JP2014188122A - Magnetic substance detection sensor, magnetic substance detection method, and magnetic substance detection apparatus - Google Patents

Magnetic substance detection sensor, magnetic substance detection method, and magnetic substance detection apparatus Download PDF

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弘美 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic substance detection sensor for detecting a magnetic substance including an anastomosis needle, etc. and a magnetic fluid, capable of realizing both reduction of influence of the earth magnetism, etc. and increased detection sensitivity, and also achieving downsizing of the probe.SOLUTION: In a magnetic substance detection apparatus 1: an AC signal generating unit 2 outputs an excitation signal and excites a sensor unit 3; the sensor unit 3 outputs a detection signal; a signal detection unit 4 detects an amplitude change and phase change of the detection signal; and a signal processing unit 5 determines the presence of an anastomosis needle, etc. on the basis of the amplitude change and phase change of the detection signal. The sensor unit 3 is composed of a magnetic substance detection sensor 30, etc. The magnetic substance detection sensor 30 comprises: two terminals for inputting the excitation signal output from the AC signal generating unit 2; a coil for detecting a magnetic substance; and two terminals for outputting the detection signal to the signal detection unit 4. The magnetic substance detection sensor 30 inputs the excitation signal output from the AC signal generating unit 2, and outputs a change in the electromagnetic characteristic of the coil as the detection signal.

Description

本発明は、体腔内等の磁性体を検出する磁性体検出センサ等に関し、より詳しくは、体腔内等に残存する吻合針、縫合針、X線不透過鋼線入りガーゼや腫瘍病変部に投与された磁性流体を検出する磁性体検出センサ等に関するものである。   The present invention relates to a magnetic substance detection sensor or the like for detecting a magnetic substance in a body cavity or the like, and more specifically, administered to an anastomosis needle, a suture needle, a radiopaque steel wire gauze or a tumor lesion part remaining in a body cavity or the like. The present invention relates to a magnetic substance detection sensor or the like for detecting a magnetic fluid.

近年、手術後に吻合針、縫合針、ガーゼ等を誤って体内に留置してしまう体内異物残存が、手術に関連した医療事故の上位を占めている。医療現場では、体内異物残存の防止対策が重要な課題となっている。体内異物残存の防止対策として、手術器械や衛生材料が体内に残存していないかどうかを確認するため、手術室内においてカウント業務が行われている。カウント業務とは、手術開始前と閉創開始前に手術器械や衛生材料の数を数えることである。また、他の体内異物残存の防止対策として、手術後にレントゲン撮影やCT撮影を行い、体内の留置物の有無を確認する方法もある。しかし、カウント業務だけでは十分な信頼性があるとは言えず、仮に不足があった場合には体腔内のどこにあるのか探し出す手段がない。また、レントゲン撮影等では、X線被ばくの問題がある。更に、脳神経外科手術において手術顕微鏡下で使用する吻合針は、直径0.1mm、長さ3mmという非常に小さな針であり、レントゲン撮影等では検出できない場合もある。このように、体内異物残存の十分な防止対策は、完全には確立されていない。   In recent years, the remaining foreign body in which an anastomosis needle, a suture needle, a gauze, or the like is inadvertently placed in the body after surgery occupies the top of medical accidents related to surgery. In the medical field, prevention measures against remaining foreign bodies are an important issue. As a measure for preventing foreign body residues, counting operations are performed in the operating room to check whether surgical instruments and sanitary materials remain in the body. Counting is counting the number of surgical instruments and sanitary materials before the start of surgery and before the start of closure. In addition, as another preventive measure for remaining foreign matter in the body, there is a method of checking the presence or absence of an indwelling object by performing X-ray imaging or CT imaging after surgery. However, it cannot be said that the counting work alone is sufficiently reliable, and if there is a shortage, there is no means for finding where in the body cavity. In addition, X-ray imaging has a problem of X-ray exposure. Furthermore, an anastomosis needle used under a surgical microscope in neurosurgery is a very small needle having a diameter of 0.1 mm and a length of 3 mm, and may not be detected by X-ray photography or the like. Thus, sufficient preventive measures against the remaining foreign body have not been fully established.

また、悪性腫瘍の転移に関し、病変部に存在する腫瘍細胞がリンパ管内を経由して転移することが知られている。病変部からリンパ管に入った腫瘍細胞が最初に到達するリンパ節は、センチネルリンパ節(Sentinel Lymph Node)と呼ばれている。センチネルリンパ節に転移がない場合、その先のリンパ節の摘出が不要となり、摘出術の合併症である浮腫やリンパ水腫等の患者負担を低減することができる。このセンチネルリンパ節の位置を同定するために、病変部近傍に磁性流体(例えば「リゾビスト(登録商標)」)を注入し、所定の時間経過した後、センチネルリンパ節に滞留した磁性流体を磁性流体検出装置によって検出する手法が考案されている(特許文献1、2参照)。   Further, regarding malignant tumor metastasis, it is known that tumor cells present in a lesion part metastasize via lymphatic vessels. The lymph node to which tumor cells that have entered the lymphatic vessels from the lesion first reach is called the sentinel lymph node. If there is no metastasis in the sentinel lymph node, the removal of the lymph node ahead becomes unnecessary, and the burden on patients such as edema and lymphedema, which are complications of the excision, can be reduced. In order to identify the position of the sentinel lymph node, a ferrofluid (for example, “Rezovist (registered trademark)”) is injected in the vicinity of the lesion, and after a predetermined time has passed, the ferrofluid staying in the sentinel lymph node is removed. A method of detecting by a detection device has been devised (see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1、2に記載の磁性流体検出装置は、いずれも磁気センサによって磁性流体を検出する。しかし、磁気センサだけでは、残留磁力を持たない磁性流体を検出できない。そこで、特許文献1、2に記載の磁性流体検出装置では、強い磁力を有する磁石または電磁石を磁気センサ近傍に設置し、磁性流体を励磁している。この手法では、磁性流体の検出感度が、磁性流体を励磁するための励磁磁石の磁力の強さに比例する。   The magnetic fluid detection devices described in Patent Documents 1 and 2 both detect magnetic fluid using a magnetic sensor. However, a magnetic fluid having no residual magnetic force cannot be detected with a magnetic sensor alone. Therefore, in the magnetic fluid detection devices described in Patent Documents 1 and 2, a magnet or electromagnet having a strong magnetic force is installed in the vicinity of the magnetic sensor to excite the magnetic fluid. In this method, the detection sensitivity of the magnetic fluid is proportional to the strength of the magnetic force of the exciting magnet for exciting the magnetic fluid.

特許第3847694号公報Japanese Patent No. 3847694 特許第3960558号公報Japanese Patent No. 3960558

ところで、磁気センサを使用すると、磁性流体以外にも地磁気や一般商用電源を使用する装置からの電磁信号の影響を受けるため、磁気センサの向きによって検出信号が変化してしまう。そこで、特許文献1に記載の磁性流体検出装置は、2つの磁気センサを使用し、2つの磁気センサによる検出信号の差分を計算することによって、検出対象と比較して遠方にある地磁気等の影響を低減している。   By the way, when a magnetic sensor is used, the detection signal changes depending on the direction of the magnetic sensor because it is affected by electromagnetic signals from devices using geomagnetism and general commercial power supply in addition to the magnetic fluid. Therefore, the magnetic fluid detection device described in Patent Document 1 uses two magnetic sensors and calculates the difference between detection signals from the two magnetic sensors, thereby affecting the influence of geomagnetism or the like that is far from the detection target. Is reduced.

しかし、特許文献1に記載の磁性流体検出装置は、磁気センサがオーバーフローしないようにするために、磁力があまり強くない励磁磁石を採用する必要があり、検出感度が低くなってしまう。そこで、特許文献2に記載の磁性流体検出装置では、励磁磁石からの磁力線が磁気センサに至らないように工夫することによって、磁力が強い励磁磁石を採用可能な構成にしている。但し、特許文献1に記載の磁性流体検出装置は、構成上、1つの磁気センサしか使用しないため、地磁気等の影響を受けてしまう。   However, the magnetic fluid detection device described in Patent Document 1 needs to employ an exciting magnet that does not have a strong magnetic force in order to prevent the magnetic sensor from overflowing, resulting in a low detection sensitivity. Therefore, the magnetic fluid detection device described in Patent Document 2 has a configuration in which an exciting magnet having a strong magnetic force can be employed by devising the magnetic force lines from the exciting magnet not to reach the magnetic sensor. However, since the magnetic fluid detection device described in Patent Document 1 uses only one magnetic sensor in its configuration, it is affected by geomagnetism and the like.

このように、特許文献1、2に記載の磁性流体検出装置は、地磁気等の影響低減と検出感度の高感度化の両立が実現できていない。また、特許文献1、2に記載の磁性流体検出装置は、1つ以上の磁気センサと1つ以上の励磁磁石を必要とするため、それらを内部に備えるプローブの小型化に限界がある。   As described above, the magnetic fluid detection devices described in Patent Documents 1 and 2 cannot realize both reduction in influence of geomagnetism and the like and increase in detection sensitivity. In addition, since the magnetic fluid detection devices described in Patent Documents 1 and 2 require one or more magnetic sensors and one or more exciting magnets, there is a limit to miniaturization of a probe provided with them.

また、特許文献1、2に記載の磁性流体検出装置では、磁性流体がプローブ内の励磁磁石に引きつけられ、本来とは異なる場所で磁性流体を誤検出する可能性がある。   Further, in the magnetic fluid detection devices described in Patent Documents 1 and 2, there is a possibility that the magnetic fluid is attracted to the exciting magnet in the probe, and the magnetic fluid is erroneously detected at a place different from the original.

以上の通り、吻合針等や磁性流体の両方を検出可能であって、地磁気等の影響低減と検出感度の高感度化の両立を実現でき、また内視鏡手術等において患者負担を減らすために小さな切開創で済むようプローブの小型化が可能な検出センサが望まれている。   As described above, it is possible to detect both anastomosis needles and magnetic fluids, and to achieve both reduction in the influence of geomagnetism etc. and high detection sensitivity, and to reduce patient burden in endoscopic surgery etc. A detection sensor that can reduce the size of a probe so that a small incision is sufficient is desired.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、吻合針等や磁性流体を含む磁性体を検出する磁性体検出センサであって、地磁気等の影響低減と検出感度の高感度化の両立を実現でき、プローブの小型化が可能な磁性体検出センサ等を提供することである。特に、手術中に使用でき、例えば内視鏡手術や手術顕微鏡を使用する狭い術野内での使用が可能な磁性体検出センサ等を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is a magnetic body detection sensor for detecting a magnetic body containing an anastomosis needle or the like or a magnetic fluid, and reducing the influence of geomagnetism or the like. It is to provide a magnetic substance detection sensor or the like that can realize both high sensitivity and high detection sensitivity and can reduce the size of the probe. In particular, it is to provide a magnetic substance detection sensor or the like that can be used during surgery and that can be used in a narrow surgical field using, for example, endoscopic surgery or a surgical microscope.

前述した目的を達成するための第1の発明は、磁性体を検出する磁性体検出センサであって、長手方向に延びるコアと、前記コアの周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心を対称軸として略対称となる位置に配置される一対のコイルと、を備え、一対の素子および前記一対のコイルから交流ブリッジ回路が構成され、前記交流ブリッジ回路の4つの端子のうち、一方の対向する2つの端子を励磁端子とし、他方の対向する2つの端子を検出端子とすることを特徴とする磁性体検出センサである。第1の発明の磁性体検出センサは、前記検出端子から出力される検出信号の振幅を調整する調整手段、を更に備えても良い。交流ブリッジ回路は、例えば、交流のインピーダンス測定に応用されるホイートストンブリッジ回路である。一対の素子は、例えば、抵抗、コイル、コンデンサ等である。   A first invention for achieving the above-described object is a magnetic body detection sensor for detecting a magnetic body, the core extending in a longitudinal direction, wound in the circumferential direction of the core, and the longitudinal center of the core A pair of coils arranged at substantially symmetrical positions with respect to the axis of symmetry, and an AC bridge circuit is constituted by the pair of elements and the pair of coils, and one of the four terminals of the AC bridge circuit. A magnetic substance detection sensor having two opposing terminals as excitation terminals and the other two opposing terminals as detection terminals. The magnetic substance detection sensor according to the first aspect of the present invention may further comprise an adjusting means for adjusting the amplitude of the detection signal output from the detection terminal. The AC bridge circuit is, for example, a Wheatstone bridge circuit applied to AC impedance measurement. The pair of elements is, for example, a resistor, a coil, a capacitor, or the like.

第2の発明は、磁性体を検出する磁性体検出センサであって、長手方向に延びるコアと、前記コアの周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心が中心位置となるように配置される第1コイルと、前記コアの前記周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心を対称軸として略対称となる位置に配置される一対の第2コイルと、を備え、前記第1コイルと前記一対の第2コイルから差動トランス回路が構成され、前記第1コイルと前記一対の第2コイルのいずれか一方に接続される端子を励磁端子とし、他方に接続される端子を検出端子とし、前記一対の第2コイルは互いに巻方向が反対であり、前記コアと前記第1コイル及び前記一対の第2コイルとの相対的な位置関係が固定されることを特徴とする磁性体検出センサである。第2の発明の磁性体検出センサは、前記検出端子から出力される検出信号の振幅を調整する調整手段、を更に備えても良い。   2nd invention is a magnetic body detection sensor which detects a magnetic body, Comprising: It arrange | positions so that the longitudinal direction center of the said core may be a center position wound in the circumferential direction of the core extended in a longitudinal direction A first coil that is wound in the circumferential direction of the core, and a pair of second coils that are disposed at positions that are substantially symmetrical about the longitudinal center of the core as an axis of symmetry. A differential transformer circuit is configured by the coil and the pair of second coils, and a terminal connected to one of the first coil and the pair of second coils is used as an excitation terminal, and a terminal connected to the other is detected. A magnetic body, wherein the pair of second coils have opposite winding directions, and a relative positional relationship between the core, the first coil, and the pair of second coils is fixed. It is a detection sensor. The magnetic substance detection sensor according to the second invention may further comprise an adjusting means for adjusting the amplitude of the detection signal output from the detection terminal.

