(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-22
(45)【発行日】2024-07-30
(54)【発明の名称】磁場計測装置、磁場計測方法、および、磁場計測プログラム
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20240723BHJP
G01R 35/00 20060101ALI20240723BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20240723BHJP
A61B 5/05 20210101ALI20240723BHJP
G01R 33/02 20060101ALN20240723BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R35/00 M
H10N50/10 Z
A61B5/05
G01R33/02 X
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020082873
(22)【出願日】2020-05-08
(65)【公開番号】P2021177159
(43)【公開日】2021-11-11
【審査請求日】2023-04-11
(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】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡武 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】片岡 誠
(72)【発明者】
【氏名】中村 威信
【審査官】青木 洋平
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０４０１６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２４８３２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１２５２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１７７２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１０４２６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－００４８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２４５９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１５４１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１６４１２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２４４４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２７６４５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２８４３１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／０９
Ｇ０１Ｒ ３５／００
Ｈ１０Ｎ ５０／１０
Ａ６１Ｂ ５／０５
Ｇ０１Ｒ ３３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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計測データ取得部と、
前記計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について前記仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する磁場再構成部と
を備える、磁場計測装置。
【請求項2】
前記複数の磁気センサセルのそれぞれは、前記出力信号に応じた大きさで、前記磁気センサ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発生させる磁場生成部を更に有し、前記出力部は、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前記出力信号を出力する、請求項１に記載の磁場計測装置。
【請求項3】
前記磁気センサのそれぞれは、磁気抵抗素子と前記磁気抵抗素子の両端に配置された二つの磁気収束板とを含み、前記磁気抵抗素子は、二つの前記磁気収束板に挟まれた位置に配置される、請求項２に記載の磁場計測装置。
【請求項4】
前記磁場生成部は、前記磁気抵抗素子および二つの前記磁気収束板を取り囲むように、前記磁気センサが検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれているフィードバックコイルを含む、請求項３に記載の磁場計測装置。
【請求項5】
前記磁場再構成部は、前記仮想センサアレイ面上の複数の位置について前記仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成し、前記仮想センサアレイ面上の複数の位置について再構成した磁場を用いて、被計測体の電気活動による活動電流の状態を前記仮想センサアレイ面に投影した電流マップを生成する電流マップ生成部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁場計測装置。
【請求項6】
前記電流マップ生成部は、前記仮想センサアレイ面上の複数の位置のそれぞれについて再構成した磁場と、隣接する位置について再構成した磁場との差分に基づいて、前記複数の位置における電流ベクトルを示す電流アローマップを生成する、請求項５に記載の磁場計測装置。
【請求項7】
正規直交関数と前記磁気センサアレイの各磁気センサの位置および磁気感度とから計算された基底ベクトルに基づき、前記計測データによって示される前記入力磁場の空間分布を信号分離する信号空間分離部を更に備える、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】
前記磁場再構成部は、前記信号分離した結果に基づいて、前記仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について、外乱磁場成分が分離された計測対象磁場成分の磁場を再構成する、請求項７に記載の磁場計測装置。
【請求項9】
前記正規直交関数は、球面調和関数である、請求項８に記載の磁場計測装置。
【請求項10】
前記計測対象磁場成分は、数１４を用いて再構成された磁場の第１項であり、
【数14】
請求項９に記載の磁場計測装置。
【請求項11】
心臓の電気活動により生成される磁場である心磁を計測対象とし、前記仮想センサアレイ面は、被計測体の胸面の直上に指定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁場計測装置。
【請求項12】
各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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、前記計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について前記仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成することと
を備える、磁場計測方法。
【請求項13】
コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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計測データ取得部と、
前記計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について前記仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する磁場再構成部と
して機能させる、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、および、磁場計測プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、「心磁計測装置によって計測された心磁信号から、心磁場に流れる電流のベクトルである電流アローを複数生成する」ことが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１６－１７８９９４
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１６－１７８９９４
【発明の概要】
【0003】
