知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社リコーの特許一覧 ▶ 学校法人金沢工業大学の特許一覧
特開2024-60923生体磁場計測装置、ＦＬＬユニットおよび生体磁場計測システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024060923
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】生体磁場計測装置、ＦＬＬユニットおよび生体磁場計測システム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/242 20210101AFI20240425BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20240425BHJP
G01R 33/035 20060101ALI20240425BHJP
【ＦＩ】
A61B5/242
G01R33/02 R
G01R33/035
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168506
(22)【出願日】2022-10-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(71)【出願人】
【識別番号】593165487
【氏名又は名称】学校法人金沢工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】安井 隆
(72)【発明者】
【氏名】前田 亮
(72)【発明者】
【氏名】小山 大介
(72)【発明者】
【氏名】足立 善昭
【テーマコード（参考）】
2G017
4C127
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AD32
2G017AD69
2G017BA05
2G017BA11
2G017BA15
4C127AA10
4C127CC01
4C127DD03
4C127EE06
4C127HH21
4C127KK07
(57)【要約】
【課題】生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測する。
【解決手段】生体磁場計測装置は、ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有する。
【選択図】図３
【解決手段】生体磁場計測装置は、ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、
前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有すること
を特徴とする生体磁場計測装置。
前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有すること
を特徴とする生体磁場計測装置。
【請求項2】
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとは、電気刺激入力手段により生体に電気刺激を与えることにより生じる誘発磁場を計測し、
前記調整手段は、外部から設定可能な調整値に応じて前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の生体磁場計測装置。
前記調整手段は、外部から設定可能な調整値に応じて前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の生体磁場計測装置。
【請求項3】
前記調整値は、前記電気刺激入力手段による電気刺激を与える生体の位置あるいは測定部位に応じて設定されること
を特徴とする請求項２に記載の生体磁場計測装置。
を特徴とする請求項２に記載の生体磁場計測装置。
【請求項4】
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとを各々含む複数の計測手段を有し、
前記複数の計測手段の各々において、前記調整手段は、自計測手段に含まれる前記ＳＱＵＩＤセンサの特性に応じた前記調整値が設定されること
を特徴とする請求項２に記載の生体磁場計測装置。
前記複数の計測手段の各々において、前記調整手段は、自計測手段に含まれる前記ＳＱＵＩＤセンサの特性に応じた前記調整値が設定されること
を特徴とする請求項２に記載の生体磁場計測装置。
【請求項5】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項6】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項7】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項8】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項9】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項10】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項11】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項12】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項13】
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号を積分するアナログ積分器と、
前記アナログ積分器により積分された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号を積分するアナログ積分器と、
前記アナログ積分器により積分された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
【請求項14】
前記アナログ積分器および前記電圧電流変換器の一方または両方は、増幅機能を有し、
前記アナログ積分器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電流信号の増幅率を変更する機能であり、
前記電圧電流変換器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電圧信号に対する電流信号の変換率を変更する機能であり、
前記調整手段は、増幅機能を有する前記アナログ積分器、増幅機能を有する前記電圧電流変換器、または、増幅機能を有する前記アナログ積分器と増幅機能を有する前記電圧電流変換器とを含むこと
を特徴とする請求項１３に記載の生体磁場計測装置。
前記アナログ積分器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電流信号の増幅率を変更する機能であり、
前記電圧電流変換器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電圧信号に対する電流信号の変換率を変更する機能であり、
前記調整手段は、増幅機能を有する前記アナログ積分器、増幅機能を有する前記電圧電流変換器、または、増幅機能を有する前記アナログ積分器と増幅機能を有する前記電圧電流変換器とを含むこと
を特徴とする請求項１３に記載の生体磁場計測装置。
【請求項15】
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に、外部から設定可能な調整値に応じて前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に、外部から設定可能な調整値に応じて前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
【請求項16】
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
【請求項17】
生体に電気刺激を与えることにより生体に誘発磁場を生じさせる電気刺激入力手段と、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置と、を有すること
を特徴とする生体磁場計測システム。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置と、を有すること
を特徴とする生体磁場計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体磁場計測装置、ＦＬＬユニットおよび生体磁場計測システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ジョセフソン接合を有する超伝導リングである超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting QUantum Interference Device）を用いて、生体磁場を計測する生体磁場計測装置が知られている。ＳＱＵＩＤセンサを用いた生体磁場の計測では、計測の特性が非線形である。
【0003】
このため、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路を使用して、計測した磁場をＳＱＵＩＤセンサに帰還させることで、ＳＱＵＩＤセンサが発生する周期的な電圧変化の特性であるΦ－Ｖ特性をロック点付近（線形領域）に維持させて磁場が計測される。ＦＬＬ回路には、アナログ回路のみで構成されるアナログＦＬＬ方式と、一旦デジタル化を行い、再度アナログ化する回路で構成されるデジタルＦＬＬ方式とがある（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
脳または心臓の活動で発生する磁場に比べて微弱である神経で発生する磁場を計測するために、生体の皮膚に貼り付けた電極から意図的に電気刺激を与えて誘発磁場を発生させ、発生した誘発磁場を計測する生体磁場計測システムが知られている。この種の生体磁場計測システムでは、電気刺激由来の磁場ノイズを下げるために、電極を覆う磁気遮蔽カバーを、ＳＱＵＩＤセンサとの相対位置関係が一定となるように固定可能とする固定部材を配置する場合がある（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
