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公開番号2025036892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-17
出願番号2023143519
出願日2023-09-05
発明の名称脳計測装置
出願人浜松ホトニクス株式会社,国立大学法人京都大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A61B 5/055 20060101AFI20250310BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】脳磁場の計測及び脳形態画像の取得を小型化された構成によって実現する。
【解決手段】脳計測装置M1は、セル2と、ポンプ光を出射するポンプレーザ4と、プローブ光をセル2内におけるポンプ光に交わる感度領域に出射するプローブレーザ5と、感度領域を通過したプローブ光の偏光面角度を検出する光センサ群8と、バイアス磁場を印加するバイアス磁場コイル11と、バイアス磁場の勾配を補正するバイアス磁場勾配補正コイル12,13と、を有する脳磁計モジュールと、所定の周波数のRFパルスを送信するための送信コイル121と、RFパルスの送信によって生じた核磁気共鳴信号を検出する受信コイル122と、を有するMRIモジュールと、を備え、静磁場を印加するコイル及び傾斜磁場を印加するコイルの少なくとも一方は、バイアス磁場コイル11あるいはバイアス磁場勾配補正コイル12,13と同じコイルによって構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アルカリ金属蒸気が封入されたセルと、
前記アルカリ金属蒸気を構成するアルカリ金属原子を励起するためのポンプ光を出射するポンプレーザと、
前記アルカリ金属原子の励起状態における電子スピンの変化を検出するためのプローブ光を、前記セル内における前記ポンプ光に交わる感度領域に出射するプローブレーザと、
前記感度領域を通過した前記プローブ光の偏光面角度を検出する光センサと、
前記ポンプ光と同一方向にバイアス磁場を印加し、前記電子スピンの共鳴周波数を決定するバイアス磁場コイルと、
前記バイアス磁場の勾配を補正するバイアス磁場勾配補正コイルと、を有する脳磁計と、
静磁場を印加するための静磁場コイルと、
傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルと、
所定の周波数の送信パルスを送信するための送信コイルと、
前記送信パルスの送信によって生じた核磁気共鳴信号を検出する受信コイルと、を有するＭＲＩ装置と、を備え、
前記静磁場コイル及び前記傾斜磁場コイルの少なくとも一方は、前記バイアス磁場コイルあるいは前記バイアス磁場勾配補正コイルと同じコイルによって構成されている、
脳計測装置。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記静磁場コイルは、前記バイアス磁場コイルと同じコイルによって構成されている、
請求項１に記載の脳計測装置。
【請求項３】
前記傾斜磁場コイルは、前記バイアス磁場勾配補正コイルと同じコイルによって構成されている、
請求項１又は２に記載の脳計測装置。
【請求項４】
前記脳磁計は、前記電子スピンの方向を前記ポンプ光に対して垂直な方向に傾ける傾動手段をさらに有する、
請求項１又は２に記載の脳計測装置。
【請求項５】
前記脳磁計は、前記ポンプ光と前記プローブ光とが交わる前記感度領域を２つ以上有しており、隣接する２つの前記感度領域に対応した前記光センサの出力の差分を基に脳磁場を計測する、
請求項１又は２に記載の脳計測装置。
【請求項６】
前記傾動手段は、前記共鳴周波数と同一の周波数のＲＦ信号を照射する、
請求項４に記載の脳計測装置。
【請求項７】
前記傾動手段は、パルス状の光を照射する、
請求項４に記載の脳計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態の一側面は、脳計測装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
微弱な外部磁場を計測可能な光励起磁気センサが知られている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。光励起磁気センサにおいては、セル内のアルカリ金属原子をポンプ光によって励起し、ポンプ光に交わるようにセルに向けて照射したプローブ光を光センサによって計測し、光センサの出力を基に外部磁場の強度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許公開２０２２／００９１２００号公報
米国特許第１０，７８２，３６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の発明者らは、上述したような従来の光励起磁気センサと、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置とを融合して脳磁場の計測及び脳形態画像の取得が可能な装置を検討している。光励起磁気センサとＭＲＩ装置とを融合した装置を実現しようとする場合には、装置を小型化することが望まれる。
【０００５】
そこで、実施形態の一側面は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、脳磁場の計測及び脳形態画像の取得を小型化された構成によって実現する脳計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の第一の側面に係る脳計測装置は、アルカリ金属蒸気が封入されたセルと、アルカリ金属蒸気を構成するアルカリ金属原子を励起するためのポンプ光を出射するポンプレーザと、アルカリ金属原子の励起状態における電子スピンの変化を検出するためのプローブ光を、セル内におけるポンプ光に交わる感度領域に出射するプローブレーザと、感度領域を通過したプローブ光の偏光面角度を検出する光センサと、ポンプ光と同一方向にバイアス磁場を印加し、電子スピンの共鳴周波数を決定するバイアス磁場コイルと、バイアス磁場の勾配を補正するバイアス磁場勾配補正コイルと、を有する脳磁計と、静磁場を印加するための静磁場コイルと、傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルと、所定の周波数の送信パルスを送信するための送信コイルと、送信パルスの送信によって生じた核磁気共鳴信号を検出する受信コイルと、を有するＭＲＩ装置と、を備え、静磁場コイル及び傾斜磁場コイルの少なくとも一方は、バイアス磁場コイルあるいはバイアス磁場勾配補正コイルと同じコイルによって構成されている。
【０００７】
上記第一の側面によれば、アルカリ金属が封入されたセルに、勾配が補正されたバイアス磁場が印加された状態でポンプ光が出射されることにより、アルカリ金属原子の電子スピンが生成される（励起される）。さらに、プローブ光がセル内のポンプ光に交わる感度領域に出射され、光センサによって感度領域を通過したプローブ光の偏光面角度が検出され、検出された偏光面角度を基に感度領域における脳磁場の強度を計測することができる。加えて、上記第一の側面によれば、静磁場コイル及び傾斜磁場コイルによって静磁場及び傾斜磁場が印加され、受信コイルによって送信パルスの送信によって生じた核磁気共鳴信号が検出されることにより、脳形態画像（ＭＲ画像）を計測することができる。ここで、上記第一の側面にかかる脳計測装置においては、ＭＲＩ装置の構成要素である静磁場コイル及び傾斜磁場コイルの少なくとも一方は、脳磁計の構成要素であるバイアス磁場コイルあるいはバイアス磁場勾配補正コイルと兼用されている。その結果、脳磁場の計測及び脳形態画像（ＭＲ画像）の取得を小型化された構成によって実現することができる。
【０００８】
上記第一の側面においては、静磁場コイルは、バイアス磁場コイルと同じコイルによって構成されている、ことが好適である。この場合、兼用されるコイルによってバイアス磁場及び静磁場を安定して印加することができ、安定した計測を実現できる。
【０００９】
また、上記第一の側面においては、傾斜磁場コイルは、バイアス磁場勾配補正コイルと同じコイルによって構成されている、ことも好適である。これにより、兼用されるコイルによって、バイアス磁場の勾配の補正及び傾斜磁場の印加を安定して行うことができ、安定した計測を実現できる。
【００１０】
また、上記第一の側面においては、脳磁計は、電子スピンの方向をポンプ光に対して垂直な方向に傾ける傾動手段をさらに有する、ことも好適である。この場合、検出されるプローブ光の偏光面角度の変化の周波数に基づいて脳磁場の強度を計測することにより、環境磁場の影響を受けずに脳磁場の計測感度を保つことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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