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、各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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計測データ取得部を備えてよい。磁場計測装置は、計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する磁場再構成部を備えてよい。
【0004】
複数の磁気センサセルのそれぞれは、出力信号に応じた大きさで、磁気センサ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発生させる磁場生成部を更に有し、出力部は、磁場生成部が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てよい。
【0005】
磁気センサのそれぞれは、磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された二つの磁気収束板とを含み、磁気抵抗素子は、二つの磁気収束板に挟まれた位置に配置されてよい。
【0006】
磁場生成部は、磁気抵抗素子および二つの磁気収束板を取り囲むように、磁気センサが検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれているフィードバックコイルを含んでよい。
【0007】
磁場再構成部は、仮想センサアレイ面上の複数の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成し、磁場計測装置は、仮想センサアレイ面上の複数の位置について再構成した磁場を用いて、被計測体の電気活動による活動電流の状態を仮想センサアレイ面に投影した電流マップを生成する電流マップ生成部を更に備えてよい。
【0008】
電流マップ生成部は、仮想センサアレイ面上の複数の位置のそれぞれについて再構成した磁場と、隣接する位置について再構成した磁場との差分に基づいて、複数の位置における電流ベクトルを示す電流アローマップを生成してよい。
【0009】
磁場計測装置は、正規直交関数と磁気センサアレイの各磁気センサの位置および磁気感度とから計算された基底ベクトルに基づき、計測データによって示される入力磁場の空間分布を信号分離する信号空間分離部を更に備えてよい。
【0010】
磁場再構成部は、信号分離した結果に基づいて、仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について、外乱磁場成分が分離された計測対象磁場成分の磁場を再構成してよい。
【0011】
心臓の電気活動により生成される磁場である心磁を計測対象とし、仮想センサアレイ面は、被計測体の胸面の直上（前面）に指定されてよい。
【0012】
本発明の第２の態様においては、磁場計測方法を提供する。磁場計測方法は、各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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、計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成することを備えてよい。
【0013】
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、各々が磁気センサと出力信号を出力する出力部とを有する複数の磁気センサセルがそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な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計測データ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、計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する磁場再構成部として機能させてよい。
【0014】
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】
【0015】
【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における磁気センサセル２２０の構成を示す。
【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５２０にフィードバック磁場を発生させた時の磁束分布を示す。
【図9】本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０における複数の磁気センサセル２２０の配置例を示す。
【図10】本実施形態に係るキャリブレーション磁場発生部１４４、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１０００の構成を示す。
【図11】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12】本実施形態に係る磁場計測装置１０が磁場を再構成して電流マップを生成するフローを示す。
【図13】本実施形態に係る磁場計測装置１０が仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について再構成した磁場の一例を示す。
【図14】本実施形態に係る磁場計測装置１０が生成した電流マップの一例を示す。
【図15】本実施形態の変形例に係る磁気センサアレイ２１０における複数の磁気センサセル２２０の配置例を示す。
【図16】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】
【0016】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許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。
【0017】
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、３軸方向の入力磁場を検出可能な三次元の磁気センサアレイによって磁場を計測する。そして、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、当該磁気センサアレイによって計測された計測データを用いて、仮想センサアレイ面上の磁場を再構成する。本実施形態においては、磁場計測装置１０が、人間の心臓の電気活動により生成される磁場である心磁を計測する心磁計測装置である場合を一例として説明する。しかしながら、これに限定されるものではない。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化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。
【0018】
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、被検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、支持部１４２と、キャリブレーション磁場発生部１４４とを有する。
【0019】
磁気センサユニット１１０は、心磁計測時に被検者の胸部における心臓に向かう位置に配置され、被検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、心磁を計測する場合に磁気センサユニット１１０を被検者に対向させる。また、ヘッド１２０は、Ｚ軸方向に伸縮可能であってよく、キャリブレーションを行う場合に伸長して磁気センサユニット１１０をキャリブレーション磁場発生部１４４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。
【0020】
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検者が乗る台となっている。ポール部１４０は、ヘッド１２０を被検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の高さを被検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。
【0021】
支持部１４２は、キャリブレーション磁場発生部１４４を、キャリブレーション時における磁気センサユニット１１０と同じ高さとなるように支持する。なお、上述の説明では、キャリブレーションを行う場合にヘッド１２０を伸長させて磁気センサユニット１１０をキャリブレーション磁場発生部１４４に対向させる場合について一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。支持部１４２は、キャリブレーション磁場発生部１４４を、磁気センサユニット１１０に対向させるキャリブレーション位置と、キャリブレーション位置から退避させた退避位置との間で移動可能となるように、Ｚ軸方向に移動可能であってもよい。
【0022】