生体に与える電気刺激により神経で発生する誘発磁場を計測する場合、電気刺激によるアーチファクトである刺激アーチファクトが誘起される。刺激アーチファクトにより、Φ－Ｖ特性がロック点付近から外れるロック外れが発生すると生体磁場を精度よく計測できなくなる場合がある。従来、ロック外れの発生を抑制するために電気刺激の強度の調整と電気刺激を与える位置の調整とが行われているが、繰り返し調整しても、ロック外れを十分に抑制することができない場合があった。さらに、ＳＱＵＩＤセンサの特性にばらつきがある場合、電気刺激を与える電極とＳＱＵＩＤセンサとの相対位置関係が同じであっても、計測される生体磁場の強度が相違してしまい、生体磁場を精度よく計測できなくなるおそれがある。
【0006】
開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の生体磁場計測装置は、ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る生体磁場計測装置を含む生体磁場計測システムの一例を示すブロック図である。
【図4】基本のＦＬＬ回路の例を示す図である。
【図5】基本のＦＬＬ回路の閉ループ特性を示す図である。
【図6】基本のデジタルＦＬＬ回路の例を示す図である。
【図8】生体磁場の計測部位毎の計測位置の例を示す図である。
【図9】ＦＬＬ回路が動作可能な周波数－磁束領域とスルーレートの例を示す図である。
【図10】生体磁場の計測波形とアーチファクト除去処理後の波形の例を示す図である。
【図14】本発明の第２の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるデジタルＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。
【図16】本発明の第３の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるアナログＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0011】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体磁場計測装置を含む生体磁場計測システムの一例を示すブロック図である。例えば、図１に示す生体磁場計測システム１０００は、生体磁場計測装置１００、電気刺激装置２００、磁気シールドルーム３００を有する。また、生体磁場計測システム１０００は、磁気シールドルーム３００内に設置されるデュワ３２０（冷却容器）およびベッド３３０を有する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体磁場計測装置を含む生体磁場計測システムの一例を示すブロック図である。例えば、図１に示す生体磁場計測システム１０００は、生体磁場計測装置１００、電気刺激装置２００、磁気シールドルーム３００を有する。また、生体磁場計測システム１０００は、磁気シールドルーム３００内に設置されるデュワ３２０（冷却容器）およびベッド３３０を有する。
【0012】
なお、生体磁場計測システム１０００は、生体磁場の計測に使用する生体磁場計測装置１００、電気刺激装置２００および図２に示すＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０を含み、磁気シールドルーム３００、デュワ３２０およびベッド３３０を含まなくてもよい。
【0013】
生体磁場計測装置１００は、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路部１１０、電源装置１２０、データ処理装置１３０およびデュワ３２０の突出部３２２内に配置される図示しないＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０を有する。例えば、生体磁場計測装置１００は、デジタルＦＬＬ方式を採用しており、脊磁計として使用される。なお、生体磁場計測装置１００は、脳磁計または心磁計に適用可能である。また、生体磁場計測装置１００は、神経磁場または筋肉磁場の計測に適用されてもよい。
【0014】
【表1】
【0015】
近年、心磁計および脳磁計に加えて、脊磁計への適用が盛んになってきている。脊磁計では外部から入力される電気刺激に応じて発生する誘発磁場を計測するが、電気刺激によるアーチファクト（ノイズ）が計測結果に影響する。通例、アーチファクトは、生体磁場より大きい。
【0016】
ベッド３３０は、被検者Ｐが横たわったときの頸部に対応する位置で分割されている。分割されたベッド３３０の隙間には、デュワ３２０の突出部３２２が配置される。デュワ３２０は、液体ヘリウムを用いた極低温環境を保持する冷却容器であり、デュワ３２０の突出部３２２の内部には図示しないＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０と複数の帰還コイルとが配置される。
【0017】
磁気シールドルーム３００の内部空間と外部空間とを仕切るシールド材３１０（壁材）は、例えば、高透磁率材料であるパーマロイ等からなる板材と、銅やアルミニウム等の導電体からなる板材とを積層することにより形成される。磁気シールドルーム３００は、図１に示すように、例えば、直方体形状であり、シールド材３１０は、４つの壁部、天井部および床部にそれぞれ設けられる。なお、磁気シールドルーム３００には、各種装置の搬送や、人の出入りを可能とする扉を有するが、図１では扉を省略している。
【0018】
電気刺激装置２００は、磁気シールドルーム３００の壁部に設けられた貫通穴に通されるツイストケーブル構造の２本の信号ケーブル２１０を介して被検体（生体）Ｐに接続される。信号ケーブル２１０の先端には、被検体Ｐの皮膚に貼り付けられる電極が取り付けられる。図１に示す例では、電極は、被検体Ｐの腕部に貼り付けられる。電気刺激装置２００は、図示しない信号ケーブルによりデータ処理装置１３０と接続されており、データ処理装置１３０からの指示に応じて被検体Ｐに電気刺激を印加する。電気刺激装置２００は、電気刺激入力手段の一例である。
【0019】
生体磁場の計測時に電気刺激装置２００から被検体Ｐに電気刺激が印加され、電気刺激に誘発された被検体Ｐの頸部から発生する生体磁場信号が、デュワ３２０内で頸部に対向して配置されるＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０（図２）の各ＳＱＵＩＤセンサにより検出される。各ＳＱＵＩＤセンサで検出された生体磁場信号は、磁気シールドルーム３００の壁部に設けられた貫通穴に通される信号ケーブル１１２を介して電気信号としてデュワ３２０内からＦＬＬ回路部１１０に出力される。
【0020】
ＦＬＬ回路部１１０は、電源装置１２０とデータ処理装置１３０とに接続される。例えば、データ処理装置１３０は、ＰＣまたはサーバ等のコンピュータである。電源装置１２０は、被検者Ｐを電撃から保護するため、商用電源に対して絶縁されている。ＦＬＬ回路部１１０は、電源装置１２０からの電源を受け、データ処理装置１３０からの指示に基づいて動作する。ＦＬＬ回路部１１０は、ＳＱＵＩＤセンサから受けた生体磁場を示す電気信号を処理することでデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、データ処理装置１３０に送られ、生体磁場データとして蓄積され、生体磁場データの波形等がデータ処理装置１３０の表示装置１３２に表示される。
【0021】
図２は、図１のデュワ３２０の突出部３２２内に設けられるＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０の一例を示す透過斜視図である。デュワ３２０は、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０を冷却する冷却容器（筐体）であり、断熱のために所定の厚さを有する。ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０に含まれる複数のＳＱＵＩＤセンサは、例えば、上下方向に延在する円筒形状を有しており、上面視で千鳥状に配置されている。また、各ＳＱＵＩＤセンサの先端は、突出部３２２の上部の凸状球面の内面に沿うように配置されている。これにより、ＳＱＵＩＤセンサの先端を、例えば、ベッド３３０に横たわる被検体Ｐの計測対象部位（図１では頸部）の湾曲形状に合わせて配置することができ、ＳＱＵＩＤセンサを計測対象部位に対向させることができる。
【0022】
例えば、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０は、３軸センサとして機能する４４本のＳＱＵＩＤセンサを有する。各ＳＱＵＩＤセンサは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有するグラジオメータ型検出コイルと、ＳＱＵＩＤセンサの制御用の集積化チップとを有し、制御用の複数の信号線と磁場信号の取り出し用の複数の信号線とが配線される。なお、各ＳＱＵＩＤセンサは、磁場信号を２次元のベクトル量として計測可能なＸ軸およびＹ軸を有する２軸センサでもよく、Ｚ軸のみを有する１軸センサでもよい。
【0023】
図３は、図１のＦＬＬ回路部１１０に搭載されるデジタルＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。図３に示すデジタルＦＬＬ回路１０は、図２に示すＳＱＵＩＤセンサの軸毎（チャネル毎）に設けられる。デジタルＦＬＬ回路１０は、ＦＬＬユニットの一例であり、ＳＱＵＩＤセンサおよびデジタルＦＬＬ回路１０は、計測手段の一例である。特に限定されないが、図１のＦＬＬ回路部１１０は、複数の制御基板を含み、各制御基板に複数のデジタルＦＬＬ回路１０が実装される。
【0024】
ＳＱＵＩＤセンサは、ジョセフソン接合を有する超伝導リングを貫通する、生体から発生する磁場（磁束）を検出する高感度の磁気センサである。例えば、ＳＱＵＩＤセンサは、超伝導リングの２箇所（Ｘ印で示す）にジョセフソン接合を設けることで構成される。
