JP2008249583A - Magnetic object detector - Google Patents

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伸一 増渕
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic object detector capable of detecting and announcing even a small magnetic object, using a magnetic sensor for detecting the change of magnetic flux density caused by the invasion of a magnetic object with no saturation even under a strong magnetic flux density environment, as an alarming means for the invasion of the magnetic object into a room where a strong magnet of a MRI diagnosis instrument and the like are placed. <P>SOLUTION: The magnetic object detector comprises: a magnetic sensor detecting magnetic flux density; a threshold; a comparing function comparing the output of the magnetic sensor with the threshold; and an announcing function announcing the result of the comparing function. With setting the solid angle between the detecting axis and the perpendicular axis or the horizontal axis in the magnetic sensor within 15°, direct current magnetic flux density applied to the detecting axis is reduced, and using a high resolution magnetic sensor having narrow input tolerance region, a small change in magnetic flux density caused by the invasion of a small magnetic object is detectable. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁性体検知機に関し、詳しくは、強い磁束密度の環境下でも小さな磁性体を検出可能とする磁性体検知機に関するものである。   The present invention relates to a magnetic material detector, and more particularly to a magnetic material detector that can detect a small magnetic material even in an environment with a strong magnetic flux density.

近年の医療診断に欠かせない装置として、MRI(Magnetic Resonance Imaging)診断装置がある。この装置は、核磁気共鳴現象を利用して生体内の内部の情報を画像化する方法であり、強力な磁石を必要とする。近年、分解能向上と処理速度の向上のために、1.5T(テスラ)や3Tといった極めて強力な磁石を使用したMRI診断装置が開発されつつある。このような強力な磁石は、一般的に超伝導磁石を使用する。   As an apparatus indispensable for recent medical diagnosis, there is an MRI (Magnetic Resonance Imaging) diagnostic apparatus. This apparatus is a method of imaging information inside a living body using a nuclear magnetic resonance phenomenon, and requires a powerful magnet. In recent years, MRI diagnostic apparatuses using extremely powerful magnets such as 1.5T (Tesla) and 3T have been developed to improve resolution and processing speed. Such a strong magnet generally uses a superconducting magnet.

磁石が強力になると、当然ではあるが磁性体を引き付ける力も強くなる。鉄などの磁性体でできたドライバなどの工具や酸素ボンベなどの医療器具を診断室に持ち込んだ場合、これらが吸い寄せられて装置に貼り付いてしまう。強力な力で貼り付いたドライバ等の工具は、人間の力では外すことができない。これらを外すには、一旦超伝導磁石を停止しなければならないが、停止や再起動するには数日程の時間が掛かり、その間診断することができない。その他にも多額の費用も必要とする。そのため、一度起動した超伝導磁石は常時動作させ、特別な理由がない限り停止しないのが通例となっている。   As the magnet becomes stronger, the force that attracts the magnetic substance naturally becomes stronger. When a tool such as a driver made of a magnetic material such as iron or a medical instrument such as an oxygen cylinder is brought into the diagnostic room, these are sucked and stuck to the apparatus. Tools such as a screwdriver attached with a strong force cannot be removed with human power. To remove them, the superconducting magnet must be stopped once, but it takes several days to stop and restart, and during that time it cannot be diagnosed. In addition, a large amount of expenses are required. For this reason, once a superconducting magnet has been started, it is usually operated at all times and does not stop unless there is a special reason.

また、磁性体の工具や医療器具を誤って診断室に持ち込んだ場合、被検者や検査技師等に磁性体が衝突して怪我等をする危険性もある。従って診断室に磁性体を持ち込むことは絶対に行ってはならない。被検者を診断室に運搬する場合も、アルミ等の非磁性体でできた専用のストレッチャーを使用する必要がある。   In addition, if a magnetic tool or medical instrument is accidentally brought into the diagnostic room, there is a risk of injury due to the collision of the magnetic material with the examinee or inspection technician. Therefore, never bring a magnetic substance into the diagnostic room. When transporting the subject to the diagnosis room, it is necessary to use a dedicated stretcher made of a non-magnetic material such as aluminum.

検査技師や関係する看護士は、磁石の危険性について周知しており、基本的に磁性体の持ち込みはしない。被検者については、検査技師等が事前にペースメーカ等の体内磁性体の有無を確認するので問題はない。しかし、検査技師等が完全な知識を持っているとは限らない。例えば、フェライトは金属ではないので、磁石に付かないように見えるが、磁性体である。このような磁性体と思っていない物を持ち込む場合がある。検査中に被検者が緊急状態になり、看護士が酸素ボンベ等を持ち込んでしまう場合もある。MRI診断装置について詳しく知らない看護士もいる。磁石について何も知らない作業者が、診察室の整備のために脚立や工具などを持ち込む場合もある。   Laboratory technicians and related nurses are aware of the dangers of magnets and basically do not bring in magnetic materials. There is no problem with the subject because the laboratory technician or the like checks the presence or absence of a magnetic body in the body such as a pacemaker in advance. However, laboratory technicians do not always have complete knowledge. For example, since ferrite is not a metal, it does not appear to attach to a magnet, but is a magnetic material. There is a case where an object that is not considered to be such a magnetic material is brought in. During the examination, the subject may be in an emergency state, and the nurse may bring in an oxygen cylinder or the like. Some nurses are not familiar with MRI diagnostic equipment. Workers who don't know anything about magnets may bring stepladders and tools to maintain the examination room.

これらの危険性を防ぐためには、MRI診断装置の診断室のドアに、磁性体を検知して警告する磁性体検知機を設置することが必要である。   In order to prevent these dangers, it is necessary to install a magnetic substance detector that detects and alerts the magnetic substance at the door of the diagnostic room of the MRI diagnostic apparatus.

なお、磁性体検知機に似た装置として金属探知機がある。この装置は金属に流れる渦電流を検出するものであって、アルミ等の非磁性体金属も検知する。逆にフェライト等の電流を流さない磁性体は検知できない。従ってMRI診断装置の診断室のドアに金属探知機を用いても意味はない。   There is a metal detector as an apparatus similar to a magnetic substance detector. This device detects eddy currents flowing in metal, and also detects non-magnetic metal such as aluminum. Conversely, a magnetic material such as ferrite that does not pass current cannot be detected. Therefore, it does not make sense to use a metal detector at the diagnostic room door of the MRI diagnostic apparatus.

かかる磁性体検知に関する先行技術として、特開平5−52962号公報(特許文献1)では、2方向のヘルムホルツコイルを用いて交互に均一磁場を発生させ、磁性体の侵入によって発生する磁束密度Bの変化を2方向の検知コイルで検知し、その起電力を増幅して検出を行う発明が提案されている。   As a prior art related to such magnetic body detection, Japanese Patent Laid-Open No. 5-52962 (Patent Document 1) uses a Helmholtz coil in two directions to alternately generate a uniform magnetic field, and the magnetic flux density B generated by the penetration of the magnetic body. There has been proposed an invention in which a change is detected by a detection coil in two directions and the electromotive force is amplified to detect the change.

特開平5−52962号公報JP-A-5-52962

しかしながら、前記特許文献1記載の発明では、磁気センサとして巻線コイルを使用しているが、巻線コイルは分解能が低く、小さな磁性体を検出できないという問題点がある。   However, although the winding coil is used as the magnetic sensor in the invention described in Patent Document 1, the winding coil has a problem that the resolution is low and a small magnetic material cannot be detected.

すなわち、ある磁界内に磁性体が侵入することにより、磁束密度Bが変化する。その磁束密度の変化量デルタBを磁気センサを用いて検出しなければならないが、場合によっては変化量デルタBの値が極めて小さい。磁束密度の変化量デルタBは、基本的に磁性体の大きさに比例し、磁気センサまでの距離の2乗に反比例する。その他にも磁性体の形状や向きによっても複雑な影響を受ける。従って単純に変化量デルタBを求めることはできないが、場合によっては変化量デルタB=10nT程度の極めて小さな変化しか発生しない場合もある。微小な磁束密度の変化を検知するには高感度の磁気センサが必要である。   That is, the magnetic flux density B changes as a magnetic material enters a certain magnetic field. The change amount delta B of the magnetic flux density must be detected using a magnetic sensor, but in some cases, the value of the change amount delta B is extremely small. The amount of change Delta B in the magnetic flux density is basically proportional to the size of the magnetic material and inversely proportional to the square of the distance to the magnetic sensor. In addition, it is affected by the shape and orientation of the magnetic material. Accordingly, the change amount delta B cannot be simply obtained, but in some cases, only a very small change of about the change amount delta B = 10 nT may occur. A highly sensitive magnetic sensor is required to detect minute changes in magnetic flux density.

近年、高感度の磁気センサが各種開発され、10fTの感度を持つ超伝導量子干渉素子と呼ばれるセンサもある。このような高感度磁気センサを用いれば変化量デルタB=10nTを検出する事は極めて簡単である。
しかし磁気センサに限らず、全てのセンサには、分解能と測定できる入力許容範囲を意味するダイナミックレンジに比例関係がある。分解能以下の被測定物は測定することができない。また、ダイナミックレンジを超えた被測定物は、飽和してしまい、測定することができない。
In recent years, various high-sensitivity magnetic sensors have been developed, and there is also a sensor called a superconducting quantum interference device having a sensitivity of 10 fT. If such a high sensitivity magnetic sensor is used, it is very easy to detect the change amount delta B = 10 nT.
However, not limited to magnetic sensors, all sensors have a proportional relationship between resolution and dynamic range, which means an allowable input range that can be measured. An object under resolution cannot be measured. In addition, the object to be measured exceeding the dynamic range is saturated and cannot be measured.

MRI診断室外に漏洩する直流磁束密度Bのスカラ量は、500μT以下にするように勧告されている。これは、平均的な地磁気の直流磁束密度Bの30μTより10倍以上強い磁束密度である。   It is recommended that the scalar quantity of the DC magnetic flux density B leaking outside the MRI diagnosis room is 500 μT or less. This is a magnetic flux density that is ten times or more stronger than 30 μT of the average geomagnetic DC magnetic flux density B.

直流磁束密度B=500μTの環境下で変化量デルタB=10nTを検出するのは極めて困難な作業である。例えて言うならば、5mの長さの棒の0.1mmの変化を検出するようなものである。ダイナミックレンジが大きい巻尺を使用すれば、5mの長さを測定することができるが、0.1mm単位で測定することはできない。分解能が高いノギスを用いれば、0.1mm単位で測定できるが、5mの長さは飽和してしまって測定することができない。   It is extremely difficult to detect the variation delta B = 10 nT in an environment where the DC magnetic flux density B = 500 μT. For example, it is like detecting a 0.1 mm change in a 5 m long bar. If a tape measure with a large dynamic range is used, a length of 5 m can be measured, but it cannot be measured in units of 0.1 mm. If calipers with high resolution are used, measurement can be performed in units of 0.1 mm, but the length of 5 m is saturated and cannot be measured.