キャリブレーション磁場発生部１４４は、キャリブレーション時にキャリブレーション磁場を発生させる。このようなキャリブレーション磁場は、交流磁場であってよい。一例として、キャリブレーション磁場は、周波数ｆ０の正弦波であってもよいし、複数の周波数（例えば、周波数ｆ０、周波数ｆ１（＞周波数ｆ０）、および、周波数ｆ２（＞周波数ｆ１）等）の正弦波の和であってもよい。磁場計測装置１０が計測対象とする磁場の一つである心磁は、ＤＣ成分がない。したがって、磁場計測装置１０は、交流磁場であるキャリブレーション磁場を用いて磁気センサのキャリブレーションを行うのみで、磁気センサのＤＣオフセットおよび非常に低周波数（例えば、０．１Ｈｚ以下）のオフセットドリフトに対する磁気センサのキャリブレーションを実施する必要がない。
【0023】
ここで、一般に、環境磁場は、周波数の高いところほど小さい。例えば、環境磁場は、５０Ｈｚよりも高い帯域においては、数十ｐＴオーダーであり、これは、本実施形態に係る磁場計測装置１０が計測対象とする磁場の一つである心磁のピークと同レベルである。したがって、キャリブレーション磁場発生部１４４は、キャリブレーション磁場として、５０Ｈｚよりも高い周波数（周波数ｆ０＞５０Ｈｚ）の交流磁場を発生させるとよい。すなわち、心磁の信号周波数は、ほとんどが２０Ｈｚより低いので、キャリブレーション磁場としての交流磁場の周波数は、計測対象とする磁場の周波数帯域よりも高くてよい。
【0024】
また、一般に、商用電源の周波数としては、例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚが用いられている。よって、これら商用電源の周波数の逓倍に電源ノイズが存在する。したがって、キャリブレーション磁場発生部１４４は、交流磁場の周波数として、計測対象とする磁場の周波数よりも高い周波数であって、商用電源の周波数の逓倍を避けた周波数を用いるとよい。一例として、キャリブレーション磁場発生部１４４は、５０Ｈｚよりも高い周波数であって、５０Ｈｚや６０Ｈｚの整数倍を避けた周波数を用いるとよい。これにより、環境磁場を数十ｐＴオーダーに抑えることができるので、キャリブレーション磁場発生部１４４は、環境ノイズが無視できる程度、例えば、数十ｎＴ程度の弱いキャリブレーション磁場を発生するだけで十分である。すなわち、交流磁場の周波数としてこのような周波数を用いることによって、磁場計測装置１０は、キャリブレーション磁場として強い磁場を発生させる必要がない。
【0025】
キャリブレーション磁場発生部１４４は、各々がキャリブレーション磁場を発生させる複数のキャリブレーションコイルを有してよい。そして、キャリブレーション磁場発生部１４４は、後述するキャリブレーション用のクロック信号を受け取り、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれに当該クロック信号を加えて、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれからクロック信号の周波数に応じた交流磁場を発生させてよい。例えば、キャリブレーション磁場発生部１４４は、各々が異なる軸方向にキャリブレーション磁場を発生させる少なくとも３つ以上のキャリブレーションコイルを有してよい。そして、これら異なる軸方向は、互いに直交した軸方向であってよい。一例として、キャリブレーション磁場発生部１４４は、各々が直交する３軸方向（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向）にキャリブレーション磁場を発生させる３軸のキャリブレーションコイルを複数有していてよい。これにより、磁場計測装置１０は、それぞれが一次独立した３軸の磁場を異なる位置から発生させた複数のキャリブレーション磁場を用いて磁気センサをキャリブレーションするので、キャリブレーションの精度をより向上させることができる。
【0026】
また、このような交流磁場を用いてキャリブレーションを行う場合、渦電流の発生を抑える必要がある。そのため、キャリブレーション磁場を発生させるキャリブレーションコイルの筐体は、電気伝導度の低い樹脂材料等により形成されるとよい。
【0027】
情報処理部１５０は、本体部１００により計測した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、磁場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、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。
【0028】
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、複数の磁気センサセル２２０を有し、３軸方向の入力磁場を検出可能である。本図は、磁気センサアレイ２１０において、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）が配置されている場合を示している。
【0029】
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（出力信号）を収集して情報処理部１５０へと供給する。
【0030】
図３は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０における磁気センサセル２２０の構成を示す。複数の磁気センサセル２２０のそれぞれは、各々が磁気抵抗素子を有する少なくとも１つのセンサ部３００を有する。本図においては、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれが、３つのセンサ部３００ｘ～ｚ（「センサ部３００」と総称する。）を有し、入力磁場を３軸方向で検出可能である場合を一例として示す。しかしながら、複数の磁気センサセル２２０のいずれもが、３つのセンサ部３００ｘ～ｚを有することには限定されず、磁気センサアレイ２１０の少なくとも一部で、３軸方向の入力磁場を検出可能であればよい。この際、後述するように、磁気センサアレイ２１０によって各球面調和関数を空間サンプリングする場合、磁場における角運動量に関連した空間周波数への依存性を検出する必要がある。そのため、磁気センサアレイ２１０における各センサ部３００の配置位置は、少なくとも、方位角方向および天頂角方向において、可能な限り偏りなく配置されているとよい。同様の理由により、磁気センサアレイ２１０における各センサの感磁軸についても、少なくとも、方位角方向および天頂角方向において可能な限り偏りなく配置されているとよい。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。
【0031】
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１≦ｉ≦Ｎｘ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１≦ｊ≦Ｎｙ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１≦ｋ≦Ｎｚ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）。なお、上述の説明では、複数の磁気センサセル２２０が、各軸方向に沿って等間隔に配列されている場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。複数の磁気センサセル２２０は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向の少なくともいずれか一つの軸方向において、それぞれ異なる間隔に配列されていてもよい。
【0032】
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。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。例えば、検出する磁場の３軸方向としてＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に代えて、極座標系のｒ軸、θ軸、およびφ軸を用いてもよい。また、磁気センサセル２２０を配列する三次元の方向として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に代えて、極座標系のｒ軸、θ軸、およびφ軸を用いてもよい。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。この場合、磁気センサセル２２０を小さく構成することができ、このため、このような複数の磁気センサセル２２０を有する磁気センサアレイ２１０を小型化することが可能となる。
【0033】
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出力信号の大きさ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。
【0034】
このような磁気センサは、入力磁場Ｂに対する出力信号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程度で出力信号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。