【0025】
ＳＱＵＩＤセンサは、超伝導リングを貫く磁束の変化に対して周期的に変化する電圧を発生する。このため、超伝導リングにバイアス電流を流した状態で、超伝導リングの両端の電圧を計測することによって、超伝導リングを貫く磁束を求めることができる。以下では、ＳＱＵＩＤセンサが発生する周期的な電圧変化の特性をΦ－Ｖ特性とも称する。
【0026】
デジタルＦＬＬ回路１０は、増幅器１１、増幅器１２、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器１３、デジタルシフタ１４、デジタル積分器１５、ＤＡ（Digital-to-Analog）変換器１６、振幅調整器１７、電圧電流変換器１８および帰還コイル１９を有する。なお、ＳＱＵＩＤセンサに近接して配置される帰還コイル１９は、デジタルＦＬＬ回路１０と物理的に離れているが、デジタルＦＬＬ回路１０の機能ブロックに含まれてもよい。
【0027】
デジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５は、例えば、ＦＬＬ回路部１１０の制御基板に搭載されるＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）に実装される。ＦＰＧＡは、制御基板に搭載される複数のデジタルＦＬＬ回路１０に共通に設けられてもよい。例えば、制御基板に１６個（１６チャネル分）のデジタルＦＬＬ回路１０が搭載される場合、ＦＰＧＡは、１６チャネル分のデジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５を含む。
【0028】
なお、ＦＬＬ回路部１１０の制御基板は、ＦＰＧＡの代わりに、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、個別のロジック部品または汎用ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が搭載されてもよい。この場合、デジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５は、ＡＳＩＣ、ロジック部品または汎用ＤＳＰ等に実装されてもよい。
【0029】
ＳＱＵＩＤセンサの超伝導リングの両端に入力が接続された増幅器１１は、ＳＱＵＩＤセンサを貫く磁束によりＳＱＵＩＤセンサが磁場の強度に応じて発生する出力電圧を固定の増幅率で増幅し、増幅した電圧を電圧信号として増幅器１２に出力する。増幅器１２は、ゲイン調整値ＧＣＮＴ１に応じて増幅率を複数の増幅率のいずれかに設定可能であり、設定された増幅率で増幅器１１から受ける電圧を増幅し、増幅した電圧を電圧信号としてＡＤ変換器１３に出力する。なお、増幅器１２は、固定の増幅率で増幅を行う増幅器１１に比べて十分に小さな値で可変の増幅率を設定することができる。
【0030】
ＡＤ変換器１３は、増幅器１２から出力される電圧を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、デジタル値（電圧値を示すデジタル信号）に変換する。すなわち、ＡＤ変換器１３は、磁場の変化に応じてＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧をデジタル値に変換する。ＡＤ変換器１３は、変換により生成したデジタル値をデジタルシフタ１４に出力する。
【0031】
デジタルシフタ１４は、シフト調整値ＳＣＮＴに応じて複数のシフト量のいずれかに設定可能である。デジタルシフタ１４は、設定されたシフト調整値ＳＣＮＴに応じて、ＡＤ変換器１３からのデジタル値（例えば、リトルエンディアン）を指定ビット数だけ左シフトあるいは右シフトするシフト処理を実施する。
【0032】
デジタル値は、１ビットの左シフトにより２倍、２ビットの左シフトにより４倍、１ビットの右シフトにより１／２倍、２ビットの右シフトにより１／４倍になる。デジタルシフタ１４は、シフトしたデジタル値をデジタル積分器１５に出力する。なお、シフト調整値ＳＣＮＴは、デジタル値をシフトしない指示を含んでもよく、この場合、デジタルシフタ１４は、ＡＤ変換器１３からのデジタル値をそのままデジタル積分器１５に出力する。
【0033】
デジタル積分器１５は、磁束量子Φ０のカウントの起点であるロック点（もしくは、動作点）の電圧に対するＳＱＵＩＤセンサの電圧を増幅した電圧値を示すデジタル信号の信号値をデジタルシフタ１４から受ける。デジタル積分器１５は、受けた信号値（電圧値）の変化分を積分し、積分により生成した積分データをＤＡ変換器１６に出力する。また、デジタル積分器１５は、積分データをデータ処理装置１３０に出力する。
【0034】
データ処理装置１３０は、例えば、デジタル積分器１５が生成した積分データをデジタルデータとして図示しない記憶装置に格納する。データ処理装置１３０は、記憶装置に格納したデジタルデータを使用して画像データおよび波形データ等を生成し、生成した画像データおよび波形データ等により示される画像および波形等を図示しない表示装置に表示する。
【0035】
ＤＡ変換器１６は、デジタル積分器１５により積分された積分データである信号波形データを電圧に変換し、変換した電圧を電圧信号として振幅調整器１７に出力する。ＤＡ変換器１６は、デジタル積分器１５から供給されるＤＡ変換ビット長で表されるデジタル値を、予め設定されたフルスイング振幅で電圧（アナログ信号）に変換する。
【0036】
振幅調整器１７は、ＤＡ変換器１６から出力される電圧のフルスケール（フルスイング振幅）を、フルスケール調整値ＦＳＣＮＴに応じて複数のフルスケールのいずれかに変換することで増幅率を調整する。振幅調整器１７は、ＤＡ変換器１６からの電圧の値を、変換したフルスケールに応じて変換し、変換した電圧を電圧電流変換器１８に出力する。
【0037】
通常、ＤＡ変換器１６のフルスイング振幅の最大値は電源電圧振幅値となることが多い。例えば、フルスケール調整値ＦＳＣＮＴは、"１"以下の倍率を示し、振幅調整器１７は、最大のフルスイング振幅（電源電圧幅）を１倍以下に調整する。
【0038】
電圧電流変換器１８は、振幅調整器１７によりフルスケールが調整された電圧（電圧信号）を電流（電流信号）に変換する抵抗素子を有し、変換した電流を帰還コイル１９に出力する。
【0039】
帰還コイル１９は、電圧電流変換器１８から受ける電流信号により磁場を発生し、発生した磁場をＳＱＵＩＤセンサに帰還する。これにより、ＳＱＵＩＤセンサが発生する電圧を、Φ－Ｖ特性のロック点付近（線形領域）に維持することができ、生体磁場信号を精度よく計測することができる。
【0040】
増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の動作は、それぞれ異なるが、全体としてデジタルＦＬＬ回路１０のループ利得の大きさを調整することができる。デジタルＦＬＬ回路１０の実際のループ利得は、増幅器１１の固定の増幅率と、増幅器１２の可変の増幅率と、デジタルシフタ１４の可変の倍率と、振幅調整器１７の可変の倍率との積で表される。
【0041】
増幅器１２の可変の増幅率、デジタルシフタ１４の可変の倍率および振幅調整器の可変の倍率を組み合わせることで、ループ利得は、単一の増幅率または単一の倍率で調整する場合に比べて細かく調整することができる。増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７は、外部から設定可能な調整値に応じてデジタルＦＬＬ回路１０のループ利得を調整する調整手段の一例である。
【0042】
なお、ゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴは、例えば、デジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５とともにＦＰＧＡに実装されるレジスタ等の記憶部に記憶される。例えば、ゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴは、生体磁場計測装置１００のパワーオン時またはリセット時等に、データ処理装置１３０からＦＰＧＡ内の記憶部に格納されてもよい。
【0043】
シフト調整値ＳＣＮＴは、ＦＰＧＡ内の記憶部からＦＰＧＡ内の信号線を介してデジタルシフタ１４に供給される。ゲイン調整値ＧＣＮＴ１は、制御基板に設けられる信号線を介してＦＰＧＡ内の記憶部から増幅器１２に供給される。フルスケール調整値ＦＳＣＮＴは、制御基板に設けられる信号線を介してＦＰＧＡ内の記憶部から振幅調整器１７に供給される。
【0044】
例えば、図２に示したように、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０が３軸センサとして機能する４４本のＳＱＵＩＤセンサを有する場合、生体磁場計測装置１００は、１３２個のデジタルＦＬＬ回路１０を有する。ＦＬＬ回路部１１０の制御基板に設けられる配線数を抑えるため、各制御基板の所定数のデジタルＦＬＬ回路１０毎に、増幅器１２と振幅調整器１７とのそれぞれに共通のゲイン調整値ＧＣＮＴ１および共通のフルスケール調整値ＦＳＣＮＴが供給されてもよい。
【0045】
この場合、共通のゲイン調整値ＧＣＮＴ１および共通のフルスケール調整値ＦＳＣＮＴは、センサ特性が同等のＳＱＵＩＤセンサに接続されるデジタルＦＬＬ回路１０に供給することが好ましい。これにより、周波数特性のばらつきの少ない生体磁場計測装置１００を実現することができる。
【0046】
図４は、基本のＦＬＬ回路（例えば、アナログＦＬＬ回路）の例を示す図である。図４に示す基本のＦＬＬ回路および基本のＦＬＬ回路の単純化した解析モデルは、それぞれ非特許文献１のFigure 3およびFigure 12に記載されている。図４の解析モデルにおいて、符号ｆ１は、オープンループのユニティーゲイン周波数（積分器のカットオフ（－３ｄＢ）周波数）を表し、符号ｔｄは、ＦＬＬループの遅延を表わす。
【0047】