ダイナミックレンジが大きい巻線コイルによる磁気センサでは、飽和はしないが、分解能が低くく、変化量デルタB=10nTという微小な変化量を検出することができない。高感度の超伝導量子干渉素子では、微小な変化量を検出することができるが、B=500μTという強い直流磁束密度のため飽和してしまい、検出動作を行うことはできない。   A magnetic sensor using a winding coil having a large dynamic range does not saturate, but has a low resolution and cannot detect a minute change amount of change amount delta B = 10 nT. A high-sensitivity superconducting quantum interference device can detect a minute amount of change, but is saturated due to a strong DC magnetic flux density of B = 500 μT, and cannot perform a detection operation.

ダイナミックレンジが大きく、かつ、高分解能の磁気センサがあれば、この問題は簡単に解決する。しかし、現実的に開発するのは極めて困難であり、開発したとしても極めてコストが高く、応用することができない。ダイナミックレンジが大きい磁気センサを用いて小さな磁束密度の変化量デルタBを検出する方法と、高分解能の磁気センサを用いて飽和しないように使用する方法の2つの方法しかない。分解能の低い磁気センサを用いた場合、分解能以下の信号は検出することができない。高性能な増幅器を使用しても、信号とノイズが同じ増幅率で大きくなるだけであるので、全く効果はない。従って、強い直流磁束密度の環境下で、ダイナミックレンジの低い高感度磁気センサを飽和しないように使用する技術が必要になる。   This problem can be easily solved with a magnetic sensor having a large dynamic range and a high resolution. However, it is extremely difficult to develop practically, and even if it is developed, it is extremely expensive and cannot be applied. There are only two methods: a method of detecting a small magnetic flux density change amount Delta B using a magnetic sensor with a large dynamic range and a method of using a high resolution magnetic sensor so as not to saturate. When a magnetic sensor with a low resolution is used, signals below the resolution cannot be detected. Even if a high-performance amplifier is used, the signal and noise only increase at the same amplification factor, so there is no effect at all. Therefore, there is a need for a technique for using a high-sensitivity magnetic sensor with a low dynamic range so as not to saturate in an environment of strong DC magnetic flux density.

また、前記特許文献1記載の発明では、2方向のヘルムホルツコイルによって交互に磁束密度を発生させる。この磁束密度の変化によって、MRI診断装置に影響を与え、正しい診断ができなくなる。さらに、地磁気程度の30μTであれば、自分で発生した2方向の磁場を制御できるが、500μTといった強い磁界内での制御は困難であり、磁性体の検出自体も行えなくなる。   In the invention described in Patent Document 1, magnetic flux density is generated alternately by two-direction Helmholtz coils. This change in magnetic flux density affects the MRI diagnostic apparatus, and correct diagnosis cannot be performed. Further, if the magnetic field is 30 μT, the magnetic field generated by itself can be controlled. However, it is difficult to control the magnetic field within a strong magnetic field of 500 μT, and the magnetic substance itself cannot be detected.

磁気的な相互干渉を防ぐには、磁性体検知機を診断室から十数m以上遠い位置に設置すれば問題はない。しかし、特別に広い待合室を備えない限り設置は不可能である。   In order to prevent magnetic mutual interference, there is no problem if the magnetic substance detector is installed at a position more than a dozen meters away from the diagnostic room. However, it cannot be installed unless it has a particularly large waiting room.

またさらに、前記特許文献1記載の発明では、床面にもコイルを通す必要があるので、段差が生じてしまう。被検者の中には体の不自由な人もおり、杖や車椅子の通行の邪魔になるだけでなく、転倒などの危険性も生じる。   Furthermore, in the invention described in Patent Document 1, since it is necessary to pass the coil through the floor surface, a step is generated. Some subjects are physically handicapped, which not only obstructs the passage of canes and wheelchairs, but also creates the risk of falling.

ヘルムホルツコイルや検知コイルを構成するために、エナメル線を人が通過できる大きさのボビンに何ターンも巻く必要があり、コストも組み立て工数も必要になる。装置全体も大型であり、設置工事作業にもコストが掛かる。また、ヘルムホルツコイルに磁場を発生させるために多大な電力も消費してしまう。   In order to construct a Helmholtz coil and a detection coil, it is necessary to wind an enameled wire around a bobbin that is large enough for a person to pass through, and costs and assembly steps are required. The entire device is also large, and installation work is costly. In addition, a great amount of power is consumed to generate a magnetic field in the Helmholtz coil.

検知コイルにはノイズが侵入する。検知コイルに発生した信号が、磁性体によるものなのか、ノイズによるものなのかを区別することは本質的に不可能である。このノイズによって誤動作が発生してしまう。磁性体の有無を判定する閾値を高く設定すれば、誤動作の頻度は低下する。しかし、検知感度が低下するため、小さな磁性体を検知することが不可能になる。また、設置環境によってノイズの大きさは異なる。ある設置環境下では問題なく動作したとしても、他の設置環境下では、誤動作が頻発する場合もある。   Noise enters the detection coil. It is essentially impossible to distinguish whether the signal generated in the detection coil is due to magnetic material or noise. This noise causes malfunction. If the threshold for determining the presence or absence of a magnetic material is set high, the frequency of malfunctions decreases. However, since the detection sensitivity decreases, it becomes impossible to detect a small magnetic material. Moreover, the magnitude of noise varies depending on the installation environment. Even if the system operates without any problems under certain installation environments, malfunctions may occur frequently under other installation environments.

上記問題点に鑑み、本発明は、診察室近傍の強い直流磁束密度Bの環境下で、高感度の磁気センサを飽和させずに使用し、微小な磁束密度の変化を検出することを目的とする。
また、装置からMRI診断に影響を与える磁界を発生させず、床に段差を設けずに、低コストかつ低消費電力で、ノイズにも耐えられる装置を実現することも目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to detect a minute change in magnetic flux density by using a high-sensitivity magnetic sensor without saturation in an environment of a strong DC magnetic flux density B in the vicinity of an examination room. To do.
It is another object of the present invention to realize a device that can withstand noise at low cost, low power consumption, without generating a magnetic field that affects MRI diagnosis from the device, and without providing a step on the floor.

上記課題を解決するため、本発明は、磁束密度を検出する磁気センサと、閾値と、該磁気センサの出力を該閾値と比較する比較機能と、該比較機能の結果を告知する機能とを有する磁性体検知機において、該磁気センサの検出軸と鉛直軸または水平軸の立体角度を15°以内にする構成を採用している。   In order to solve the above problems, the present invention has a magnetic sensor for detecting a magnetic flux density, a threshold value, a comparison function for comparing the output of the magnetic sensor with the threshold value, and a function for notifying a result of the comparison function. In the magnetic detector, a configuration is adopted in which the solid angle between the detection axis of the magnetic sensor and the vertical or horizontal axis is within 15 °.

また、本発明は、前記磁性体検知機において、前記磁気センサを複数備えるとともに各磁気センサを異なる位置に設置する構成を採用している。   Moreover, this invention employ | adopts the structure which installs each magnetic sensor in a different position while providing the said magnetic sensor in multiple in the said magnetic body detector.

磁束密度Bはベクトルである。ベクトル軸方向にはスカラ量の磁束密度Bがあるが、ベクトル軸に直交する方向の磁束密度Bは0である。一方、磁気センサにも検出軸というベクトル軸を持っている。検出軸方向では最大の感度を持っているが、検出軸に直交する方向の磁束密度Bは検出しない。   The magnetic flux density B is a vector. There is a magnetic flux density B of scalar quantity in the vector axis direction, but the magnetic flux density B in the direction orthogonal to the vector axis is zero. On the other hand, the magnetic sensor also has a vector axis called a detection axis. Although it has the maximum sensitivity in the detection axis direction, the magnetic flux density B in the direction orthogonal to the detection axis is not detected.

従って、超伝導磁石が発生する磁束密度Bのベクトル軸に直交した方向に、磁気センサの検出軸を設定すれば、磁気センサの検出軸に加わる直流磁束密度Bは0である。従って、小さなダイナミックレンジしか持たない高感度磁気センサを使用しても、飽和することはない。その磁界内に磁性体が侵入した場合、磁束密度Bのベクトルが変化し、磁気センサの検出軸方向に磁束密度の変化が発生する。この変化量デルタBを検知すれば、磁性体の侵入を検知することが可能である。   Therefore, if the detection axis of the magnetic sensor is set in a direction perpendicular to the vector axis of the magnetic flux density B generated by the superconducting magnet, the DC magnetic flux density B applied to the detection axis of the magnetic sensor is zero. Therefore, even if a highly sensitive magnetic sensor having only a small dynamic range is used, it is not saturated. When a magnetic material enters the magnetic field, the vector of the magnetic flux density B changes, and the magnetic flux density changes in the direction of the detection axis of the magnetic sensor. If this change amount delta B is detected, it is possible to detect the intrusion of the magnetic material.

しかし、超伝導磁石が発生する磁束密度Bの方向は、場所によって異なり、一定方向ではない。診断室の大きさや磁気センサを取り付けるドアの位置も様々である。磁気センサの位置に発生する磁束密度Bのベクトル軸方向は、超伝導磁石と磁気センサの位置関係、距離、発生する磁場の強さの他に、地磁気や建物内部の鉄筋や機器などの磁性体によって定まるものである。直流磁束密度Bのベクトル軸を測定器を用いて調査し、直交するように磁気センサの検出軸を調整すれば、対応可能である。しかし、専門的な知識と高度な技術が必要であり、一般の作業者によって設置する事は不可能である。   However, the direction of the magnetic flux density B generated by the superconducting magnet differs depending on the location and is not a fixed direction. The size of the diagnostic room and the position of the door to which the magnetic sensor is attached vary. The vector axis direction of the magnetic flux density B generated at the position of the magnetic sensor is not only the positional relationship between the superconducting magnet and the magnetic sensor, the distance, and the strength of the generated magnetic field, but also magnetic materials such as geomagnetism and reinforcing bars and equipment inside the building. It is determined by. This can be dealt with by examining the vector axis of the DC magnetic flux density B using a measuring instrument and adjusting the detection axis of the magnetic sensor to be orthogonal. However, it requires specialized knowledge and advanced technology, and cannot be installed by ordinary workers.