第3の発明は、第1の発明または第2の発明の磁性体検出センサを用いて前記磁性体を検出する磁性体検出方法であって、前記検出端子から出力される検出信号の位相変化および/または振幅変化に基づいて前記磁性体を検出することを特徴とする磁性体検出方法である。第3の発明の磁性体検出方法は、前記位相変化と前記振幅変化の比に基づいて、前記磁性体の種別を判定するようにしても良い。位相変化と振幅変化の比は、磁性体検出センサと検出対象との距離に大きな影響を受けず、検出対象である磁性体固有の値となり、この値から精度良く磁性体の種別を判定することができる。   A third invention is a magnetic body detection method for detecting the magnetic body using the magnetic body detection sensor of the first invention or the second invention, wherein the phase change of the detection signal output from the detection terminal and A magnetic substance detection method comprising: detecting the magnetic substance based on an amplitude change. In the magnetic body detection method of the third invention, the type of the magnetic body may be determined based on a ratio between the phase change and the amplitude change. The ratio between the phase change and the amplitude change is not greatly affected by the distance between the magnetic substance detection sensor and the detection target, and is a value specific to the magnetic substance that is the detection target. From this value, the type of the magnetic substance can be accurately determined. Can do.

第4の発明は、第1の発明または第2の発明の磁性体検出センサを備え、前記磁性体を検出する磁性体検出装置であって、励磁信号を前記励磁端子に出力する交流信号発生部と、前記検出端子から出力される検出信号の位相変化および/または振幅変化を検出する信号検出部と、前記信号検出部から出力される信号を処理し、前記位相変化および/または前記振幅変化に基づいて前記磁性体を検出する信号処理部と、を更に備えることを特徴とする磁性体検出装置である。第4の発明の磁性体検出装置における前記信号処理部は、前記位相変化と前記振幅変化の比に基づいて、前記磁性体の種別を判定するようにしても良い。   A fourth aspect of the invention is a magnetic body detection device that includes the magnetic body detection sensor according to the first or second aspect of the invention and detects the magnetic body, and outputs an excitation signal to the excitation terminal. And a signal detection unit for detecting a phase change and / or an amplitude change of the detection signal output from the detection terminal; and a signal output from the signal detection unit to process the phase change and / or the amplitude change. And a signal processing unit that detects the magnetic body based on the magnetic body detection device. The signal processing unit in the magnetic body detection device of the fourth invention may determine the type of the magnetic body based on a ratio between the phase change and the amplitude change.

本発明により、吻合針等や磁性流体を含む磁性体を検出する磁性体検出センサであって、地磁気等の影響低減と検出感度の高感度化の両立を実現でき、プローブの小型化が可能な磁性体検出センサ等を提供することができる。また、本発明により、検出対象である磁性体の種別を判定することが可能な磁性体検出センサ等を提供することができる。   According to the present invention, a magnetic body detection sensor for detecting a magnetic body including an anastomosis needle or the like or a magnetic fluid, which can realize both reduction in influence of geomagnetism and the like and increase in detection sensitivity, and miniaturization of a probe. A magnetic substance detection sensor or the like can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic body detection sensor or the like that can determine the type of a magnetic body to be detected.

第1実施形態における磁性体検出装置の装置構成図Device configuration diagram of the magnetic body detection device in the first embodiment 第1実施形態における磁性体検出センサの断面図Sectional drawing of the magnetic body detection sensor in 1st Embodiment 第1実施形態における磁性体検出センサの回路図Circuit diagram of magnetic substance detection sensor in the first embodiment 第2実施形態における磁性体検出センサの断面図Sectional drawing of the magnetic body detection sensor in 2nd Embodiment 第2実施形態における磁性体検出センサの回路図Circuit diagram of magnetic substance detection sensor according to second embodiment 第3実施形態における磁性体検出装置の装置構成図Device configuration diagram of a magnetic body detection device according to a third embodiment 第3実施形態における磁性体検出センサの断面図Sectional drawing of the magnetic body detection sensor in 3rd Embodiment 第4実施形態における磁性体検出装置の装置構成図Device configuration diagram of a magnetic substance detection device according to a fourth embodiment 第4実施形態における磁性体検出センサの断面図Sectional drawing of the magnetic body detection sensor in 4th Embodiment 第5実施形態における磁性体の種別ごとの振幅変化および位相変化のグラフGraph of amplitude change and phase change for each type of magnetic material in the fifth embodiment 本発明の動作原理を説明する図The figure explaining the principle of operation of the present invention

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態に係る磁性体検出センサ、磁性体検出方法および磁性体検出装置は、生体の内部または外部から磁性体を検出するものである。磁性体とは、磁性を帯びることが可能な物質を意味し、手術に用いられる吻合針、縫合針、X線不透過鋼線入りガーゼ(以下、「吻合針等」という。)や腫瘍病変部に投与される磁性流体を含む。本発明の実施形態に係る磁性体検出センサ等によれば、地磁気の影響を受けることなく、かつ検出対象の磁性体を励磁するための励磁磁石(強い磁力を有する磁石または電磁石)を用いることなく、検出対象の磁性体を高感度に検出することが可能である。本発明の実施形態に係る磁性体検出センサ等は、主に体腔内の磁性体を検出するものであるが、これに限定されるものではない。例えば、ガーゼや滅菌布、術衣等に隠れた吻合針等の検出、または床に落ちた吻合針等の検出が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A magnetic substance detection sensor, a magnetic substance detection method, and a magnetic substance detection device according to an embodiment of the present invention detect a magnetic substance from inside or outside a living body. The magnetic substance means a substance capable of being magnetized, and includes an anastomosis needle, a suture needle, a radiopaque steel wire gauze (hereinafter referred to as “anastomosis needle etc.”) and a tumor lesion part used for surgery. Including a ferrofluid to be administered. According to the magnetic body detection sensor or the like according to the embodiment of the present invention, it is not affected by geomagnetism and without using an exciting magnet (a magnet or an electromagnet having a strong magnetic force) for exciting a magnetic body to be detected. It is possible to detect the magnetic substance to be detected with high sensitivity. The magnetic body detection sensor or the like according to the embodiment of the present invention mainly detects a magnetic body in a body cavity, but is not limited to this. For example, it is possible to detect an anastomosis needle hidden in a gauze, a sterilized cloth, a surgical gown, or the like, or an anastomosis needle dropped on the floor.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における磁性体検出装置の装置構成図である。磁性体検出装置1は、交流信号発生部2、センサ部3、信号検出部4、信号処理部5、センサ制御部6等から構成される。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an apparatus configuration diagram of a magnetic body detection apparatus according to the first embodiment. The magnetic body detection device 1 includes an AC signal generation unit 2, a sensor unit 3, a signal detection unit 4, a signal processing unit 5, a sensor control unit 6, and the like.

例えば、吻合針等が体腔内に存在するか否かを調べる場合、操作者は、磁性体検出装置1を起動し、センサ部3を探索部位に接近させる。これに対して、磁性体検出装置1は、交流信号発生部2が励磁信号を出力してセンサ部3を励磁し、センサ部3が検出信号を出力し、信号検出部4が検出信号の振幅変化と位相変化を検出し、信号処理部5が検出信号の振幅変化と位相変化に基づいて吻合針等の存在と位置を判定する。腫瘍病変部に投与された磁性流体の位置を同定する場合も同様である。   For example, when examining whether or not an anastomosis needle or the like is present in the body cavity, the operator activates the magnetic body detection device 1 and causes the sensor unit 3 to approach the search site. On the other hand, in the magnetic substance detection device 1, the AC signal generation unit 2 outputs an excitation signal to excite the sensor unit 3, the sensor unit 3 outputs a detection signal, and the signal detection unit 4 detects the amplitude of the detection signal. The change and the phase change are detected, and the signal processing unit 5 determines the presence and position of the anastomosis needle or the like based on the amplitude change and the phase change of the detection signal. The same applies to the identification of the position of the magnetic fluid administered to the tumor lesion.

交流信号発生部2は、発振回路21、振幅安定回路22等から構成される。発振回路21は、正弦波信号(任意の周波数の交流信号)を発振する。振幅安定回路22は、発振回路21から発振される正弦波信号の振幅を一定にしてセンサ部3および位相差検出部43に出力する。このようにして、交流信号発生部2は、センサ部3の磁性体検出センサ30を励磁する励磁信号を出力する。   The AC signal generator 2 includes an oscillation circuit 21, an amplitude stabilization circuit 22, and the like. The oscillation circuit 21 oscillates a sine wave signal (an AC signal having an arbitrary frequency). The amplitude stabilization circuit 22 outputs the sine wave signal oscillated from the oscillation circuit 21 to the sensor unit 3 and the phase difference detection unit 43 with a constant amplitude. In this way, the AC signal generation unit 2 outputs an excitation signal for exciting the magnetic body detection sensor 30 of the sensor unit 3.

発振回路21は、例えば、ウィーンブリッジ発振回路等が挙げられるが、その他の発振回路であっても良い。正弦波信号の周波数は任意であるが、例えば、50Hz以上500kHz以下が望ましい。周波数が低すぎる場合には応答特性が悪くなるとともに感度が低下する。一方、周波数が高すぎる場合には感度が上昇するが、誤検出が発生し易くなる。   Examples of the oscillation circuit 21 include a Wien bridge oscillation circuit, but other oscillation circuits may also be used. The frequency of the sine wave signal is arbitrary, but is preferably 50 Hz or more and 500 kHz or less, for example. When the frequency is too low, the response characteristic is deteriorated and the sensitivity is lowered. On the other hand, when the frequency is too high, the sensitivity increases, but erroneous detection is likely to occur.

前述の通り、安定的かつ正確にセンサ部3からの信号を計測するために、発振回路21は、正弦波信号を発振することが望ましい。但し、発振回路21は、高調波が含まれた信号を発振しても良く、後述する信号検出部4および信号処理部5によって振幅および位相差を計測できれば、どのような波形を発振しても良い。例えば、交流信号発生部2から矩形波の信号をセンサ部3に出力した場合であっても、センサ部3の出力信号をバンドパスフィルタを通すことで正弦波信号の場合と同様の計測をすることができる。ただし、センサ部3に正弦波信号を入力する場合に比べて、ノイズが多い。   As described above, it is desirable that the oscillation circuit 21 oscillates a sine wave signal in order to stably and accurately measure the signal from the sensor unit 3. However, the oscillation circuit 21 may oscillate a signal including harmonics, and any waveform can be oscillated as long as the amplitude and phase difference can be measured by the signal detection unit 4 and the signal processing unit 5 described later. good. For example, even when a rectangular wave signal is output from the AC signal generating unit 2 to the sensor unit 3, the output signal of the sensor unit 3 is passed through a bandpass filter, and the same measurement as in the case of a sine wave signal is performed. be able to. However, there is more noise than when a sine wave signal is input to the sensor unit 3.

センサ部3から出力される信号の振幅は、センサ部3の近傍に検出対象の磁性体が存在しないとき、センサ部3に入力される信号の振幅に比例する。検出対象による振幅変化を安定して検出するためには、センサ部3に入力される信号の振幅を常に一定にする必要がある。そこで、振幅安定回路22がセンサ部3に入力される信号の振幅を一定にする役目を果たす。尚、位相変化に関しては、センサ部3に入力される信号の振幅の変動による影響は少ない。   The amplitude of the signal output from the sensor unit 3 is proportional to the amplitude of the signal input to the sensor unit 3 when there is no detection target magnetic body in the vicinity of the sensor unit 3. In order to stably detect the amplitude change due to the detection target, it is necessary to always make the amplitude of the signal input to the sensor unit 3 constant. Therefore, the amplitude stabilizing circuit 22 serves to make the amplitude of the signal input to the sensor unit 3 constant. Note that the phase change is less affected by fluctuations in the amplitude of the signal input to the sensor unit 3.

センサ部3は、磁性体検出センサ30等から構成される。磁性体検出センサ30は、交流信号発生部2から発振される励磁信号を入力する2つの端子、磁性体を検出するためのコイル、信号検出部4に検出信号を出力する2つの端子を備える。検出対象が導電性の磁性体(金属など)の場合、磁性体検出センサ30が金属に接近すると、検出対象に渦電流が発生し、コイルのインダクタンスやインピーダンスが低下する。また、検出対象の比透磁率が1よりはるかに大きい場合には、渦電流の影響より比透磁率の影響が優位になり、コイルのインダクタンスやインピーダンスが増大する。磁性体検出センサ30は、交流信号発生部2から出力される励磁信号を入力し、検出対象によるコイルの電磁気学的特性(インダクタンスやインピーダンスなど)の変化を検出信号として出力する。磁性体検出センサ30の詳細は後述する。   The sensor unit 3 includes a magnetic body detection sensor 30 and the like. The magnetic body detection sensor 30 includes two terminals for inputting an excitation signal oscillated from the AC signal generation unit 2, a coil for detecting a magnetic body, and two terminals for outputting a detection signal to the signal detection unit 4. When the detection target is a conductive magnetic body (metal or the like), when the magnetic body detection sensor 30 approaches the metal, an eddy current is generated in the detection target, and the inductance and impedance of the coil are reduced. Further, when the relative permeability of the detection target is much larger than 1, the influence of the relative permeability is superior to the influence of the eddy current, and the inductance and impedance of the coil are increased. The magnetic body detection sensor 30 receives the excitation signal output from the AC signal generator 2, and outputs a change in the electromagnetic characteristics (inductance, impedance, etc.) of the coil depending on the detection target as a detection signal. Details of the magnetic body detection sensor 30 will be described later.

信号検出部4は、検出信号増幅部41、振幅検出部42、位相差検出部43等から構成される。検出信号増幅部41は、センサ部3から信号を入力し、振幅検出部42に信号を出力する。振幅検出部42は、検出信号増幅部41から信号を入力し、信号処理部5に振幅検出信号を出力する。位相差検出部43は、交流信号発生部2とセンサ部3から信号を入力し、信号処理部5に位相差検出信号を出力する。   The signal detection unit 4 includes a detection signal amplification unit 41, an amplitude detection unit 42, a phase difference detection unit 43, and the like. The detection signal amplifier 41 receives a signal from the sensor unit 3 and outputs a signal to the amplitude detector 42. The amplitude detector 42 receives a signal from the detection signal amplifier 41 and outputs an amplitude detection signal to the signal processor 5. The phase difference detection unit 43 inputs signals from the AC signal generation unit 2 and the sensor unit 3 and outputs a phase difference detection signal to the signal processing unit 5.

