磁性测量装置的制作方法

本发明涉及一种磁性测量装置。

背景技术

已知一种磁性测量装置，包括传感器阵列，该传感器阵列由布置成行和列的多个超导磁性传感器组成，并且设置在传感器管的端部的内表面上(例如，参见专利文献1)。

使磁性测量装置的传感器管的端面与活体接触，以用设置在传感器管中的磁性传感器测量生物磁性。重复测量，同时使受试者相对于传感器管移动。然而，由于老年人的脊柱的移动性由于老化而降低，因此老年人不能自由地弯曲颈部区域和腰部区域。如果受试者的颈部区域或腰部区域处于自然状态，则传感器管的端面的中心定位远离受试者的颈部区域或腰部区域，并且其变得难以适当地测量生物磁性。另外，如果颈部区域或腰部区域被力弯曲，则由肌肉运动产生的磁场成为噪声源，并且不能适当地测量生物磁性。

所公开的技术试图解决这些问题(例如，参见专利文献2)。在所公开的技术中，传感器管的端面平滑地弯曲，使得传感器管的中心相对于上边缘和下边缘在给定方向上突出。该配置使得更容易使传感器管的端面与受试者的颈部区域和腰部区域接触，而不需要受试者弯曲颈部区域和腰部区域，从而使得能够测量在脊髓和脊神经中产生的弱磁性。

然而，由于颈部区域和腰部区域的形状根据受试者的年龄和身体构造而变化很大，因此存在传感器管的弯曲形状不适当地配合受试者的颈部区域和腰部区域的许多情况。在这种情况下，在受试者和弯曲端面之间形成间隙，磁性传感器和脊髓之间的距离变大，并且其变得难以检测信号。因此，有必要进一步改进具有弯曲端面的传感器管以适应更多数量的受试者。

为了最佳配合，可将用于调节传感器管的倾斜度的摆动机构添加到磁性测量装置。然而，添加摆动机构极大地增加磁性测量装置的成本，可能降低稳定性，并且可能增加在测量生物磁性期间产生的振动噪声。另外，向磁性测量装置添加摆动机构使得不可能将磁性测量装置连接到具有将汽化的氦再浓缩成液体的功能的低温冷却系统。

如上所述，极难使磁性测量装置连接到低温冷却系统，同时提高信号检测率。而且，可通过使用床的倾斜度调节机构来调节倾斜度。然而，为了改进磁性测量装置的配合，床需要在降低受试者头部的方向上倾斜。因此，这种方法可能使受试者处于危险之中并且为不现实的。

技术实现要素：

本发明要解决的问题

考虑到上述问题做出本发明。本发明的一个目的为提供一种磁性测量装置，该磁性测量装置具有提高的信号检测率并且可连接到低温冷却系统。

解决问题的方法

根据一个实施例的磁性测量装置包括倾斜台架，其包括安装表面和相对于安装表面倾斜的倾斜表面；低温恒温器，其设置在倾斜表面上；低温冷却系统，其连接到低温恒温器；传感器管，其连接到低温恒温器并且包括弯曲表面，该弯曲表面在预定方向上不弯曲并且在正交于预定方向的方向上弯曲，使得弯曲表面的中心相对于弯曲表面的侧边缘突出；以及磁性传感器，其测量生物磁性并且容纳在传感器管中，使得磁性传感器的传感器表面面向弯曲表面。传感器表面相对于安装表面在与倾斜表面倾斜的方向相同的方向上倾斜。

本发明的有益效果

所公开的技术使得能够提供一种磁性测量装置，该磁性测量装置具有提高的信号检测率并且可连接到低温冷却系统。

附图说明

图1a为例示根据实施例的磁性测量装置的透视图。

图1b为例示根据实施例的磁性测量装置的侧视图；

图2为例示根据实施例的磁性测量装置的传感器管的内侧的剖视图；

图3为例示根据实施例的磁性测量装置的磁性传感器的透视图；

图4为示出使用根据实施例的磁力测量装置的生物磁性测量的图。

图5为示出根据比较例的生物磁性测量中的颈部区域与传感器管之间的关系的剖视图；以及

图6为示出根据实施例的生物磁性测量中的颈部区域和传感器管之间的关系的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。在整个附图中，相同的附图标记被指定给相同的部件，并且可省略对部件的重复描述。

图1a为例示根据实施例的磁性测量装置的透视图。图1b为例示根据实施例的磁性测量装置的侧视图。图2为例示根据实施例的磁性测量装置的传感器管的内侧的剖视图。

如图1a、图1b和图2所示，磁性测量装置10可适当地测量由活体产生的弱磁性并且包括倾斜台架11、低温恒温器12、低温冷却系统13和传感器管14。由多个磁性传感器15组成的磁性传感器阵列16容纳在传感器管14中。下面详细描述磁性测量装置10。