【0035】
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、を含む。なお、センサ部３００の一部、例えば増幅回路５３２等は、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。
【0036】
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のそれぞれは、磁気抵抗素子と磁気抵抗素子の両端に配置された二つの磁気収束板とを含み、磁気抵抗素子は、二つの磁気収束板に挟まれた位置に配置される。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に入力する入力磁場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Ｂ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。
【0037】
磁場生成部５３０は、出力部５４０が出力する出力信号に応じた大きさで、磁気センサ５２０が検出した入力磁場Ｂを低減させるフィードバック磁場を発生させ、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に入力する入力磁場Ｂとは逆向きで、絶対値が当該入力磁場Ｂ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、フィードバックコイル５３４とを含む。
【0038】
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。
【0039】
フィードバックコイル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。フィードバックコイル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二つの磁気収束板を取り囲むように、磁気センサ５２０が検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれている。フィードバックコイル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、フィードバックコイル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】
【0040】
（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】
【0041】
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】
【0042】
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に示した非線形性であり、動作磁場範囲が狭い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、出力信号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。
【0043】
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の出力信号の大きさ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、出力信号Ｖ＿ｘＭＲの良好な線形性を保つことができる。
【0044】
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、心磁信号のように微弱な磁気的信号を簡便に検出することができる。
【0045】
図７は、本実施形態に係る磁気センサ５２０の構成例を示す。本図において、磁気センサ５２０は、磁気抵抗素子７１０と、磁気抵抗素子７１０の両端に配置された磁気収束板７２０および７３０とを有する。磁気収束板７２０および７３０は、磁気抵抗素子７１０を間に挟むように、磁気抵抗素子７１０の両端に配置されている。本図において、磁気収束板７２０は、感磁軸に沿って磁気抵抗素子７１０の負側に設けられ、磁気収束板７３０は、感磁軸に沿って磁気抵抗素子７１０の正側に設けられている。なお、ここで、感磁軸は、磁気抵抗素子７１０を形成する磁化固定層において固定された磁化の方向に沿っていてよい。また、感磁軸の負側から正側に向かって磁場が入力されると、磁気抵抗素子７１０の抵抗は増加または減少してよい。磁気収束板７２０および７３０は、例えばパーマロイ等の透磁率の高い材料により形成される。そして、磁気センサ５２０が本図に示すように構成される場合、フィードバックコイル５３４は、磁気抵抗素子７１０と、磁気抵抗素子７１０の両端に配置された磁気収束板７２０および７３０との断面を取り囲むように、磁気センサ５２０が検出対象とする磁場の軸方向に沿って巻かれている。また、磁気センサ５２０は、１つの磁気センサ５２０内に複数の磁気抵抗素子７１０を有する場合、磁気抵抗素子およびその両端に配置された磁気収束板を含む組を複数有してもよい。その場合、磁気抵抗素子およびその両端に配置された磁気収束板を含む組を１つのコイルで取り囲むようにフィードバックコイル５３４が巻かれてもよい。
【0046】
このような磁気センサ５２０において、感磁軸の負側から正側に磁場が入力されると、透磁率の高い材料で形成された磁気収束板７２０および７３０が磁化されることにより、本図において破線で示すような磁束の分布が発生する。すると、磁気収束板７２０および７３０が磁化されることにより発生する磁束は、二つの磁気収束板７２０および７３０の間に挟まれた磁気抵抗素子７１０の位置を通過することとなる。このため、磁気抵抗素子７１０の位置における磁束密度は、磁気収束板７２０および７３０を配置することによって大幅に増加させることができる。また、本図のように、磁気収束板７２０および７３０に挟まれた狭い位置に配置された磁気抵抗素子７１０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、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。
【0047】
図８は、本実施形態に係る磁気センサ５２０にフィードバック磁場を発生させた時の磁束分布を示す。図８においては、図７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。本実施形態に係る磁気センサ５２０において、フィードバックコイル５３４にフィードバック電流が供給されると、フィードバックコイル５３４がフィードバック磁場を発生させることにより、本図において一点鎖線で示すような磁束の分布が発生する。このフィードバック磁場により発生する磁束は、磁気抵抗素子７１０に入力され磁気収束板７２０および７３０によって磁気増幅された磁場の空間分布をキャンセルするように空間分布する。このため、磁気センサ５２０は、本図に示すように磁気抵抗素子７１０の両端に磁気収束板７２０および７３０が配置されている場合には、磁気抵抗素子７１０の位置における磁場分布をフィードバック磁場によって正確にキャンセルすることができるため、入力磁場と出力電圧との間の線形性が高いセンサを実現することができる。
【0048】
図９は、本実施形態に係る磁気センサアレイ２１０における複数の磁気センサセル２２０の配置例を示す。図２および図３においては、説明の便宜上、磁気センサアレイ２１０が平面状であるように示した。しかしながら、実際には、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がそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成されてよい。それぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面とは、例えば、同一の軸および互いに異なる径を有する２つの円筒面それぞれの一部であってよい。それぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の湾曲の度合いは同一であってもよいし、異なっていてもよい。一例として、磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０を断面視円弧状に三次元に配列して構成されてよい。
【0049】
すなわち、複数の磁気センサセル２２０は、被計測体（被検者）の重心を中心として、被計測体の胸部に沿うように断面視円弧状に配列されてよい。この際、各磁気センサセル２２０は、三次元格子空間におけるそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の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。そして、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。
【0050】
