JP2007108164A - Magnetic substance sensor and magnetic substance sensor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体センサおよび磁性体センサ装置に関し、特に、磁性体粒子を検出することで測定対象物を分析するバイオセンサとして使用するのに好適な磁性体センサおよび磁性体センサ装置に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor and a magnetic sensor device, and more particularly to a magnetic sensor and a magnetic sensor device suitable for use as a biosensor for analyzing a measurement object by detecting magnetic particles.
従来、磁性体粒子を検出する磁性体センサ装置としては、図8(a)に示すように、磁性体粒子(1)を平面状に保持した支持体(51)が磁界内に移動させられ、これにより、磁性体粒子(1)が磁化され、その磁気を磁界の外側に配置されたホール素子または磁気抵抗素子などからなる磁気センサ(52)で検出するものが知られている。 Conventionally, as a magnetic sensor device for detecting magnetic particles, as shown in FIG. 8 (a), the support (51) holding the magnetic particles (1) in a planar shape is moved into a magnetic field, As a result, it is known that the magnetic particles (1) are magnetized, and their magnetism is detected by a magnetic sensor (52) including a Hall element or a magnetoresistive element arranged outside the magnetic field.
また、上記磁性体センサ装置では、磁気センサ(52)が磁界の外側に配置されているため、磁気残留時間が短い磁性体粒子(1)の検出に適していないという問題があり、これを解消したものとして、特許文献1および2には、図8(b)に示すように、磁気センサ(53)が磁界の中に配置され、支持体(51)に保持された磁性体粒子(1)の移動に伴う磁界の変化を磁気センサ(53)で検出するものが提案されている。
上記特許文献1のものは、交流磁界中に1対の検出素子を磁束に対して均等であるように(出力信号が打ち消し合うように)配置し、磁性体粒子の接近によって検出素子周辺の磁界が乱されることで出力信号を得るもので、この装置で磁性体粒子の高感度な検出を実現するためには、均一な磁界と対称性の良い検出素子の配置が必要であり、製造上の困難を伴うという問題があった。
In the above-mentioned
また、上記特許文献2のものは、励磁に直流磁場を用いている点で特許文献1のものと相違しており、この装置で磁性体粒子の高感度な検出を実現するためには、強磁場中で働く(ダイナミックレンジが広くかつ分解能が高い)高性能センサの開発が別途必要となるという問題があった。
Moreover, the thing of the said
本発明は、従来技術の上記諸問題に鑑み、平面状に保持された磁気を帯びていない磁性体粒子を対象として、微量であっても検出が可能で、かつ、製造と調整が容易な高感度磁性体センサおよびこれを備えた磁性体センサ装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is intended for magnetic particles that are held flat and do not have magnetism, and can be detected even in trace amounts, and is easy to manufacture and adjust. It is an object of the present invention to provide a sensitive magnetic sensor and a magnetic sensor device including the same.
この発明による磁性体センサは、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップを有する磁気回路と、磁気回路に磁気を供給する磁場生成手段と、磁気回路に巻かれてギャップ内の磁気抵抗の変化を検出する少なくとも1つの検出用コイルとを備えていることを特徴とするものである。 A magnetic sensor according to the present invention includes a magnetic circuit made of a highly permeable material and partially having a detection gap, a magnetic field generating means for supplying magnetism to the magnetic circuit, and a magnetic resistance wound around the magnetic circuit. It comprises at least one detection coil for detecting a change.
高透磁性材料としては、電磁軟鉄、パーマロイ(Fe−Ni合金)などが好適であるが、これに限定されるものではない。 As the highly magnetically permeable material, electromagnetic soft iron, permalloy (Fe—Ni alloy) and the like are suitable, but are not limited thereto.
磁気回路は、例えば、方形とされ、そのいずれか1辺の中央部に検出用ギャップが形成される。磁気回路は、円形(検出用ギャップを除いた部分がC字状)とされてもよい。また、磁気回路を形成する高透磁性材料の断面は、四角形であってもよく、円形であってもよい。 The magnetic circuit is, for example, rectangular, and a detection gap is formed at the center of one of the sides. The magnetic circuit may be circular (the portion excluding the detection gap is C-shaped). In addition, the cross section of the high magnetic permeability material forming the magnetic circuit may be a square or a circle.