検出信号増幅部41は、差動増幅回路411、バンドパスフィルタ412等から構成される。差動増幅回路411は、磁性体検出センサ30から出力される2つの端子からの検出信号の差を増幅する。バンドパスフィルタ412は、交流信号発生部2から出力される正弦波信号の周波数に近い周波数のみを通過させ、振幅検出部42と位相差検出部43に出力する。このようにして、検出信号増幅部41は、センサ部3から出力される検出信号を増幅する。   The detection signal amplification unit 41 includes a differential amplification circuit 411, a band pass filter 412 and the like. The differential amplifier circuit 411 amplifies the difference between the detection signals from the two terminals output from the magnetic substance detection sensor 30. The band pass filter 412 passes only a frequency close to the frequency of the sine wave signal output from the AC signal generation unit 2 and outputs it to the amplitude detection unit 42 and the phase difference detection unit 43. In this way, the detection signal amplification unit 41 amplifies the detection signal output from the sensor unit 3.

検出信号増幅部41は、例えば、インスツルメンテーションアンプ(増幅度の設定を1本の抵抗で行うことが可能な高性能の差動増幅回路、例えば、INA128等)が挙げられる。インスツルメンテーションアンプにおいて、増幅率を決定する部分に直列共振回路を挿入し、直列共振回路の共振周波数に一致する周波数の近傍だけ増幅率を高くすることによって、差動増幅回路411とバンドパスフィルタ412の機能を持たせることができる。その他、検出信号増幅部41は、高増幅率の増幅機能とバンドパスフィルタ機能を有する回路であれば、どのような回路で構成されても良い。   The detection signal amplifying unit 41 includes, for example, an instrumentation amplifier (a high-performance differential amplifier circuit capable of setting the amplification degree with a single resistor, for example, INA128). In the instrumentation amplifier, a series resonance circuit is inserted in a portion that determines the amplification factor, and the amplification factor is increased only in the vicinity of a frequency that matches the resonance frequency of the series resonance circuit. The function of the filter 412 can be provided. In addition, the detection signal amplifying unit 41 may be configured by any circuit as long as it has a high amplification factor amplification function and a band-pass filter function.

振幅検出部42は、振幅検出回路421(整流回路と平滑化回路を含む。)、増幅回路422等から構成される。振幅検出回路421は、検出信号増幅部41から出力される検出信号の振幅を検出する。増幅回路422は、振幅検出回路421によって検出される振幅を直流増幅する。このようにして、振幅検出部42は、検出信号増幅部41によって増幅される検出信号の振幅を検出する。   The amplitude detection unit 42 includes an amplitude detection circuit 421 (including a rectifier circuit and a smoothing circuit), an amplifier circuit 422, and the like. The amplitude detection circuit 421 detects the amplitude of the detection signal output from the detection signal amplification unit 41. The amplification circuit 422 amplifies the amplitude detected by the amplitude detection circuit 421 by DC. In this way, the amplitude detector 42 detects the amplitude of the detection signal amplified by the detection signal amplifier 41.

振幅検出部42は、例えば、オペレーショナルアンプを使用した整流回路と整流後の波形を成形する平滑化回路および増幅回路によって構成することができる。その他、振幅検出部42は、振幅検出機能を有する回路であれば、どのような回路で構成されても良い。   The amplitude detection unit 42 can be configured by, for example, a rectifier circuit using an operational amplifier, a smoothing circuit that shapes a waveform after rectification, and an amplifier circuit. In addition, the amplitude detector 42 may be configured by any circuit as long as it has a function of detecting an amplitude.

位相差検出部43は、増幅回路431、増幅回路432、位相差検出回路433、平滑化回路434等から構成される。増幅回路431は、検出信号増幅部41から出力される信号を増幅し、矩形波に近い波形にする。増幅回路432は、交流信号発生部2から出力される信号を増幅し、矩形波に近い波形にする。位相差検出回路433は、増幅回路431によって増幅された信号と、増幅回路432によって増幅された信号の位相差を検出する。位相差検出回路433の出力はパルス状で、パルス幅が位相差を示す。このパルス信号を平滑化回路434にてパルス幅に比例したアナログ信号に変換する。このアナログ信号は信号処理部5に送られ、AD変換回路51にて信号処理する。このとき、平滑化回路434を経ずに信号処理部5のコンピュータ52で位相差検出回路433の出力であるパルス状の信号から直接パルス幅を計測することも可能である。   The phase difference detection unit 43 includes an amplification circuit 431, an amplification circuit 432, a phase difference detection circuit 433, a smoothing circuit 434, and the like. The amplifying circuit 431 amplifies the signal output from the detection signal amplifying unit 41 to obtain a waveform close to a rectangular wave. The amplifying circuit 432 amplifies the signal output from the AC signal generating unit 2 to obtain a waveform close to a rectangular wave. The phase difference detection circuit 433 detects the phase difference between the signal amplified by the amplification circuit 431 and the signal amplified by the amplification circuit 432. The output of the phase difference detection circuit 433 is pulsed, and the pulse width indicates the phase difference. The smoothing circuit 434 converts this pulse signal into an analog signal proportional to the pulse width. This analog signal is sent to the signal processing unit 5 and processed by the AD conversion circuit 51. At this time, it is also possible to directly measure the pulse width from the pulse-like signal output from the phase difference detection circuit 433 by the computer 52 of the signal processing unit 5 without passing through the smoothing circuit 434.

位相差検出部43は、例えば、検出信号増幅部41と交流信号発生部2から出力される信号を排他的論理和回路(例えば、PLL IC 4046等)に入力し、排他的論理和回路から出力される信号を抵抗とコンデンサで平滑化し、ローパスフィルタを通して出力する回路として構成することができる。この場合、排他的論理和回路が位相判別の役目を果たす。その他、位相差検出部43は、乗算回路を用いても良く、位相差の検出が可能であれば、どのような回路で構成されても良い。   The phase difference detection unit 43 inputs, for example, signals output from the detection signal amplification unit 41 and the AC signal generation unit 2 to an exclusive OR circuit (for example, PLL IC 4046) and outputs from the exclusive OR circuit. The output signal can be smoothed with a resistor and a capacitor and output through a low-pass filter. In this case, the exclusive OR circuit plays a role of phase discrimination. In addition, the phase difference detection unit 43 may use a multiplication circuit, and may be configured with any circuit as long as the phase difference can be detected.

尚、検出信号増幅部41から出力される検出信号を増幅する前に、位相シフタ回路を通過させるようにしても良い。排他的論理和回路の出力が位相差ゼロを境界として絶対値で出力されるため、位相変化が不連続になる。そこで、位相シフタ回路を通過させることによって位相をずらし、位相変化の不連続を防止するようにしても良い。但し、磁性体検出センサ30のバランスが調整された状態(センサコイル近傍に検出対象が存在しない状態で振幅検出部42の出力が最低になるようにセンサ部3を調整した状態を示す。)であっても、交流信号発生部2から出力される信号とセンサ部3から出力される信号の位相差は、理論的にはゼロになるはずだが、実際にはゼロにならない。また、バンドバスフィルタ412により検出信号の位相がずれる現象もある。従って、位相シフタ回路は不要となる場合が多い。   The detection signal output from the detection signal amplifier 41 may be passed through a phase shifter circuit before being amplified. Since the output of the exclusive OR circuit is output as an absolute value with a phase difference of zero as a boundary, the phase change becomes discontinuous. Therefore, the phase may be shifted by passing through a phase shifter circuit to prevent discontinuity of the phase change. However, in a state in which the balance of the magnetic body detection sensor 30 is adjusted (showing a state in which the sensor unit 3 is adjusted so that the output of the amplitude detection unit 42 is minimized when there is no detection target in the vicinity of the sensor coil). Even in this case, the phase difference between the signal output from the AC signal generator 2 and the signal output from the sensor unit 3 should theoretically be zero, but does not actually become zero. There is also a phenomenon that the phase of the detection signal is shifted by the band-pass filter 412. Therefore, the phase shifter circuit is often unnecessary.

信号処理部5は、AD変換回路51、コンピュータ52、計測データ表示回路53、アラーム出力回路54等から構成される。AD変換回路51は、信号検出部4から信号を入力し、コンピュータ52に信号を出力する。コンピュータ52は、AD変換回路51から信号を入力し、計測データ表示回路53とアラーム出力回路54に信号を出力する。   The signal processing unit 5 includes an AD conversion circuit 51, a computer 52, a measurement data display circuit 53, an alarm output circuit 54, and the like. The AD conversion circuit 51 receives a signal from the signal detection unit 4 and outputs a signal to the computer 52. The computer 52 inputs a signal from the AD conversion circuit 51 and outputs a signal to the measurement data display circuit 53 and the alarm output circuit 54.

AD変換回路51は、信号検出部4から出力される振幅信号と位相差信号をアナログデジタル変換する。コンピュータ52は、計測データ表示回路53、アラーム出力回路54、センサバランス調整機構61等の制御や、AD変換回路51から入力されるデジタルデータの処理を行う。計測データ表示回路53は、振幅信号と位相差信号の計測結果を表示する。アラーム出力回路54は、振幅信号や位相差信号が所定の範囲内から外れた場合、光や音等で警報を発する。   The AD conversion circuit 51 performs analog-digital conversion on the amplitude signal and the phase difference signal output from the signal detection unit 4. The computer 52 controls the measurement data display circuit 53, the alarm output circuit 54, the sensor balance adjustment mechanism 61, and the like, and processes digital data input from the AD conversion circuit 51. The measurement data display circuit 53 displays the measurement results of the amplitude signal and the phase difference signal. The alarm output circuit 54 issues an alarm with light or sound when the amplitude signal or the phase difference signal is out of a predetermined range.

センサ制御部6は、センサバランス調整機構61等から構成される。センサバランス調整機構61は、コンピュータ52の制御に従い、磁性体検出センサ30の特性のバランスを調整する。センサバランス調整機構61は、例えば、サーボモータ(不図示)等を有する。第1実施形態では、センサバランス調整機構61は、コンピュータ52の制御信号を受信すると、図3に図示する調整用トリマ抵抗37の抵抗値を調整する。尚、センサバランス調整機構61を用いたコンピュータ制御による調整に代えて、手動調整でも良い。いずれの場合であっても、磁性体検出センサ30の近傍に検出対象が存在しないとき、振幅検出部42の出力が最低になるように調整する。   The sensor control unit 6 includes a sensor balance adjustment mechanism 61 and the like. The sensor balance adjustment mechanism 61 adjusts the balance of the characteristics of the magnetic body detection sensor 30 according to the control of the computer 52. The sensor balance adjustment mechanism 61 includes, for example, a servo motor (not shown). In the first embodiment, the sensor balance adjustment mechanism 61 adjusts the resistance value of the adjustment trimmer resistor 37 illustrated in FIG. 3 when receiving the control signal of the computer 52. Note that manual adjustment may be used instead of computer-controlled adjustment using the sensor balance adjustment mechanism 61. In either case, when there is no detection target in the vicinity of the magnetic substance detection sensor 30, adjustment is made so that the output of the amplitude detector 42 is minimized.

図2は、第1実施形態における磁性体検出センサの断面図である。磁性体検出センサ30は、センサカバー31を有し、センサカバー31の後端部312から延びる接続ケーブル7で交流信号発生部2および信号検出部4と接続されている。操作者は、センサカバー31の前端部311を検出対象の磁性体が存在し得る方向に向ける。例えば、体腔内の磁性体を検出する場合、操作者は、センサカバー31の前端部311を検出対象が存在すると思われる方向と対向させる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the magnetic substance detection sensor according to the first embodiment. The magnetic body detection sensor 30 has a sensor cover 31 and is connected to the AC signal generation unit 2 and the signal detection unit 4 by a connection cable 7 extending from the rear end 312 of the sensor cover 31. The operator points the front end 311 of the sensor cover 31 in a direction in which the magnetic body to be detected can exist. For example, when detecting a magnetic body in the body cavity, the operator makes the front end 311 of the sensor cover 31 face the direction in which the detection target is supposed to exist.

センサカバー31は、コア32、コイルボビン33、一対のコイル34A、34B等を内部に備える。コア32は、長手方向Xに延びる棒体である。コア32は、例えば、フェライトコアが挙げられる。コイルボビン33は、長手方向Xに延びる円柱状の中空部331を有する筒体であって、中空部331にはコア32が位置する。仮想線321は、コア32の長手方向Xの寸法を二等分する。コイル34A、34Bは、コイルボビン33(コア32)の周方向に巻かれ、コア32の長手方向X中心、すなわち仮想線321を対称軸として略対称となる位置に配置される。コイル34A、34Bは、コア32に対して同一の方向に巻かれる。   The sensor cover 31 includes a core 32, a coil bobbin 33, a pair of coils 34A and 34B, and the like. The core 32 is a rod that extends in the longitudinal direction X. Examples of the core 32 include a ferrite core. The coil bobbin 33 is a cylinder having a cylindrical hollow portion 331 extending in the longitudinal direction X, and the core 32 is located in the hollow portion 331. The virtual line 321 bisects the dimension of the core 32 in the longitudinal direction X. The coils 34 </ b> A and 34 </ b> B are wound in the circumferential direction of the coil bobbin 33 (core 32), and are disposed at positions that are substantially symmetric with respect to the longitudinal direction X center of the core 32, i.e., the virtual line 321. The coils 34A and 34B are wound around the core 32 in the same direction.

コイルボビン33は、2つの凹部332A、332Bを有する。凹部332A、332Bは、コイルボビン33の周方向において環状に形成され、仮想線321を対称軸として略対称に位置する。コイルボビン33は、電気絶縁性を有する樹脂であって、温度による膨張収縮変化の少ない材質が望ましい。コイルボビン33は、コイル34A、34Bの位置を規制し、コア32をコイル34A、34Bの内部に位置させるためのものであり、前述の条件を満たすものであれば、どのようなものでも良い。また、コイル34A、34Bは、コイルボビン33を用いずに、直接コア32に巻かれても良い。この場合、コイル34A、34Bをセンサカバー31内に保持する中子となる支持体があれば、コイルボビン33は不要である。   The coil bobbin 33 has two recesses 332A and 332B. The recesses 332A and 332B are formed in an annular shape in the circumferential direction of the coil bobbin 33, and are positioned approximately symmetrically with the virtual line 321 as the axis of symmetry. The coil bobbin 33 is a resin having electrical insulation, and is preferably made of a material that hardly changes in expansion and contraction due to temperature. The coil bobbin 33 is for restricting the positions of the coils 34A and 34B and for positioning the core 32 inside the coils 34A and 34B. Any coil bobbin 33 may be used as long as it satisfies the above-described conditions. Further, the coils 34 </ b> A and 34 </ b> B may be directly wound around the core 32 without using the coil bobbin 33. In this case, the coil bobbin 33 is not required if there is a support body serving as a core for holding the coils 34A and 34B in the sensor cover 31.