より詳細には、本図断面視において、内側（Ｚ軸マイナス側）の複数の磁気センサセル２２０、すなわち、磁気センサセル２２０［１，ｊ，１］～２２０［８，ｊ，１］が、符号９１０で示される磁気センサアレイ２１０の内接円の外部に配置されるように、符号９１５の一点鎖線で示される円弧の外部に配列される。また、外側（Ｚ軸プラス側）の複数の磁気センサセル２２０、すなわち、磁気センサセル２２０［１，ｊ，２］～２２０［８，ｊ，２］が、符号９２０で示される磁気センサアレイ２１０の外接円の内部に配置されるように、符号９２５の二点鎖線で示される円弧の内部に配列される。これら内接円、外接円の中心は共通であり、後述の信号分離計算における座標原点と一致する。
【0051】
これにより、磁気センサアレイ２１０は、心臓に対向する一方向だけでなく多方向にセンサ部を配置させることができ、心磁を多方向からセンシングすることができる。また、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それぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の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。そして、磁場計測装置１０は、被計測体の胸部が曲面の中心側に位置するように、すなわち、計測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、計測対象磁場源である心臓に近い位置で計測した計測データを用いて信号空間分離する（後述する）ことで、高精度に計測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、曲面の曲率が被計測体の胸部周りの曲率と略同等であると、計測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。
【0052】
図１０は、本実施形態に係るキャリブレーション磁場発生部１４４、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１０００の構成を示す。
【0053】
キャリブレーション磁場発生部１４４は、キャリブレーションを行う場合に、磁気センサアレイ２１０からみて被計測体に対向する側に配置される。キャリブレーション磁場発生部１４４は、上述のとおり、各々がキャリブレーション磁場を発生させる複数のキャリブレーションコイルを有してよい。そして、キャリブレーション磁場発生部１４４は、キャリブレーション用のクロック信号を受け取り、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれに当該クロック信号を加えて、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれからクロック信号の周波数に応じた交流磁場を発生させる。
【0054】
磁気センサアレイ２１０は、各々が少なくとも１つのセンサ部３００を有する複数の磁気センサセル２２０により構成され、磁気センサアレイ２１０全体として、３軸方向の入力磁場を検出可能である。本図においては、磁気センサアレイ２１０が、Ｍ個のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］を有する場合を一例として示している。
【0055】
センサデータ収集部２３０は、複数のＡＤ変換器２３２およびクロック発生器２３４を有する。複数のＡＤ変換器２３２は、複数のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］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出力信号（図６のＶ＿ｘＭＲ）をデジタルの計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］にそれぞれ変換する。
【0056】
クロック発生器２３４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２３２のそれぞれへ供給する。そして、複数のＡＤ変換器２３２のそれぞれは、クロック発生器２３４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複数のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］の出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換器２３２の全てが同期動作をする。これにより、複数のＡＤ変換器２３２は、異なる空間に設けられた複数のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］の検出結果を同時にサンプリングすることができる。
【0057】
センサデータ処理部１０００は、複数のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］のそれぞれに対応して設けられた複数の計測データ取得部１０２０、複数の同期検波部１０３０、複数のデータ出力部１０４０、ならびに、基底ベクトル記憶部１０５０、信号空間分離部１０６０、キャリブレーション用クロック発生部１０７０、磁場再構成部１０８０、および、電流マップ生成部１０９０を有する。
【0058】
計測データ取得部１０２０は、磁気センサアレイ２１０によって計測された計測データを取得する。計測データ取得部１０２０は、対応するセンサ部３００に接続された複数のＡＤ変換器２３２のそれぞれに接続され、磁気センサアレイ２１０が有する複数のセンサ部３００［１］～３００［Ｍ］によって計測された計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］をそれぞれ取得する。具体的に、計測データ取得部１０２０は、ＡＤ変換器２３２によってデジタルに変換されたデジタルの計測データＶ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。計測データ取得部１０２０は、取得した計測データＶを同期検波部１０３０へ供給する。
【0059】
同期検波部１０３０は、計測対象磁場を計測する場合に、計測データ取得部１０２０から供給された計測データＶをそのままデータ出力部１０４０へ供給する。一方、同期検波部１０３０は、キャリブレーションを行う場合に、交流磁場であるキャリブレーション磁場を、交流磁場の周波数の信号を用いて検波する。一例として、同期検波部１０３０は、キャリブレーション用のクロック信号に応じて、キャリブレーション磁場を同期検波する。そして、同期検波部１０３０は、計測データ取得部１０２０から供給された計測データＶの中から、交流磁場であるキャリブレーション磁場に同期した周波数成分を取り出し、当該取り出した周波数成分に係る計測データＶをデータ出力部１０４０へ供給する。ここで、このような同期検波は、ソフトウェア上で行われるものであってもよいし、ハードウェア上で行われるものであってもよい。また、上述の説明では、同期検波部１０３０が、同期検波を行ってキャリブレーション磁場に同期した周波数成分を取り出す場合について一例として示したが、ＦＦＴによる周波数分離（キャリブレーション磁場に同期した周波数成分を取り出すバンドパスフィルタ）等により、キャリブレーション磁場に同期した周波数成分を取り出してもよい。
【0060】
データ出力部１０４０は、複数の同期検波部１０３０のそれぞれから供給された計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］を、各センサ信号成分Φ［１］～Φ［Ｍ］とした、センサアレイ信号Φを信号空間分離部１０６０に供給する。
【0061】
基底ベクトル記憶部１０５０は、信号空間分離部１０６０がセンサアレイ信号Φを信号分離するために必要な基底ベクトルを記憶し、これを信号空間分離部１０６０へ供給する。なお、基底ベクトル記憶部１０５０は、キャリブレーション磁場の空間分布を信号空間分離部１０６０が信号分離した場合における分離誤差を最小化するように最適化された基底ベクトルを記憶してよい。
【0062】
信号空間分離部１０６０は、データ出力部１０４０からセンサアレイ信号Φの各成分として供給された計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される入力磁場の空間分布を、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で検出した場合に複数の磁気センサ５２０のそれぞれが出力する信号を各信号成分として有するベクトル信号を基底ベクトルとして信号分離する。すなわち、信号空間分離部１０６０は、正規直交関数と磁気センサアレイ２１０の各磁気センサ５２０の位置および磁気感度とから計算された基底ベクトルに基づき、計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される入力磁場の空間分布を信号分離する。この際、信号空間分離部１０６０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１０５０から取得する。そして、信号空間分離部１０６０は、基底ベクトル記憶部１０５０から取得した基底ベクトルを用いて、計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される磁場の空間分布を、計測対象磁場（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。信号空間分離部１０６０は、信号分離した結果を磁場再構成部１０８０へ供給する。これについては後述する。