ここで、MRI診断装置が設置されている環境について考察する。一般的なMRI診断装置では、円筒形の超伝導磁石の中心軸を水平方向に設置している。磁石の中心軸は床面から約1mの位置であり、メーカや機種による差はあまりない。診断室の横方向と奥行方向は、漏洩する磁束密度Bを低くするために、ある程度の距離がある。設置場所によって異なり6〜15mである。一方ドアの大きさはあまり差がなく高さ約2m、幅約1mである。即ち、ドアの高さのほぼ中心に磁石の中心軸がある。   Here, the environment where the MRI diagnostic apparatus is installed will be considered. In a general MRI diagnostic apparatus, the central axis of a cylindrical superconducting magnet is installed in the horizontal direction. The central axis of the magnet is about 1 m from the floor, and there is not much difference between manufacturers and models. There is a certain distance between the horizontal direction and the depth direction of the diagnostic room in order to reduce the leakage magnetic flux density B. It is 6-15m depending on the installation location. On the other hand, the size of the door is not much different and is about 2m in height and about 1m in width. That is, the center axis of the magnet is at the approximate center of the height of the door.

円筒形の磁石を水平に置いた場合、中心軸の水平面方向には直流磁束密度Bが発生するが、鉛直方向の直流磁束密度Bzは0である。従って、磁石の中心軸と同一水平面上に、磁気センサを設置し、検出軸を鉛直方向にすれば、磁気センサの検出軸方向に加わる直流磁束密度Bは0であり、飽和しない。   When a cylindrical magnet is placed horizontally, a DC magnetic flux density B is generated in the horizontal plane direction of the central axis, but the vertical DC magnetic flux density Bz is zero. Therefore, if a magnetic sensor is installed on the same horizontal plane as the central axis of the magnet and the detection axis is set in the vertical direction, the DC magnetic flux density B applied in the detection axis direction of the magnetic sensor is 0 and does not saturate.

磁石の中心軸と同一水平面から上下に離れた位置の場合、鉛直軸方向にも直流磁束密度Bzが発生する。しかし、鉛直方向の直流磁束密度Bzは、水平方向の直流磁束密度Bx、Byより小さいという特徴がある。スカラ量Bが500μTという強い直流磁束密度の環境下であっても、磁気センサの検出軸方向に印加する直流磁束密度を低減することができる。磁気センサに加わる直流磁束密度Bzが小さければ、その分、ダイナミックレンジは低いが、分解能の高い高感度磁気センサを使用することが可能になる。   In the case where the position is away from the same horizontal plane as the central axis of the magnet, the DC magnetic flux density Bz is also generated in the vertical axis direction. However, the DC magnetic flux density Bz in the vertical direction is characterized by being smaller than the DC magnetic flux densities Bx and By in the horizontal direction. Even in a strong DC magnetic flux density environment where the scalar quantity B is 500 μT, the DC magnetic flux density applied in the direction of the detection axis of the magnetic sensor can be reduced. If the DC magnetic flux density Bz applied to the magnetic sensor is small, it is possible to use a high-sensitivity magnetic sensor having a high resolution but a low dynamic range.

これは診断室の寸法が、鉛直方向より水平方向の方が大きいという特徴を利用したものである。上述した棒の長さで例えるならば、5mの長さの棒を斜めの方向から見れば、短く見ることができ、分解能が高いノギスを使用しても飽和せずに計測することが可能である。   This utilizes the feature that the dimension of the diagnostic room is larger in the horizontal direction than in the vertical direction. In the case of the length of the above-mentioned bar, if a 5m long bar is viewed from an oblique direction, it can be viewed short, and even without using a caliper with high resolution, measurement can be performed without saturation. is there.

単純に考えると、磁束密度の変化量デルタBも同じ比率で小さくなり、高分解能の磁気センサを用いても、結局検出できないと考えてしまう。しかし、変化量デルタBも方向を持っており、その向きは直流磁束密度Bと同じ方向とは限らない。各種の条件によって変化量デルタBのスカラ量が決まる。変化量デルタBの方向と磁気センサの検出軸の方向が近い方向であれば、充分に検出することが可能である。   Considering simply, the amount of change Delta B in the magnetic flux density is also reduced at the same ratio, and even if a high-resolution magnetic sensor is used, it cannot be detected in the end. However, the change amount delta B also has a direction, and the direction is not always the same as the DC magnetic flux density B. The scalar amount of the change amount delta B is determined by various conditions. If the direction of the change amount delta B is close to the direction of the detection axis of the magnetic sensor, it can be sufficiently detected.

しかし、変化量デルタBの方向と磁気センサの検出軸の方向が一致するとは限らない。直交した場合は、全く検出することができない。そこで、磁気センサを複数備え、異なる位置で検出する。変化量デルタBの方向と検出軸の方向の相対的な方向の違いは、磁気センサの位置によってそれぞれ異る。ある磁気センサは直交して全く検出しない場合でも、別な磁気センサで変化量デルタBを検出することが可能である。   However, the direction of the change amount delta B and the direction of the detection axis of the magnetic sensor do not always coincide with each other. If they are orthogonal, they cannot be detected at all. Therefore, a plurality of magnetic sensors are provided and detected at different positions. The relative difference between the direction of the change amount delta B and the direction of the detection axis varies depending on the position of the magnetic sensor. Even if a certain magnetic sensor does not detect orthogonally at all, it is possible to detect the variation delta B with another magnetic sensor.

先にも述べたように、磁束密度の変化量デルタBは、磁性体と磁気センサの距離の2乗に反比例する。従って、1個のセンサでは磁性体が通過する空間であるドア全体を検出することは不可能である。ドアの左右両側に磁気センサを備えることにより、ドアの幅約1mの半分の約50cmの空間を検出すればよい。また、磁性体はドアの上下位置のどの位置を通過するのか不定である。従って、上下方向に磁気センサを備えることにより、ドア全体の空間を検出することができる。   As described above, the magnetic flux density variation delta B is inversely proportional to the square of the distance between the magnetic body and the magnetic sensor. Therefore, it is impossible to detect the entire door, which is a space through which the magnetic material passes, with a single sensor. By providing magnetic sensors on both the left and right sides of the door, a space of about 50 cm, which is half the width of the door of about 1 m, may be detected. In addition, it is uncertain which position of the magnetic body passes through the upper and lower positions of the door. Therefore, the space of the whole door can be detected by providing the magnetic sensor in the vertical direction.

ドアの両側の上下に磁気センサを備えた場合、磁石の中心軸平面から離れている上端と下端の磁気センサでは、中心軸付近の磁気センサに比べて、鉛直方向の直流磁束密度Bzが強く印加される。磁気センサの検出軸を厳密に鉛直方向に設置した場合でも、ある程度の直流磁束密度Bzが印加されてしまうのを防ぐことはできない。   When magnetic sensors are provided on both upper and lower sides of the door, the vertical DC magnetic flux density Bz is applied more strongly at the upper and lower magnetic sensors away from the center axis plane of the magnet than the magnetic sensors near the center axis. Is done. Even when the detection axis of the magnetic sensor is strictly installed in the vertical direction, it is impossible to prevent a certain amount of DC magnetic flux density Bz from being applied.

また、磁気センサの検出軸の方向を厳密に鉛直方向にする事も技術的に困難である。ある程度の誤差はどうしても発生してしまう。磁気センサの検出軸を鉛直方向ではなく立体角θの傾きに設置した場合、θが大きければ検出軸方向の磁束密度Bsが大きくなり、飽和レベルに近づいてしまう。 It is also technically difficult to make the direction of the detection axis of the magnetic sensor strictly vertical. A certain amount of error will inevitably occur. When installed to the inclination of the solid angle theta D rather than the detection axis of the magnetic sensor in the vertical direction, theta D is greater if the detection axis direction of the magnetic flux density Bs increased, thereby approaching saturation levels.

以上を考慮すると、磁気センサの検出軸を厳密に鉛直方向に設置することは特に大きな意味は持たない。立体角θにある程度の許容差を持たせても問題はない。 Considering the above, it is not particularly significant to set the detection axis of the magnetic sensor strictly in the vertical direction. No problem be given some degree of tolerance to the solid angle theta D.

検出軸方向の直流磁束密度Bsを直流磁束密度Bの30%以下にするならば、下記の数1に示すように、磁気センサの検出軸と鉛直軸の立体角θは、15°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。 If the DC magnetic flux density Bs in the detection axis direction is set to 30% or less of the DC magnetic flux density B, the solid angle θ D between the detection axis and the vertical axis of the magnetic sensor is set to 15 ° or less as shown in the following formula 1. Just do it. Within this range, it becomes difficult to saturate.

オープン型のMRI診断装置では、磁石の中心軸が鉛直方向を向いているものもある。そのような装置の場合、センサの検出軸を水平方向に設置すれば、同様の結果を得ることができる。この場合の磁気センサの検出軸と水平軸の立体角θは、15°以下にすれば良い。 In some open type MRI diagnostic apparatuses, the central axis of the magnet faces the vertical direction. In the case of such an apparatus, the same result can be obtained if the detection axis of the sensor is installed in the horizontal direction. In this case, the solid angle θ D between the detection axis and the horizontal axis of the magnetic sensor may be set to 15 ° or less.

高感度磁気センサについては超伝導量子干渉素子の他にも、色々な種類のものが開発されている。MR(磁気抵抗効果素子)センサや、MI(磁気インピーダンス素子)センサやフラックスゲートセンサなど、多様なものがある。本発明では、磁気センサの種類を規定するものではなく、ダイナミックレンジは小さいが高感度のセンサであれば、種類について特定しない。前記のいづれの磁気センサも磁場を発生させるコイルは不要であり、MRI診断に影響を与えることはなく、消費電力も小さい。また、ドア全体に検出コイルを巻く必要がないため、床に段差を付ける必要はない。大きなコイルを作成する必要がないので、組み立て工数を少なくできるだけでなく、特殊な測定器や技能を使わずに設置できるため、総合的なコストを低減することが可能である。   In addition to superconducting quantum interference elements, various types of high-sensitivity magnetic sensors have been developed. There are various types such as an MR (magnetoresistive element) sensor, an MI (magnetic impedance element) sensor, and a fluxgate sensor. In the present invention, the type of the magnetic sensor is not specified, and the type is not specified if the sensor has a small dynamic range but a high sensitivity. None of the magnetic sensors described above require a coil for generating a magnetic field, does not affect the MRI diagnosis, and consumes little power. Moreover, since it is not necessary to wind the detection coil around the entire door, there is no need to provide a step on the floor. Since it is not necessary to create a large coil, not only can the number of assembly steps be reduced, but it can also be installed without using special measuring instruments or skills, thereby reducing the overall cost.

さらに、本発明は、前記磁性体検知機において、前記磁気センサのアナログ出力量をディジタル量に変換する変換回路を各磁気センサの直近に設置し、該変換回路のディジタル量を演算する演算回路と、該演算回路の演算結果と前記閾値とを比較する機能とを備える構成とすることもできる。   Further, according to the present invention, in the magnetic substance detector, a conversion circuit that converts an analog output amount of the magnetic sensor into a digital amount is installed in the immediate vicinity of each magnetic sensor, and an arithmetic circuit that calculates the digital amount of the conversion circuit; In addition, it is also possible to adopt a configuration provided with a function of comparing the calculation result of the calculation circuit with the threshold value.