コイル34A、34Bは、巻数、長手方向Xの長さ、長手方向Xと直交する断面積、巻方向が同一である。コイル34A、34Bは、それぞれ、凹部332A、332Bに巻かれるので、前述の通り、コイル34A、34Bは、コア32の長手方向X中心を対称軸として略対称となる位置に配置されることになる。従って、2つのコイル34A、34Bのインピーダンスが略同一となる。   The coils 34A and 34B have the same number of turns, the length in the longitudinal direction X, the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction X, and the winding direction. Since the coils 34A and 34B are wound around the recesses 332A and 332B, respectively, as described above, the coils 34A and 34B are disposed at substantially symmetrical positions with the longitudinal center X of the core 32 as the symmetry axis. . Accordingly, the impedances of the two coils 34A and 34B are substantially the same.

尚、センサカバー31は、図3に図示する第1端子361〜第4端子364も内部に備える。また、抵抗35A、35B、調整用トリマ抵抗37は、センサカバー31内にあることが望ましいが、センサカバー31の外にあっても良い。   The sensor cover 31 also includes a first terminal 361 to a fourth terminal 364 shown in FIG. The resistors 35 </ b> A and 35 </ b> B and the adjustment trimmer resistor 37 are preferably inside the sensor cover 31, but may be outside the sensor cover 31.

図3は、第1実施形態における磁性体検出センサの回路図である。第1実施形態における磁性体検出センサ30は、一対の抵抗35A、35Bおよび一対のコイル34A、34BからRL交流ブリッジ回路が構成される。RL交流ブリッジ回路は、例えば、交流のインピーダンス測定に応用されるホイートストンブリッジ回路である。抵抗35A、35Bは、抵抗値が略同一である。また、前述の通り、コイル34A、34Bは、インピーダンスが略同一である。コイル34A、34Bの巻方向(図3では各コイル近傍の●「黒丸」によって巻始めの位置を図示)は同一である。コイル34Aと抵抗35Aの間には、第1端子361が接続される。コイル34Aとコイル34Bの間には、第2端子362が接続される。コイル34Bと抵抗35Bの間には、第3端子363が接続される。抵抗35Aと抵抗35Bの間には、調整用トリマ抵抗37を介して第4端子364が接続される。従って、調整用トリマ抵抗37は、抵抗35Aと抵抗35Bの間に位置することになる。   FIG. 3 is a circuit diagram of the magnetic substance detection sensor in the first embodiment. In the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment, an RL AC bridge circuit is configured by a pair of resistors 35A and 35B and a pair of coils 34A and 34B. The RL AC bridge circuit is, for example, a Wheatstone bridge circuit applied to AC impedance measurement. The resistors 35A and 35B have substantially the same resistance value. As described above, the coils 34A and 34B have substantially the same impedance. The winding direction of the coils 34A and 34B (in FIG. 3, the winding start position is indicated by the “black circle” in the vicinity of each coil). A first terminal 361 is connected between the coil 34A and the resistor 35A. A second terminal 362 is connected between the coil 34A and the coil 34B. A third terminal 363 is connected between the coil 34B and the resistor 35B. A fourth terminal 364 is connected between the resistors 35 </ b> A and 35 </ b> B via an adjustment trimmer resistor 37. Therefore, the adjustment trimmer resistor 37 is located between the resistors 35A and 35B.

第2端子362と第4端子364の間には、発振回路21によって任意の周波数の正弦波交流信号が印加される。信号検出部4は、第1端子361と第3端子363から検出信号を用い振幅と位相差を検出する。尚、第1端子361と第3端子363の間に正弦波交流信号を印加し、第2端子362と第4端子364から検出信号を用い振幅と位相差を検出することも可能である。すなわち、交流ブリッジ回路の4つの端子のうち、一方の対向する2つの端子を励磁端子とし、他方の対向する2つの端子を検出端子とすることができる。以下では、混乱を避けるために、第2端子362と第4端子364の間に正弦波交流信号を印加し、第1端子361と第3端子363から検出信号を検出するものとして説明する。   A sine wave AC signal having an arbitrary frequency is applied between the second terminal 362 and the fourth terminal 364 by the oscillation circuit 21. The signal detection unit 4 detects amplitude and phase difference using detection signals from the first terminal 361 and the third terminal 363. It is also possible to apply a sine wave AC signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 and detect the amplitude and phase difference from the second terminal 362 and the fourth terminal 364 using detection signals. That is, of the four terminals of the AC bridge circuit, one opposing two terminals can be used as excitation terminals, and the other two opposing terminals can be used as detection terminals. Hereinafter, in order to avoid confusion, a description will be given assuming that a sinusoidal AC signal is applied between the second terminal 362 and the fourth terminal 364 and a detection signal is detected from the first terminal 361 and the third terminal 363.

ここで、第1実施形態における磁性体検出方法を説明する。事前準備として、周囲に磁性体が存在しない状態で調整用トリマ抵抗37を調整し、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅が最低になるように、交流ブリッジ回路のバランスを調整することが望ましい。具体的には、操作者の手動制御またはコンピュータ52の自動制御によって、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅が最低になるように、調整用トリマ抵抗37の抵抗値を調整する。   Here, the magnetic body detection method in 1st Embodiment is demonstrated. As an advance preparation, the adjustment trimmer resistor 37 is adjusted in the absence of a magnetic substance in the surroundings, and the balance of the AC bridge circuit is adjusted so that the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 is minimized. It is desirable to adjust. Specifically, the resistance value of the adjustment trimmer resistor 37 is adjusted so that the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 is minimized by manual control of the operator or automatic control of the computer 52. To do.

調整用トリマ抵抗37の抵抗値を調整すると、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅は、理論的にはゼロになるはずである。しかし、実際にはゼロにならない。この状態で、第1実施形態における磁性体検出センサ30では、コイル34A、34Bの一方に検出対象の磁性体が接近すると、コイル34A、34Bのバランスが崩れ、交流ブリッジ回路の位相が変化し、また振幅は渦電流により、バランスを調整した振幅より更に小さくなる場合がある。   When the resistance value of the adjustment trimmer resistor 37 is adjusted, the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 should theoretically become zero. However, it is not actually zero. In this state, in the magnetic body detection sensor 30 according to the first embodiment, when the magnetic body to be detected approaches one of the coils 34A and 34B, the balance of the coils 34A and 34B is lost, and the phase of the AC bridge circuit changes. In addition, the amplitude may be further smaller than the amplitude adjusted for balance due to eddy current.

ここで、信号の振幅が最低となるとき、位相差が、−α<位相差<α(αは、0度<α<90度を満たす定数)となるように調整することが望ましい。言い換えれば、位相差の絶対値が定数α以下となるように調整することが望ましい。理由については、図11(b)を参照しながら後述する。   Here, when the amplitude of the signal is minimum, it is desirable to adjust the phase difference so that −α <phase difference <α (α is a constant satisfying 0 degree <α <90 degrees). In other words, it is desirable to adjust so that the absolute value of the phase difference is equal to or less than the constant α. The reason will be described later with reference to FIG.

操作者が磁性体検出装置1を起動させると、発振回路21は第2端子362と第4端子364の間に正弦波交流信号を印加する。この状態で、操作者が、磁性体検出センサ30の前端部311を検出対象が存在し得る方向に向ける。そうすると、前端部311側に設けられたコイル34Aのインピーダンスが変化する。尚、コイル34Bのインピーダンスもわずかに変化することがある。但し、コイル34Aはコイル34Bよりも検出対象に接近しているので、コイル34Aのインピーダンスの変化は、コイル34Bのインピーダンスの変化よりもはるかに大きい。   When the operator activates the magnetic substance detection device 1, the oscillation circuit 21 applies a sine wave AC signal between the second terminal 362 and the fourth terminal 364. In this state, the operator directs the front end 311 of the magnetic body detection sensor 30 in a direction in which a detection target can exist. Then, the impedance of the coil 34A provided on the front end 311 side changes. The impedance of the coil 34B may change slightly. However, since the coil 34A is closer to the detection target than the coil 34B, the change in the impedance of the coil 34A is much larger than the change in the impedance of the coil 34B.

コイル34Aのインピーダンスが変化すると、磁性体検出センサ30のRL交流ブリッジ回路がバランスを崩し、第1端子361と第3端子363の間から検出される信号が変化する。具体的には、操作者が、磁性体検出センサ30の前端部311を検出対象に近づけていくと、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅が変化し、第2端子362と第4端子364の間に印加される正弦波交流信号との位相差も変化する。   When the impedance of the coil 34 </ b> A changes, the RL AC bridge circuit of the magnetic substance detection sensor 30 loses its balance, and the signal detected between the first terminal 361 and the third terminal 363 changes. Specifically, when the operator moves the front end portion 311 of the magnetic body detection sensor 30 closer to the detection target, the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 changes, and the second terminal 362. And the phase difference between the sine wave AC signal applied between the first terminal 364 and the fourth terminal 364 also changes.

信号検出部4は、磁性体検出センサ30から出力される検出信号の振幅を検出し、信号処理部5に出力する。また、信号検出部4は、磁性体検出センサ30から出力される検出信号と交流信号発生部2によって出力される発振信号との位相差を検出し、信号処理部5に出力する。信号処理部5のコンピュータ52は、信号検出部4から出力される振幅信号と位相差信号に基づいて、磁性体の存在有無や位置同定の判定を行う。例えば、振幅信号と位相差信号が所定の閾値を超えた場合、コンピュータ52は、磁性体が存在すると判定し、光や音等で警報を発する旨の制御信号をアラーム出力回路54に対して送信する。また、例えば、コンピュータ52は、振幅信号と位相差信号の変化が大きくなるにつれて、磁性体の存在位置が近いと判定し、光の点滅を早くしたり、音量を大きくしたりする旨の制御信号をアラーム出力回路54に対して送信する。   The signal detection unit 4 detects the amplitude of the detection signal output from the magnetic substance detection sensor 30 and outputs it to the signal processing unit 5. Further, the signal detection unit 4 detects a phase difference between the detection signal output from the magnetic substance detection sensor 30 and the oscillation signal output from the AC signal generation unit 2, and outputs it to the signal processing unit 5. The computer 52 of the signal processing unit 5 determines the presence / absence of the magnetic substance and the position identification based on the amplitude signal and the phase difference signal output from the signal detection unit 4. For example, when the amplitude signal and the phase difference signal exceed a predetermined threshold value, the computer 52 determines that a magnetic material is present, and transmits a control signal to the alarm output circuit 54 to issue an alarm with light or sound. To do. Further, for example, the computer 52 determines that the presence position of the magnetic body is close as the change in the amplitude signal and the phase difference signal increases, and a control signal indicating that the blinking of light is accelerated or the volume is increased. Is transmitted to the alarm output circuit 54.

尚、信号検出部4は、振幅信号と位相差信号のいずれか一方を検出しても良いし、両方を検出してもよい。また、信号処理部5のコンピュータ52は、振幅信号と位相差信号のいずれか一方に基づいて判定を行っても良いし、両方に基づいて判定を行っても良い。検出対象の磁性体の種別が明らかな場合には、検出対象の磁性体の種別によって、振幅信号と位相差信号のどちらを検出するか、または両方を検出するかを選択しても良い。例えば、検出対象の磁性体が、渦電流を生じにくい磁性流体や細い手術針であれば、少なくとも位相差信号を検出する方が良い。この場合には、更に振幅信号を検出することによって、磁性流体や細い手術針以外との識別が容易になる。これは、位相変化が大きくても、振幅変化が大きければ、磁性流体や細い手術針以外の可能性があるという情報が得られるからである。   The signal detection unit 4 may detect either the amplitude signal or the phase difference signal, or may detect both. Further, the computer 52 of the signal processing unit 5 may make the determination based on either the amplitude signal or the phase difference signal, or may make the determination based on both. When the type of the magnetic material to be detected is clear, it may be selected whether to detect either the amplitude signal or the phase difference signal, or to detect both, depending on the type of the magnetic material to be detected. For example, if the magnetic substance to be detected is a magnetic fluid that is unlikely to generate eddy currents or a thin surgical needle, it is better to detect at least the phase difference signal. In this case, by further detecting the amplitude signal, it is easy to distinguish the magnetic fluid from other than the thin surgical needle. This is because even if the phase change is large, if the amplitude change is large, information indicating that there is a possibility other than a magnetic fluid or a thin surgical needle can be obtained.

以上の通り、第1実施形態では、インピーダンスが略同一の一対のコイル34A、34Bと一対の抵抗35A、35Bから構成されるRL交流ブリッジ回路を有する磁性体検出センサ30によって検出対象の磁性体を検出する。第1実施形態における磁性体検出センサ30は、検出対象の比透磁率および検出対象で生じる渦電流がコイル34A、34Bに及ぼす影響を検出しているため、ほとんど地磁気の影響を受けない。従って、安定的に磁性体を検出することができる。また、ほとんど地磁気の影響を受けないので、従来技術のように2つのセンサ(従来技術の場合には磁気センサ)の差分を計測する必要はなく、磁性体を高感度に検出することができる。   As described above, in the first embodiment, the magnetic body to be detected is detected by the magnetic body detection sensor 30 having the RL AC bridge circuit including the pair of coils 34A and 34B having substantially the same impedance and the pair of resistors 35A and 35B. To detect. Since the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment detects the influence of the relative permeability of the detection target and the eddy current generated in the detection target on the coils 34A and 34B, it is hardly affected by the geomagnetism. Therefore, the magnetic material can be detected stably. Further, since it is hardly affected by geomagnetism, it is not necessary to measure the difference between two sensors (magnetic sensor in the case of the prior art) as in the prior art, and the magnetic material can be detected with high sensitivity.

