁場を計測する場合についても同様に、磁気シールド１２００を用いることができる。

【0093】

図１４は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０の変形例を示す。図１４においては、図３と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本図において、磁気センサアレイ２１０が有する複数の磁気センサセル２２０のそれぞれは、角部に空隙（ギャップ）を設けることなく、センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが設けられている。このように、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれは、センサ部３００をこのように配置しても、各センサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の三次元方向それぞれから見て互いに重ならないように配置することができる。このような配置とすることにより、複数のセンサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚを磁気センサセル２２０内に分散して配置することができ、１つの角部に複数のセンサ部３００ｘ、３００ｙ、および３００ｚが集中して配置されることを防ぐことができる。本実施形態の磁場計測装置１０は、このようにセンサ部３００が配置された磁気センサアレイ２１０を用いて計測データを取得してもよい。

【0094】

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0095】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0096】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0097】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0098】

図１５は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

【0099】

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

【0100】

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

【0101】

通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0102】

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

【0103】

プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

【0104】

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

【0105】

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

【0106】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0107】

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

【0108】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【0109】

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0110】

１０ 磁場計測装置
１００ 本体部
１１０ 磁気センサユニット
１２０ ヘッド
１２５ 駆動部
１３０ ベース部
１４０ ポール部
１５０ 情報処理部
２１０ 磁気センサアレイ
２２０ 磁気センサセル
２３０ センサデータ収集部
３００ センサ部
５２０ 磁気センサ
５３０ 磁場生成部
５３２ 増幅回路
５３４ コイル
５４０ 出力部
７０２ 磁気抵抗素子
７０４、７０６ 磁気収束板
８００ センサデータ処理部
８１０ ＡＤ変換器
８１２ クロック発生器
８２０ 磁場取得部
８３０ 較正演算部
８４０ データ出力部
８５０ 基底ベクトル記憶部
８６０ 信号空間分離部
１２００ 磁気シールド
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ−ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

【要約】

各々が磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された磁気収束板とを有する磁気センサを複数有し、磁場を３軸方向で検出可能な複数の磁気センサセルを三次元に配列して構成される磁気センサアレイと、磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、計測データによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイで検出したときに複数の磁気センサのそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する信号空間分離部と、を備える磁場計測装置を提供する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】