磁場生成手段としては、電磁石または永久磁石が使用される。 An electromagnet or a permanent magnet is used as the magnetic field generating means.
検出用コイルは、複数回巻きとされ、磁性体粒子が検出用ギャップを通過することによって引き起こされる磁気抵抗の変化をコイル両端の電位差として検出するものであることが好ましい。検出用コイルにより検出された信号は、積算されることが好ましく、積算回数は、好ましくは、10〜500回とされる。 The detection coil is preferably wound a plurality of times and detects a change in magnetic resistance caused by the magnetic particles passing through the detection gap as a potential difference between both ends of the coil. The signals detected by the detection coil are preferably integrated, and the number of integrations is preferably 10 to 500 times.
検出用コイルは、検出用ギャップ内に配置されるのではなく、磁気回路に一体化されるように巻き付けられる。検出用コイルの径は、検知対象の大きさには影響されずに、磁気回路を形成している高透磁性材料の径に応じて決定される。検出用コイルは、磁気回路のうちのいずれか1カ所に設ければよいが、これに限定されるものではなく、例えば、検出用ギャップを介して1対設けるようにしてもよい。 The detection coil is not disposed in the detection gap, but is wound so as to be integrated with the magnetic circuit. The diameter of the detection coil is determined according to the diameter of the highly permeable material forming the magnetic circuit without being affected by the size of the detection target. The detection coils may be provided in any one of the magnetic circuits, but the present invention is not limited to this. For example, a pair of detection coils may be provided via a detection gap.
検出用ギャップが形成されている磁気回路の部分(プローブ部)は、先細り形状とされていることが好ましい。 The portion of the magnetic circuit (probe portion) in which the detection gap is formed is preferably tapered.
先細り形状は、磁気回路の断面形状が四角形の場合には、四角錐(四角錐台を含む)とすることにより、磁気回路の断面形状が円の場合には、円錐(円錐台を含む)とすることにより得ることができる。 The tapered shape is a quadrangular pyramid (including a quadrangular frustum) when the cross-sectional shape of the magnetic circuit is a square, and a cone (including a frustum) when the cross-sectional shape of the magnetic circuit is a circle. Can be obtained.
検出用コイルは、磁気回路の検出用ギャップ近傍に設けられていることが好ましい。 The detection coil is preferably provided in the vicinity of the detection gap of the magnetic circuit.
磁気回路の検出用ギャップ近傍が先細り状とされている場合には、先細りの部分を含まないように検出用コイルが設けられていてもよく、先細りの部分を含むように検出用コイルが設けられていてもよい。 When the vicinity of the detection gap of the magnetic circuit is tapered, a detection coil may be provided so as not to include the tapered portion, and the detection coil is provided so as to include the tapered portion. It may be.
磁気回路の検出用ギャップに対向する部分に、ノイズキャンセル用ギャップが設けられていることが好ましい。 It is preferable that a noise canceling gap is provided in a portion facing the detection gap of the magnetic circuit.
このようにすると、外部磁界に伴うノイズの影響を抑制することができる。 If it does in this way, the influence of the noise accompanying an external magnetic field can be controlled.
ノイズキャンセル用ギャップが設けられている場合に、検出用コイルは、検出用ギャップを介して対向する2カ所およびノイズキャンセル用ギャップを介して対向する2カ所の計4カ所に設けられていることが好ましい。 When the noise cancellation gap is provided, the detection coils may be provided at a total of four locations, two locations facing each other via the detection gap and two locations facing each other via the noise cancellation gap. preferable.
検出用コイルは、原理的には、磁気回路のどこに設けてもよいが、このように対称位置に複数設けることにより、磁界性ノイズをキャンセルすることができ、S/Nが大幅に向上する。 In principle, the detection coil may be provided anywhere in the magnetic circuit. However, by providing a plurality of detection coils at symmetrical positions in this manner, magnetic noise can be canceled and the S / N ratio is greatly improved.