磁性体の有無の判断を誤らせる原因として、ノイズと電源変動がある。ノイズはケーブルとノイズ源が構成してしまう相互インダクタンスMによって侵入する。磁気センサと判断部の距離が長い場合、長いケーブルによって接続しなければならないが、長いケーブルは大きな相互インダクタンスMを持つため、磁気センサの検出出力にノイズが重畳されてしまう。その結果、磁性体の有無の判断を誤ってしまう。   Noise and power supply fluctuations are causes for misjudging the presence / absence of a magnetic material. Noise enters due to the mutual inductance M formed by the cable and the noise source. When the distance between the magnetic sensor and the determination unit is long, it must be connected by a long cable. However, since the long cable has a large mutual inductance M, noise is superimposed on the detection output of the magnetic sensor. As a result, the presence / absence of the magnetic substance is erroneously determined.

磁気センサと判断部を近接すればケーブルが短くなるので、相互インダクタンスMが小さくなり、ノイズを小さくすることが可能である。しかし、ドアに取り付ける事を前提にすると、ケーブルを短くすることは不可能である。そこで、磁気センサの直近にアナログ値である磁気センサの検出出力をディジタル値に変換する変換回路を備えることが有効である。ディジタル値であれば、ケーブルが長くても、伝送品質を確保すればノイズの影響を受けない。   If the magnetic sensor and the determination unit are brought close to each other, the cable is shortened, so that the mutual inductance M is reduced and noise can be reduced. However, it is impossible to shorten the cable, assuming that it is attached to the door. Therefore, it is effective to provide a conversion circuit for converting the detection output of the magnetic sensor, which is an analog value, into a digital value in the immediate vicinity of the magnetic sensor. If it is a digital value, even if the cable is long, it is not affected by noise if the transmission quality is ensured.

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、電源回路の数量を前記磁気センサと同数備え、各磁気センサと前記変換回路の直近に該電源回路を設置する構成を採ることもできる。   Furthermore, the present invention can employ a configuration in which the same number of power supply circuits as the magnetic sensors are provided in the magnetic body detector, and the power supply circuits are installed in the immediate vicinity of each magnetic sensor and the conversion circuit.

磁気センサに供給する電源に電源変動があった場合、出力信号にその変動の影響が出てしまう。ケーブルが長い場合、抵抗成分Rがあるため、負荷電流が変動した場合、電源電圧の変動になってしまう。そこで、磁気センサの直近に電源回路を設けることが有効であり、負荷電流の変動があっても、磁気センサに安定的に電源を供給することが可能となる。   If there is a power supply fluctuation in the power supply supplied to the magnetic sensor, the output signal is affected by the fluctuation. When the cable is long, since there is a resistance component R, when the load current fluctuates, the power supply voltage fluctuates. Therefore, it is effective to provide a power supply circuit in the immediate vicinity of the magnetic sensor, and it is possible to stably supply power to the magnetic sensor even if the load current fluctuates.

そしてまた、本発明は、前記磁性体検知機において、前記閾値を可変にする機能を備える構成を採用することも可能である。   The present invention can also employ a configuration having a function of making the threshold variable in the magnetic substance detector.

本発明にかかる磁性体検知機によれば、強い直流磁束密度Bの環境下であっても、高感度の磁気センサを使用することが可能なため、小さな磁性体による微小な磁束密度の変化を検出することが可能である。   According to the magnetic substance detector according to the present invention, a highly sensitive magnetic sensor can be used even in an environment with a strong DC magnetic flux density B. It is possible to detect.

また、装置からMRI診断に影響を与える磁界を発生させず、床に段差を設けずに、低コストかつ低消費電力で、耐ノイズ性の高い検知機を実現することも可能である。   It is also possible to realize a low noise, low power consumption, high noise resistance detector without generating a magnetic field that affects the MRI diagnosis from the apparatus and without providing a step on the floor.

本発明にかかる磁性体検知機は、磁気センサの検出軸を鉛直方向または水平方向に設定することにより、飽和することなく微小な磁束密度の変化デルタBを検出することを最大の特徴とする。以下、本発明にかかる磁性体検知機の実施形態を図面に基づいて説明する。   The magnetic substance detector according to the present invention is characterized by detecting a minute change Delta B in magnetic flux density without saturation by setting the detection axis of the magnetic sensor in the vertical direction or the horizontal direction. Embodiments of a magnetic substance detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示す概略説明図である。図1は、磁石4の中心軸5が水平の場合に適用されるものである。磁気センサ1の検出軸2と鉛直軸3との立体角θが15°以内にあることを示している。磁石4の中心軸5は水平に設置されている。なお磁気センサ1と磁石4の形状は、具体的な形状を示すものではなく、機能を模式的に示すものである。 FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a configuration aspect of a magnetic substance detector according to the present invention. FIG. 1 is applied when the central axis 5 of the magnet 4 is horizontal. Solid angle theta D between the detection axis 2 and the vertical axis 3 of the magnetic sensor 1 is shown that is within 15 °. The central axis 5 of the magnet 4 is installed horizontally. In addition, the shape of the magnetic sensor 1 and the magnet 4 does not show a specific shape, but shows a function typically.

図2は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示すもう一つの概略説明図である。図2では、磁石4の中心軸5が鉛直の場合に適用されるものである。磁気センサ1の検出軸2と水平軸6との立体角θが15°以内にあることを示しいる。 FIG. 2 is another schematic explanatory view showing the configuration of the magnetic substance detector according to the present invention. In FIG. 2, it is applied when the central axis 5 of the magnet 4 is vertical. It shows that the solid angle θ D between the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 and the horizontal axis 6 is within 15 °.

次に順を追って、図1及び図2に示す構成態様が有効であることを説明する。
最初に磁気センサ1によって磁性体7を検出する原理を説明する。図3に磁界内に磁気センサ1のみが設置された状態を示す。模式的に直流磁束密度Bのベクトルを四角錐で表現する。磁気センサ1にはスカラ量Bt1を持つ直流磁束密度8が印加されている。検出軸2と直流磁束密度8の方向は立体角θ1の関係にある。磁気センサ1が検出するものは、検出軸2の方向の成分のみであり、このスカラ量をBs1とする。Bt1とBs1は次の数2で表される。
Next, step by step, the effectiveness of the configuration shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
First, the principle of detecting the magnetic body 7 by the magnetic sensor 1 will be described. FIG. 3 shows a state where only the magnetic sensor 1 is installed in the magnetic field. A vector of the DC magnetic flux density B is schematically represented by a quadrangular pyramid. A DC magnetic flux density 8 having a scalar quantity Bt1 is applied to the magnetic sensor 1. The direction of the detection axis 2 and the DC magnetic flux density 8 has a solid angle θ1. What the magnetic sensor 1 detects is only the component in the direction of the detection axis 2, and this scalar quantity is Bs1. Bt1 and Bs1 are expressed by the following formula 2.

次に磁界内に磁性体7が入って来た状態を図4に示す。磁性体7によって、直流磁束密度8が直流磁束密度9に変化する。スカラ量がBt1からBt2に変化し、立体角もθ1からθ2に変化する。その結果磁気センサ1の検出軸2の方向成分のスカラ量Bs2は次の数3のように変化する。   Next, FIG. 4 shows a state in which the magnetic body 7 has entered the magnetic field. The DC magnetic flux density 8 changes to the DC magnetic flux density 9 by the magnetic body 7. The scalar quantity changes from Bt1 to Bt2, and the solid angle also changes from θ1 to θ2. As a result, the scalar quantity Bs2 of the direction component of the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 changes as shown in the following equation (3).

従って、磁性体7によって磁気センサ1の検出軸2の方向成分のスカラ量の変化量デルタBsは次の数4で示すことができる。   Therefore, the amount of change delta Bs of the scalar quantity of the direction component of the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 by the magnetic body 7 can be expressed by the following equation (4).

磁気センサの検出出力の変化量デルタVoは、変換係数をαとすると、次の数5で示される。   The change amount delta Vo of the detection output of the magnetic sensor is expressed by the following formula 5, where the conversion coefficient is α.

デルタVoの値をある閾値で判定することによって、磁性体の有無を判定することができる。   By determining the value of Delta Vo with a certain threshold value, the presence or absence of a magnetic material can be determined.

ここで数2を見ると、同じスカラ量B1tを持つ直流磁束密度8を印加しても、直流磁束密度8と検出軸2の立体角θ1によって、検出軸2方向の磁束密度のスカラ量Bs1が変化する事が判る。直流磁束密度8の方向と検出軸2の方向が一致すればcos0°=1となり、スカラ量Bt1全てが磁気センサ1に印加される。スカラ量Bt1が磁気センサ1の入力許容範囲であるダイナミックレンジを超えた場合、飽和してしまい、検出することができなくなる。なお、直流磁束密度8の方向と検出軸2の方向が逆方向の場合もcos180°=−1となり、同様に飽和する。   Looking at Equation 2, even if a DC magnetic flux density 8 having the same scalar quantity B1t is applied, the scalar quantity Bs1 of the magnetic flux density in the direction of the detection axis 2 is determined by the DC magnetic flux density 8 and the solid angle θ1 of the detection axis 2. You can see it changing. If the direction of the DC magnetic flux density 8 coincides with the direction of the detection axis 2, cos 0 ° = 1, and the entire scalar quantity Bt 1 is applied to the magnetic sensor 1. When the scalar quantity Bt1 exceeds the dynamic range that is the allowable input range of the magnetic sensor 1, it is saturated and cannot be detected. In addition, when the direction of the DC magnetic flux density 8 and the direction of the detection axis 2 are opposite directions, cos 180 ° = −1, which is similarly saturated.

一方、直流磁束密度8の方向と検出軸2の方向が直交すればcos90°=0となり、スカラ量Bt1は磁気センサ1に印加されない。従ってスカラ量Bt1がどのような大きな値であっても、磁気センサ1は飽和しない。   On the other hand, if the direction of the DC magnetic flux density 8 and the direction of the detection axis 2 are orthogonal, cos 90 ° = 0, and the scalar quantity Bt1 is not applied to the magnetic sensor 1. Therefore, the magnetic sensor 1 does not saturate no matter what large value the scalar quantity Bt1 is.

分解能が高いセンサは、必然的にダイナミックレンジが小さい。センサを飽和させずに動作させるには、センサに入力する直流成分を小さくしなければならない。従って、小さな磁性体を検出するには、直流磁束密度8のベクトルと磁気センサ1の検出軸2のベクトルの立体角θ1を、直交または直交に近い角度に設定する必要がある。   A sensor with high resolution inevitably has a small dynamic range. In order to operate the sensor without saturating, the DC component input to the sensor must be reduced. Therefore, in order to detect a small magnetic body, it is necessary to set the solid angle θ1 of the vector of the DC magnetic flux density 8 and the vector of the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 to be orthogonal or nearly orthogonal.