図５は、基本のＦＬＬ回路の閉ループ特性を示す図である。図５に示す閉ループ特性は、非特許文献１のFigure 14に記載されている。閉ループ特性は、ｆｔｄ＜０．０８（small f1）の範囲では、１次のローパスフィルタと同様に振る舞う。閉ループ特性は、ｆｔｄ＞０．０８（large f1）の範囲では、大きな位相遅れを引き起こし、ピークが現れてシステムは不安定になる。なお、図５に示す閉ループ特性は、図６で説明するＡ値を"１"としたときの閉ループ特性に対応する。
【0048】
従って、ＦＬＬ回路は、アナログＦＬＬ回路またはデジタルＦＬＬ回路のいずれにおいてもシステムが不安定にならないように、１次のローパスフィルタと同様に振る舞うようにシステムが設計されることが好ましい。
【0049】
図６は、基本のデジタルＦＬＬ回路の例を示す回路ブロック図である。基本のデジタルＦＬＬ回路は、ＳＱＵＩＤセンサに対してループ状に接続される増幅器、ＡＤ変換器、デジタル積分器、ＤＡ変換器、電圧電流変換器として機能する抵抗Ｒｆおよび帰還コイルＬを有する。
【0050】
基本のデジタルＦＬＬ回路は、デジタル積分器を含むため、解析モデルにおいても、一旦デジタル化した後、ＤＡ変換を行う。その結果、信号は連続系から離散系となり、さらにもう一度連続系となる。離散系では、よく知られたＺ変換の近似式を用いられる。
【0051】
ここで、Ａ値は、デジタルＦＬＬ回路全体のループ利得を表わすが、単なるアンプの利得ではない。Ａ値は、磁場信号から電気信号への変換割合、Φ－Ｖ特性の最大傾きなどのＳＱＵＩＤセンサの固有値、ＡＤ変換時のビット数と入力最大振幅設定、およびＤＡ変換時のビット数と出力最大振幅設定での倍率がすべて加味された値である。
【0052】
図３に示すデジタルＦＬＬ回路１０では、Ａ値は、増幅器１１の固定の増幅率と増幅器１２の可変の増幅率とに比例する。また、Ａ値は、ＡＤ変換器１３の最大振幅設定をデジタルシフタ１４によりシフトする数の２のべき乗で除した数に反比例する。さらに、Ａ値は、ＤＡ変換器１６のフルスイング振幅を調整する振幅調整器１７の振幅をＤＡ変換器１６の変換ビット数の２のべき乗で除した数に比例する。
【0053】
ただし、ループ利得は、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の全てを使用して調整されなくてもよい。ループ利得は、調整範囲に応じて、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の１つまたは２つを使用して調整されてもよい。
【0054】
１つの要素によりループ利得を調整する場合、図３のデジタルＦＬＬ回路１０は、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７、増幅器１２および振幅調整器１７、または、増幅器１２およびデジタルシフタ１４を持たなくてもよい。デジタルＦＬＬ回路１０がデジタルシフタ１４および振幅調整器１７を持たない場合、ＡＤ変換器１３の出力は、デジタル積分器１５の入力に接続され、ＤＡ変換器１６の出力は、電圧電流変換器１８の入力に接続される。
【0055】
デジタルＦＬＬ回路１０が増幅器１２および振幅調整器１７を持たない場合、増幅器１１の出力は、ＡＤ変換器１３の入力に接続され、ＤＡ変換器１６の出力は、電圧電流変換器１８の入力に接続される。デジタルＦＬＬ回路１０が増幅器１２およびデジタルシフタ１４を持たない場合、増幅器１１の出力は、ＡＤ変換器１３の入力に接続され、ＡＤ変換器１３の出力は、デジタル積分器１５の入力に接続される。
【0056】
２つの要素によりループ利得を調整する場合、図３のデジタルＦＬＬ回路１０は、振幅調整器１７、デジタルシフタ１４または増幅器１２を持たなくてもよい。デジタルＦＬＬ回路１０が振幅調整器１７を持たない場合、ＤＡ変換器１６の出力は、電圧電流変換器１８の入力に接続される。デジタルＦＬＬ回路１０がデジタルシフタ１４を持たない場合、ＡＤ変換器１３の出力は、デジタル積分器１５の入力に接続される。デジタルＦＬＬ回路１０が増幅器１２を持たない場合、増幅器１１の出力は、ＡＤ変換器１３の入力に接続される。
【0057】
図７は、図６の基本のデジタルＦＬＬ回路の閉ループ特性の例を示す図である。図７では、横軸に示す周波数の磁気信号に対する出力（出力電圧）信号の大きさを、縦軸にゲイン［ｄＢ］として示している。基本のデジタルＦＬＬ回路の閉ループ特性は、使用した解析モデルは図４の解析モデルと異なるが、図５の基本のＦＬＬ回路の閉ループ特性と似た波形が得られる。そして、システムの安定性のため、１次のローパスフィルタと同様に振る舞うようにシステムが設計されることが好ましい。図７に示す閉ループ特性からＡ値が０．３以下の場合、Ａ値に応じて、デジタルＦＬＬ回路の周波数特性を安定して制御できることがわかる。
【0058】
図３のデジタルＦＬＬ回路１０では、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の１つまたは複数によりＳＱＵＩＤセンサのチャネル毎にＡ値（ループ利得）を調整することが可能である。例えば、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０内の個々のＳＱＵＩＤセンサの特性に応じて、ＳＱＵＩＤセンサのチャネル毎にＡ値（ループ利得）を適切に調整することで、デジタルＦＬＬ回路１０の周波数特性を制御することができ、生体磁場を精度よく計測することができる。
【0059】
図８は、生体磁場の計測部位毎の計測位置の例を示す図である。生体磁場の計測部位として、中枢神経を中心とした腰部および頸部と、末梢神経を計測する肘部および手掌部などが代表例として挙げられる。図８では、（Ａ）腰部、（Ｂ）頸部、（Ｃ）肘部および（Ｄ）手掌部で生体磁場を計測するときの計測位置の例が示される。
【0060】
腰部の計測位置の例では、足首から電気刺激が印加されているが、計測したい神経伝導に応じて、膝下または膝上などから電気刺激が印加されてもよい。電気刺激が印加される電極の位置は黒く示されている。手掌部で生体磁場を計測するときに電気刺激が印加される位置は、示指および中指の先端部である。図１の電気刺激装置２００等により被検体Ｐの２個所に電気刺激を印加する場合、片方ずつ印加するか、両方同時に印加するかを選択することができる。
【0061】
ところで、一般的に磁場の大きさは、磁場源からの距離の２乗に反比例することが知られている（クーロンの法則）。また、電気刺激を被検体Ｐに印加する場合、磁場信号は、生体磁場信号だけでなく、電気刺激により誘起される磁場信号も含まれる。電気刺激により誘起される磁場信号は、アーチファクトまたは刺激アーチファクトと称される。アーチファクトは、人工的に誘起されるノイズである。
【0062】
電気と磁気の相互作用により、電気刺激の位置が計測部位に近いほど、検出される刺激アーチファクトの磁場信号の強度は大きくなる。例えば、刺激アーチファクトの信号強度は、（Ａ）腰部、（Ｂ）頸部、（Ｃ）肘部および（Ｄ）手掌部の順で大きくなる。また、刺激アーチファクトの信号強度が大きいほど、デジタルＦＬＬ回路およびアナログＦＬＬ回路ともにロック外れが発生しやすい。なお、一般的に、刺激アーチファクトの信号強度は、生体磁場信号に比べて大きく、刺激アーチファクトの周波数は、生体磁場信号の周波数に比べて高い成分を含む。
【0063】
非特許文献１では、磁束信号の時間変化の割合を表わすスルーレートＳＲは、式（１）で定義されている。式（１）中の符号Φｆはフィードバック磁束を示している。
【数1】
【0064】
式（１）からＦＬＬ回路の動作可能な振幅と周波数との関係を導くことができる。ある周波数における印加磁束信号の振幅をΦｐとし、周波数をｆとすると、印加磁束Φａは、式（２）で示される。
【数2】
【0065】
式（２）の印加磁束Φａと式（１）のフィードバック磁束Φｆが平衡しているとして、式（１）は、式（３）で示すことができる。
【数3】
【0066】
また、周波数ｆにおける動作可能な振幅Φｐは、式（４）で示され、周波数ｆに反比例する。したがって、周波数ｆが高くなるにしたがって、動作可能な磁束強度は低くなることがわかる。
【数4】
【0067】
図９は、ＦＬＬ回路が動作可能な周波数－磁束領域とスルーレートＳＲの例を示す図である。周波数を横軸、振幅を縦軸として印加信号のパラメータをプロットした際に、直線の左下の領域が、ＦＬＬ回路が安定して動作可能な領域となり、この直線が式（３）で与えられるスルーレートＳＲと一致する。
【0068】
神経系の生体磁場の計測では、電気刺激を印加する位置および電気刺激の強度は、計測対象の神経が発火するように決定される。例えば、電気刺激を印加する位置から生体磁場の計測部位までを近い順に並べると、図８で示したように、（Ｄ）手掌部、（Ｃ）肘部、（Ｂ）頸部および（Ａ）腰部の順になる。
【0069】
電気刺激を印加する位置および電気刺激の強度は、例えば、以下の３つを考慮して決定される。（１）刺激する位置から計測対象の神経までの距離が近く神経が発火しやすいこと、（２）計測対象の神経が発火したときに十分に計測可能な生体磁場が得られること、（３）ＦＬＬ回路が動作範囲を超えてロック外れを起こさないこと。
【0070】
計測対象の神経が皮膚の表面から近い関節部付近などは、刺激する位置の候補を比較的絞りやすい。一方、図９に示すように、周波数が高くなるにしたがって、生体磁場信号よりもずっと大きく、高い周波数成分を含むアーチファクトの計測可能な磁束強度は低くなる。このため、電気刺激パルスの強度および印加頻度の調整は非常に難しく、場合によっては、計測できないおそれがあった。また、計測できた場合にも生体磁場信号が非常に小さく、解析できないという問題があった。
【0071】
そこで、この実施形態では、電気刺激を伴う生体磁場の計測において、電気刺激の印加条件ではなく、ＦＬＬのローパスフィルタ特性と同様の特性を利用して、従来固定であったＦＬＬの周波数特性が制御される。これにより、高周波成分をカットしてＦＬＬ回路のロック外れを回避できるため、所望の生体磁場信号を得ることができる。
【0072】
図１０は、生体磁場の計測波形とアーチファクト除去処理後の波形の例を示す図である。図１０に示す波形は、頸椎で計測された磁場信号の波形（磁束密度の時間変化）であり、ＳＱＵＩＤセンサアレイの全チャネルのデータが同時に示されている。生体磁場の計測波形（未処理）では、計測の開始直後に電気刺激に伴う大振幅のアーチファクト（刺激アーチファクト）が現れた後、刺激アーチファクトに生体磁場信号が加わった信号が現れている。