検出用ギャップを介して対向する2カ所の検知用コイルをAおよびBとし、ノイズキャンセル用ギャップを介して対向する2カ所の検知用コイルのうち、Aと同じ側にあるものをC、Bと同じ側にあるものをDとして、磁気回路中の磁束変化に誘起されるコイル電流が加算されるように、各コイルを結線し(A→C→D→B)、CとDの間をコモン電位としたコイルAおよびコイルCの電位差PとコイルDとコイルBの電位差Qについて、その差分が求められ、最終出力信号とされていることが好ましい。 Two detection coils facing each other through the detection gap are A and B, and two detection coils facing the noise canceling gap are on the same side as A with C and B. Each coil is connected (A → C → D → B) so that the coil current induced by the magnetic flux change in the magnetic circuit is added with D on the same side, and the common between C and D is common It is preferable that the difference between the potential difference P between the coil A and the coil C and the potential difference Q between the coil D and the coil B are obtained as a final output signal.
4つのコイルから最終出力信号を求める信号検出回路では、何通りかのコイル接続方法が考えられるが、対称性を利用して、上記の加算および減算を行う(ソフトウェアによる処理を最適化する)ことで、ハードウェアを変えることなく、S/Nを向上させることができる。 In a signal detection circuit that obtains a final output signal from four coils, several coil connection methods can be considered, but the above addition and subtraction are performed using the symmetry (optimization of processing by software). Thus, the S / N can be improved without changing the hardware.
この発明による磁性体センサ装置は、上記の磁性体センサと、磁気を帯びていない磁性体粒子を平面状に保持する支持体と、磁性体粒子が磁気回路の検出用ギャップを通過するように支持体を移動させる支持体移動手段とを備えていることを特徴とするものである。 A magnetic sensor device according to the present invention supports the above magnetic sensor, a support that holds magnetic particles that are not magnetized in a flat shape, and the magnetic particles pass through the detection gap of the magnetic circuit. And a support moving means for moving the body.
支持体移動手段は、支持体を直線状に移動させるものであってもよく、支持体を回転させるものであってもよい。支持体の移動速度(ギャップ通過速度)は、50mm/sec以上、好ましくは、100mm/sec以上とされる。支持体移動手段は、好ましくは、周方向の所定箇所に支持体を保持可能な回転ディスクと、これを回転させる回転手段とを備えているものとされる。 The support moving means may move the support linearly or may rotate the support. The moving speed (gap passing speed) of the support is 50 mm / sec or more, preferably 100 mm / sec or more. The support body moving means preferably includes a rotating disk capable of holding the support body at a predetermined place in the circumferential direction and a rotating means for rotating the rotating disk.
磁性体センサ装置は、平面状に保持された磁性体粒子が検出用ギャップを通過することによって検出コイルの両端に生じる電位差を増幅する増幅器と、増幅された電位差を記録する記録手段とをさらに備えていることが好ましい。 The magnetic sensor device further includes an amplifier that amplifies a potential difference generated at both ends of the detection coil when magnetic particles held in a planar shape pass through the detection gap, and a recording unit that records the amplified potential difference. It is preferable.
この磁性体センサ装置によると、支持体に保持された磁性体粒子が検出用ギャップを通過することによって、検出用ギャップの磁気抵抗が変化し、磁気回路中の磁束密度が変化する。これにより、検出用コイルに誘導電圧が生じ、この誘導電圧の電位差が出力信号として検出される。 According to this magnetic sensor device, when the magnetic particles held on the support pass through the detection gap, the magnetic resistance of the detection gap changes, and the magnetic flux density in the magnetic circuit changes. Thereby, an induced voltage is generated in the detection coil, and a potential difference of the induced voltage is detected as an output signal.