倾斜台架11包括安装表面11a和相对于安装表面11a倾斜的倾斜表面11b。安装表面11a为接触例如使用磁性测量装置10的地方的地板表面的平坦表面。倾斜表面11b为其上设置有低温恒温器12的平坦表面。倾斜表面11b相对于安装表面11a的倾斜角度θ1(下文中简称为“倾斜角度θ1”)为固定值，并且没有提供调节机构以调节倾斜角度θ1。倾斜角度θ1可以设定为任何适当的值。例如，倾斜角度θ1大于或等于约10度且小于或等于约20度。

低温恒温器12设置在倾斜台架11的倾斜表面11b上。低温恒温器12也称为“杜瓦”，并且包含对于检测由活体产生的磁场的磁性传感器阵列16的低温操作所必需的液体氦。

低温冷却系统13将汽化的氦再浓缩成液体，并且经由流动通道17连接到低温恒温器12。

传感器管14为接触受试者的部分，并且连接到低温恒温器12。在该示例中，传感器管14从低温恒温器12的侧表面水平突出。然而，本发明不限于该示例。

传感器管14包括弯曲表面14a，该弯曲表面14a在预定方向(下文中称为“x方向”)上不弯曲并且在正交于预定方向的方向(下文中称为“y方向”)上弯曲，使得弯曲表面14a的中心相对于侧边缘突出。传感器管14在y方向上的宽度例如大于或等于约5cm且小于或等于约20cm。例如，弯曲表面14a在y方向上平滑地弯曲，使得弯曲表面14a的中心相对于弯曲表面14a的侧边缘突出大于或等于0.5cm且小于或等于4cm的距离。

传感器管14包括内部容器141和外部容器142，并且磁性传感器阵列16容纳在内部容器141中。磁性传感器阵列16由多个磁性传感器15组成，该多个磁性传感器15布置成使得磁性传感器15的传感器表面15a面向弯曲表面14a。例如，多个磁性传感器15在y方向上布置成行，并且多行磁性传感器15在x方向上布置。

在这种情况下，在x方向上彼此相邻的行中的磁性传感器15的位置可在y方向上移位。例如，假设在y方向上以间距p(例如，20mm)布置五个磁性传感器15以形成一个传感器行，并且在x方向以间距w(例如，20mm)布置多个传感器行的情况。在这种情况下，在x方向上彼此相邻的传感器行中的磁性传感器15的位置可在y方向上移位p/2。

此外，磁性传感器15可布置成使得磁性传感器15中的一个的传感器表面15a(其在传感器管14中的位置在y方向上更靠近弯曲表面14a的中心)，与定位成更靠近弯曲表面14a的侧边缘的磁性传感器15中的另一个的传感器表面15a相比，更朝向弯曲表面14a突出。该布置使得能够减小磁性传感器15的传感器表面15a与检查区域之间的距离。

在磁性测量装置10中，传感器管14连接(或固定)到低温恒温器12。因此，当低温恒温器12放置在倾斜台架11的倾斜表面11b上时，容纳在传感器管14中的磁性传感器15中的每一个的传感器表面15a与传感器管14一起相对于倾斜台架11的安装表面11a在与倾斜表面11b相同的方向上倾斜。

磁性传感器15中的每一个的传感器表面15a相对于倾斜台架11的安装表面11a的倾斜角度θ2(下文中简称为“倾斜角度θ2”)例如等于倾斜角度θ1。倾斜角度θ2为固定值，并且没有提供调节机构以调节倾斜角度θ2。倾斜角度θ2可设定为任何适当的值，并且优选地大于或等于10度且小于或等于20度。在图2中，h表示平行于安装表面11a的平面。

图3为例示根据实施例的磁性测量装置的磁性传感器的透视图。磁性传感器15为用于测量生物磁性的超导磁性传感器，并且例如为squid传感器。squid代表超导量子干涉设备。

磁性传感器15为圆柱形传感器，包括其中设置有squid152a、squid152b和squid152c的玻璃-环氧树脂圆柱形块151，以及连接到圆柱形块151并且包括用于squid的拾波线圈的圆柱形块153。圆柱形块153的上表面为传感器表面15a。传感器表面15a的直径例如为约20mm。