更に、従来技術では、地磁気の影響を低減するために、2つの磁気センサを使用して差分を計測する必要がある。また、従来技術では、磁気センサによって残留磁力を持たない吻合針等や磁性流体を検出するために、吻合針等や磁性流体を励磁するための励磁磁石が必要である。従って、センサ部3(従来技術の場合にはプローブ)の小型化に限界がある。一方、第1実施形態では、磁性体検出センサ30が、主として、コア32と一対のコイル34A、34Bによって構成されるため、センサ部3の小型化が可能となる。   Furthermore, in the prior art, in order to reduce the influence of geomagnetism, it is necessary to measure the difference using two magnetic sensors. Further, in the prior art, in order to detect an anastomosis needle or the like or magnetic fluid having no residual magnetic force by a magnetic sensor, an anastomosis needle or the like or an exciting magnet for exciting the magnetic fluid is required. Therefore, there is a limit to downsizing the sensor unit 3 (probe in the case of the prior art). On the other hand, in the first embodiment, since the magnetic body detection sensor 30 is mainly composed of the core 32 and the pair of coils 34A and 34B, the sensor unit 3 can be downsized.

また、磁性流体は非常に流動性が高く、磁石に吸引される性質を有する。従って、従来技術のように、励磁磁石を有するプローブを患部に長時間接近させておくと、プローブの励磁磁石に磁性流体が引きつけられてしまい、本来とは異なる場所で磁性流体を誤検出する可能性がある。一方、第1実施形態では、センサ部3の内部に強力な励磁磁石が存在しないので、このような心配がない。   In addition, magnetic fluid has very high fluidity and is attracted to a magnet. Therefore, if a probe having an exciting magnet is kept close to the affected area for a long time as in the prior art, the magnetic fluid is attracted to the exciting magnet of the probe, and the magnetic fluid can be erroneously detected at a place different from the original. There is sex. On the other hand, in the first embodiment, there is no such worry because there is no strong exciting magnet inside the sensor unit 3.

また、磁性体検出センサ30が、主として、コア32と一対のコイル34A、34Bによって構成されるため、半導体磁気センサで発生するようなショットノイズや1/fノイズが少ない。従って、検出感度に影響を与えるノイズが少なくなり、磁性体を高感度に検出することができる。   Further, since the magnetic body detection sensor 30 is mainly composed of the core 32 and the pair of coils 34A and 34B, there is little shot noise and 1 / f noise that are generated in the semiconductor magnetic sensor. Therefore, noise that affects the detection sensitivity is reduced, and the magnetic material can be detected with high sensitivity.

<第2実施形態>
第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成要件については、第1実施形態と同じ符号を用い、その構成要件については詳細な説明を省略する。第1実施形態と第2実施形態は、磁性体検出センサ30の構成が異なる。
Second Embodiment
In the second embodiment, the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted. The first embodiment and the second embodiment are different in the configuration of the magnetic body detection sensor 30.

図4は、第2実施形態における磁性体検出センサの断面図である。第1実施形態と同様、磁性体検出センサ30は、センサカバー31を有し、センサカバー31の後端部312から延びる接続ケーブル7で交流信号発生部2および信号検出部4と接続されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a magnetic substance detection sensor according to the second embodiment. Similar to the first embodiment, the magnetic body detection sensor 30 includes a sensor cover 31 and is connected to the AC signal generation unit 2 and the signal detection unit 4 by a connection cable 7 extending from the rear end 312 of the sensor cover 31. .

センサカバー31は、コア32、コイルボビン33、第1コイル34C、一対の第2コイル34D、34E、調整用コア38等を内部に備える。コア32は、長手方向Xに延びる棒体である。コイルボビン33は、長手方向Xに延びる円柱状の中空部331を有する筒体であって、中空部331にはコア32と調整用コア38が位置する。コア32は、コイルボビン33に保持され、位置が固定される。仮想線321は、コア32の長手方向Xの寸法を二等分する。第1コイル34Cは、コイルボビン33(コア32)の周方向に巻かれ、コア32の長手方向X中心、すなわち仮想線321が中心位置となるように配置される。第2コイル34D、34Eは、コイルボビン33(コア32)の周方向に巻かれ、コア32の長手方向X中心、すなわち仮想線321を対称軸として略対称となる位置に配置される。従って、第1コイル34Cは、一対の第2コイル34D、34Eの間に位置する。このようにして、コア32と第1コイル34C及び一対の第2コイル34D、34Eとの相対的な位置関係が固定される。   The sensor cover 31 includes a core 32, a coil bobbin 33, a first coil 34C, a pair of second coils 34D and 34E, an adjustment core 38, and the like. The core 32 is a rod that extends in the longitudinal direction X. The coil bobbin 33 is a cylindrical body having a cylindrical hollow portion 331 extending in the longitudinal direction X, and the core 32 and the adjustment core 38 are located in the hollow portion 331. The core 32 is held by the coil bobbin 33 and the position is fixed. The virtual line 321 bisects the dimension of the core 32 in the longitudinal direction X. The first coil 34 </ b> C is wound in the circumferential direction of the coil bobbin 33 (core 32), and is arranged so that the longitudinal direction X center of the core 32, that is, the imaginary line 321 is the center position. The second coils 34 </ b> D and 34 </ b> E are wound in the circumferential direction of the coil bobbin 33 (core 32), and are disposed at positions that are substantially symmetric with respect to the longitudinal direction X center of the core 32, i.e., the virtual line 321. Accordingly, the first coil 34C is located between the pair of second coils 34D and 34E. In this way, the relative positional relationship between the core 32, the first coil 34C, and the pair of second coils 34D and 34E is fixed.

コイルボビン33は、3つの凹部332C、332D、332Eを有する。凹部332Cは、コイルボビン33の周方向において環状に形成され、仮想線321を長手方向Xの中心位置とする。凹部332D、332Eは、コイルボビン33の周方向において環状に形成され、仮想線321を対称軸として略対称に位置する。コイルボビン33は、第1コイル34C、第2コイル34D、34Eの位置を規制し、コア32を第1コイル34C、第2コイル34D、34Eの内部に位置させ、相対的な位置関係を固定するためのものであり、前述の条件を満たすものであれば、どのようなものでも良い。また、第1コイル34C、第2コイル34D、34Eは、コイルボビン33を用いずに、直接コア32に巻かれても良い。この場合、コア32、第1コイル34C、第2コイル34D、34Eをセンサカバー31内に保持する中子となる支持体があれば、コイルボビン33は不要である。   The coil bobbin 33 has three concave portions 332C, 332D, and 332E. The recess 332 </ b> C is formed in an annular shape in the circumferential direction of the coil bobbin 33, and the virtual line 321 is the center position in the longitudinal direction X. The recesses 332D and 332E are formed in an annular shape in the circumferential direction of the coil bobbin 33, and are positioned substantially symmetrically with the virtual line 321 as the axis of symmetry. The coil bobbin 33 regulates the positions of the first coil 34C and the second coils 34D and 34E, positions the core 32 inside the first coil 34C and the second coils 34D and 34E, and fixes the relative positional relationship. Any material may be used as long as it satisfies the above conditions. Further, the first coil 34 </ b> C and the second coils 34 </ b> D and 34 </ b> E may be directly wound around the core 32 without using the coil bobbin 33. In this case, the coil bobbin 33 is not required if there is a support body serving as a core for holding the core 32, the first coil 34C, and the second coils 34D, 34E in the sensor cover 31.

第2コイル34D、34Eは、巻数、長さ、長手方向Xと直交する断面積が同一であって、互いに巻方向が反対である。第1コイル34C、第2コイル34D、34Eは、それぞれ、凹部332C、332D、332Eに巻かれるので、前述の通り、第1コイル34Cは、コア32の長手方向X中心が中心位置となるように配置され、第2コイル34D、34Eは、コア32の長手方向X中心を対称軸として略対称となる位置に配置されることになる。従って、コイルのインダクタンスが略同一となる。   The second coils 34 </ b> D and 34 </ b> E have the same number of turns, a length, and a cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction X, and are opposite in winding direction. Since the first coil 34C and the second coils 34D and 34E are wound around the recesses 332C, 332D and 332E, respectively, as described above, the first coil 34C has the center position in the longitudinal direction X center of the core 32. The second coils 34 </ b> D and 34 </ b> E are arranged at positions that are substantially symmetric with respect to the longitudinal direction X center of the core 32 as an axis of symmetry. Therefore, the inductances of the coils are substantially the same.

調整用コア38は、センサ部3から出力される検出信号の振幅を調整するものであって、コア32と長手方向Xに離間してコイルボビン33の中空部331に位置し、長手方向Xに移動可能である。調整用コア38は、コア32よりもセンサカバー31の後端部312側に位置する。例えば、コイルボビン33と調整用コア38にねじ切りを行うと、調整用コア38を回転させることで調整用コア38の位置を調整することができる。調整用コア38は、例えば、サーボモータ(不図示)等によって長手方向Xの位置を調整可能となっている。第2実施形態では、センサ制御部6のセンサバランス調整機構61は、コンピュータ52からの制御信号を受信すると、調整用コア38の長手方向Xの位置を調整する。   The adjustment core 38 adjusts the amplitude of the detection signal output from the sensor unit 3, is spaced apart from the core 32 in the longitudinal direction X, is positioned in the hollow portion 331 of the coil bobbin 33, and moves in the longitudinal direction X Is possible. The adjustment core 38 is located closer to the rear end 312 of the sensor cover 31 than the core 32. For example, when the coil bobbin 33 and the adjustment core 38 are threaded, the position of the adjustment core 38 can be adjusted by rotating the adjustment core 38. The adjustment core 38 can adjust the position in the longitudinal direction X by, for example, a servo motor (not shown). In the second embodiment, the sensor balance adjustment mechanism 61 of the sensor control unit 6 adjusts the position in the longitudinal direction X of the adjustment core 38 when receiving a control signal from the computer 52.

尚、センサカバー31は、図5に図示する第1端子361〜第4端子364も内部に備える。   The sensor cover 31 also includes a first terminal 361 to a fourth terminal 364 shown in FIG.

図5は、第2実施形態における磁性体検出センサの回路図である。第2実施形態における磁性体検出センサ30は、第1コイル34C、および一対の第2コイル34D、34Eから差動トランス回路が構成される。前述の通り、第2コイル34D、34Eは、インダクタンスが略同一である。第2コイル34D、34Eの巻方向(図5では各コイル近傍の●「黒丸」によって巻始めの位置を図示)は反対である。第1コイル34Cの両端には、第2端子362と第4端子364が接続される。第2コイル34D、34Eは、一方の端部同士が接続されるとともに、第2コイル34Dの他端部には第1端子361が接続され、第2コイル34Eの他端部には第3端子363が接続される。   FIG. 5 is a circuit diagram of a magnetic substance detection sensor according to the second embodiment. In the magnetic body detection sensor 30 according to the second embodiment, a differential transformer circuit is configured by the first coil 34C and the pair of second coils 34D and 34E. As described above, the second coils 34D and 34E have substantially the same inductance. The winding directions of the second coils 34D and 34E (in FIG. 5, the winding start position is indicated by the “black circle” in the vicinity of each coil) are opposite. A second terminal 362 and a fourth terminal 364 are connected to both ends of the first coil 34C. As for 2nd coil 34D, 34E, while one end part is connected, the 1st terminal 361 is connected to the other end part of 2nd coil 34D, and the 3rd terminal is connected to the other end part of 2nd coil 34E. 363 is connected.

第5端子365は、第1端子361と第3端子363との間に位置する端子とする。周囲に磁性体が存在しない状態で相互誘導によって第2コイル34Eに誘導される信号(第3端子363と第5端子365から検出される信号)は、第2コイル34Dに誘導される信号(第1端子361と第5端子365から検出される信号)と比較して、振幅が同一であって、位相が180度ずれている。この状態では、第1端子361と第3端子363から検出される信号は、第2コイル34Eに誘導される信号と第2コイル34Dに誘導される信号が合成され、理想的にはゼロになる。しかし、実際にはゼロになることはない。   The fifth terminal 365 is a terminal located between the first terminal 361 and the third terminal 363. A signal (a signal detected from the third terminal 363 and the fifth terminal 365) induced to the second coil 34E by mutual induction in the absence of a magnetic substance in the surroundings is a signal (the first signal detected from the third terminal 363 and the fifth terminal 365). Compared with signals detected from the first terminal 361 and the fifth terminal 365), the amplitude is the same and the phase is shifted by 180 degrees. In this state, the signal detected from the first terminal 361 and the third terminal 363 is composed of the signal induced in the second coil 34E and the signal induced in the second coil 34D, and ideally becomes zero. . However, it never actually goes to zero.

図5に示す差動トランス回路の回路図は、変位センサとして利用される差動トランス回路の回路図として良く知られている。変位センサは、コイルの中心にあるコアが移動し、変位を測定する。一方、第2実施形態における磁性体検出センサ30は、コア32を固定しておき、磁性体検出センサ30に接近する磁性体の影響によって、コア32があたかも移動するかのような振る舞いをし、磁性体の接近を検出する。   The circuit diagram of the differential transformer circuit shown in FIG. 5 is well known as a circuit diagram of a differential transformer circuit used as a displacement sensor. In the displacement sensor, the core at the center of the coil moves, and the displacement is measured. On the other hand, the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment has the core 32 fixed, and behaves as if the core 32 moves due to the influence of the magnetic body approaching the magnetic body detection sensor 30. Detecting the approach of a magnetic material.

第2端子362と第4端子364の間には、発振回路21によって任意の周波数の正弦波交流信号が印加される。信号検出部4は、第1端子361と第3端子363から検出信号を検出する。尚、第1端子361と第3端子363の間に正弦波交流信号を印加し、第2端子362と第4端子364から検出信号を検出することも可能である。すなわち、第1コイル34Cと一対の第2コイル34D、34Eのいずれか一方に接続される2つの端子を励磁端子とし、他方に接続される2つの端子を検出端子とすることができる。以下では、混乱を避けるために、第2端子362と第4端子364の間に正弦波交流信号を印加し、第1端子361と第3端子363から検出信号を検出するものとして説明する。   A sine wave AC signal having an arbitrary frequency is applied between the second terminal 362 and the fourth terminal 364 by the oscillation circuit 21. The signal detection unit 4 detects a detection signal from the first terminal 361 and the third terminal 363. It is also possible to apply a sine wave AC signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 and detect the detection signal from the second terminal 362 and the fourth terminal 364. That is, two terminals connected to one of the first coil 34C and the pair of second coils 34D and 34E can be used as excitation terminals, and two terminals connected to the other can be used as detection terminals. Hereinafter, in order to avoid confusion, a description will be given assuming that a sinusoidal AC signal is applied between the second terminal 362 and the fourth terminal 364 and a detection signal is detected from the first terminal 361 and the third terminal 363.