この磁性体センサ装置は、磁化可能な磁性体粒子を含んでいるサンプル中の磁性体粒子の量を測定することにより測定対象物の分析を行うバイオセンサとして好適に使用される。このようなバイオセンサは、例えば、DNA−DNA、抗体−抗原、またはリガンド−受容体の間に作用する結合力を単一分子レベルで測定することができる。 This magnetic sensor device is suitably used as a biosensor for analyzing a measurement object by measuring the amount of magnetic particles in a sample containing magnetizable magnetic particles. Such a biosensor can measure, for example, the binding force acting between DNA-DNA, antibody-antigen, or ligand-receptor at the single molecule level.
この発明による磁性体センサおよび磁性体センサ装置によると、磁気回路の検出用ギャップ内の磁気抵抗の変化を検出するので、磁性体粒子が微量であっても検出が可能であり、また、高価な磁気センサが不要であり、検出用コイルは、磁気回路に巻くだけでよいので、その位置調整が不要であり、製造および調整を容易に行うことができる。 According to the magnetic sensor and the magnetic sensor device of the present invention, since the change in the magnetic resistance in the detection gap of the magnetic circuit is detected, it is possible to detect even a very small amount of magnetic particles, and it is expensive. Since a magnetic sensor is not required and the detection coil only needs to be wound around a magnetic circuit, the position adjustment is not required, and manufacturing and adjustment can be easily performed.
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による磁性体センサおよび磁性体センサ装置の基本構成(第1実施形態)を示すもので、磁性体センサ装置(2)は、磁性体センサ(3)と、磁気を帯びていない磁性体粒子(1)を平面状に保持する支持体(4)と、磁性体センサ(3)の出力を増幅する信号増幅手段(5)と、増幅された電位差を記録する記録手段(6)とを備えている。 FIG. 1 shows a basic configuration (first embodiment) of a magnetic sensor and a magnetic sensor device according to the present invention. The magnetic sensor device (2) is magnetic and has a magnetic sensor (3). A support (4) that holds the magnetic particles (1) in a flat shape, a signal amplification means (5) that amplifies the output of the magnetic sensor (3), and a recording means (6) that records the amplified potential difference. ).
磁性体センサ(3)は、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップ(G)を有する磁気回路(11)と、磁気回路(11)に磁気を供給する磁場生成手段(12)と、検出用ギャップ(G)内の磁気抵抗の変化を検出する検出用コイル(13)とを備えている。 The magnetic sensor (3) includes a magnetic circuit (11) made of a highly permeable material and partially having a detection gap (G), and a magnetic field generating means (12) for supplying magnetism to the magnetic circuit (11), And a detection coil (13) for detecting a change in magnetic resistance in the detection gap (G).
磁場生成手段(12)は、永久磁石または電磁石とされ、電磁石とされる場合には、直流磁場とされてもよく、交流磁場とされてもよい。 The magnetic field generating means (12) is a permanent magnet or an electromagnet, and when it is an electromagnet, it may be a DC magnetic field or an AC magnetic field.
上記磁性体センサ装置(2)による磁性体粒子検出原理は、次のようになっている。 The principle of magnetic particle detection by the magnetic sensor device (2) is as follows.
1.支持体(4)に保持された磁性体粒子(1)が検出用ギャップ(G)を通過することによって、検出用ギャップ(G)の磁気抵抗が変化(検出用ギャップ(G)内に磁性体粒子(1)が位置したときに磁気抵抗が低下)する。 1. When the magnetic particles (1) held on the support (4) pass through the detection gap (G), the magnetic resistance of the detection gap (G) changes (the magnetic substance in the detection gap (G) When the particle (1) is positioned, the magnetic resistance decreases).
2.検出用ギャップ(G)での磁気抵抗の変化によって磁気回路(11)中の磁束密度が変化(磁気抵抗が低下した場合には、磁束密度が増加)する。 2. The magnetic flux density in the magnetic circuit (11) changes due to the change in the magnetic resistance in the detection gap (G) (the magnetic flux density increases when the magnetic resistance decreases).