图4为示出使用根据实施例的磁性测量装置的生物磁性测量的图。参照图4，磁性测量装置10包括床21、x射线源22、x射线摄影胶片23和电刺激设备24。

床21为非磁性床，受试者500躺在所述床上，使得受试者500的检查区域接触传感器管14的弯曲表面14a。x射线源22和x射线摄影胶片23构成x射线摄影单元，该x射线摄影单元在x方向上拍摄包括传感器管14的弯曲表面14a上方的空间的空间的x射线照片。电刺激设备24电刺激和经皮地刺激受试者500的目标神经。

在生物磁性测量中，使用电刺激设备24对受试者500施加电刺激，并且通过磁性传感器阵列16测量与电刺激同步的神经活动的传播。生物磁性测量优选地在磁屏蔽室中进行，并且产生磁噪声的x射线源22和x射线摄影胶片23优选地在测量期间移动到磁屏蔽室外侧。然而，如果没有产生磁噪声，这不是必要的。低温冷却系统13和电刺激设备24放置在磁屏蔽室外侧。

床21优选地包括倾斜度调节机构，该倾斜度调节机构可仅在减小受试者500的检查区域相对于磁性传感器15的传感器表面15a的角度的方向上调节床21的角度。即使将此类倾斜度调节机构添加到床21上，床21的角度在降低受试者500的头部的方向上为不可调节的，因此受试者500不会处于危险之中。

如上所述，倾斜角度θ2优选地大于或等于10度并且小于或等于20度。当床21的上表面为水平的(或平行于安装表面11a)时，倾斜角度θ2变得等于在受试者500的检查区域和磁性传感器15的传感器表面15a之间在受试者500的头-和-脚方向上形成的角度。

然而，当磁性测量装置10用作心磁图仪时，在受试者500的检查区域和磁性传感器15的传感器表面15a之间形成的角度优选地为约0度。例如，当倾斜角度θ2为15度时，通过使用倾斜度调节机构将床21的角度调节到-15度，通过提升头侧可将受试者500的检查区域和磁性传感器15的传感器表面15a之间的角度设定为约0度。倾斜度调节机构不必经配置以使整个床21倾斜，并且可经配置以仅提升例如上体。

图5为示出根据比较例的生物磁性测量中的颈部区域与传感器管之间的关系的剖视图。图6为示出根据本实施例的生物磁性测量中的颈部区域与传感器管之间的关系的剖视图。颈部区域为受试者500的检查区域的示例。

在图5和图6中，510表示颈部区域。在颈部区域510中，511表示脊髓，c1至c7表示第一颈椎至第七颈椎，并且t1和t2表示第一胸椎和第二胸椎。第一颈椎c1至第七颈椎c7以及第一胸椎t1和第二胸椎t2的棘突512位于更靠近传感器管14的位置。此外，520表示枕骨突起。此外，h表示平行于安装表面11a的平面。

在图5中，磁性传感器15中的每一个的传感器表面15a相对于倾斜台架11的安装表面11a的倾斜角度为约0度，并且传感器管14相对于平面h不倾斜。通过此类配置，当颈部区域510僵硬并且颈部区域510的运动范围小时，在传感器管14和颈部区域510之间形成间隙g，并且脊髓511和磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离增加。

假设磁性传感器阵列16的中心与第五颈椎c5对准，传感器管14的弯曲表面14a的部分接触第七颈椎c7、第一胸椎t1的棘突512和枕骨突起520，并且传感器管14不完全配合所有颈椎(第一颈椎c1至第七颈椎c7)。

结果，脊髓511与面向颈椎的磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离增加。如果脊髓511与磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离增加，则通过脊髓511传播的弱信号的检测率大大降低。

磁性传感器阵列16的中心与第五颈椎c5对准，以在第五颈椎c5周围的区域中获得生物磁性测量数据，该第五颈椎c5位于其中经常发现病变的第三颈椎c3至第七颈椎c7的中间。

在图6中，传感器管14关于第七颈椎c7的棘突512朝向受试者倾斜。换句话说，磁性传感器15中的每一个的传感器表面15a相对于倾斜台架11的安装表面11a在与倾斜台架11的倾斜表面11b相同的方向上倾斜(倾斜角度θ2)。适当地倾斜传感器管14(即，磁性传感器15的传感器表面15a)使得能够最小化第七颈椎c7、第一胸椎t1的棘突512和枕骨突起520的影响，从而使得能够沿着脊髓511延伸的方向布置磁性传感器15的传感器表面15a。

在图6中，通过将磁性传感器阵列16的中心与第五颈椎c5对准而定位的传感器管14的曲率通常匹配颈部区域510的曲率，并且与图5的配置相比，传感器管14更好地配合颈部区域510。因此，脊髓511与面向颈椎的磁性传感器15的传感器表面15a之间的总距离减小。因为通过脊髓511传播的信号较弱，所以减小脊髓511与磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离的效果为显著的。因此，与图5的配置相比，图6的配置使得能够大大提高通过脊髓511传播的弱信号的检测率。