ここで、第2実施形態における磁性体検出方法を説明する。事前準備として、周囲に磁性体が存在しない状態で調整用コア38を調整し、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅が最低になるように、差動トランス回路のバランスを調整することが望ましい。具体的には、操作者の手動制御またはコンピュータ52の自動制御によって、第1端子361と第3端子363の間の信号の振幅が最低になるように、調整用コア38の長手方向Xの位置を調整する。ここで、第1実施形態と同様、信号の振幅が最低となるとき、位相差が、−α<位相差<α(αは、0度<α<90度を満たす定数)となるように調整することが望ましい。理由については、図11(b)を参照しながら後述する。その後、操作者が磁性体検出装置1を起動させた後は、第1実施形態における磁性体検出方法と同様である。   Here, the magnetic body detection method in 2nd Embodiment is demonstrated. As a preliminary preparation, the adjustment core 38 is adjusted in the absence of a magnetic substance in the surroundings, and the differential transformer circuit is balanced so that the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 is minimized. It is desirable to adjust. Specifically, the position of the adjustment core 38 in the longitudinal direction X is set so that the amplitude of the signal between the first terminal 361 and the third terminal 363 is minimized by manual control of the operator or automatic control of the computer 52. Adjust. Here, as in the first embodiment, when the amplitude of the signal is minimum, the phase difference is adjusted to satisfy −α <phase difference <α (α is a constant satisfying 0 degree <α <90 degrees). It is desirable to do. The reason will be described later with reference to FIG. After that, after the operator activates the magnetic body detection device 1, it is the same as the magnetic body detection method in the first embodiment.

調整用コア38は、例えばフェライトコア、銅コア、アルミニウムコア等が挙げられる。フェライトコアの場合、比透磁率が1よりはるかに大きく、渦電流が生じないので、第2コイル34Eのインダクタンスが大きくなる方向に調整可能である。また、銅コアやアルミニウムコアの場合、比透磁率が1に近く、渦電流が生じるので、比透磁率より渦電流の効果が大きく、第2コイル34Eのインダクタンスが小さくなる方向に調整可能である。このように、調整用コア38の材質は、必要に応じて適宜選択可能である。   Examples of the adjustment core 38 include a ferrite core, a copper core, and an aluminum core. In the case of a ferrite core, the relative permeability is much larger than 1, and no eddy current is generated, so that the inductance of the second coil 34E can be adjusted. In the case of a copper core or an aluminum core, the relative permeability is close to 1 and an eddy current is generated. Therefore, the effect of the eddy current is greater than the relative permeability and the inductance of the second coil 34E can be adjusted to be reduced. . As described above, the material of the adjustment core 38 can be appropriately selected as necessary.

以上の通り、第2実施形態では、第1コイル34Cと、インダクタンスが略同一の一対の第2コイル34D、34Eから構成される差動トランス回路を有する磁性体検出センサ30によって検出対象の磁性体を検出する。第1実施形態と同様、第2実施形態における磁性体検出センサ30も、検出対象の比透磁率が第1コイル34C、第2コイル34D、34Eに及ぼす影響を検出しているため、地磁気の影響を受けない。従って、安定的に磁性体を検出することができる。また、地磁気の影響を受けないので、従来技術のように2つのセンサ(従来技術の場合には磁気センサ)の差分を計測する必要はなく、磁性体を高感度に検出することができる。   As described above, in the second embodiment, the magnetic body to be detected by the magnetic body detection sensor 30 having the differential transformer circuit including the first coil 34C and the pair of second coils 34D and 34E having substantially the same inductance. Is detected. Similarly to the first embodiment, the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment also detects the influence of the relative permeability of the detection target on the first coil 34C and the second coils 34D and 34E, and therefore the influence of geomagnetism. Not receive. Therefore, the magnetic material can be detected stably. Further, since it is not affected by geomagnetism, it is not necessary to measure the difference between two sensors (magnetic sensor in the case of the prior art) as in the prior art, and the magnetic material can be detected with high sensitivity.

また、第2実施形態でも、磁性体検出センサ30が、主として、コア32、第1コイル34C、一対の第2コイル34D、34Eによって構成されるため、第1実施形態と同様、センサ部3の小型化が可能となる。また、第1実施形態と同様、検出感度に影響を与えるノイズが少なくなり、磁性体を高感度に検出することができる。   In the second embodiment, the magnetic body detection sensor 30 is mainly composed of the core 32, the first coil 34C, and the pair of second coils 34D and 34E. Miniaturization is possible. Further, as in the first embodiment, noise that affects the detection sensitivity is reduced, and the magnetic material can be detected with high sensitivity.

<第3実施形態>
第3実施形態において、第1、第2実施形態と同様の構成要件については、第1、第2実施形態と同じ符号を用い、その構成要件については詳細な説明を省略する。第1、第2実施形態と第3実施形態は、主にセンサ制御部6の構成が異なる。第3実施形態のセンサ制御部6は、第1、第2実施形態のいずれの磁性体検出センサ30に対しても適用可能である。以下では、第1実施形態の磁性体検出センサ30を例に挙げて説明する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, the same constituent elements as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments, and detailed description thereof is omitted. The first, second and third embodiments are mainly different in the configuration of the sensor control unit 6. The sensor control unit 6 of the third embodiment can be applied to any of the magnetic body detection sensors 30 of the first and second embodiments. Hereinafter, the magnetic body detection sensor 30 of the first embodiment will be described as an example.

図6は、第3実施形態における磁性体検出装置の装置構成図である。図1と図6を比較すると、センサ部3とセンサ制御部6の構成が異なる。一般に、センサは温度変化の影響を受ける。本発明に係る磁性体検出センサ30も例外ではなく、ある程度の温度変化の影響を受ける。そこで、第3実施形態では、センサカバー31内の温度を一定に保つ仕組みを実現する。   FIG. 6 is an apparatus configuration diagram of the magnetic body detection apparatus according to the third embodiment. When FIG. 1 and FIG. 6 are compared, the configurations of the sensor unit 3 and the sensor control unit 6 are different. In general, the sensor is affected by temperature changes. The magnetic body detection sensor 30 according to the present invention is no exception and is affected by a certain temperature change. Therefore, in the third embodiment, a mechanism for keeping the temperature in the sensor cover 31 constant is realized.

センサ部3は、磁性体検出センサ30に加えて、温度センサ39を備える。温度センサ39は、センサカバー31内の温度を計測し、信号処理部5のコンピュータ52に温度データを送信する。   The sensor unit 3 includes a temperature sensor 39 in addition to the magnetic body detection sensor 30. The temperature sensor 39 measures the temperature in the sensor cover 31 and transmits temperature data to the computer 52 of the signal processing unit 5.

センサ制御部6は、センサバランス調整機構61に加えて、エアポンプ62、加熱装置63を備える。エアポンプ62は、磁性体検出センサ30のセンサカバー31内にエアを送出する。加熱装置63は、エアポンプ62によってセンサカバー31内に送出されるエアを加熱する。   The sensor control unit 6 includes an air pump 62 and a heating device 63 in addition to the sensor balance adjustment mechanism 61. The air pump 62 sends air into the sensor cover 31 of the magnetic substance detection sensor 30. The heating device 63 heats the air sent into the sensor cover 31 by the air pump 62.

図7は、第3実施形態における磁性体検出センサの断面図である。センサカバー31は、エアポンプ62によって外部から送り込まれるエアの通路となる通風管313を備える。コア32には、エアの通路として、長手方向Xに貫通する通風孔322が設けられる。コイルボビン33には、エアの通路として、中空部331よりも径方向外側の位置に、周方向において環状に形成される通風孔333が形成される。通風孔333の長手方向Xと直交する断面は、ドーナツ状である。尚、図7には図示しないが、センサカバー31の後端部312には、エアの送出孔と排出孔が設けられる。   FIG. 7 is a cross-sectional view of a magnetic substance detection sensor according to the third embodiment. The sensor cover 31 includes a ventilation pipe 313 serving as a passage for air sent from the outside by the air pump 62. The core 32 is provided with a ventilation hole 322 penetrating in the longitudinal direction X as an air passage. The coil bobbin 33 is formed with a vent hole 333 formed in an annular shape in the circumferential direction at a position radially outside the hollow portion 331 as an air passage. The cross section orthogonal to the longitudinal direction X of the ventilation hole 333 has a donut shape. Although not shown in FIG. 7, the rear end portion 312 of the sensor cover 31 is provided with an air sending hole and a discharge hole.

図7では、矢印によってエアの流れを図示している。エアポンプ62によって不図示の送出孔から送り込まれるエアは、通風管313、コア32の通風孔322、コイルボビン33の通風孔333を通り、不図示の排出孔から出ていく。   In FIG. 7, the flow of air is illustrated by arrows. Air sent from a delivery hole (not shown) by the air pump 62 passes through the ventilation pipe 313, the ventilation hole 322 of the core 32, and the ventilation hole 333 of the coil bobbin 33 and exits from the discharge hole (not shown).

ここで、センサカバー31内の温度を一定にする磁性体検出方法について説明する。温度センサ39は、温度データを随時コンピュータ52に送信する。コンピュータ52は、温度データの変化を検出すると、設定温度のエアをセンサカバー31内に送出するように、エアポンプ62と加熱装置63に対して制御信号を送信する。エアポンプ62は、コンピュータ52からの制御信号に従い、磁性体検出センサ30のセンサカバー31内にエアを送出する。加熱装置63は、コンピュータ52からの制御信号に従い、エアポンプ62によってセンサカバー31内に送出されるエアが設定温度となるように加熱する。設定温度は、環境温度よりも高い値とする。このようにして、第3実施形態における磁性体検出装置1は、温度センサ39の情報を基に加熱装置63でエアの温度を一定に制御し、センサカバー31内で環境温度よりも高温のエアを循環させ、センサカバー31内の温度を一定に保つ。   Here, a method of detecting a magnetic material that keeps the temperature in the sensor cover 31 constant will be described. The temperature sensor 39 transmits temperature data to the computer 52 as needed. When detecting the change in the temperature data, the computer 52 transmits a control signal to the air pump 62 and the heating device 63 so as to send air at the set temperature into the sensor cover 31. The air pump 62 sends air into the sensor cover 31 of the magnetic body detection sensor 30 in accordance with a control signal from the computer 52. The heating device 63 heats the air sent into the sensor cover 31 by the air pump 62 in accordance with a control signal from the computer 52 so as to reach a set temperature. The set temperature is higher than the environmental temperature. In this manner, the magnetic body detection device 1 according to the third embodiment controls the air temperature to be constant by the heating device 63 based on the information of the temperature sensor 39, and air that is hotter than the ambient temperature in the sensor cover 31. Is circulated to keep the temperature in the sensor cover 31 constant.

設定温度を環境温度よりも高い値とする理由は、センサカバー31内から外部に流出する熱量と、エアポンプ62によるセンサカバー31内に流入する熱量を等しくし、センサカバー31内を熱的平衡状態にするためである。反対に、設定温度を環境温度よりも低い値とすることによって同様の目的を達成することも可能である。この場合、エアポンプ62からは更に低い温度のエアをセンサカバー31内に送出し、センサカバー31内を熱的平衡状態にする。   The reason why the set temperature is higher than the ambient temperature is that the amount of heat flowing out from the sensor cover 31 to the outside is equal to the amount of heat flowing into the sensor cover 31 by the air pump 62, and the sensor cover 31 is in a thermal equilibrium state. It is to make it. On the contrary, the same purpose can be achieved by setting the set temperature to a value lower than the ambient temperature. In this case, air at a lower temperature is sent from the air pump 62 into the sensor cover 31 to bring the sensor cover 31 into a thermal equilibrium state.

尚、前述の方法に代えて、エアポンプ62から常時一定温度の大量のエアを送出することによって、センサカバー31内の温度を一定に保つこともできる。この場合、温度センサ39は、センサカバー31内に設ける必要はない。   Instead of the above-described method, the temperature in the sensor cover 31 can be kept constant by sending a large amount of air at a constant temperature from the air pump 62 at all times. In this case, the temperature sensor 39 need not be provided in the sensor cover 31.

第3実施形態では、センサカバー31内の温度を一定に保つことができる。従って、磁性体検出センサ30は、温度変化の影響を受けず、磁性体を高感度に検出することができる。   In the third embodiment, the temperature in the sensor cover 31 can be kept constant. Therefore, the magnetic body detection sensor 30 can detect the magnetic body with high sensitivity without being affected by the temperature change.

<第4実施形態>
第4実施形態において、第1、第2実施形態と同様の構成要件については、第1、第2実施形態と同じ符号を用い、その構成要件については詳細な説明を省略する。第1、第2実施形態と第4実施形態は、主にセンサ制御部6の構成が異なる。第4実施形態のセンサ制御部6は、第1、第2実施形態のいずれの磁性体検出センサ30に対しても適用可能である。以下では、第1実施形態の磁性体検出センサ30を例に挙げて説明する。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments, and detailed description thereof is omitted. The first, second and fourth embodiments mainly differ in the configuration of the sensor control unit 6. The sensor control unit 6 of the fourth embodiment can be applied to any of the magnetic body detection sensors 30 of the first and second embodiments. Hereinafter, the magnetic body detection sensor 30 of the first embodiment will be described as an example.

図8は、第4実施形態における磁性体検出装置の装置構成図である。図1と図8を比較すると、センサ制御部6の構成が異なる。第3実施形態では、センサカバー31内の温度を一定に保つ仕組みを実現するものとしたが、第4実施形態では、センサカバー31内の温度変化の影響を受けにくくする仕組みを実現する。   FIG. 8 is a device configuration diagram of the magnetic body detection device according to the fourth embodiment. Comparing FIG. 1 and FIG. 8, the configuration of the sensor control unit 6 is different. In the third embodiment, a mechanism for keeping the temperature in the sensor cover 31 constant is realized. However, in the fourth embodiment, a mechanism for making it less susceptible to the temperature change in the sensor cover 31 is realized.