3.磁気回路(11)に巻かれた検出用コイル(13)の内部の磁束密度が変化することによって、検出用コイル(13)に誘導電圧が生じる。 3. When the magnetic flux density inside the detection coil (13) wound around the magnetic circuit (11) changes, an induced voltage is generated in the detection coil (13).
4.この誘導電圧の電位差を信号増幅手段(5)により増幅して出力信号として検出する。 4). The potential difference of the induced voltage is amplified by the signal amplification means (5) and detected as an output signal.
上記のようにして得られた出力信号は、図2に示すようなものとなり、出力信号から磁性体粒子(1)の量を検出することができる。 The output signal obtained as described above is as shown in FIG. 2, and the amount of the magnetic particles (1) can be detected from the output signal.
従来のものでは、磁気回路の磁束は、磁性体粒子の磁化を目的としており、また、検出素子は、それがホール素子か磁気抵抗素子かコイルかにかかわらず、サンプルが検出素子の真上または真下に位置したときに出力するもので、その大きさをサンプルの大きさに対応させる必要があったが、この発明のものでは、磁気回路(11)の磁束は、検出用ギャップ(G)内の磁気抵抗の変化を検出するためのものであり、磁気回路(11)と検出コイル(13)とが一体化されているために、高感度検出のための位置的な調整が少なくて済み、製造工程を簡略化することができる。 In the prior art, the magnetic flux of the magnetic circuit is intended for the magnetization of the magnetic particles, and the detection element is either directly above the detection element or regardless of whether it is a Hall element, a magnetoresistive element or a coil. It is output when it is located directly below, and it was necessary to make the size correspond to the size of the sample.In the present invention, the magnetic flux of the magnetic circuit (11) is within the detection gap (G). Because the magnetic circuit (11) and the detection coil (13) are integrated, there is little positional adjustment for high-sensitivity detection. The manufacturing process can be simplified.
図3は、本発明による磁性体センサ(3)の好ましい実施形態(第2実施形態)を示している。 FIG. 3 shows a preferred embodiment (second embodiment) of the magnetic sensor (3) according to the present invention.
同図において、磁気回路(11)は、正面から見てU字状でその断面が方形とされたU字状部(11a)と、U字状部(11a)の両端部に設けられて検出用ギャップ(G)を介して対向するプローブ部(11b)(11c)とからなる。このプローブ部(検出用ギャップ(G)が形成されている磁気回路(11)の部分)(11b)(11c)の先端部(11d)(11e)は、先細り形状、すなわち四角錐とされている。磁場生成手段(12)は、永久磁石とされており、これにより、直流磁場が磁気回路に供給されている。検出用コイル(13)は、一方のプローブ部(磁気回路(11)の検出用ギャップ(G)近傍部分)(11c)に設けられている。 In the figure, a magnetic circuit (11) is provided by detecting a U-shaped part (11a) having a U-shape when viewed from the front and a square cross section, and both ends of the U-shaped part (11a). And probe portions (11b) and (11c) that face each other with a gap (G) for use. The probe portions (the portions of the magnetic circuit (11) in which the detection gap (G) is formed) (11b) and the tip portions (11d) and (11e) of the 11c are tapered, that is, a quadrangular pyramid. . The magnetic field generation means (12) is a permanent magnet, whereby a direct-current magnetic field is supplied to the magnetic circuit. The detection coil (13) is provided in one probe portion (a portion near the detection gap (G) of the magnetic circuit (11)) (11c).
図4は、本発明による磁性体センサ(3)の他の好ましい実施形態(第3実施形態)を示している。 FIG. 4 shows another preferred embodiment (third embodiment) of the magnetic sensor (3) according to the present invention.