磁性体検知機を設置する時に、直流磁束密度8の方向を測定器を用いて測定し、検出軸2との立体角θ1を直交するように調整すれば、上記問題は解決する。しかし、直流磁束密度8の方向は設置環境によって千差万別であり、一定方向ではない。これを調整するには測定器と、設置者の技能が求められる。設置費用を含めた総合的なコストを低減するには、特別な測定器や技能なしで設置しても、高分解能の磁気センサ1を強い直流磁束密度環境下で使用できるようにしなければならない。   When the magnetic substance detector is installed, the above problem can be solved by measuring the direction of the DC magnetic flux density 8 using a measuring instrument and adjusting the solid angle θ1 with the detection axis 2 to be orthogonal. However, the direction of the DC magnetic flux density 8 varies depending on the installation environment, and is not a fixed direction. To adjust this, measuring instruments and the skill of the installer are required. In order to reduce the total cost including the installation cost, it is necessary to make it possible to use the high-resolution magnetic sensor 1 in a strong DC magnetic flux density environment even if it is installed without special measuring instruments or skills.

図5にMRI診断装置が設置されている診断室10の模式図を示す。MRI装置の磁石4の中心軸5は水平に設置されている。診断室10の4方向には壁11、壁12、壁13、壁14があり、上方には天井15、下方には床16がある。診断室の外部に漏洩する直流磁束密度Bを低減するために、診断室の幅及び奥行きは6〜15m程度ある。幅及び奥行きや形状は、設置環境によって異なる。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the diagnostic room 10 in which the MRI diagnostic apparatus is installed. The central axis 5 of the magnet 4 of the MRI apparatus is installed horizontally. There are a wall 11, a wall 12, a wall 13, and a wall 14 in the four directions of the diagnostic room 10, a ceiling 15 above, and a floor 16 below. In order to reduce the DC magnetic flux density B leaking to the outside of the diagnosis room, the width and depth of the diagnosis room is about 6 to 15 m. The width, depth, and shape vary depending on the installation environment.

診察室10の壁11〜14のいづれかにはドア17が設置されている。ドア17の高さは約2m、幅は約1mであり、設置環境による大きな違いはない。ドア17は壁11〜14のいづれかに設置されるが、どの壁に設置されるのかは不定であり、磁石4との相対的な位置は設置環境によって異なる。実際の天井15の高さはドアの高さより一般的に高いが、本発明による磁性体検知機は、ドア15を通過して侵入する磁性体を検知すれば問題ないので、等価的な天井の高さは約2mである。磁石4の中心軸5は水平に設置しており、この方向を以下x軸とする。中心軸5と床16の間隔は約1mであり、設置環境による大きな違いはない。なお、図3では診察室の形状を上方から見て長方形としたが、壁11〜14がほぼ鉛直であれば、形状を規定するものではない。   A door 17 is installed on one of the walls 11 to 14 of the examination room 10. The height of the door 17 is about 2 m and the width is about 1 m, and there is no significant difference depending on the installation environment. The door 17 is installed on any one of the walls 11 to 14. However, the wall on which the door 17 is installed is undefined, and the relative position with the magnet 4 varies depending on the installation environment. Although the actual height of the ceiling 15 is generally higher than the height of the door, the magnetic body detector according to the present invention has no problem if it detects a magnetic body that enters through the door 15. The height is about 2 m. The central axis 5 of the magnet 4 is installed horizontally, and this direction is hereinafter referred to as the x-axis. The distance between the central axis 5 and the floor 16 is about 1 m, and there is no significant difference depending on the installation environment. In FIG. 3, the shape of the examination room is rectangular when viewed from above, but the shape is not defined as long as the walls 11 to 14 are substantially vertical.

図6に中心軸が水平に設置されている磁石4が発生する立体的な磁束線による直流磁束密度Bのベクトル8を立体的に示す。ベクトル8はx、y、zの座標で表現される空間によって、立体的に色々な向きとスカラ量を持っている。診断室10外に漏洩する磁束密度のスカラ量は、設置上の勧告基準として500μT以下という値が設定されている。以降、具体的な数値を例にして計算を行うが、磁石の強さや診察室の大きさなどの数値は計算例であり、これらの数値に拘束されるものではない。   FIG. 6 three-dimensionally shows a vector 8 of DC magnetic flux density B by a three-dimensional magnetic flux line generated by a magnet 4 whose central axis is installed horizontally. The vector 8 has various directions and scalar amounts in three dimensions depending on the space represented by the coordinates of x, y, and z. The scalar quantity of the magnetic flux density leaking outside the diagnostic room 10 is set to a value of 500 μT or less as a recommended standard for installation. Hereinafter, the calculation is performed using specific numerical values as examples, but numerical values such as the strength of the magnet and the size of the examination room are calculation examples, and are not restricted by these numerical values.

1.5T相当の磁石をシミュレーションするために、直径1m、長さ1mの磁石4に約4.4MA/mの電流を流し、磁界を発生させる。漏洩直流磁束密度Bの勧告基準である500μT以下にする診察室10の大きさは、x軸方向9m、y軸方向7.2mである。以降、このような形状の診断室10の壁にドア17を設置した場合を想定して計算を行う。なお座標原点は、磁石4の中心とする。 In order to simulate a magnet equivalent to 1.5T, a current of about 4.4 MA / m 2 is passed through a magnet 4 having a diameter of 1 m and a length of 1 m to generate a magnetic field. The size of the examination room 10 to be 500 μT or less which is the recommended standard for the leakage DC magnetic flux density B is 9 m in the x-axis direction and 7.2 m in the y-axis direction. Hereinafter, the calculation is performed assuming that the door 17 is installed on the wall of the diagnostic room 10 having such a shape. The coordinate origin is the center of the magnet 4.

図7にz=0の平面上の直流磁束密度Bのベクトル8を示す。図8に図7で示した壁11におけるx、y、z方向成分とスカラ量の直流磁束密度Bx、By、Bz、及びBtを示す。同様に図9に壁12における直流磁束密度Bx、By、Bz、及びBtを示す。なお、壁13及び壁14の直流磁束密度は、壁11及び壁12の符号が反転したものであり、絶対値は同じである。   FIG. 7 shows a vector 8 of the DC magnetic flux density B on the plane where z = 0. FIG. 8 shows the DC magnetic flux densities Bx, By, Bz, and Bt of the x, y, z direction components and the scalar quantity in the wall 11 shown in FIG. Similarly, FIG. 9 shows DC magnetic flux densities Bx, By, Bz, and Bt in the wall 12. Note that the DC magnetic flux densities of the walls 13 and 14 are obtained by inverting the signs of the walls 11 and 12 and have the same absolute value.

図8及び図9より、直流磁束密度のスカラ量Btは、200〜500μTと大きな値を持っている事が判る。磁気センサ1の検出軸2を水平にして、x方向またはy方向に設置した場合、場所によっては0μTだが、最大500μTまで直流磁束密度が印加されるのが判る。従って検出軸2を水平に設置した場合、飽和せずに動作させるには、磁気センサ1のダイナミックレンジは500μT以上必要になる。ダイナミックレンジの大きなセンサは、必然的に分解能が低い。従って、小さな磁性体がドアを通過しても、これを検知することができない。   8 and 9, it can be seen that the scalar quantity Bt of the DC magnetic flux density has a large value of 200 to 500 μT. When the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 is horizontal and installed in the x direction or the y direction, it can be seen that the DC magnetic flux density is applied up to 500 μT, although it is 0 μT depending on the location. Therefore, when the detection shaft 2 is installed horizontally, the dynamic range of the magnetic sensor 1 is required to be 500 μT or more in order to operate without saturation. A sensor with a large dynamic range inevitably has a low resolution. Therefore, even if a small magnetic body passes through the door, it cannot be detected.

再度図8及び図9を見ると、z方向、即ち鉛直方向の直流磁束密度Bzは、どの位置であっても0である。これは、磁石4の中心軸5に直交する方向には、直流磁束密度Bが発生しないためである。従って、z=0の平面上に磁気センサ1を配置し、検出軸2を鉛直方向に設置すれば、ドア17の設置位置に関係なく、ダイナミックレンジの低い高分解能磁気センサを使用しても飽和することはない。ダイナミックレンジは低いが高分解能の磁気センサであれば、小さな磁性体を検出することが可能である。   8 and 9 again, the DC magnetic flux density Bz in the z direction, that is, the vertical direction is 0 at any position. This is because the DC magnetic flux density B is not generated in the direction orthogonal to the central axis 5 of the magnet 4. Therefore, if the magnetic sensor 1 is arranged on the plane of z = 0 and the detection shaft 2 is installed in the vertical direction, the high-resolution magnetic sensor having a low dynamic range is saturated regardless of the installation position of the door 17. Never do. If the magnetic sensor has a low dynamic range but a high resolution, a small magnetic substance can be detected.

しかし、磁気センサ1をz=0の平面上に配置するには、磁石4の中心軸5を測定してその位置に合わせなければならない。実際の設置作業において、このような作業を行うには専門的な知識が必要であり、現実的ではない。色々な要因によって、z=0の平面上と磁気センサ1の距離は0にはならない事を前提にする必要がある。   However, in order to arrange the magnetic sensor 1 on the plane of z = 0, the central axis 5 of the magnet 4 must be measured and aligned with that position. In actual installation work, specialized knowledge is required to perform such work, which is not realistic. It is necessary to presuppose that the distance between the z = 0 plane and the magnetic sensor 1 does not become zero due to various factors.

視点を変え、y=0の平面上の直流磁束密度Bのベクトル5を図10に示す。発生する直流磁束密度Bのベクトル8は図7と全く同じである。しかし、天井15と床16という構造物までの距離が異なる。   FIG. 10 shows a vector 5 of the DC magnetic flux density B on the plane where y = 0 by changing the viewpoint. The generated vector 8 of DC magnetic flux density B is exactly the same as in FIG. However, the distance between the ceiling 15 and the floor 16 is different.

図11に壁11のy=0における直流磁束密度Bx、By、Bz、及びBtを示す。また図12に壁12のx=0における直流磁束密度Bx、By、Bz、及びBtを示す。図11に示すように、中心軸5から最も離れている天井15、即ちz=1mと、床16、即ちz=−1mの位置であっても、Bzの最大値は150μTであり、Bx、Byの最大値の500μTより小さな値になっている事が判る。   FIG. 11 shows the DC magnetic flux densities Bx, By, Bz, and Bt of the wall 11 at y = 0. FIG. 12 shows DC magnetic flux densities Bx, By, Bz, and Bt at x = 0 of the wall 12. As shown in FIG. 11, the maximum value of Bz is 150 μT even at the position of the ceiling 15 that is farthest from the central axis 5, that is, z = 1 m and the floor 16, that is, z = −1 m, and Bx, It can be seen that the value is smaller than the maximum value of By, 500 μT.