センサ制御部6は、センサバランス調整機構61に加えて、アクチュエータ64を備える。アクチュエータ64は、コイルボビン33を長手方向Xの所定位置に移動させる。コイルボビン33は、コア32を内部に有するとともに、コイル34A、34Bが周方向に巻かれているので、コイルボビン33の長手方向Xの位置が移動すれば、コア32、コイル34A、34Bの長手方向Xの位置も移動することになる。   The sensor control unit 6 includes an actuator 64 in addition to the sensor balance adjustment mechanism 61. The actuator 64 moves the coil bobbin 33 to a predetermined position in the longitudinal direction X. The coil bobbin 33 has the core 32 inside, and the coils 34A and 34B are wound in the circumferential direction. Therefore, if the position of the coil bobbin 33 in the longitudinal direction X moves, the longitudinal direction X of the core 32 and the coils 34A and 34B. The position of will also move.

図9は、第4実施形態における磁性体検出センサの断面図である。アクチュエータ64は、コイルボビン33との連結部641を備える。連結部641は、コイルボビン33の後端部335と連結する。コイルボビン33は、その前端部334が、アクチュエータ64によって第1計測位置P1から第2計測位置P2まで移動可能になっている。第1計測位置P1の長手方向Xの位置は、第2計測位置P2の長手方向Xの位置よりも、センサカバー31の前端部311側である。磁性体を検出する際、操作者は、センサカバー31の前端部311を検出対象の磁性体が存在し得る方向に向けるので、第1計測位置P1は、第2計測位置P2よりも検出対象に近い位置である。   FIG. 9 is a cross-sectional view of a magnetic substance detection sensor according to the fourth embodiment. The actuator 64 includes a connecting portion 641 with the coil bobbin 33. The connecting portion 641 is connected to the rear end portion 335 of the coil bobbin 33. The coil bobbin 33 has a front end 334 that can be moved by the actuator 64 from the first measurement position P1 to the second measurement position P2. The position in the longitudinal direction X of the first measurement position P1 is closer to the front end 311 side of the sensor cover 31 than the position in the longitudinal direction X of the second measurement position P2. When detecting the magnetic body, the operator directs the front end 311 of the sensor cover 31 in the direction in which the magnetic body to be detected can exist, so that the first measurement position P1 is set to be detected more than the second measurement position P2. Close position.

ここで、センサカバー31内の温度変化の影響を受けなくする磁性体検出方法について説明する。操作者が磁性体検出装置1を起動させると、コンピュータ52は、コイルボビン33の前端部334の位置を第1計測位置P1に移動させるための制御信号をアクチュエータ64に送信する。アクチュエータ64は、コンピュータ52からの制御信号に従い、コイルボビン33の前端部334を第1計測位置P1まで移動させる。そして、第1実施形態と同様、コンピュータ52は、信号検出部4から出力される振幅信号と位相差信号のサンプリング値(第1検出信号)を得る。   Here, a magnetic body detection method that is not affected by the temperature change in the sensor cover 31 will be described. When the operator activates the magnetic body detection device 1, the computer 52 transmits a control signal for moving the position of the front end 334 of the coil bobbin 33 to the first measurement position P <b> 1 to the actuator 64. The actuator 64 moves the front end 334 of the coil bobbin 33 to the first measurement position P1 in accordance with a control signal from the computer 52. As in the first embodiment, the computer 52 obtains sampling values (first detection signals) of the amplitude signal and the phase difference signal output from the signal detection unit 4.

次に、コンピュータ52は、コイルボビン33の前端部334の位置を第2計測位置P2に移動させるための制御信号をアクチュエータ64に送信する。アクチュエータ64は、コンピュータ52からの制御信号に従い、コイルボビン33の前端部334を第2計測位置P2まで移動させる。そして、第1実施形態と同様、コンピュータ52は、信号検出部4から出力される振幅信号と位相差信号のサンプリング値(第2検出信号)を得る。   Next, the computer 52 transmits a control signal for moving the position of the front end portion 334 of the coil bobbin 33 to the second measurement position P <b> 2 to the actuator 64. The actuator 64 moves the front end 334 of the coil bobbin 33 to the second measurement position P2 in accordance with a control signal from the computer 52. Then, similarly to the first embodiment, the computer 52 obtains a sampling value (second detection signal) of the amplitude signal and the phase difference signal output from the signal detection unit 4.

次に、コンピュータ52は、第1計測位置P1において得られるサンプリング値(第1検出信号)と、第2計測位置P2において得られるサンプリング値(第2検出信号)との差を計算する。そして、コンピュータ52は、この計算によって得られる振幅信号と位相差信号に基づいて、磁性体の存在有無や位置同定の判定を行う。   Next, the computer 52 calculates the difference between the sampling value (first detection signal) obtained at the first measurement position P1 and the sampling value (second detection signal) obtained at the second measurement position P2. Then, the computer 52 determines the presence / absence of the magnetic substance and the position identification based on the amplitude signal and the phase difference signal obtained by this calculation.

この方法によってセンサカバー31内の温度変化の影響を受けない理由を説明する。計測結果におけるセンサカバー31内の温度変化の影響分をXとすると、第1計測位置P1におけるサンプリング値S1は、磁性体による影響分をAとしたとき、S1=A+Xとなる。ここで、温度変化の影響は、磁性体による影響と独立である。同様に、第2計測位置P2におけるサンプリング値S2は、磁性体による影響分をBとしたとき、S2=B+Xとなる。従って、サンプリング値の差を計算すると、S1−S2=(A+X)−(B+X)=A−Bとなり、温度変化による影響であるXに依存しない値となる。従って、温度変化の影響を受けない。このように、第4実施形態では、センサカバー31内の温度変化の影響を受けないので、磁性体を高感度に検出することができる。   The reason why the sensor cover 31 is not affected by the temperature change in this method will be described. Assuming that the influence of the temperature change in the sensor cover 31 in the measurement result is X, the sampling value S1 at the first measurement position P1 is S1 = A + X, where A is the influence by the magnetic substance. Here, the influence of the temperature change is independent of the influence of the magnetic substance. Similarly, the sampling value S2 at the second measurement position P2 is S2 = B + X, where B is the influence due to the magnetic material. Accordingly, when the difference between the sampling values is calculated, S1−S2 = (A + X) − (B + X) = A−B, which is a value that does not depend on X, which is an influence due to the temperature change. Therefore, it is not affected by temperature changes. Thus, in 4th Embodiment, since it is not influenced by the temperature change in the sensor cover 31, a magnetic body can be detected with high sensitivity.

<第5実施形態>
第5実施形態において、第1、第2実施形態と同様の構成要件については、第1、第2実施形態と同じ符号を用い、その構成要件については詳細な説明を省略する。第1、第2実施形態と第5実施形態は、信号処理部5のコンピュータ52による判定処理が異なる。第5実施形態のコンピュータ52による判定処理は、第1、第2実施形態のいずれの磁性体検出センサ30に対しても適用可能である。以下では、第1実施形態の磁性体検出センサ30を例に挙げて説明する。
<Fifth Embodiment>
In the fifth embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments, and detailed description thereof is omitted. The first, second and fifth embodiments are different in the determination process by the computer 52 of the signal processing unit 5. The determination process by the computer 52 of the fifth embodiment can be applied to any of the magnetic body detection sensors 30 of the first and second embodiments. Hereinafter, the magnetic body detection sensor 30 of the first embodiment will be described as an example.

図10は、第5実施形態における磁性体の種別ごとの振幅変化および位相変化のグラフである。第1実施形態においては、コンピュータ52は、磁性体の存在有無や位置同定の判定のみを行っている。これに対し、第5実施形態においては、コンピュータ52は、検出対象の種別判定も行う。図10は、コンピュータ52による判定基準となるデータを図示している。   FIG. 10 is a graph of amplitude change and phase change for each type of magnetic material in the fifth embodiment. In the first embodiment, the computer 52 only determines the presence / absence of a magnetic body and the position identification. On the other hand, in the fifth embodiment, the computer 52 also performs detection type determination. FIG. 10 illustrates data serving as a determination criterion by the computer 52.

図10は、横軸を位相変化、縦軸を振幅変化としたグラフである。図10では、磁性体検出センサ30の周辺に検出対象がない状態における検出信号を基準とし、その検出信号をプロットした点を原点とする。磁性体検出センサ30が検出対象に接近していく過程では、検出対象が磁性体検出センサ30から遠方にある場合、位相変化も振幅変化も生じないが、磁性体検出センサ30が検出対象に次第に接近すると、位相変化と振幅変化が大きくなる。図10は、磁性体の種別ごとに、この過程をプロットしたものである。図10に示すように、振幅変化と位相変化は略直線上にプロットされる。また、検出対象の種別ごとに位相変化と振幅変化の比が異なる。従って、位相変化と振幅変化の比に基づいて、検出対象の種別を判定することが可能となる。   FIG. 10 is a graph in which the horizontal axis represents phase change and the vertical axis represents amplitude change. In FIG. 10, the detection signal in the state where there is no detection target around the magnetic substance detection sensor 30 is used as a reference, and the point where the detection signal is plotted is the origin. In the process in which the magnetic detection sensor 30 approaches the detection target, when the detection target is far from the magnetic detection sensor 30, neither a phase change nor an amplitude change occurs, but the magnetic detection sensor 30 gradually becomes a detection target. When approaching, the phase change and amplitude change increase. FIG. 10 is a plot of this process for each type of magnetic material. As shown in FIG. 10, the amplitude change and the phase change are plotted on a substantially straight line. Further, the ratio between the phase change and the amplitude change is different for each type of detection target. Therefore, it is possible to determine the type of detection target based on the ratio between the phase change and the amplitude change.

ここで、第5実施形態における磁性体検出方法を説明する。予め、コンピュータ52は、磁性体の種別ごとに位相変化と振幅変化の比を記憶しておく。事前準備と、操作者が磁性体検出装置1を起動させてから、信号検出部4が振幅信号と位相差信号を信号処理部5に出力するまでの動作は、第1実施形態と同様である。   Here, the magnetic body detection method in 5th Embodiment is demonstrated. The computer 52 stores in advance the ratio of phase change to amplitude change for each type of magnetic material. The preparation and the operation from when the operator activates the magnetic body detection device 1 until the signal detection unit 4 outputs the amplitude signal and the phase difference signal to the signal processing unit 5 are the same as in the first embodiment. .

信号処理部5のコンピュータ52は、信号検出部4から出力される振幅信号と位相差信号に基づいて、位相変化と振幅変化の比を計算する。次に、コンピュータ52は、予め記憶されている位相変化と振幅変化の比の値の中で、計算された値と最も近い値を探索する。そして、コンピュータ52は、探索された値と計算された値との誤差が所定の範囲内であれば、探索された値に対応する種別の磁性体が存在すると判定し、その磁性体の種別を表示する旨の制御信号を計測データ表示回路443に送信する。計測データ表示回路443は、コンピュータ52からの制御信号に従い、磁性体の種別を表示する。また、コンピュータ52は、磁性体の種別ごとにアラーム方法を予め記憶しておき、その磁性体の種別に対応するアラーム方法によってアラームを出力する旨の制御信号をアラーム出力回路534に送信するようにしても良い。このように、第5実施形態では、検出対象の種別判定も行うことができる。   The computer 52 of the signal processing unit 5 calculates the ratio between the phase change and the amplitude change based on the amplitude signal and the phase difference signal output from the signal detection unit 4. Next, the computer 52 searches for a value closest to the calculated value among the previously stored ratio values of the phase change and the amplitude change. If the error between the searched value and the calculated value is within a predetermined range, the computer 52 determines that there is a type of magnetic body corresponding to the searched value, and sets the type of the magnetic body. A control signal for display is transmitted to the measurement data display circuit 443. The measurement data display circuit 443 displays the type of the magnetic material according to the control signal from the computer 52. The computer 52 stores an alarm method for each magnetic material type in advance, and transmits a control signal to the alarm output circuit 534 to output an alarm by the alarm method corresponding to the magnetic material type. May be. As described above, in the fifth embodiment, the type of the detection target can also be determined.

尚、位相変化と振幅変化が略直線上にプロットされるという事実は、位相変化と振幅変化の比が、磁性体検出センサ30と検出対象の距離に関して変化しないことを意味する。すなわち、位相変化と振幅変化の比は、磁性体検出センサ30と検出対象の距離の影響を受けにくいことを意味する。従って、操作者の人的要因や、磁性体検出センサ30と検出対象との間に介在物(皮膚や脂肪組織、場合によっては滅菌袋や塗料、絶縁被覆等)があっても、高精度に検出対象の種別を判定することが可能となる。   The fact that the phase change and the amplitude change are plotted on a substantially straight line means that the ratio between the phase change and the amplitude change does not change with respect to the distance between the magnetic substance detection sensor 30 and the detection target. That is, it means that the ratio between the phase change and the amplitude change is not easily affected by the distance between the magnetic substance detection sensor 30 and the detection target. Therefore, even if there are human factors of the operator or inclusions (skin, adipose tissue, sterilization bag, paint, insulation coating, etc.) between the magnetic substance detection sensor 30 and the detection target, it is highly accurate. The type of detection target can be determined.

例えば、ステンレススチールの場合、位相変化が小さく、振幅変化が大きいので、検出対象がステンレススチール製の鉗子やピンセット等の場合、位相変化よりも振幅変化に基づく判定処理の方が精度良く検出できると推察される。反対に、検出対象が磁性流体の場合、振幅変化が小さく、位相変化が大きいため、振幅変化よりも位相変化に基づく判定処理の方が精度良く検出できると推察される。従って、コンピュータ52は、磁性体検出センサ30から得られる検出信号の位相変化および振幅変化の両方に基づいて判定処理を行うことによって、検出対象がどのような磁性体であっても、精度良く検出することができる。   For example, in the case of stainless steel, since the phase change is small and the amplitude change is large, when the detection target is a stainless steel forceps or tweezers, the determination process based on the amplitude change can be detected more accurately than the phase change. Inferred. On the other hand, when the detection target is a magnetic fluid, the amplitude change is small and the phase change is large. Therefore, it is assumed that the determination process based on the phase change can be detected more accurately than the amplitude change. Accordingly, the computer 52 performs a determination process based on both the phase change and the amplitude change of the detection signal obtained from the magnetic substance detection sensor 30, thereby accurately detecting whatever magnetic substance is to be detected. can do.