(比较例和示例)

(比较例1)

在比较例1中，使用包括床21、x射线源22、x射线摄影胶片23和电刺激设备24的磁性测量装置10x进行测量。低温冷却系统13和电刺激设备24放置在磁屏蔽室外侧，并且将其他部件放置在磁屏蔽室中。除了磁性测量装置10x不包括倾斜台架11之外，磁性测量装置10x与磁性测量装置10基本相同。也就是说，磁性测量装置10x的低温恒温器12的底部表面直接放置在水平表面上，并且磁性传感器15中的每一个的传感器表面15a相对于水平表面的倾斜角度为0度。

如图4所示，受试者500仰卧在水平床21上，并且使传感器管14的弯曲表面14a与颈部区域接触，使得磁性传感器阵列16的中心与第五颈椎c5基本对准。

在这种条件下，拍摄27名受试者(年龄在27岁和81岁之间)的x射线图像，并基于x射线图像测量针对受试者中的每一个的第五颈椎c5的椎体后壁和传感器端之间的距离(下文中称为“距离l”)。平均距离l为114.4mm，最大距离l为146mm，并且最小距离l为91mm。

此外，进行颈部区域的生物磁性测量。具体地，在将x射线源22和x射线摄影胶片23带出磁屏蔽室之后，通过使用日本光电工业株式会社(nihonkohdencorporation)的肌电诱发电位检查器meb-2306作为电刺激设备24来电刺激肘部区域的正中神经(其中电流在3ma和15ma之间)，并且基于磁性传感器阵列16的输出信号在颈部区域处测量与电刺激同步并通过神经传播的神经活动。获得2000次测量的平均数据。在27名受试者中的17名受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为63.0％。

(示例1)

除了使用包括倾斜安装件11的磁性测量装置10代替不包括倾斜安装件11的磁性测量装置10x之外，以与比较例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在示例1中，使用倾斜角度θ1为5度的倾斜台架11，并且倾斜角度θ2设定为5度。因为床21的上表面为水平的(或平行于安装表面11a)，所以倾斜角度θ2变得等于在受试者500的检查区域与磁性传感器15的传感器表面15a之间形成的角度(下文中称为角度θ3)。

平均距离l为107.1mm，最大距离l为151mm，并且最小距离l为93mm。因此，与比较例1相比，距离l显著减小。这里，距离l的显著减小表示脊髓511与面向颈椎的磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离显著减小。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的22个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为81.5％。因此，与比较例1相比，检测率显著提高。

(示例2)

除了将倾斜角度θ1设定为10度并且将倾斜角度θ2设定为10度之外，以与示例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

平均距离l为103.1mm，最大距离l为121mm，并且最小距离l为87mm。因此，与示例1相比，距离l进一步减小。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的25个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为92.6％。因此，与比较例1相比，信号检测率超过90％并且显著提高。

(示例3)

除了将倾斜角度θ1设定为15度并且将倾斜角度θ2设定为15度之外，以与示例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

平均距离l为101.1mm，最大距离l为120mm，并且最小距离l为87mm。因此，示例3中测量的距离l与示例2中测量的距离l没有很大不同。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的25个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为92.6％。因此，与比较例1相比，信号检测率超过90％并且显著提高。

(示例4)

除了将倾斜角度θ1设定为20度并且将倾斜角度θ2设定为20度之外，以与示例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

平均距离l为100.1mm，最大距离l为121mm，并且最小距离l为85mm。因此，示例4中测量的距离l与示例2和示例3中测量的距离l没有很大不同。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的25个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为92.6％。因此，与比较例1相比，信号检测率超过90％并且显著提高。

(示例5)

除了将倾斜角度θ1设定为25度并且将倾斜角度θ2设定为25度之外，以与示例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

平均距离l为100.7mm，最大距离l为121mm，并且最小距离l为84mm。因此，示例5中测量的距离l与示例2、示例3和示例4中测量的距离l没有很大不同。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的19个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为70.4％。这表示受试者500由于大倾斜度而需要采取不自然的姿势，并且在测量期间不能保持姿势；结果，受试者500和磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离增加，并且磁性传感器15变得不能检测信号。

(示例6)

倾斜角度θ1设定为25度，并且倾斜角度θ2设定为25度。然后，通过使用床21的倾斜度调节机构，在将倾斜度减小5度的方向上(在提升受试者500的头侧的方向上)调整床21的倾斜角度，以将角度θ3设定为20度。除了这些条件之外，以与示例1类似的方式进行颈部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