【0073】
専用の処理ソフトを使用したアーチファクトの除去処理後の波形では、大きな刺激アーチファクトは取り除かれ、デジタルＦＬＬ回路のロック外れが起こらず、正常に計測できている。そして、刺激アーチファクトをほとんど含まない生体磁場信号が得られている。
【0074】
図１１は、図３のデジタルＦＬＬ回路１０による手掌部の生体磁場の計測時のロック外れの回数の例を示す図である。図１１は、図１０と同様に、磁束密度の時間変化を示している。図１の生体磁場計測装置１００が有するＳＱＵＩＤセンサのチャネル数は１３２である（４４ＳＱＵＩＤセンサ×３軸）。手掌部への電気刺激は、図８（Ｄ）に示すように、示指および中指の先端部から印加した。刺激条件は、手根管・示指中指同時刺激、頻度５Ｈｚ、持続時間０．０５ｍｓ、強度４０ｍＡである。
【0075】
デジタルＦＬＬ回路１０のロック外れを観測するため、縦軸は、通常の生体磁場の計測で使用するｆＴオーダーより６桁大きいｎＴオーダーとしている。このため、生体磁場信号は、縦軸方向に圧縮されて見えない。図１１に示す波形において縦軸方向に伸びる針のように見えるラインは、図１０に示した刺激アーチファクトである。デジタルＦＬＬは、符号付きの２進数でデータを処理しているため、ロック外れが発生してオーバーフローすると符号が変わり、正負の最大値の間を動くように動作する場合がある。この動作により、ロック外れの発生を判定することができる。
【0076】
Ａ値の依存性を観測するために、図３のデジタルＦＬＬ回路１０の振幅調整器１７においてフルスケールに対する比率を"１"、"１／２"、"１／４"に設定した。また、Ａ値においても"１"、"１／２"、"１／４"となるように設定し、それぞれでのロック外れの回数を測定した。Ａ値が"１"、"１／２"、"１／４"と小さくなるのにしたがって、ロック外れが発生するチャネル数は、それぞれ、"１０"、"１"、"０"と減少している。
【0077】
図１１では、振幅調整器１７により振幅を制御してＡ値を調整しているため、刺激アーチファクトによる磁束密度の振幅もＡ値が小さいほど小さくなっている。なお、Ａ値の"１"、"１／２"、"１／４"は、振幅調整器１７の代わりに増幅器１２またはデジタルシフタ１４を使用して調整されてもよく、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７のうちの２つまたは３つを使用して調整されてもよい。増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の複数を使用することで、Ａ値をより細かく調整することが可能になる。
【0078】
この実施形態では、被検体Ｐに電気刺激を印加することで発生する誘発磁場を計測する場合、チャネル毎（すなわち、デジタルＦＬＬ回路１０毎）にループ利得を調整することができる。このため、多数のチャネルを有する生体磁場計測装置１００において、デジタルＦＬＬ回路１０のロック外れを回避することができ、複数のデジタルＦＬＬ回路１０間で周波数特性を揃えることができる。この結果、生体磁場計測装置１００を安定に動作させることができ、生体磁場を高精度で計測することができる。
【0079】
また、チャネル毎にループ利得を調整できるため、ＳＱＵＩＤセンサのチャネル間の特性のばらつきを、ある程度許容することが可能である。この結果、従来、センサ特性が規格外であるため不良品として処理されていたＳＱＵＩＤセンサを救済することができる。これにより、ＳＱＵＩＤセンサの製造歩留まりを向上することができ、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストを低減することができる。
【0080】
なお、チャネル間のセンサ特性のばらつきが小さい場合、ループ利得は、チャネル毎に調整するのではなく、複数のチャネルのグループ毎に調整してもよい。これにより、複数のチャネルのグループ毎に共通のゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴを使用することができる。この結果、ゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴを保持する記憶部の容量を小さくすることができ、デジタルＦＬＬ回路１０の回路規模を低減することが可能になる。
【0081】
図１２は、図３のデジタルＦＬＬ回路１０においてループ利得を調整する前の周波数特性の例を示す図である。図１２に示す周波数特性は、７６個のＳＱＵＩＤセンサを使用して、各チャネルのループ利得を調整せずに、互いに同じ値のループ利得を使用して取得された。図１２に示す１つの曲線は、１つのチャネルの周波数特性を示す。
【0082】
ＦＬＬ回路の周波数特性は、磁気シールドルーム３００内に設置されるＳＱＵＩＤセンサに磁場入力を与えない状態でシステムのノイズ特性を計測することで評価可能である。ＳＱＵＩＤセンサに磁場入力を与えない状態で計測されるノイズは、地磁気または振動などの環境ノイズを含むが、ＳＱＵＩＤセンサ自体のノイズと、ＦＬＬ回路およびデュワ３２０の熱ノイズなどとが主体となる。ノイズの成分を分離することは難しい。
【0083】
しかしながら、例えば、増幅器は、周波数領域の低域で見られる１／ｆノイズと、高域で見られる広帯域で周波数に対して一定となるノイズを発生することが知られている。このため、増幅器で発生する広帯域なノイズを利用して、ＦＬＬ回路の１／ｆノイズより高い領域での周波数特性を調べることが可能であり、ＦＬＬ回路のカットオフ周波数を計測することが可能である。
【0084】
ノイズ特性やＳＱＵＩＤセンサの特性は、チャネル毎（ＳＱＵＩＤセンサの軸毎）にばらつく。図１２に示す周波数特性では、特定のチャネルの特定の周波数を基準（０ｄＢ）とし、デジタルＦＬＬ回路１０のカットオフ周波数を－３ｄＢとして周波数軸に平行な線で示している。図１２では、各チャネルの周波数特性の曲線がカットオフ周波数のラインと交わる周波数の範囲が大きく広がっており、カットオフ周波数がばらついていることがわかる。
【0085】
【0086】
図１３に示す周波数特性の取得方法は、所定数のチャネルのグループ毎にループ利得を調整していることを除き、図１２の周波数特性の取得方法と同じである。例えば、デジタルＦＬＬ回路１０のＡ値（すなわち、ループ利得）は、図３の振幅調整器１７のフルスイング振幅の調整値を固定し、増幅器１２の増幅率とデジタルシフタ１４の倍率（シフト量）とを変更することで調整している。
【0087】
デジタルＦＬＬ回路１０の安定性を考慮して、増幅器１２の増幅率は２種類のいずれかに設定可能とし、デジタルシフタ１４の倍率は３種類のいずれかに設定可能とした。そして、図１２において周波数特性が互いに近かったチャネルをまとめて複数のグループを生成し、グループ毎に、増幅器１２の増幅率を２種類のいずれかに設定し、デジタルシフタ１４の倍率を３種類のいずれかに設定して、図１３の周波数特性を取得した。
【0088】
図１３では、各チャネルの周波数特性の曲線がカットオフ周波数（－３ｄＢ）の線と交わる周波数の範囲が図１２に比べて狭くなっており、カットオフ周波数のばらつきが小さくなっていることが分かる。カットオフ周波数のばらつきを抑えることができるため、ロック外れを発生しにくくすることができ、生体磁場の計測精度が低下することを抑制することができる。また、上述したように、不良品として処理されていたＳＱＵＩＤセンサを救済することができ、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストを低減することができる。
【0089】
以上、第１の実施形態では、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７の１つまたは複数の特性を外部から設定可能な調整値に応じて変更可能にすることで、デジタルＦＬＬ回路１０のループ利得をチャネル毎に調整することができる。例えば、増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７のうちの２つまたは３つをループ利得の調整に使用することで、ループ利得をより細かく調整することができる。
【0090】
このため、計測部位と電気刺激を与える電極との相対的な位置関係によらず、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０のチャネル間の周波数特性のばらつきが少なく、ロック外れが発生しにくい生体磁場計測装置１００を実現することができる。換言すれば、電気刺激を与える電極の位置に無関係に、ループ利得を細かく調整することができ、ロック外れの発生を抑制して、生体磁場計測装置１００をどの測定部位に対しても安定に動作させることができる。
【0091】
例えば、電気刺激を与える電極が磁場の計測部位の近くに貼り付けられる場合にも、ロック外れの発生を抑制することができる。この結果、電気刺激により誘発される生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとデジタルＦＬＬ回路１０とにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測することができる。
【0092】
チャネル毎にループ利得を調整できるため、従来、ＳＱＵＩＤセンサの特性が規格外であるため不良品として処理されていたＳＱＵＩＤセンサを救済することができる。これにより、ＳＱＵＩＤセンサの製造歩留まりを向上することができ、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストを低減することができる。
【0093】
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるデジタルＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるデジタルＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0094】