【0063】
キャリブレーション用クロック発生部１０７０は、キャリブレーションを行う場合に、交流のキャリブレーション磁場を発生させるためのクロック信号を発生させる。そして、キャリブレーション用クロック発生部１０７０は、発生させたクロック信号を、キャリブレーション磁場発生部１４４および複数の同期検波部１０３０のそれぞれへ供給する。これに応じて、キャリブレーション磁場発生部１４４は、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれに当該クロック信号を加えて、複数のキャリブレーションコイルのそれぞれからクロック信号の周波数に応じた交流磁場を発生させる。また、複数の同期検波部１０３０は、当該クロック信号に応じて、キャリブレーション磁場発生部１４４が発生させる交流のキャリブレーション磁場をそれぞれ検波する。なお、上述の説明では、キャリブレーション用クロック発生部１０７０がセンサデータ処理部１０００の内部に設けられている場合を一例と示したが、キャリブレーション用クロック発生部１０７０は、例えば、キャリブレーション磁場発生部１４４の内部に構成されていてもよい。
【0064】
磁場再構成部１０８０は、センサアレイ信号Φの各成分として供給された計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］を用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する。この際、磁場再構成部１０８０は、信号空間分離部１０６０が信号分離した結果に基づいて、前記仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について、外乱磁場成分が分離された計測対象磁場成分の磁場を再構成してよい。磁場再構成部１０８０は、再構成した磁場に関する情報を、電流マップ生成部１０９０へ供給する。これについても後述する。
【0065】
電流マップ生成部１０９０は、仮想センサアレイ面上の複数の位置について再構成した磁場を用いて、被計測体の電気活動による活動電流の状態を仮想センサアレイ面に投影した電流マップを生成する。この際、電流マップ生成部１０９０は、仮想センサアレイ面上の複数の位置のそれぞれについて再構成した磁場と、隣接する位置について再構成した磁場との差分に基づいて、複数の位置における電流ベクトルを示す電流アローマップを生成してよい。電流マップ生成部１０９０は、生成した電流マップを、表示・印刷等により出力する。これについて、数式を用いて詳細に説明する。
【0066】
図１１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１１１０において、基底ベクトル記憶部１０５０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１０５０は、磁気センサアレイ２１０が各センサの誤差が無く理想的に作られたものと仮定してシミュレーションした結果により予め決められている信号ベクトルを、初期の基底ベクトルとして記憶してよい。また、基底ベクトル記憶部１０５０は、キャリブレーション磁場の空間分布を信号空間分離部１０６０が信号分離した場合における分離誤差を最小化するように最適化された基底ベクトルを記憶してよい。
【0067】
次に、ステップ１１２０において、信号空間分離部１０６０は、磁気センサアレイ２１０によって計測されたセンサアレイ信号Φ、すなわち、計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］を、データ出力部１０４０から取得する。
【0068】
また、ステップ１１３０において、信号空間分離部１０６０は、ステップ１１１０において基底ベクトル記憶部１０５０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１０５０から取得する。なお、本フローにおいて、ステップ１１２０とステップ１１３０とはどちらが先に行われてもよい。
【0069】
ステップ１１４０において、信号空間分離部１０６０は、ステップ１１２０において取得した計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される磁場の空間分布を、ステップ１１３０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１０６０は、級数展開によって得られたベクトルから、磁場の空間分布を計測対象磁場と外乱磁場とに信号分離する。すなわち、信号空間分離部１０６０は、計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される入力磁場の空間分布を、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で検出した場合に磁気センサ５２０のそれぞれが出力する信号を各信号成分として有するベクトル信号を基底ベクトルとして信号分離する。すなわち、信号空間分離部１０６０は、正規直交関数と磁気センサアレイ２１０の各磁気センサ５２０の位置および磁気感度とから計算された基底ベクトルに基づき、計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される入力磁場の空間分布を信号分離する。ここで、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１０６０は、信号分離するにあたって、基底ベクトルの係数を最小２乗法により計算する。以下、これについて詳細に説明する。
【0070】
磁気センサアレイ２１０を構成する各センサが配置される位置に関して、座標原点からの位置を表す位置ベクトルｒの位置において、電流ｉ（ｒ）＝０であるとき、静磁場Ｂ（ｒ）は、ラプラス方程式Δ・Ｖ（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、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4】
【0071】
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はそれぞれ被計測体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５）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５）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、座標原点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５）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、座標原点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5】
【0072】
したがって、（数４）および（数５）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６）における第１項は、被計測体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、例えば、心臓の電気活動が作る心磁（計測対象磁場）を示している。また、（数６）における第２項は、被計測体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6】
【0073】
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計測対象磁場信号の比）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程度でよいと言われている。したがって、本実施形態においても、Ｌｉｎ＝８、Ｌｏｕｔ＝３の場合を一例として説明する。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計測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。
【0074】
ここで、センサアレイ信号Φは、Ｍ次元のベクトルからなり、ベクトルの各信号成分は、各センサ部３００の磁気センサ５２０が配置された位置ベクトルｒ［ｍ］における磁場ベクトルＢ（ｒ［ｍ］）と、各磁気センサ５２０の磁気感度ベクトルＳ［ｍ］の内積となる。したがって、各磁気センサ５２０について、それぞれが磁気感度ベクトルＳ［ｍ］＝（Ｓ［ｍ］，ｘ、 Ｓ［ｍ］，ｙ、 Ｓ［ｍ］，ｚ）を持つ場合、センサアレイ信号Φは、次式で表される。
【数7】