同図において、磁気回路(11)は、正面から見てU字状でその断面が方形とされたU字状部(11a)と、U字状部(11a)の両端部に設けられて検出用ギャップ(G)を介して対向するプローブ部(11b)(11c)とからなる。このプローブ部(検出用ギャップ(G)が形成されている磁気回路(11)の部分)(11b)(11c)の先端部(11d)(11e)は、先細り形状、すなわち四角錐とされている。磁場生成手段(12)は、電磁石(21)およびこの電磁石(21)に交流電流を供給する交流電源(22)からなり、これにより、交流磁場が磁気回路(11)に供給されている。検出用コイル(13)は、一方のプローブ部(磁気回路(11)の検出用ギャップ(G)近傍部分)(11c)に設けられている。 In the figure, a magnetic circuit (11) is provided by detecting a U-shaped part (11a) having a U-shape when viewed from the front and a square cross section, and both ends of the U-shaped part (11a). And probe portions (11b) and (11c) that face each other with a gap (G) for use. The probe portions (the portions of the magnetic circuit (11) where the detection gap (G) is formed) (11b) and the tip portions (11d) and (11e) of the 11c are tapered, that is, a quadrangular pyramid. . The magnetic field generating means (12) includes an electromagnet (21) and an AC power source (22) that supplies an AC current to the electromagnet (21), whereby an AC magnetic field is supplied to the magnetic circuit (11). The detection coil (13) is provided in one probe portion (a portion near the detection gap (G) of the magnetic circuit (11)) (11c).
図3および図4に示した実施形態のものによると、プローブ部(11b)(11c)の先端部(11d)(11e)が先細り形状とされているので、検出用ギャップ(G)内に高密度の磁束が供給されるとともに、検出用コイル(13)が検出用ギャップ(G)近傍に設けられていることにより、高感度な検出が可能となっている。検出用コイル(13)を先細りとされた先端部(11d)(11e)を含むように設けることにより、磁性体粒子(1)が通過するときの磁気回路(11)の磁束変化をより効率よく検出することができる。 According to the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 4, the tip portions (11d) and (11e) of the probe portions (11b) and (11c) are tapered, so that the height of the probe portions (11b) and (11e) is increased in the detection gap (G). High-sensitivity detection is possible because a magnetic flux having a density is supplied and the detection coil (13) is provided in the vicinity of the detection gap (G). By providing the detection coil (13) to include the tapered tip (11d) (11e), the magnetic flux change of the magnetic circuit (11) when the magnetic particles (1) pass through can be more efficiently performed. Can be detected.
なお、図2の出力信号は、図3に示した磁性体センサ(3)を使用し、幅6mm、長さ30mmの支持体(4)の平面上の3箇所(間隔が4mmで幅1mm)に保持された磁性体粒子(1)を測定した結果を示している。 The output signal of FIG. 2 uses the magnetic sensor (3) shown in FIG. 3 and is provided at three locations on the plane of the support (4) having a width of 6 mm and a length of 30 mm (the interval is 4 mm and the width is 1 mm) 3 shows the results of measuring the magnetic particles (1) held on the surface.
図示省略するが、検出用コイル(13)は、他のプローブ部(11b)にも設けて1対とし、1対の検出用コイル(13)からの信号を差動アンプを用いて増幅することにより、コイル(13)に対するノイズをキャンセルするようにしてもよい。 Although not shown in the figure, the detection coil (13) is also provided in the other probe section (11b) to form a pair, and a signal from the pair of detection coils (13) is amplified using a differential amplifier. Thus, the noise for the coil (13) may be canceled.
図5は、本発明による磁性体センサ(3)の他の好ましい実施形態(第4実施形態)を示している。 FIG. 5 shows another preferred embodiment (fourth embodiment) of the magnetic sensor (3) according to the present invention.