図１４に示すデジタルＦＬＬ回路２０が搭載される生体磁場計測装置１００の構成と、生体磁場計測装置１００を含む生体磁場計測システム１０００の構成とは、図１と同様である。デジタルＦＬＬ回路２０は、図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様に、ＳＱＵＩＤセンサの軸毎（チャネル毎）に設けられ、図１のＦＬＬ回路部１１０に設けられる制御基板に搭載される。デジタルＦＬＬ回路２０は、ＦＬＬユニットの一例であり、ＳＱＵＩＤセンサおよびデジタルＦＬＬ回路２０は、計測手段の一例である。
【0095】
デジタルＦＬＬ回路２０は、図３に示すデジタルＦＬＬ回路１０から増幅器１２および振幅調整器１７を削除し、デジタル乗算器２１を追加している。例えば、デジタルＦＬＬ回路２０は、直列に接続された増幅器１１、ＡＤ変換器１３、デジタル乗算器２１、デジタル積分器１５、ＤＡ変換器１６、電圧電流変換器１８および帰還コイル１９を有する。
【0096】
例えば、デジタル乗算器２１およびデジタル積分器１５は、ＦＬＬ回路部１１０の制御基板に搭載されるＦＰＧＡに実装される。ＦＰＧＡは、制御基板に搭載される複数のデジタルＦＬＬ回路２０に共通に設けられてもよい。この場合、ＦＰＧＡは、複数のチャネル分のデジタル乗算器２１およびデジタル積分器１５を含む。なお、ＦＬＬ回路部１１０の制御基板は、ＦＰＧＡの代わりに、デジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５が実装されるＡＳＩＣ、個別のロジック部品または汎用ＤＳＰ等を有してもよい。
【0097】
増幅器１１は、ＳＱＵＩＤセンサを貫く磁束によりＳＱＵＩＤセンサが磁場の強度に応じて発生する出力電圧を固定の増幅率で増幅し、増幅した電圧を電圧信号としてＡＤ変換器１３に出力する。ＡＤ変換器１３は、増幅器１１からのアナログ信号をデジタル信号（電圧値）に変換してデジタル乗算器２１に出力する。
【0098】
デジタル乗算器２１は、乗数調整値ＭＵＬに対応する乗数とＡＤ変換器１３から受けるデジタルの電圧値（被乗数）とを乗算し、乗算結果（デジタル値）をデジタル積分器１５に出力する。デジタル積分器１５は、デジタル乗算器２１から受けるデジタル値（電圧値）の変化分を積分して積分データとしてＤＡ変換器１６とデータ処理装置１３０とに出力する。なお、データ処理装置１３０は、図３のゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴを生成する代わりに乗数調整値ＭＵＬを生成する機能を有する。
【0099】
例えば、デジタル乗算器２１は、固定小数点数の乗算を実施する固定小数点乗算器である。デジタル乗算器２１で使用する固定小数点（整数部および小数部）の桁数は、ループ利得の調整を所定の精度で実施できる程度に設定される。例えば、所定の精度は、図３の増幅器１２、デジタルシフタ１４および振幅調整器１７により調整されるループ利得の調整精度と同等である。なお、乗数調整値ＭＵＬのビット数を増やすことで、デジタルＦＬＬ回路１０よりも詳細なループ利得の制御をデジタル乗算器２１のみで実施可能である。
【0100】
３つのゲイン調整値ＧＣＮＴ１、シフト調整値ＳＣＮＴおよびフルスケール調整値ＦＳＣＮＴの代わりに１つの乗数調整値ＭＵＬにより、デジタルＦＬＬ回路１０と同等以上のループ利得の調整精度を得ることができる。このため、データ処理装置１３０によるデジタルＦＬＬ回路２０の制御を図３に比べて容易にすることができる。デジタル乗算器２１は、外部から設定可能な調整値に応じてデジタルＦＬＬ回路２０のループ利得を調整する調整手段の一例である。
【0101】
また、デジタル乗算器２１とデジタル積分器１５と乗数調整値ＭＵＬを記憶するレジスタ等の記憶部とがＦＰＧＡに実装される場合、乗数調整値ＭＵＬをデジタル乗算器２１に供給する信号線は、ＦＰＧＡ内のみに配線され、ＦＰＧＡの外部には配線されない。これにより、ＦＰＧＡおよび増幅器１１等が実装される制御基板に設けられる信号線の数を、図３のデジタルＦＬＬ回路１０が実装される制御基板に設けられる信号線の数より少なくすることができる。この結果、制御基板のコストを低減することが可能になり、生体磁場計測装置１００のコストを削減することが可能になる。
【0102】
デジタル乗算器２１は、図３のデジタルシフタ１４に比べて回路規模が大きいが、固定小数点乗算器を採用することで、デジタル積分器１５とともに図３で採用したＦＰＧＡに搭載することが可能である。例えば、デジタル乗算器２１は、デジタル積分器１５とともにＦＰＧＡに搭載される。これにより、デジタルＦＬＬ回路２０を、図３のデジタルＦＬＬ回路１０を実装する回路基板と同じ大きさの回路基板に実装することが可能になる。
【0103】
ＤＡ変換器１６は、デジタル積分器１５が積分した電圧値（デジタル信号）である信号波形データを電圧に変換し、変換した電圧を電圧電流変換器１８に出力する。電圧電流変換器１８は、ＤＡ変換器１６からの電圧を電流に変換し、変換した電流を帰還コイル１９に出力する。
【0104】
なお、より大規模なＦＰＧＡまたは専用のＤＳＰを制御基板に搭載することで、デジタル乗算器２１を浮動小数点乗算器にすることができる。この場合、ループ利得の調整精度を、固定小数点乗算器を使用する場合より向上することができる。但し、浮動小数点乗算器を使用する場合、固定小数点乗算器を使用する場合に比べて演算時間が増加するため、デジタルＦＬＬ回路２０の処理の周期およびＦＬＬの位相余裕への影響を考慮する必要がある。また、より大規模なＦＰＧＡまたは専用のＤＳＰを使用する場合、消費電力も増加するため、電源装置１２０（図１）の余裕度等の検討が必要になる。
【0105】
図１５は、図１４のデジタルＦＬＬ回路２０においてループ利得を調整した後の周波数特性の例を示す図である。図１３と同様の要素については、詳細な説明は省略する。図１５においても、まず、図１２と同様に、ループ利得を調整する前の周波数特性を取得した。そして、周波数特性が互いに近かったチャネルをまとめて複数のグループを生成し、グループ毎にデジタル乗算器２１の乗数調整値ＭＵＬ（乗数）を設定して、周波数特性を取得した。
【0106】
図１５に示す例では、ノイズの影響を少なくしてＦＬＬのカットオフ周波数の判読性を図１３よりも向上するため、広帯域で強度が一定な磁場を外部から与えて磁場を計測した。例えば、ＡＤ変換器１３は、１６ビットのデジタルデータを出力し、デジタル乗算器２１に与える乗数調整値ＭＵＬは、整数部が２ビットで小数部が１６ビットの１８ビットの固定小数点数データとした。
【0107】
図１５においても、図１２および図１３と同様に、特定のチャネルの特定の周波数を基準（０ｄＢ）とし、ＦＬＬ回路のカットオフ周波数を－３ｄＢとして周波数軸に平行な線で示している。図１５に示す周波数特性は、各チャネルの周波数特性の曲線がカットオフ周波数のラインと交わる周波数の範囲が図１３に比べてさらに狭くなっており、カットオフ周波数のばらつきがさらに少なくなっていることが分かる。
【0108】
これにより、ロック外れをさらに発生しにくくすることができ、生体磁場の計測精度が低下することを抑制することができる。また、上述したように、不良品として処理されていたＳＱＵＩＤセンサをさらに救済することができ、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストをさらに低減することができる。
【0109】
以上、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、例えば、デジタル乗算器２１の乗算に使用する乗数を、外部から設定可能な乗数調整値ＭＵＬに応じて変更可能にすることで、デジタルＦＬＬ回路２０のループ利得をチャネル毎に調整することができる。
【0110】
このため、計測部位と電気刺激を与える電極との相対的な位置関係によらず、ロック外れが発生しにくく、安定して動作する生体磁場計測装置１００を実現することができる。例えば、電気刺激を与える電極が磁場の計測部位の近くに貼り付けられる場合にも、ロック外れの発生を抑制することができる。この結果、電気刺激により誘発される生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとデジタルＦＬＬ回路２０とにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測することができる。
【0111】
チャネル毎にループ利得を調整できるため、特性が規格外であるＳＱＵＩＤセンサを救済することができ、ＳＱＵＩＤセンサの製造歩留まりを向上することができる。この結果、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストを低減することができる。
【0112】
さらに、第２の実施形態では、１つの乗数調整値ＭＵＬにより、図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同等以上のループ利得の調整精度を得ることができる。このため、データ処理装置１３０によるデジタルＦＬＬ回路２０の制御を図３に比べて容易にすることができる。そして、デジタル乗算器２１によりループ利得を調整することで、図３のデジタルＦＬＬ回路１０に比べて、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０の各チャネルの周波数特性を精度よく揃えることができ、生体磁場をより精度よく計測することができる。
【0113】
（第３の実施形態）
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるアナログＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る生体磁場計測装置に搭載されるアナログＦＬＬ回路の一例を示す回路ブロック図である。図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0114】
図１６に示すアナログＦＬＬ回路３０が搭載される生体磁場計測装置１００の構成と、生体磁場計測装置１００を含む生体磁場計測システム１０００の構成とは、図１と同様である。アナログＦＬＬ回路３０は、図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様に、ＳＱＵＩＤセンサの軸毎（チャネル毎）に設けられ、図１のＦＬＬ回路部１１０に設けられる制御基板に搭載される。アナログＦＬＬ回路３０は、ＦＬＬユニットの一例であり、ＳＱＵＩＤセンサおよびアナログＦＬＬ回路３０は、計測手段の一例である。