【0075】
すなわち、各センサ信号成分Φ［ｍ］は、次式で表される。
【数8】
【0076】
したがって、基底ベクトルａｌ，ｍおよびｂｌ，ｍは、次式のように定義される。
【数9】
【0077】
ここで、Ａ、Ｂ、Ｘｉｎ、およびＸｏｕｔをそれぞれ次のように定義する。すなわち、Ａ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、Ｂ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＝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多極モーメントβを順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10】
【0078】
そうすると、センサアレイ信号Φは、次式に示すように、基底ベクトル行列［Ａ Ｂ］と縦ベクトルＸの内積の形で表すことができる。ここで、基底ベクトル行列［Ａ Ｂ］は、基底ベクトルを示し、例えば、ステップ１１３０において、信号空間分離部１０６０が基底ベクトル記憶部１０５０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11】
【0079】
信号空間分離部１０６０は、ステップ１１４０において、この（数１１）で得られたモデル式に基づいて、次式を用いて、Φ＝［Ａ Ｂ］・Ｘを最小２乗近似で満たす縦ベクトル＾Ｘ（ここで、「＾Ｘ」は、（数１２）における左辺を示し、Ｘのハット（推定値）を意味するものとする。）を決定する。
【数12】
【0080】
したがって、信号空間分離部１０６０は、最小２乗解のＭ次元ベクトルとして、センサアレイ信号のハット＾Φを、次式により表すことができる。これにより、信号空間分離部１０６０は、ステップ１１４０において、磁場の空間分布を解くことができる。
【数13】
【0081】
これにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、複数の磁気センサセル２２０を有し、３軸方向の入力磁場を検出可能な磁気センサアレイ２１０を用いて計測された計測データＶ［１］～Ｖ［Ｍ］によって示される磁場の空間分布を、計測対象磁場成分＾Ｘｉｎ・Ａと外乱磁場成分＾Ｘｏｕｔ・Ｂとに信号分離することができる。本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、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。
【0082】
図１２は、本実施形態に係る磁場計測装置１０が磁場を再構成して電流マップを生成するフローを示す。ステップ１２１０において、磁場計測装置１０は、信号分離結果を取得する。一例として、磁場再構成部１０８０は、信号空間分離部１０６０が図１１のフローにしたがって信号分離した結果に関する情報を信号空間分離部１０６０から取得する。例えば、磁場再構成部１０８０は、信号空間分離部１０６０が決定した縦ベクトル＾Ｘに関する情報を信号分離した結果に関する情報として、信号空間分離部１０６０から取得する。
【0083】
ステップ１２２０において、磁場計測装置１０は、仮想センサアレイ面を指定する。仮想センサアレイ面は、三次元空間内において指定された平面であって、実体としてのセンサが存在していなくてもよい仮想的な平面である。磁場計測装置１０は、例えば、ユーザ入力を受け付け、当該ユーザ入力に基づいて仮想センサアレイ面を指定してもよい。これに代えて、磁場計測装置１０は、例えば、磁気センサアレイ２１０からの相対的な位置関係に基づいて予め定められた平面を仮想センサアレイ面として自動的に指定してもよい。また、磁場計測装置１０は、被計測体（被検者）を撮影した画像に基づいて仮想センサアレイ面を自動的に指定してもよい。磁場計測装置１０が、心臓の電気活動により生成される磁場である心磁を計測対象とする場合、仮想センサアレイ面は、被計測体の胸面の直上（前面）に指定されてよい。これより先、仮想センサアレイ面が、被計測体の胸面の直上（前面）におけるＸＹ平面と平行な面に指定されたものとして説明する。
【0084】
ステップ１２３０において、磁場計測装置１０は、磁場を再構成する。一例として、磁場再構成部１０８０は、計測データを用いて、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する。例えば、磁場再構成部１０８０は、ステップ１２１０において取得された信号分離結果に基づいて、ステップ１２２０において指定された仮想センサアレイ面において等間隔（例えば、Ｘ軸方向２．５ｃｍ、Ｙ軸方向２．５ｃｍ間隔）な格子状の複数の位置（例えば、Ｘ軸方向８か所×Ｙ軸方向８か所＝計６４か所）について磁場を再構成する。すなわち、磁場計測装置１０は、１≦ｉ≦８、１≦ｊ≦８、ｋ＝１として、仮想センサアレイ面上の複数の位置ベクトルｒ［ｉ，ｊ，ｋ］（３次元の極座標表示では（ｒ［ｉ，ｊ，ｋ］，θ［ｉ，ｊ，ｋ］，φ［ｉ，ｊ，ｋ］）なる。）のそれぞれについて、次式を用いて磁場を再構成する。
【数14】
【0085】
ここで、（数１４）における第１項が計測対象磁場成分を示し、第２項が外乱磁場成分を示している。そこで、磁場再構成部１０８０は、（数１４）における第１項のみを取り出し、仮想センサアレイ面の１つ以上の位置について再構成した磁場を取得する。このように、磁場再構成部１０８０は、信号分離した結果に基づいて、仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について、外乱磁場成分が分離された計測対象磁場成分の磁場を再構成する。なお、この際、再構成された磁場は、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分、および、Ｚ軸成分の３軸成分を含むので、磁場再構成部１０８０は、再構成した３軸成分のうちのＺ軸成分Ｂｚのみを、電流マップ生成部１０９０へ供給する。
【0086】
ステップ１２４０において、磁場計測装置１０は、電流マップを生成する。一例として、電流マップ生成部１０９０は、ステップ１２３０において仮想センサアレイ面上の複数の位置について再構成した磁場を用いて、被計測体の電気活動による活動電流の状態を仮想センサアレイ面に投影した電流マップを生成する。より詳細には、電流マップ生成部１０９０は、２≦ｉ≦８、２≦ｊ≦８として、次式により、仮想センサアレイ面上の複数の位置のそれぞれについて再構成した磁場と、隣接する位置について再構成した磁場との差分に基づいて、複数の位置における電流ベクトルを示す電流アローマップを生成する。
【数15】
【0087】
ステップ１２５０において、磁場計測装置１０は、電流マップを出力する。一例として、電流マップ生成部１０９０は、ステップ１２４０において生成された電流マップを、表示・印刷等により出力する。そして、磁場計測装置１０は、フローを終了する。
【0088】
図１３は、本実施形態に係る磁場計測装置１０が仮想センサアレイ面上の１つ以上の位置について再構成した磁場の一例を示す。本図左に示されるように、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、各々が磁気センサ５２０と出力信号を出力する出力部５４０とを有する複数の磁気センサセル２２０がそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成され、３軸方向の入力磁場を検出可能な磁気センサアレイ２１０を用いて磁場を計測する。また、磁場計測装置１０は、三次元空間内において指定された平面である仮想センサアレイ面１３１０を指定する。このような仮想センサアレイ面１３１０は、実体としてのセンサが存在していなくてもよい仮想的な平面である。本図においては、仮想センサアレイ面１３１０が、被計測体の胸面の直上（前面）におけるＸＹ平面と平行な面に指定されている。そして、磁場計測装置１０は、このような３軸方向の入力磁場を検出可能な三次元の磁気センサアレイ２１０によって計測された計測データを用いて、例えば、図１１および図１２のフローにしたがって、仮想センサアレイ面１３１０上の１つ以上の位置について仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を再構成する。一例として、磁場計測装置１０は、本図右に示されるように、ＸＹ平面と平行な面である仮想センサアレイ面１３１０上において、Ｘ軸方向に８個の仮想センサが２．５ｃｍ間隔で等間隔に配置され、Ｙ軸方向に８個の仮想センサが２．５ｃｍ間隔で等間隔に配置されているものとみなして、Ｘ軸方向８個×Ｙ軸方向８個＝計６４個の仮想センサの位置におけるＺ軸成分の磁場を再構成する。
【0089】