同図において、磁気回路(11)には、第2実施形態(図3)および第3実施形態(図4)における検出用ギャップ(G)に加えて、別のギャップ(ノイズキャンセル用ギャップ)(H)が設けられている。このノイズキャンセル用ギャップ(H)は、上記第2および第3実施形態のU字状部(11a)の底辺中央部に設けられている。これにより、磁気回路(11)は、互いに平行な1対の柱部(21)(22)と、各柱部(21)(22)の一端部に設けられて検出用ギャップ(G)を介して対向する検出用ギャップ側のプローブ部(23)(24)と、各柱部(21)(22)の他端部に設けられてノイズキャンセル用ギャップ(G)を介して対向するノイズキャンセル用ギャップ側のプローブ部(25)(26)とから構成され、これにより、上記各実施形態では、磁気回路(11)は、図の左右の中心線に対してだけ対称(上下の中心に対しては非対称)であるのに対し、図の左右の中心線に対しても図の上下の中心線に対しても対称となっている。磁場生成手段(図示は永久磁石)(12)は、一方の柱部(22)に設けられており、検出用コイル(13)は、上記実施形態と同じ位置すなわち右上のプローブ部(24)に設けられている。 In this figure, in addition to the detection gap (G) in the second embodiment (FIG. 3) and the third embodiment (FIG. 4), the magnetic circuit (11) includes another gap (noise cancel gap) ( H) is provided. The noise canceling gap (H) is provided at the center of the bottom of the U-shaped portion (11a) of the second and third embodiments. As a result, the magnetic circuit (11) is provided at a pair of pillars (21) and (22) parallel to each other and at one end of each pillar (21) and (22) via the detection gap (G). The noise canceling probe (23) (24) on the opposite side of the detection gap and the other end of each pillar (21) (22) are opposed to each other via the noise canceling gap (G). Thus, in each of the above embodiments, the magnetic circuit (11) is symmetrical only with respect to the left and right center lines in the figure (with respect to the upper and lower centers). Is symmetric with respect to the center line on the left and right of the figure and the center line on the top and bottom of the figure. The magnetic field generating means (permanent magnet shown in the figure) (12) is provided on one of the pillars (22), and the detection coil (13) is located at the same position as in the above embodiment, that is, the upper right probe part (24). Is provided.
磁気回路(11)には、磁場生成手段(12)による磁界だけでなく、外部磁界(地磁気や周辺の電気機器に由来する磁気ノイズなど)も加わっているが、この第4実施形態のものによると、その影響が抑制される。すなわち、第2実施形態などのものでは、検出用ギャップ(G)がある上の部分とこれがない下の部分とで形状が異なっていることから、外部磁界の影響を受けて、これに伴う磁束が磁気回路に生じ、ノイズが発生するのに対し、この実施形態のものでは、その対称性によって外部磁界の影響に伴う磁束がキャンセルされ、ノイズが小さくなる。 The magnetic circuit (11) includes not only the magnetic field generated by the magnetic field generating means (12) but also an external magnetic field (such as geomagnetism and magnetic noise derived from surrounding electrical equipment). And the influence is suppressed. That is, in the second embodiment or the like, the shape of the upper portion where the detection gap (G) is present is different from the lower portion where it is not present. Is generated in the magnetic circuit, and noise is generated. In this embodiment, the magnetic flux accompanying the influence of the external magnetic field is canceled by the symmetry, and the noise is reduced.
図6は、本発明による磁性体センサ(3)の他の好ましい実施形態(第5実施形態)を示している。 FIG. 6 shows another preferred embodiment (fifth embodiment) of the magnetic sensor (3) according to the present invention.
同図において、磁気回路(11)自体の形状は、第4実施形態(図5のもの)と同様とされている。そして、検出用コイル(13)については、右上のプローブ部(24)だけに設けられているのではなく、これと検出用ギャップ(G)を介して対向する左上のプローブ部(23)にも設けられ、さらに、ノイズキャンセル用ギャップ(H)を介して対向するプローブ部(25)(26)にもそれぞれ設けられて、計4つの検出用コイル(13)が使用されている。 In the figure, the shape of the magnetic circuit (11) itself is the same as that of the fourth embodiment (the one shown in FIG. 5). The detection coil (13) is not provided only in the upper right probe part (24), but also in the upper left probe part (23) facing this via the detection gap (G). Furthermore, a total of four detection coils (13) are used, which are also provided on the probe portions (25) and (26) facing each other via the noise canceling gap (H).