磁気センサ1の検出軸2を鉛直軸3に設置した場合、検出軸2に印加される直流磁束密度Bzの値は、検出軸2を水平方向に設置した場合より小さくなる。これは、磁石の中心軸5と天井15及び床16との距離が、壁11〜壁14の距離よりも短いためである。zの座標がz=0より離れるに従って、直流磁束密度Bzの値が大きくなるが、BxやByより小さい値で済む。   When the detection shaft 2 of the magnetic sensor 1 is installed on the vertical shaft 3, the value of the DC magnetic flux density Bz applied to the detection shaft 2 is smaller than when the detection shaft 2 is installed in the horizontal direction. This is because the distance between the center axis 5 of the magnet and the ceiling 15 and the floor 16 is shorter than the distance between the walls 11 to 14. As the z coordinate moves away from z = 0, the value of the DC magnetic flux density Bz increases, but a value smaller than Bx or By is sufficient.

磁気センサ1の取り付け位置の最大公差を0.25mとし、z=0.25mの位置の壁11及び壁12の位置に磁気センサ1を取り付けた場合の直流磁束密度Bx、By、Bz、及びBtを計算した結果を図13と図14に示す。なお、z=−0.25mの位置の磁束密度は符号が変わるだけで、絶対値は同じ値である。   The maximum tolerance of the mounting position of the magnetic sensor 1 is 0.25 m, and the DC magnetic flux density Bx, By, Bz, and Bt when the magnetic sensor 1 is mounted at the position of the wall 11 and the wall 12 at the position of z = 0.25 m. The results of calculating are shown in FIGS. It should be noted that the magnetic flux density at the position of z = −0.25 m only changes in sign and has the same absolute value.

図13及び図14より、鉛直方向の直流磁束密度Bzの最大値は50μTであることが判る。従って検出軸2を水平方向に設置する場合に比べ、鉛直方向に設置すれば、1/10のダイナミックレンジの磁気センサ1を使用しても、飽和せずに検知動作を行うことができる。これは、検出軸2を水平方向に設置する場合に比べ、鉛直方向に設置すれば、10倍の分解能を持つ磁気センサ1を使用しても飽和せずに、小さな磁性体を検知できるという意味である。   13 and 14 that the maximum value of the direct current magnetic flux density Bz in the vertical direction is 50 μT. Therefore, when the detection shaft 2 is installed in the vertical direction, the detection operation can be performed without being saturated even if the magnetic sensor 1 having a dynamic range of 1/10 is used. This means that if the detection shaft 2 is installed in the vertical direction, a small magnetic material can be detected without saturation even if the magnetic sensor 1 having a resolution 10 times higher is used if it is installed in the vertical direction. It is.

次に診察室内に磁性体がドアを通って侵入して来た時のz軸方向の磁束密度Bの変化量デルタBzを求める。図15に磁石とドアの位置の模式図を示す。ドアの位置は不定であるが、代表例として4箇所の位置にドアを設置した場合で計算を行う。ドアAの位置を18、ドアBの位置を19、ドアCの位置を20、ドアDの位置を21とする。x軸及びy軸に対して線対称の位置にドアを設置した場合は、変化量デルタBzの符号が変わるだけで、絶対値は同じである。ドア18〜21の中間にドアを設置した場合は、それらのドアで検出する値の範囲以内の変化量デルタBzの値になる。   Next, a change amount delta Bz of the magnetic flux density B in the z-axis direction when the magnetic body enters the examination room through the door is obtained. FIG. 15 shows a schematic diagram of the positions of the magnet and the door. Although the position of the door is indefinite, the calculation is performed when the door is installed at four positions as a representative example. The position of the door A is 18, the position of the door B is 19, the position of the door C is 20, and the position of the door D is 21. When the door is installed at a position symmetrical with respect to the x-axis and the y-axis, the absolute value is the same only by changing the sign of the change amount delta Bz. When a door is installed in the middle of the doors 18 to 21, the value of the variation delta Bz is within the range of values detected by those doors.

磁性体の例として、一般的な工具であるドライバを模して、10mm角、長さ100mmの鉄製の棒とする。この磁性体22がドア18〜21(ドアA〜D)から進入した場合を計算する。磁性体22は棒状であるので、方向を持つ。図16にドアに対して垂直に侵入した場合の磁束密度の変化量デルタBzを示す。同様に図17と図18にドアに対して平行に侵入した場合と鉛直に侵入した場合の磁束密度の変化量デルタBzを示す。磁性体22は、ドア18〜21の中央を通過した場合とする。磁性体22がドアより1m離れた位置から移動を開始し、ドアを通過し、診察室10の内部0.5mの位置まで移動した状態を計算する。磁性体22とドアの距離は相対位置表示とし、ドアを通過した時点の距離を0とする。   As an example of the magnetic material, a 10 mm square and 100 mm long iron rod is imitated by a driver that is a general tool. The case where this magnetic body 22 approached from the doors 18-21 (doors AD) is calculated. Since the magnetic body 22 is rod-shaped, it has a direction. FIG. 16 shows the amount of change Delta Bz of the magnetic flux density when entering perpendicularly to the door. Similarly, FIG. 17 and FIG. 18 show the amount of change Delta Bz in the magnetic flux density when entering parallel to the door and when entering vertically. The magnetic body 22 is assumed to pass through the center of the doors 18 to 21. The state where the magnetic body 22 starts moving from a position 1 m away from the door, passes through the door, and moves to the position of 0.5 m inside the examination room 10 is calculated. The distance between the magnetic body 22 and the door is displayed as a relative position, and the distance at the time of passing through the door is 0.

図16〜18に示すように、磁性体22がドアを通して侵入することにより、鉛直方向の磁束密度の変化が発生する。磁気センサ1の検出軸2を鉛直軸3に一致させた場合は、スカラ量の変化量デルタBs=鉛直方向の磁束密度の変化量デルタBzである。スカラ量の変化量デルタBsの値を判定することにより、磁性体22の通過を検知する。   As shown in FIGS. 16 to 18, when the magnetic body 22 enters through the door, a change in the magnetic flux density in the vertical direction occurs. When the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 is made to coincide with the vertical axis 3, the change amount delta Bs of the scalar amount = the change amount delta Bz of the magnetic flux density in the vertical direction. The passage of the magnetic body 22 is detected by determining the value of the change amount delta Bs of the scalar amount.

図16〜18より、同じ磁性体22を用いても、侵入するドアの位置と磁性体22の向きによって、スカラ量の変化量デルタBsの値が異なることが判る。例えば図17に示すように、磁性体22をドアに平行にし、ドア21(ドアD)を通過させた場合のスカラ量の変化量デルタBsの差は750nTと大きな値である。しかし図18に示すように、同じ磁性体22を鉛直にし、ドア20(ドアC)を通過させた場合のスカラ量の変化量デルタBsの差は1.5nTしかない。このような微小なスカラ量の変化量デルタBsでは、高分解能の磁気センサ1であっても検出することはできない。   16-18, even if the same magnetic body 22 is used, it can be seen that the value of the amount of change delta Bs of the scalar amount differs depending on the position of the door to enter and the orientation of the magnetic body 22. For example, as shown in FIG. 17, when the magnetic body 22 is parallel to the door and the door 21 (door D) is passed, the difference in the amount of change Delta Bs of the scalar amount is a large value of 750 nT. However, as shown in FIG. 18, the difference in the amount of change Delta Bs of the scalar amount when the same magnetic body 22 is made vertical and passed through the door 20 (door C) is only 1.5 nT. Such a small scalar change amount delta Bs cannot be detected even by the high-resolution magnetic sensor 1.

そこで、図19に示すように、磁気センサをドアの片側1個だけでなく、ドア両側及び上下方向に複数個備える。磁性体7がない場合のセンサ1の位置の磁束密度のベクトルを23で示す。23によって印加される検出軸2方向の直流磁束密度のベクトル24のスカラ量はBs24である。同様にセンサ25の位置の直流磁束密度のベクトルを27で示す。27によって印加される検出軸26方向の直流磁束密度のベクトル28のスカラ量はBs28である。   Therefore, as shown in FIG. 19, not only one side of the door but also a plurality of magnetic sensors are provided on both sides of the door and in the vertical direction. A magnetic flux density vector at the position of the sensor 1 when there is no magnetic body 7 is indicated by 23. The scalar quantity of the vector 24 of the DC magnetic flux density in the direction of the detection axis 2 applied by 23 is Bs24. Similarly, a vector of DC magnetic flux density at the position of the sensor 25 is indicated by 27. The scalar quantity of the vector 28 of the DC magnetic flux density in the direction of the detection axis 26 applied by 27 is Bs28.

この空間に磁性体7が侵入ると、直流磁束密度のスカラ量と方向が変化する。磁気センサ1の位置の23が直流磁束密度のベクトル29に変化した場合、検出軸2方向の直流磁束密度がベクトル30に変化し、スカラ量がBs24からBs30に変化する。しかし条件によっては、Bs24からBs30の変化量が小さい場合がある。Bs24からBs30の変化量が分解能より小さい場合は、これを検出することができない。   When the magnetic body 7 enters this space, the scalar quantity and direction of the DC magnetic flux density change. When the position 23 of the magnetic sensor 1 changes to a DC magnetic flux density vector 29, the DC magnetic flux density in the direction of the detection axis 2 changes to a vector 30, and the scalar quantity changes from Bs24 to Bs30. However, depending on conditions, the amount of change from Bs24 to Bs30 may be small. If the amount of change from Bs24 to Bs30 is smaller than the resolution, this cannot be detected.

磁気センサ1と同様に磁気センサ25の位置でも、直流磁束密度のスカラ量と方向が変化する。磁気センサ25の位置の27が直流磁束密度のベクトル31に変化した場合、検出軸26方向の直流磁束密度がベクトル32に変化し、スカラ量がBs28からBs32に変化する。しかし、磁気センサ25の位置では、磁気センサ1と別な角度で磁性体7が侵入することになる。従って、Bs28とBs32の変化量は、Bs24からBs30の変化量と異なり、大きな値になり、これを検知することができる。   Similar to the magnetic sensor 1, the scalar amount and direction of the DC magnetic flux density also change at the position of the magnetic sensor 25. When the position 27 of the magnetic sensor 25 changes to a DC magnetic flux density vector 31, the DC magnetic flux density in the direction of the detection axis 26 changes to a vector 32, and the scalar quantity changes from Bs28 to Bs32. However, at the position of the magnetic sensor 25, the magnetic body 7 enters at a different angle from the magnetic sensor 1. Therefore, the change amount of Bs28 and Bs32 is different from the change amount of Bs24 to Bs30, and can be detected.

なお、1個の磁気センサが磁性体7を検出しなくても、他の磁気センサが検出すれば、装置全体の検出機能としては問題はない。   Even if one magnetic sensor does not detect the magnetic body 7, there is no problem as a detection function of the entire apparatus as long as another magnetic sensor detects it.