図１４は、本実施形態に係る磁場計測装置１０が生成した電流マップの一例を示す。本実施形態に係る磁場計測装置１０は、図１３に示されるように仮想センサアレイ面１３１０上の複数の位置について再構成した磁場を用いて、例えば、（数１５）により、被計測体の電気活動による活動電流の状態を仮想センサアレイ面１３１０に投影した電流マップを生成する。本図は、一例として、磁場計測装置１０が、仮想センサアレイ面１３１０上のＸ軸方向（８－１）か所×Ｙ軸方向（８－１）か所＝計４９か所の位置における心臓の電気活動による活動電流のベクトルを示す、電流アローマップを生成した場合について示している。本実施形態に係る磁場計測装置１０は、このようにして生成した電流マップを種々の画像と重ねて表示してもよい。例えば、磁場計測装置１０は、生成した電流マップを、心臓を撮影したＸ線画像やＣＴ画像と重ねて表示することができる。この際、本実施形態に係る磁場計測装置１０によって心磁を計測するにあたって胸部に位置決め用の磁気マーカ（微小なコイル）を配置し、また、Ｘ線画像やＣＴ画像を撮影するにあたっても位置決め用のマーカを配置する。そして、磁場計測装置１０は、これらマーカを用いて位置合わせをして、電流マップを種々の画像と重ね合わせて表示してよい。これにより、磁場計測装置１０は、より有益な診断情報を提供することができる。
【0090】
このように、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、３軸方向の入力磁場を検出可能な三次元の磁気センサアレイ２１０によって計測された計測データを用いて、仮想センサアレイ面上の磁場を再構成する。これにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、例えば、１軸成分（垂直成分）の磁場のみを計測するセンサを平面状に配列したセンサアレイを用いて磁場を計測する場合に比べて、多方向からセンシングすることで、より高精度に磁場を計測して再現することができる。また、本実施形態に係る磁場計測装置１０は、このように高精度に再現された磁場を用いて電流アローマップ等の電流マップを生成する。これにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、より精度の高い電流マップを提供することができる。また、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、計測データによって示される入力磁場の空間分布を信号分離し、外乱磁場成分が分離された計測対象磁場成分の磁場を再構成する。これにより、本実施形態に係る磁場計測装置１０によれば、環境磁場をキャンセルすることができ、磁気シールドルーム無しで計測対象磁場の計測を実現することが可能となる。
【0091】
図１５は、本実施形態の変形例に係る磁気センサアレイ２１０における複数の磁気センサセル２２０の配置例を示す。図１５において、図９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、以下相違点を除いて説明を省略する。本図に示すように、磁気センサアレイ２１０は、複数の磁気センサセル２２０がそれぞれ一方向に湾曲させた２つの曲面の間の格子点に配置されるように三次元に配列して構成するにあたって、複数の磁気センサセル２２０を断面視Ｕ字上に配列して構成してもよい。より詳細には、一部の磁気センサセル２２０が、内接円９１０の外部、かつ、外接円９２０の内部に直線状に配置されてよい。そして、残りの磁気センサセル２２０が、当該直線状の両端に位置する磁気センサセル２２０のそれぞれから、Ｚ軸マイナス方向に延伸して配置されてよい。このような構成においても、内接円および外接円の中心は共通であり、信号分離計算における座標原点と一致する。本実施形態に係る磁場計測装置１０が用いる曲面形状を有する三次元の磁気センサアレイ２１０は、このような形状のものをも含む。
【0092】
なお、上述の説明では、磁場計測装置１０が、仮想センサアレイ面においてＸ軸方向８か所×Ｙ軸方向８か所の計６４か所についての磁場を再構成する場合を一例として説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。磁場計測装置１０は、Ｘ軸方向において８か所よりも多い、または、少ない箇所の磁場を再構成してもよい。同様に、磁場計測装置１０は、Ｙ軸方向において８か所よりも多い、または、少ない箇所の磁場を再構成してもよい。この際、Ｘ軸方向において磁場を再構成する箇所の数とＹ軸方向において磁場を再構成する箇所の数は異なっていてもよい。なお、これら磁場を再構成する箇所の数は、磁気センサアレイ２１０が有する実際のセンサ部３００の数とは無関係である。すなわち、磁場計測装置１０は、磁気センサアレイ２１０が実際に有するセンサ部３００の数よりも多い、または、少ない数の箇所の磁場を再構成してよい。
【0093】
また、上述の説明では、磁場計測装置１０が、仮想センサアレイ面上においてＸ軸方向において２．５ｃｍ間隔、Ｙ軸方向において２．５ｃｍ間隔に等間隔に磁場を再構成する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。磁場計測装置１０は、Ｘ軸方向において２．５ｃｍよりも長い、または、短い間隔で磁場を再構成してもよい。同様に、磁場計測装置１０は、Ｙ軸方向において２．５ｃｍよりも長い、または、短い間隔で磁場を再構成してもよい。この際、Ｘ軸方向における間隔とＹ軸方向における間隔は異なっていてもよい。また、磁場計測装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも一方において、等間隔ではなく異なる間隔で磁場を再構成してもよい。
【0094】
また、上述の説明では、磁場計測装置１０が、仮想センサアレイ面をＸＹ平面に平行な面に指定し、仮想センサアレイ面に直交する成分として、Ｚ軸成分の磁場を再構成する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。磁場計測装置１０は、仮想センサアレイ面をＸＹ平面とは平行でない面に指定してもよい。この場合、磁場計測装置１０は、再構成した３軸成分の磁場ベクトルを合成して、仮想センサアレイ面に直交する成分の磁場を取得してよい。
【0095】
また、上述の説明では、磁場計測装置１０が、仮想センサアレイ面上の複数の位置における電流ベクトルを示す電流アローマップを生成する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。磁場計測装置１０は、例えば、電流アローマップを時間積分した等積分図を電流マップとして生成してもよい。また、磁場計測装置１０は、等積分図において積分値が予め定められた閾値を超える閉曲線で囲まれた領域、すなわち、心臓の電気活動が活発な領域を抽出した図を電流マップとして生成してもよい。本実施形態に係る磁場計測装置１０は、このように種々の派生図を電流マップとして生成してもよい。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
図１６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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0111】
特許請求の範囲、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。特許請求の範囲、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】
【0112】
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
１４２ 支持部
１４４ キャリブレーション磁場発生部
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
２３２ ＡＤ変換器
２３４ クロック発生器
３００ センサ部
５２０ 磁気センサ
５３０ 磁場生成部
５３２ 増幅回路
５３４ フィードバックコイル
５４０ 出力部
７１０ 磁気抵抗素子
７２０、７３０ 磁気収束板
１０００ センサデータ処理部
１０２０ 計測データ取得部
１０３０ 同期検波部
１０４０ データ出力部
１０５０ 基底ベクトル記憶部
１０６０ 信号空間分離部
１０７０ キャリブレーション用クロック発生部
１０８０ 磁場再構成部
１０９０ 電流マップ生成部
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
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
１４２ 支持部
１４４ キャリブレーション磁場発生部
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
２３２ ＡＤ変換器
２３４ クロック発生器
３００ センサ部
５２０ 磁気センサ
５３０ 磁場生成部
５３２ 増幅回路
５３４ フィードバックコイル
５４０ 出力部
７１０ 磁気抵抗素子
７２０、７３０ 磁気収束板
１０００ センサデータ処理部
１０２０ 計測データ取得部
１０３０ 同期検波部
１０４０ データ出力部
１０５０ 基底ベクトル記憶部
１０６０ 信号空間分離部
１０７０ キャリブレーション用クロック発生部
１０８０ 磁場再構成部
１０９０ 電流マップ生成部
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
【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】