これら4つの検出用コイル(13)から信号を得るための信号検出回路(27)は、検出用ギャップ(G)を介して対向する2つの検知用コイル(13)をAおよびBとし、ノイズキャンセル用ギャップ(H)を介して対向する2つの検知用コイル(13)のうち、Aと同じ側にあるものをC、Bと同じ側にあるものをDとして、次のように処理されている。 The signal detection circuit (27) for obtaining signals from these four detection coils (13) has two detection coils (13) facing each other through the detection gap (G) as A and B, and cancels noise. Of the two detection coils (13) facing each other via the gap (H), the coil on the same side as A is treated as C, and the coil on the same side as B is treated as D. .
各コイル(13)は、A→C→D→Bの順に結線し、CとDの間をコモン電位としたコイルAおよびコイルCの電位差PとコイルDとコイルBの電位差Qについて、その差分を求める。これにより、信号出力レベルが高められるとともに、コイル(13)に対する磁界性ノイズがキャンセルされ、S/Nが大きく改善されている。 Each coil (13) is connected in the order of A → C → D → B, and the difference between the potential difference P between the coil A and the coil C and the potential difference Q between the coil D and the coil B between C and D is the difference. Ask for. As a result, the signal output level is increased, magnetic field noise for the coil (13) is canceled, and the S / N is greatly improved.
図7は、支持体移動手段の好ましい実施形態(第6実施形態)を示している。磁性体粒子(1)を平面状に保持する支持体(4)を移動させるに際し、支持体(4)を直線移動させてももちろんよいが、この実施形態では、支持体(4)を回転移動させている。同図において、支持体移動手段(31)は、周方向の所定箇所に支持体(4)を保持可能な回転ディスク(32)と、これを回転させる回転手段(図示略)とを備えている。 FIG. 7 shows a preferred embodiment (sixth embodiment) of the support moving means. When moving the support (4) that holds the magnetic particles (1) in a flat shape, the support (4) may of course be moved linearly.In this embodiment, the support (4) is rotated and moved. I am letting. In the figure, the support moving means (31) includes a rotating disk (32) capable of holding the support (4) at a predetermined location in the circumferential direction, and rotating means (not shown) for rotating the rotating disk. .
回転ディスク(32)の外径は、300〜500mmとされ、その回転速度は、100〜500rpmとされている。回転ディスク(32)は、例えば、円形とされるが、楕円形またはその他の形状であってもよい。 The rotating disk (32) has an outer diameter of 300 to 500 mm and a rotating speed of 100 to 500 rpm. The rotating disk (32) is, for example, circular, but may be oval or other shapes.
この実施形態の支持体移動手段(31)によると、回転移動は、直線移動に比べて支持体(4)の振動が生じにくいので、ノイズを抑制することができる。また、検出信号については、S/Nを改善する上で、積算することが好ましいが、回転ディスク(32)を高速回転させることで、短時間で必要な積算回数を得ることができる。 According to the support moving means (31) of this embodiment, the rotational movement is less likely to cause vibration of the support (4) than the linear movement, so that noise can be suppressed. The detection signals are preferably integrated for improving the S / N. However, the necessary number of integrations can be obtained in a short time by rotating the rotating disk (32) at a high speed.
(1) :磁性体粒子
(2) :磁性体センサ装置
(3) :磁性体センサ
(4) :支持体
(11):磁気回路
(12):磁場生成手段
(13):検出用コイル
(G) :検出用ギャップ
(H) :ノイズキャンセル用ギャップ
(1): Magnetic particles
(2): Magnetic sensor device
(3): Magnetic sensor
(4): Support
(11): Magnetic circuit
(12): Magnetic field generation means
(13): Coil for detection
(G): Detection gap
(H): Noise canceling gap
Claims (9)
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JP2006197780A JP2007108164A (en) | 2005-09-13 | 2006-07-20 | Magnetic substance sensor and magnetic substance sensor unit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2558905A (en) * | 2017-01-19 | 2018-07-25 | Mids Medical Ltd | Device and method for accurate measurement of magnetic particles in assay apparatus |
JP2019020320A (en) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社テイエルブイ | probe |
-
2006
- 2006-07-20 JP JP2006197780A patent/JP2007108164A/en not_active Withdrawn
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