【0115】
アナログＦＬＬ回路３０は、図３と同様の増幅器１１、電圧電流変換器１８および帰還コイル１９に加えて、増幅器３１、アナログ積分器３２およびＡＤ変換器３３を有する。例えば、アナログＦＬＬ回路３０は、直列に接続された増幅器１１、増幅器３１、アナログ積分器３２、電圧電流変換器１８および帰還コイル１９と、アナログ積分器３２の出力に接続されたＡＤ変換器３３とを有する。
【0116】
増幅器３１は、ゲイン調整値ＧＣＮＴ２に応じて増幅率を複数の増幅率のいずれかに設定可能であり、設定された増幅率で増幅器１１から受ける電圧を増幅し、増幅した電圧を電圧信号としてアナログ積分器３２に出力する。ゲイン調整値ＧＣＮＴ２は、例えば、アナログＦＬＬ回路３０とともに制御基板に搭載されるレジスタ等の記憶部に記憶される。増幅器３１は、外部から設定可能な調整値に応じてアナログＦＬＬ回路３０のループ利得を調整する調整手段の一例である。
【0117】
アナログ積分器３２は、磁束量子Φ０のカウントの起点であるロック点（もしくは、動作点）からのＳＱＵＩＤセンサの電圧の変化分を増幅器３１で増幅した電圧値の変化分を積分し、積分した電圧値を電圧電流変換器１８とＡＤ変換器３３とに出力する。
【0118】
ＡＤ変換器３３は、アナログ積分器３２からの電圧値を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、デジタルの電圧値に変換する。すなわち、ＡＤ変換器３３は、磁場の変化に応じてＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧をデジタル値に変換する。ＡＤ変換器３３は、変換により得られたデジタル値をデータ処理装置１３０に出力する。電圧電流変換器１８は、アナログ積分器３２からの電圧を電流に変換し、変換した電流を帰還コイル１９に出力する。
【0119】
アナログＦＬＬ回路３０では、ループ利得を示すＡ値は、増幅器３１の固定の増幅率と増幅器３１の可変の増幅率との積に比例し、ＳＱＵＩＤセンサのチャネル毎にＡ値を調整可能である。すなわち、アナログＦＬＬ回路３０は、図３のデジタルＦＬＬ回路１０と同様に、増幅器３１でアナログＦＬＬ回路３０のループ利得の大きさを調整することができる。
【0120】
アナログＦＬＬ回路３０では、ループ利得の調整は、増幅器３１のみで実施されるため、増幅器３１は、図３の増幅器１２に比べて、ループ利得の調整範囲を広くし、調整の幅を細かくすることが好ましい。例えば、データ処理装置１３０により生成されるゲイン調整値ＧＣＮＴ２のビット数は、図３のゲイン調整値ＧＣＮＴ１のビット数に比べて多い。換言すれば、図３の増幅器１２に比べてループ利得の調整範囲が広い増幅器３１を使うことで、デジタルＦＬＬ回路１０と同等以上の精度でのループ利得の調整を増幅器３１のみで実施することができる。
【0121】
なお、アナログ積分器３２および電圧電流変換器１８の一方または両方に可変の増幅機能を持たせてもよい。この場合、ループ利得は、増幅器３１とアナログ積分器３２との増幅率の積、増幅器３１と電圧電流変換器１８との増幅率の積、または、増幅器３１とアナログ積分器３２と電圧電流変換器１８との増幅率の積になる。
【0122】
例えば、ループ利得の調整範囲および調整幅を、増幅器３１のみでループ利得を調整する場合の調整範囲および調整幅と同じにする場合、ループ利得の制御に使用する制御信号のビット数の総数は、ゲイン調整値ＧＣＮＴ２のビット数と同等になる。なお、アナログ積分器３２および電圧電流変換器１８の一方または両方に可変の増幅機能を持たせる場合、増幅器３１の代わりに図３の増幅器１２が使用されてもよい。
【0123】
図１７は、図１６のアナログＦＬＬ回路３０の閉ループ特性の例を示す図である。図１７では、横軸に示す周波数の磁気信号に対する出力（出力電圧）信号の大きさを、縦軸にゲイン[ｄＢ]として示している。アナログＦＬＬ回路３０においても、閉ループ特性は、図７の基本のデジタルＦＬＬ回路の閉ループ特性と同様であり、１次のローパスフィルタと同様の振る舞いで、アナログＦＬＬ回路３０の周波数特性をＡ値により安定して制御できることがわかる。
【0124】
図１６のアナログＦＬＬ回路３０では、増幅器３１によりＳＱＵＩＤセンサのチャネル毎にＡ値（ループ利得）を調整可能である。例えば、ＳＱＵＩＤセンサアレイ１４０内でのＳＱＵＩＤセンサの位置に応じて、ＳＱＵＩＤセンサのチャネル毎にＡ値（ループ利得）を適切に調整することで、アナログＦＬＬ回路３０の周波数特性を制御することができる。
【0125】
以上、第３の実施形態においても、上述した第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、例えば、増幅器３１の特性を外部から設定可能な調整値に応じて変更可能にすることで、アナログＦＬＬ回路３０のループ利得をチャネル毎に調整することができる。
【0126】
このため、計測部位と電気刺激を与える電極との相対的な位置関係によらず、ロック外れが発生しにくく、安定して動作する生体磁場計測装置１００を実現することができる。例えば、電気刺激を与える電極が磁場の計測部位の近くに貼り付けられる場合にも、ロック外れの発生を抑制することができる。この結果、電気刺激により誘発される生体磁場をＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより計測する場合に、生体磁場を精度よく計測することができる。
【0127】
チャネル毎にループ利得を調整できるため、特性が規格外であるＳＱＵＩＤセンサを救済することができ、ＳＱＵＩＤセンサの製造歩留まりを向上することができる。この結果、ＳＱＵＩＤセンサおよび生体磁場計測装置１００の製造コストを低減することができる。
【0128】
なお、上述した実施形態は、以下のように変更可能である。例えば、図３のデジタルＦＬＬ回路１０および図１４のデジタルＦＬＬ回路２０の構成要素の一部は、ソフトウェアにより実現されてもよい。例えば、デジタルＦＬＬ回路１０を搭載する制御基板にＣＰＵまたはＤＳＰが搭載され、デジタルシフタ１４およびデジタル積分器１５の一方または両方の機能がソフトウェアにより実現されてもよい。また、デジタルＦＬＬ回路２０のデジタル乗算器２１およびデジタル積分器１５の一方または両方の機能がソフトウェアにより実現されてもよい。
【0129】
また、図３、図１４および図１６の増幅器１１は、ゲイン調整値に応じて増幅率が変更可能であってもよい。さらに、図３、図１４および図１６の電圧電流変換器１８の抵抗素子は、外部から供給される抵抗調整値に応じて抵抗値を変更可能な可変抵抗素子であってもよい。そして、ループ利得は、特性を変更可能な複数の機能部（増幅器など）の１つまたは複数を使用して調整されてもよい。このように、図３のデジタルＦＬＬ回路１０、図１４のデジタルＦＬＬ回路２０および図１６のアナログＦＬＬ回路３０は、特性を変更可能な１つまたは複数の機能部によりループ利得が調整されてもよい。
【0130】
本発明の態様は、例えば、以下の通りである。
＜１＞
ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、
前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有すること
を特徴とする生体磁場計測装置。
＜２＞
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとは、電気刺激入力手段により生体に電気刺激を与えることにより生じる誘発磁場を計測し、
前記調整手段は、外部から設定可能な調整値に応じて前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整すること
を特徴とする＜１＞に記載の生体磁場計測装置。
＜３＞
前記調整値は、前記電気刺激入力手段による電気刺激を与える生体の位置あるいは測定部位に応じて設定されること
を特徴とする＜２＞に記載の生体磁場計測装置。
＜４＞
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとを各々含む複数の計測手段を有し、
前記複数の計測手段の各々において、前記調整手段は、自計測手段に含まれる前記ＳＱＵＩＤセンサの特性に応じた前記調整値が設定されること
を特徴とする＜２＞または＜３＞に記載の生体磁場計測装置。
＜５＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜６＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜７＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜８＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜９＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１０＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１１＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１２＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１３＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号を積分するアナログ積分器と、
前記アナログ積分器により積分された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１４＞
前記アナログ積分器および前記電圧電流変換器の一方または両方は、増幅機能を有し、
前記アナログ積分器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電流信号の増幅率を変更する機能であり、
前記電圧電流変換器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電圧信号に対する電流信号の変換率を変更する機能であり、