以上のように、磁気センサ1の検出軸2を鉛直軸3に一致させる事によって、ドアの位置に関係なくダイナミックレンジは低いが高分解能の磁気センサ1を用いることが可能になる。しかし、図20に示すように、磁気センサ1を筐体33に取り付ける時、必ず検出軸2と筐体33の筐体軸34が一致するとは限らない。同様に筐体33を壁35に取り付ける時、筐体軸34と鉛直軸3が一致するとは限らない。色々な公差などの誤差によって、検出軸2を鉛直軸3に完全に一致させる事は、不可能である。   As described above, by making the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 coincide with the vertical axis 3, it is possible to use the high-resolution magnetic sensor 1 with a low dynamic range regardless of the position of the door. However, as shown in FIG. 20, when the magnetic sensor 1 is attached to the housing 33, the detection shaft 2 and the housing shaft 34 of the housing 33 do not always coincide. Similarly, when the casing 33 is attached to the wall 35, the casing axis 34 and the vertical axis 3 do not always coincide with each other. It is impossible to make the detection axis 2 completely coincide with the vertical axis 3 due to errors such as various tolerances.

そこで、検出軸2と鉛直軸3の立体角にある程度の公差θを予め設けることにする。しかし、θが大きくなり過ぎると、磁気センサ1の検出軸2に発生する直流磁束密度Bsが大きくなるため、飽和してしまって動作することができない。検出軸方向の直流磁束密度Bsを直流磁束密度Bの30%以下にするならば、上記数1より、磁気センサ1の検出軸2と鉛直軸3の立体角θは、15°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。 Therefore, to be the solid angle of the detection axis 2 and the vertical axis 3 provided in advance a certain tolerance theta D. However, theta when D is too large, the DC magnetic flux density Bs generated in the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 is increased, it is impossible to operate accidentally saturated. If the DC magnetic flux density Bs in the detection axis direction is set to 30% or less of the DC magnetic flux density B, the solid angle θ D between the detection axis 2 and the vertical axis 3 of the magnetic sensor 1 is reduced to 15 ° or less from the above equation (1). It ’s fine. Within this range, it becomes difficult to saturate.

以上の説明は、磁石4の中心軸5が水平方向に設置されている場合に適用される。しかし、オープン型MRI診断装置の中には、磁石4の中心軸5が鉛直方向に設置されている物もある。このようなMRI診断装置では、鉛直方向の直流磁束密度Bが大きく、水平方向の直流磁束密度Bが小さい。従って、磁気センサ1の検出軸2を鉛直方向に設置した場合、飽和して動作することができない。   The above description is applied when the central axis 5 of the magnet 4 is installed in the horizontal direction. However, in some open type MRI diagnostic apparatuses, the central axis 5 of the magnet 4 is installed in the vertical direction. In such an MRI diagnostic apparatus, the DC magnetic flux density B in the vertical direction is large and the DC magnetic flux density B in the horizontal direction is small. Therefore, when the detection shaft 2 of the magnetic sensor 1 is installed in the vertical direction, it cannot be saturated and operate.

磁石4の中心軸5が鉛直方向に設置されている環境では、磁気センサ1の検出軸2を、水平に設置する。同様に取り付け公差が存在するため、磁気センサ1の検出軸2と水平軸6の立体角θは、15°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。 In an environment where the central axis 5 of the magnet 4 is installed in the vertical direction, the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 is installed horizontally. Similarly, since there is a mounting tolerance, the solid angle θ D between the detection axis 2 and the horizontal axis 6 of the magnetic sensor 1 may be 15 ° or less. Within this range, it becomes difficult to saturate.

磁石4の中心軸5の設置方向によって、磁気センサ1の検出軸2の方向が異なる。従って1台の磁性体検知機で2種類のMRI診断装置に適用させるのは不可能である。しかし、2種類のMRI診断装置を同一場所で使用することはないので、特に問題はない。   The direction of the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 differs depending on the installation direction of the central axis 5 of the magnet 4. Therefore, it is impossible to apply to two types of MRI diagnostic apparatuses with one magnetic substance detector. However, since two types of MRI diagnostic apparatuses are not used at the same place, there is no particular problem.

磁気センサ1の検出軸2の方向は15°以下であれば問題ないが、特殊な環境条件を考慮して、角度を調整する機能を設けても問題はない。   There is no problem if the direction of the detection axis 2 of the magnetic sensor 1 is 15 ° or less, but there is no problem even if a function for adjusting the angle is provided in consideration of special environmental conditions.

次に耐ノイズ性能について検討する。磁気センサには色々な種類があるが、ここでは、磁束密度Bを電気量に変換するセンサを想定する。センサの出力は、入力される磁束密度Bに相関関係を持つ電気量であり、アナログ値である。なお磁気センサ1が検知する磁束密度Bは直流であっても交流であっても問題はない。   Next, the noise resistance performance is examined. There are various types of magnetic sensors. Here, a sensor that converts the magnetic flux density B into an electric quantity is assumed. The output of the sensor is an electric quantity having a correlation with the input magnetic flux density B, and is an analog value. There is no problem whether the magnetic flux density B detected by the magnetic sensor 1 is direct current or alternating current.

対象物の有無を判定する一般的な方法として、センサ出力のアナログ値をある閾値で判定する比較回路(コンパレータ)を用いる方法がある。その他にも、図21に示すように一般的な方法として、センサ出力のアナログ値をディジタル値に変換する変換回路37を用いて数値化し、演算比較回路38を用いて閾値と比較し、告知機能36を用いて告知する方法もある。告知手段としては光や音などがある。一般的な変換回路37では、複数の入力を選択できる機能を持つものもあり、複数の磁気センサ1の出力を1個の変換回路37で処理することも可能である。各センサの電源は電源回路39で供給する。なお、図21では一つの実施例として、磁気センサを4個備えた場合で説明する。無論、磁気センサの数は4個に規定されるものではない。   As a general method for determining the presence or absence of an object, there is a method using a comparison circuit (comparator) that determines an analog value of a sensor output with a certain threshold value. In addition, as shown in FIG. 21, as a general method, the analog value of the sensor output is converted into a digital value using a conversion circuit 37, and compared with a threshold value using an operation comparison circuit 38. There is also a method of making an announcement using 36. Notification means include light and sound. Some general conversion circuits 37 have a function of selecting a plurality of inputs, and the outputs of the plurality of magnetic sensors 1 can be processed by a single conversion circuit 37. The power supply for each sensor is supplied by a power supply circuit 39. In FIG. 21, a case where four magnetic sensors are provided will be described as one embodiment. Of course, the number of magnetic sensors is not limited to four.

図21に示すように、本発明のような磁性体検知機では、ドア40の左右に複数の磁気センサ41〜44を備えなければならない。一方、磁性体の有無の総合的な判定は、1つの判定部45で行わなければならない。但し、判定部45の位置は必ずしもドア40の上部である必要はなく、ドア40の左右のいづれかでも良く、ドア40と全く異なる位置でも良い。一般的なドアの大きさは高さ約2m、幅約1mであるので、ドア40上部中央に設置した判定部45とセンサ41〜44の沿面距離は1.5m以上必要である。判定部45をドアの左右いづれかに設置した場合、一方の磁気センサとの距離は短くなるが、反対側の磁気センサとの沿面距離少なくとも3m以上必要になる。どのような手段を用いても、ケーブルの総長は3m以上になる。   As shown in FIG. 21, in the magnetic body detector as in the present invention, a plurality of magnetic sensors 41 to 44 must be provided on the left and right sides of the door 40. On the other hand, a comprehensive determination of the presence or absence of a magnetic material must be performed by one determination unit 45. However, the position of the determination unit 45 is not necessarily the upper part of the door 40, and may be either the left or right of the door 40, or may be a position completely different from the door 40. Since the size of a general door is about 2 m in height and about 1 m in width, the creepage distance between the determination unit 45 and the sensors 41 to 44 installed in the upper center of the door 40 needs to be 1.5 m or more. When the determination unit 45 is installed on either the left or right side of the door, the distance to one magnetic sensor is shortened, but the creepage distance to the opposite magnetic sensor is at least 3 m. Whatever means is used, the total cable length is 3 m or more.

磁気センサ41〜44のアナログ出力信号を長いケーブル46〜47を用いて変換回路37に接続した場合、ケーブル46〜47にノイズNが重畳されてしまう。磁性体の侵入による磁束密度の変化デルタBは小さな値であるため、磁気センサ41〜44の検出出力の変化デルタVoも小さな値である。この小さな検出出力の変化デルタVoに外来ノイズNが重畳し、ノイズNが加算された場合、変換回路37の入力信号の変化デルタViがデルタVoによって変化したものなのか、Nによって変化したものなのか判定することができなくなり、誤動作してしまう。従ってノイズNを低減させないと、正しい動作を行うことができない。 When the analog output signals of the magnetic sensors 41 to 44 are connected to the conversion circuit 37 using long cables 46 to 47, noise NL is superimposed on the cables 46 to 47. Since the magnetic flux density change delta B due to the intrusion of the magnetic material is a small value, the detection output change delta Vo of the magnetic sensors 41 to 44 is also a small value. When the external noise NE is superimposed on the small detection output change delta Vo and the noise NL is added, whether the change delta Vi of the input signal of the conversion circuit 37 is changed by the delta Vo or not is changed by NL . It is impossible to determine whether it has been performed, and malfunction occurs. Accordingly, correct operation cannot be performed unless the noise N L is reduced.

ノイズNの大きさは色々な要因によって変化するが、装置自体に関する最も大きい要因としてケーブル46〜47の長さがある。ケーブル46〜47の長さが長い場合、必然的にインダクタンスLが増加し、外来ノイズNとの相互インダクタンスMも大きくなる。相互インダクタンスMが大きくなれば、ケーブルに重畳するノイズNが大きくなり、誤動作を引き起こす。これを防ぐにはケーブル46〜47の長さを短くする必要がある。しかし、磁気センサ41〜44と判定部45の物理的な距離を短くすることは不可能である。 The size of the noise NL varies depending on various factors, but the largest factor regarding the device itself is the length of the cables 46 to 47. If the length of cable 46-47 is long, inevitably the inductance L L is increased, the greater the mutual inductance M L between external noise N E. The larger the mutual inductance M L is the noise N L to be superimposed to the cable becomes large, causing a malfunction. In order to prevent this, it is necessary to shorten the lengths of the cables 46 to 47. However, it is impossible to shorten the physical distance between the magnetic sensors 41 to 44 and the determination unit 45.