平均距离l为100.7mm，最大距离l为124mm，并且最小距离l为86mm。因此，示例6中测量的距离l与示例2、示例3和示例4中测量的距离l没有很大不同。

在使用磁性测量装置10在颈部区域处的测量中，在27个受试者中的25个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为92.6％。因此，检测率与示例4中的检测率基本相同。

(比较例2)

受试者500仰卧在水平床21上，并且使传感器管14的弯曲表面14a与腰部区域接触，使得磁性传感器阵列16的中心与第五腰椎脊柱基本对准。除了这些条件之外，以与比较例1类似的方式进行生物磁性测量。

在生物磁性测量中，通过使用磁性测量装置10x在腰部区域测量与电刺激同步并通过神经传播的神经活动。获得2000次测量的平均数据。在26名受试者中的12名受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为46.2％。

(示例7)

除了将倾斜角度θ1设定为5度并且将倾斜角度θ2设定为5度之外，以与比较例2类似的方式进行腰部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在使用磁性测量装置10在腰部区域处的测量中，在26个受试者中的18个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为69.2％。因此，与比较例2相比，检测率显著提高。

(示例8)

除了将倾斜角度θ1设定为10度并且将倾斜角度θ2设定为10度之外，以与示例7类似的方式进行腰部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在使用磁性测量装置10在腰部区域处的测量中，在26个受试者中的22个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为84.6％。因此，与比较例2相比，信号检测率超过80％并且显著提高。

(示例9)

除了将倾斜角度θ1设定为15度并且将倾斜角度θ2设定为15度之外，以与示例7类似的方式进行腰部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在使用磁性测量装置10在腰部区域处的测量中，在26个受试者中的23个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为88.5％。因此，与比较例2相比，信号检测率超过80％并且显著提高。

(示例10)

除了将倾斜角度θ1设定为20度并且将倾斜角度θ2设定为20度之外，以与示例7类似的方式进行腰部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在使用磁性测量装置10在腰部区域处的测量中，在26个受试者中的22个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为84.6％。因此，与比较例2相比，信号检测率超过80％并且显著提高。

(示例11)

除了将倾斜角度θ1设定为25度并且将倾斜角度θ2设定为25度之外，以与示例7类似的方式进行腰部区域的x射线摄影和生物磁性测量。

在使用磁性测量装置10在腰部区域处的测量中，在26个受试者中的18个受试者中检测到弱传播信号，并且信号检测率为69.2％。这表示受试者500由于大倾斜度而需要采取不自然的姿势，并且在测量期间不能保持姿势；结果，受试者500和磁性传感器15的传感器表面15a之间的距离增加，并且磁性传感器15变得不能检测信号。

<概要>

比较例和示例的结果提供在下表1中。

[表1]

如表1所示，无论检查区域是颈部区域还是腰部区域，在角度θ3大于或等于10度且小于或等于20度的情况下，信号检测率都得到提高。

这里，角度θ3大于或等于10度且小于或等于20度的情况对应于倾斜角度θ2大于或等于10度且小于或等于20度并且床21为水平的情况。此外，存在倾斜角度θ2大于20度但是通过床21的倾斜度调节机构调节角度θ3以变得大于或等于10度且小于或等于20度的情况。

以上描述优选实施例。然而，本发明不限于具体公开的实施例，并且可在不脱离本发明的范围的情况下进行变化和修改。

例如，本发明的磁性测量装置不限于将流过脊髓的电流检测为磁场的脊髓磁图仪。例如，本发明的磁性测量装置可用于脑磁图仪或心磁图仪。

当使用在正交于其传感器表面的方向上较短的平面磁性传感器时，并不总是有必要使所有磁性传感器的传感器表面在相同方向上倾斜。例如，每个磁性传感器可经设置以沿着内弯曲表面延伸。在这种情况下，例如，磁性测量装置可设计成使得设置在y方向中间的中心磁性传感器的传感器表面与倾斜台架的安装表面之间的倾斜角度变得等于倾斜台架的倾斜表面和安装表面之间的倾斜角度。

本国际申请基于并要求于2016年3月3日提交的日本专利申请第2016-041406号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

附图标记的说明

10磁性测量装置

11倾斜台架

11a安装表面

11b倾斜表面

12低温恒温器

13低温冷却系统

14传感器管

14a弯曲表面

15磁性传感器

15a传感器表面

16磁性传感器阵列

17流动通道

21床

22x射线源

23x射线摄影胶片

24电刺激设备

141内部容器

142外部容器

151,153圆柱形块

152a，152b，152csquid

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第4397276号

[专利文献2]日本专利第4834076号