前記調整手段は、増幅機能を有する前記アナログ積分器、増幅機能を有する前記電圧電流変換器、または、増幅機能を有する前記アナログ積分器と増幅機能を有する前記電圧電流変換器とを含むこと
を特徴とする＜１３＞に記載の生体磁場計測装置。
＜１５＞
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に、外部から設定可能な調整値に応じて前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
＜１６＞
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
＜１７＞
生体に電気刺激を与えることにより生体に誘発磁場を生じさせる電気刺激入力手段と、
＜１＞ないし＜１４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置と、を有すること
を特徴とする生体磁場計測システム。
＜１＞
ＳＱＵＩＤセンサとＦＬＬユニットとにより生体磁場を計測する生体磁場計測装置であって、
前記ＦＬＬユニットは、前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段を有すること
を特徴とする生体磁場計測装置。
＜２＞
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとは、電気刺激入力手段により生体に電気刺激を与えることにより生じる誘発磁場を計測し、
前記調整手段は、外部から設定可能な調整値に応じて前記ＦＬＬユニットのループ利得を調整すること
を特徴とする＜１＞に記載の生体磁場計測装置。
＜３＞
前記調整値は、前記電気刺激入力手段による電気刺激を与える生体の位置あるいは測定部位に応じて設定されること
を特徴とする＜２＞に記載の生体磁場計測装置。
＜４＞
前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ＦＬＬユニットとを各々含む複数の計測手段を有し、
前記複数の計測手段の各々において、前記調整手段は、自計測手段に含まれる前記ＳＱＵＩＤセンサの特性に応じた前記調整値が設定されること
を特徴とする＜２＞または＜３＞に記載の生体磁場計測装置。
＜５＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜６＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜７＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜８＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜９＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器および前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１０＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１１＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタルシフタは、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１２＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な前記調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記振幅調整器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１３＞
前記ＦＬＬユニットは、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号を積分するアナログ積分器と、
前記アナログ積分器により積分された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器は、前記調整手段として機能すること
を特徴とする＜２＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置。
＜１４＞
前記アナログ積分器および前記電圧電流変換器の一方または両方は、増幅機能を有し、
前記アナログ積分器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電流信号の増幅率を変更する機能であり、
前記電圧電流変換器の増幅機能は、外部から設定可能な調整値に応じて電圧信号に対する電流信号の変換率を変更する機能であり、
前記調整手段は、増幅機能を有する前記アナログ積分器、増幅機能を有する前記電圧電流変換器、または、増幅機能を有する前記アナログ積分器と増幅機能を有する前記電圧電流変換器とを含むこと
を特徴とする＜１３＞に記載の生体磁場計測装置。
＜１５＞
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値に、外部から設定可能な調整値に応じて前記調整値に対応する乗数を乗じるデジタル乗算器と、
前記デジタル乗算器による乗算後のデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器により変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記デジタル乗算器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
＜１６＞
ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号に応じて生体磁場を計測するＦＬＬユニットであって、
前記ＳＱＵＩＤセンサから出力される電圧信号を増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器により増幅された電圧信号を、外部から設定可能な第１調整値に対応する複数の増幅率のいずれかで増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器により増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の信号値を、外部から設定可能な第２調整値に対応する複数のシフト量のいずれかでシフト処理するデジタルシフタと、
前記デジタルシフタによりシフト処理されたデジタル信号の信号値を積分して積分データを生成するデジタル積分器と、
前記デジタル積分器により生成された積分データを電圧信号に変換するＤＡ変換器と、
前記ＤＡ変換器の出力のフルスケールを外部から設定可能な第３調整値に対応する複数のフルスケールのいずれかに変換する複数の振幅のいずれかに調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器によるフルスケールの変換により電圧値が変換された電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換器と、
前記電圧電流変換器により変換された電流信号を磁場として前記ＳＱＵＩＤセンサにフィードバックするコイルと、を有し、
前記第２増幅器、前記デジタルシフタおよび前記振幅調整器は、ＦＬＬユニットのループ利得を調整する調整手段として機能すること
を特徴とするＦＬＬユニット。
＜１７＞
生体に電気刺激を与えることにより生体に誘発磁場を生じさせる電気刺激入力手段と、
＜１＞ないし＜１４＞のいずれか１項に記載の生体磁場計測装置と、を有すること
を特徴とする生体磁場計測システム。
【0131】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0132】
１０ デジタルＦＬＬ回路
１１ 増幅器
１２ 増幅器
１３ ＡＤ変換器
１４ デジタルシフタ
１５ デジタル積分器
１６ ＤＡ変換器
１７ 振幅調整器
１８ 電圧電流変換器
１９ 帰還コイル
２０ デジタルＦＬＬ回路
２１ デジタル乗算器
３０ アナログＦＬＬ回路
３１ 増幅器
３２ アナログ積分器
３３ ＡＤ変換器
１００ 生体磁場計測装置
１１０ ＦＬＬ回路部
１１２ 信号ケーブル
１２０ 電源装置
１３０ データ処理装置
１４０ ＳＱＵＩＤセンサアレイ
２００ 電気刺激装置
２１０ 信号ケーブル
３００ 磁気シールドルーム
３１０ シールド材
３２０ デュワ
３２２ 突出部
３３０ ベッド
１０００ 生体磁場計測システム
ＦＳＣＮＴ フルスケール調整値
ＧＣＮＴ１、ＧＣＮＴ２ ゲイン調整値
ＭＵＬ 乗数調整値
ＳＣＮＴ シフト調整値
１１ 増幅器
１２ 増幅器
１３ ＡＤ変換器
１４ デジタルシフタ
１５ デジタル積分器
１６ ＤＡ変換器
１７ 振幅調整器
１８ 電圧電流変換器
１９ 帰還コイル
２０ デジタルＦＬＬ回路
２１ デジタル乗算器
３０ アナログＦＬＬ回路
３１ 増幅器
３２ アナログ積分器
３３ ＡＤ変換器
１００ 生体磁場計測装置
１１０ ＦＬＬ回路部
１１２ 信号ケーブル
１２０ 電源装置
１３０ データ処理装置
１４０ ＳＱＵＩＤセンサアレイ
２００ 電気刺激装置
２１０ 信号ケーブル
３００ 磁気シールドルーム
３１０ シールド材
３２０ デュワ
３２２ 突出部
３３０ ベッド
１０００ 生体磁場計測システム
ＦＳＣＮＴ フルスケール調整値
ＧＣＮＴ１、ＧＣＮＴ２ ゲイン調整値
ＭＵＬ 乗数調整値
ＳＣＮＴ シフト調整値
【先行技術文献】
【特許文献】
【0133】
【特許文献1】特開２０２１－６０３９６号公報
【特許文献2】特開２０１７－１５６２０号公報
【非特許文献】
【0134】
【非特許文献1】D.Drung, "High-Tc and low-Tc dc SQUID electronics", Supercond. Sci. Technol. 16(2003), 1320-1336
【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】
【図16】
【図17】