そこで、図22に示すように、各磁気センサ41〜44の直近にそれぞれ変換回路48〜51を備える。各磁気センサ41〜44と変換回路48〜51の距離が極めて短くなるため、接続ケーブルのインダクタンスLと外来ノイズNとの相互インダクタンスMは小さくなる。従って変換回路48〜51に重畳する外来ノイズNによるノイズNが小さくなるため、誤動作を低減することが可能になる。ケーブル46〜47は長いため、図21と同様にノイズNが大きく重畳されるが、ディジタル化された量であるので、伝送品質を確保すればノイズNの影響を0にすることが可能である。 Therefore, as shown in FIG. 22, conversion circuits 48 to 51 are provided in the immediate vicinity of the magnetic sensors 41 to 44, respectively. The distance of the conversion circuit 48 to 51 and the magnetic sensors 41 to 44 is extremely short, the mutual inductance M A of the inductance L A and external noise N E of the connecting cable is reduced. Thus the noise N A due to external noise N E superimposed on converting circuit 48-51 is reduced, it becomes possible to reduce malfunction. Since the cables 46 to 47 are long, the noise NL is largely superimposed as in FIG. 21. However, since the amount is a digitized amount, the influence of the noise NL can be reduced to 0 if the transmission quality is ensured. It is.

ノイズが重畳するもう一つの要因として、電源がある。図21に示すように、1つの電源回路から、ケーブル46〜47を通して電源を供給する場合、ケーブルが長いため、電源線に抵抗成分Rを持ってしまう。負荷変動によって、消費電流が変動した場合、磁気センサ41〜44に供給される電源電圧VcLが抵抗成分Rによって変動してしまう。その結果、磁気センサ41〜44の電源電圧が変動するため、磁束密度に関係なく検出出力Voを変動させてしまう。   Another factor that causes noise to be superimposed is the power source. As shown in FIG. 21, when power is supplied from one power supply circuit through cables 46 to 47, the cable is long, and thus the resistance component R is included in the power supply line. When the current consumption fluctuates due to load fluctuation, the power supply voltage VcL supplied to the magnetic sensors 41 to 44 fluctuates due to the resistance component R. As a result, since the power supply voltage of the magnetic sensors 41 to 44 varies, the detection output Vo varies depending on the magnetic flux density.

これを防ぐため、図22に示すように、各磁気センサ41〜44の直近にそれぞれ電源回路52〜55を備える。負荷変動によってVcLは変動するが、磁気センサ41〜44に供給される電源電圧VcAは変動しない。   In order to prevent this, as shown in FIG. 22, power supply circuits 52 to 55 are provided in the immediate vicinity of the magnetic sensors 41 to 44, respectively. Although VcL varies due to load variation, the power supply voltage VcA supplied to the magnetic sensors 41 to 44 does not vary.

図22に示すように、変換回路48〜51や電源回路52〜55を複数備えることにより、コストの面では不利になる。しかし、性能を確保するためには必要なものである。   As shown in FIG. 22, providing a plurality of conversion circuits 48 to 51 and power supply circuits 52 to 55 is disadvantageous in terms of cost. However, it is necessary to ensure performance.

以上のようなノイズ対策を行ってもノイズは0にはならない。色々な要因によって必ずノイズは侵入してしまう。そのノイズの大きさは、設置環境によって大きく異なる。検出の有無を判定する閾値を固定にした場合、ノイズが小さい環境では問題がないが、ノイズが大きい環境では誤動作する場合がある。   Even if noise countermeasures as described above are taken, the noise does not become zero. Noise always intrudes due to various factors. The magnitude of the noise varies greatly depending on the installation environment. When the threshold value for determining the presence / absence of detection is fixed, there is no problem in an environment where noise is small, but there is a case where malfunction occurs in an environment where noise is large.

そこで、閾値を外部から容易に設定できる閾値入力装置56を備え、設置環境に合わせた閾値を設定する。具体的な閾値入力装置56としては、可変抵抗器等を想定する。   Therefore, a threshold value input device 56 that can easily set the threshold value from the outside is provided, and a threshold value that matches the installation environment is set. As a specific threshold input device 56, a variable resistor or the like is assumed.

本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows one structural aspect of the magnetic body detector concerning this invention. 本発明にかかる磁性体検知機の他の構成態様を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the other structure aspect of the magnetic body detector concerning this invention. 磁界内に磁気センサを設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the magnetic flux density at the time of installing a magnetic sensor in a magnetic field. 磁界内に磁気センサと磁性体を設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the magnetic flux density at the time of installing a magnetic sensor and a magnetic body in a magnetic field. MRI診断装置が設置されている診断室を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the diagnostic room where the MRI diagnostic apparatus is installed. 磁石が発生する磁束密度のベクトルを立体的に示した概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing which showed the vector of the magnetic flux density which a magnet generate | occur | produces three-dimensionally. z=0の平面上における磁束密度のベクトルを示した概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing which showed the vector of the magnetic flux density on the plane of z = 0. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. y=0の平面上における磁束密度のベクトルを示した概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing which showed the vector of the magnetic flux density on the plane of y = 0. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. 1つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of the magnetic flux density in one wall. 磁石とドアと侵入する棒状の磁性体の関係を示した概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing which showed the relationship between a magnet, a door, and the rod-shaped magnetic body which penetrates. ドアに垂直方向で侵入する棒状の磁性体によって発生する磁束密度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the magnetic flux density which generate | occur | produces with the rod-shaped magnetic body which penetrate | invades in a perpendicular direction to a door. ドアに平行方向で侵入する棒状の磁性体によって発生する磁束密度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the magnetic flux density which generate | occur | produces with the rod-shaped magnetic body which penetrates into a door in the parallel direction. 鉛直方向で侵入する棒状の磁性体によって発生する磁束密度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the magnetic flux density which generate | occur | produces with the rod-shaped magnetic body which penetrate | invades in the perpendicular direction. 磁気センサを複数備えた場合の磁束密度の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the magnetic flux density at the time of providing multiple magnetic sensors. 磁気センサと筐体と壁の位置関係を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the positional relationship of a magnetic sensor, a housing | casing, and a wall. 変換回路と電源回路を1個備えた磁性体検知機のブロック図である。It is a block diagram of a magnetic substance detector provided with one conversion circuit and one power supply circuit. 変換回路と電源回路を複数個備えた磁性体検知機のブロック図である。It is a block diagram of a magnetic substance detector provided with a plurality of conversion circuits and power supply circuits.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁気センサ
2 検出軸
3 鉛直軸
4 磁石
5 中心軸
6 水平軸
7 磁性体
8 直流磁束密度
9 直流磁束密度
10 診察室
11 壁
12 壁
13 壁
14 壁
15 天井
16 床
17 ドア
18 ドアA
19 ドアB
20 ドアC
21 ドアD
22 磁性体
23 直流磁束密度
24 直流磁束密度
25 磁気センサ
26 検出軸
27 直流磁束密度
28 直流磁束密度
29 直流磁束密度
30 直流磁束密度
31 直流磁束密度
32 直流磁束密度
33 筐体
34 筐体軸
35 壁
36 告知機能
37 変換回路
38 演算比較回路
39 電源回路
40 ドア
41 磁気センサ
42 磁気センサ
43 磁気センサ
44 磁気センサ
45 判定部
46 ケーブル
47 ケーブル
48 変換回路
49 変換回路
50 変換回路
51 変換回路
52 電源回路
53 電源回路
54 電源回路
55 電源回路
56 閾値入力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic sensor 2 Detection axis 3 Vertical axis 4 Magnet 5 Center axis 6 Horizontal axis 7 Magnetic body 8 DC magnetic flux density 9 DC magnetic flux density 10 Examination room 11 Wall 12 Wall 13 Wall 14 Wall 15 Ceiling 16 Floor 17 Door 18 Door A
19 Door B
20 Door C
21 Door D
22 Magnetic body 23 DC magnetic flux density 24 DC magnetic flux density 25 Magnetic sensor 26 Detection shaft 27 DC magnetic flux density 28 DC magnetic flux density 29 DC magnetic flux density 30 DC magnetic flux density 31 DC magnetic flux density 32 DC magnetic flux density 33 Housing 34 Housing shaft 35 36 Notification Function 37 Conversion Circuit 38 Operation Comparison Circuit 39 Power Supply Circuit 40 Door 41 Magnetic Sensor 42 Magnetic Sensor 43 Magnetic Sensor 44 Magnetic Sensor 45 Determination Unit 46 Cable 47 Cable 48 Conversion Circuit 49 Conversion Circuit 50 Conversion Circuit 51 Conversion Circuit 52 Power Supply Circuit 53 Power circuit 54 Power circuit 55 Power circuit 56 Threshold input device

Claims (5)

磁束密度を検出する磁気センサと、閾値と、該磁気センサの出力を該閾値と比較する比較機能と、該比較機能の結果を告知する機能とを有する磁性体検知機において、該磁気センサの検出軸と鉛直軸または水平軸の立体角度を15°以内にすることを特徴とする磁性体検知機。   In a magnetic substance detector having a magnetic sensor for detecting a magnetic flux density, a threshold value, a comparison function for comparing the output of the magnetic sensor with the threshold value, and a function for notifying a result of the comparison function, the detection of the magnetic sensor A magnetic substance detector characterized in that a solid angle between an axis and a vertical axis or a horizontal axis is within 15 °. 前記磁性体検知機において、前記磁気センサを複数備えるとともに各磁気センサを異なる位置に設置するを特徴とする請求項1に記載の磁性体検知機。   The magnetic body detector according to claim 1, wherein the magnetic body detector includes a plurality of the magnetic sensors and each magnetic sensor is installed at a different position. 前記磁性体検知機において、前記磁気センサのアナログ出力量をディジタル量に変換する変換回路を各磁気センサの直近に設置し、該変換回路のディジタル量を演算する演算回路と、該演算回路の演算結果と前記閾値とを比較する機能とを備えることを特徴とする請求項2に記載の磁性体検知機。   In the magnetic substance detector, a conversion circuit for converting the analog output amount of the magnetic sensor into a digital amount is installed in the immediate vicinity of each magnetic sensor, an arithmetic circuit for calculating the digital amount of the conversion circuit, and an operation of the arithmetic circuit The magnetic body detector according to claim 2, further comprising a function for comparing a result with the threshold value. 前記磁性体検知機において、電源回路の数量を前記磁気センサと同数備え、各磁気センサと前記変換回路の直近に該電源回路を設置することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の磁性体検知機。   4. The magnetic substance detector according to claim 2, wherein the number of power supply circuits is the same as that of the magnetic sensors, and the power supply circuits are installed in the immediate vicinity of each magnetic sensor and the conversion circuit. Magnetic body detector. 前記磁性体検知機において、前記閾値を可変にする機能を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の磁性体検知機。   The magnetic body detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic body detector has a function of making the threshold variable.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015010902A (en) * 2013-06-27 2015-01-19 愛知製鋼株式会社 Magnetic inspection device and magnetic inspection method
JP2015094622A (en) * 2013-11-11 2015-05-18 株式会社ディード Magnetic body detector

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