<本発明の動作原理>
第1実施形態における磁性体検出センサ30は交流ブリッジ回路を構成し、第2実施形態における磁性体検出センサ30は差動トランス回路を構成する。交流ブリッジ回路や差動トランス回路自体は公知の技術であり、それぞれインピーダンス計測や変位センサに利用されている。以下では、本発明に係る磁性体検出センサと、インピーダンス計測に利用される交流ブリッジ回路や変位センサに利用される差動トランス回路との違いを説明するとともに、本発明の動作原理を説明する。
<Operation Principle of the Present Invention>
The magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment forms an AC bridge circuit, and the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment forms a differential transformer circuit. The AC bridge circuit and the differential transformer circuit are known techniques and are used for impedance measurement and displacement sensor, respectively. In the following, the difference between a magnetic substance detection sensor according to the present invention and an AC bridge circuit used for impedance measurement and a differential transformer circuit used for a displacement sensor will be described, and the operating principle of the present invention will be described.

図11(a)は、第1実施形態および第2実施形態における磁性体検出センサが検出対象に接近したときの振幅および位相変化のグラフである。横軸は、磁性体検出センサ30のセンサ回路バランスが合った状態(検出対象が近傍に存在しない状態で振幅検出部42の出力が最低になるように磁性体検出センサ30を調整した状態)を原点としたときのバランスのズレの大きさを示す。縦軸は、磁性体検出センサ30のセンサ回路バランスが合った状態を原点としたときの振幅及び位相を示す。   FIG. 11A is a graph of changes in amplitude and phase when the magnetic body detection sensor in the first embodiment and the second embodiment approaches the detection target. The horizontal axis represents a state in which the sensor circuit balance of the magnetic body detection sensor 30 is in balance (a state in which the magnetic body detection sensor 30 is adjusted so that the output of the amplitude detection unit 42 is minimized when there is no detection target in the vicinity). Indicates the amount of misalignment when the origin is used. The vertical axis represents the amplitude and phase when the origin is a state in which the sensor circuit balance of the magnetic substance detection sensor 30 is matched.

第1実施形態および第2実施形態における磁性体検出センサ30は、それぞれ回路が異なるが、センサの出力特性は共通である。振幅は、理想的な状態では、センサ回路バランスが合った状態においてゼロになり、バランスのずれに対して直線的なグラフになる。しかし、実際には、図11(a)に示す振幅101のように、センサ回路バランスが合った状態でも、センサ回路出力はゼロにならず、センサ回路バランスが合った状態で平坦になる。また、位相は、理想的な状態では、センサ回路バランスが合った状態を境に不連続にプラスとマイナスが切り替わる。しかし、実際には、図11(a)に示す位相102のように、センサ回路バランスが合った状態の近辺で連続的に変化する。   The magnetic body detection sensors 30 in the first embodiment and the second embodiment have different circuits, but the output characteristics of the sensors are common. In an ideal state, the amplitude becomes zero in a state where the sensor circuit balance is suitable, and the amplitude becomes a linear graph with respect to the balance deviation. However, in actuality, even when the sensor circuit balance is in a proper state, such as the amplitude 101 shown in FIG. 11A, the sensor circuit output does not become zero and becomes flat when the sensor circuit balance is in proper state. Further, in an ideal state, the phase switches discontinuously between plus and minus when the sensor circuit balance is matched. However, in actuality, as in the phase 102 shown in FIG. 11A, the sensor circuit continuously changes in the vicinity of the state where the sensor circuit balance is matched.

以下では、まず、第2実施形態における磁性体検出センサ30と、差動トランス回路を用いた公知の変位センサとの違いを説明する。   Below, the difference between the magnetic body detection sensor 30 in 2nd Embodiment and the well-known displacement sensor using a differential transformer circuit is demonstrated first.

公知の変位センサでは、可動コアを変位させることで回路のバランスを意図的に崩し、その出力信号の振幅を変位に比例した値として利用している。すなわち、変位センサに交流信号を入力すると、回路バランスのズレに応じて出力の振幅は大きくなる。ここで、回路バランスが合った状態を境にプラスとマイナスの回路バランスのズレに対し、振幅はともに大きくなる。つまり、公知の変位センサでは、振幅が減少する方向には変化しない点が注目される。また、回路バランスが合った状態の近辺では、振幅変化がほとんど生じない点も注目される。位相の変化については、マイナス方向の回路バランスのズレに対する位相を+90度とすると、プラス方向の回路バランスのズレに対する位相は−90度となる。この位相変化は、回路バランスが合った状態を境に連続的に生じる。図11(a)に示す領域103(斜線部)は、振幅変化が小さく、位相変化も不安定となるため、変位センサとして差動トランス回路を用いる場合に避ける領域である。   In a known displacement sensor, the balance of the circuit is intentionally broken by displacing the movable core, and the amplitude of the output signal is used as a value proportional to the displacement. That is, when an AC signal is input to the displacement sensor, the output amplitude increases in accordance with the circuit balance deviation. Here, both of the amplitudes increase with respect to the deviation between the positive and negative circuit balances when the circuit balance is matched. That is, it is noted that the known displacement sensor does not change in the direction in which the amplitude decreases. It is also noted that there is almost no amplitude change near the circuit balance. Regarding the phase change, if the phase with respect to the deviation of the circuit balance in the minus direction is +90 degrees, the phase with respect to the deviation of the circuit balance in the plus direction is −90 degrees. This phase change occurs continuously with the circuit balance being matched. A region 103 (shaded portion) shown in FIG. 11A is a region to be avoided when a differential transformer circuit is used as a displacement sensor because the amplitude change is small and the phase change is also unstable.

これに対して、第2実施形態における磁性体検出センサ30は、可動コアを備えない。すなわち、コア32は、第1コイル34C、第2コイル34D、34Eとの相対的な位置関係が固定されている。そして、そのコア32近傍に検出対象が接近したときのセンサ出力を磁性体検出に利用している。また、変位センサ用の差動トランス回路では避けられる図11(a)に示す領域103の特性を利用し、磁性体検出センサ30としている。この領域103は、バランスのズレに対する位相変化の割合(位相102の傾きの絶対値)が大きい範囲である。このことから、回路バランスの微小な変化に伴い、急激な位相変化が生じるので、非常に高感度なセンサになる。また、この領域103では、振幅変化が非常に小さいという特性を有する。尚、領域103の範囲は、感度と誤検出のトレードオフを考慮し、適宜変更することができる。   On the other hand, the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment does not include a movable core. That is, the relative positional relationship between the core 32 and the first coil 34C and the second coils 34D and 34E is fixed. And the sensor output when a detection target approaches the core 32 vicinity is utilized for a magnetic body detection. Further, the magnetic body detection sensor 30 is formed by utilizing the characteristics of the region 103 shown in FIG. 11A that can be avoided in the differential transformer circuit for the displacement sensor. This area 103 is a range in which the ratio of phase change to the balance deviation (absolute value of the slope of the phase 102) is large. Therefore, a sudden phase change occurs with a slight change in the circuit balance, so that the sensor becomes very sensitive. Further, this region 103 has a characteristic that the amplitude change is very small. Note that the range of the region 103 can be changed as appropriate in consideration of the trade-off between sensitivity and erroneous detection.

以上の通り、第2実施形態における磁性体検出センサ30と、差動トランス回路を用いた公知の変位センサは、コアとセンサコイルとの相対的な位置関係が固定されているか、それとも変化するのかという違いがある。また、磁性体検出センサ30では、バランスのズレに対する位相変化の割合が大きい範囲のセンサ出力を利用し、差動トランス回路を用いた公知の変位センサでは、その範囲のセンサ出力を避けている、という違いがある。   As described above, in the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment and the known displacement sensor using the differential transformer circuit, is the relative positional relationship between the core and the sensor coil fixed or changed? There is a difference. Further, the magnetic substance detection sensor 30 uses a sensor output in a range where the ratio of the phase change to the balance deviation is large, and a known displacement sensor using a differential transformer circuit avoids the sensor output in that range. There is a difference.

同様に、第1実施形態における磁性体検出センサ30も、インピーダンス計測を目的とした公知の交流ブリッジ回路との違いがある。第1実施形態における磁性体検出センサ30は、同一のコア32に一対のコイル32A、32Bが巻かれている。一方、インピーダンス計測を目的とした公知の交流ブリッジ回路は、インピーダンスが未知のコイルと既知のコイルが別々に接続されることから、物理的に独立したコイルが複数存在する。また、第1実施形態における磁性体検出センサ30は、第2実施形態における磁性体検出センサ30と同様、バランスのズレに対する位相変化の割合が大きい範囲のセンサ出力を利用する。一方、インピーダンス計測を目的とした公知の交流ブリッジ回路は、回路バランスを合わせるだけである。   Similarly, the magnetic substance detection sensor 30 in the first embodiment is different from a known AC bridge circuit for impedance measurement. In the magnetic body detection sensor 30 according to the first embodiment, a pair of coils 32 </ b> A and 32 </ b> B are wound around the same core 32. On the other hand, a known AC bridge circuit for impedance measurement has a plurality of physically independent coils because a coil with unknown impedance and a known coil are separately connected. In addition, the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment uses a sensor output in a range in which the ratio of the phase change with respect to the balance shift is large, like the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment. On the other hand, the known AC bridge circuit for impedance measurement only adjusts the circuit balance.

次に、第1実施形態および第2実施形態における磁性体検出センサ30の動作原理について詳細に説明する。   Next, the operation principle of the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment and the second embodiment will be described in detail.

この領域103のセンサ回路バランスが合った状態で、検出対象に磁性体検出センサ30を接近させると、検出対象が導電性の磁性体の場合、検出対象に渦電流が生じる。第1実施形態における磁性体検出センサ30であれば、渦電流によって前端部311側のコイル34Aのインピーダンスが減少し、第2実施形態における磁性体検出センサ30であれば、渦電流によって検出対象に近い前端部311側の第2コイル34Dのインダクタンスが低下する。また、検出対象に生じる渦電流と検出対象の電気抵抗によって電力が消費され、位相の変化に比べ振幅の変化は小さくなる。例えば、検出対象がアルミニウムや銅のように電気抵抗が小さい場合には出力信号振幅の減少は小さく、検出対象が鉛や白銅のように電気抵抗率が大きい場合には出力信号振幅の減少は大きい。また、例えば、検出対象がフェライトのように渦電流が生じない場合には回路の出力信号振幅は減少せず、図11(a)におけるバランスのズレに応じた若干の振幅増加の変化が生じる。   If the magnetic body detection sensor 30 is brought close to the detection target in a state in which the sensor circuit balance of the region 103 is matched, an eddy current is generated in the detection target when the detection target is a conductive magnetic body. If it is the magnetic substance detection sensor 30 in the first embodiment, the impedance of the coil 34A on the front end 311 side is reduced by the eddy current, and if it is the magnetic substance detection sensor 30 in the second embodiment, it is detected by the eddy current. The inductance of the second coil 34D on the near front end 311 side decreases. Further, electric power is consumed by the eddy current generated in the detection target and the electrical resistance of the detection target, and the change in amplitude is smaller than the change in phase. For example, when the detection target is a small electrical resistance such as aluminum or copper, the decrease in the output signal amplitude is small, and when the detection target is a large electrical resistivity such as lead or white copper, the decrease in the output signal amplitude is large. . Further, for example, when an eddy current does not occur as in the case of ferrite as a detection target, the output signal amplitude of the circuit does not decrease, and a slight increase in amplitude corresponding to the balance shift in FIG.

検出対象の比透磁率が1よりはるかに大きい場合、渦電流によるインピーダンスやインダクタンスの減少の影響よりも比透磁率の影響が大きい。従って、高い比透磁率によって、第1実施形態における磁性体検出センサ30であれば、前端部311側のコイル34Aのインピーダンスが増大し、第2実施形態における磁性体検出センサ30であれば、検出対象に近い前端部311側の第2コイル34Dのインダクタンスが増大する。例えば、アルミニウムや銅の比透磁率は略1であるのに対し、鉄は種類によって異なるが2000以上ある。そのため、渦電流によるインピーダンスやインダクタンスの減少よりも、比透磁率によるインピーダンスやインダクタンスの増加の方が優位になり、しかも鉄は導電性があるため渦電流が生じ、振幅が減少する方向に進む。   When the relative permeability of the detection target is much larger than 1, the influence of the relative permeability is larger than the influence of the decrease in impedance or inductance due to the eddy current. Accordingly, due to the high relative magnetic permeability, the impedance of the coil 34A on the front end 311 side increases in the case of the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment, and the detection occurs in the case of the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment. The inductance of the second coil 34D on the front end 311 side close to the object increases. For example, the relative permeability of aluminum or copper is approximately 1, whereas iron varies depending on the type, but is 2000 or more. For this reason, an increase in impedance and inductance due to relative permeability is superior to a decrease in impedance and inductance due to eddy current. Moreover, since iron is conductive, eddy current is generated and the amplitude decreases.

例えば、検出対象がアルミニウムや銅の場合、磁性体検出センサ30が検出対象に接近すると、図11(a)において振幅は減少し、位相は負の方向に変化する。これに対し、検出対象が鉄の場合、磁性体検出センサ30が検出対象に接近すると、図11(a)において振幅は減少し、位相は正の方向に変化する。このように、検出対象の比透磁率や電気抵抗率などの特性により、振幅変化と位相変化に差が生じる。この特性を利用すると、磁性体の存在や位置を検出するだけでなく、磁性体の種別の判定も可能となる。前述の通り、図10には磁性体の種別毎の実測例が示されている。渦電流が生じないフェライトを除き、その振幅は、センサ回路のバランスが合った状態より更に減少している点が注目される。尚、位相の正負は相対的であり、アルミニウムや銅の位相変化を正の方向とすると、鉄の位相変化は負の方向になる。   For example, when the detection target is aluminum or copper, when the magnetic substance detection sensor 30 approaches the detection target, the amplitude decreases in FIG. 11A and the phase changes in the negative direction. On the other hand, when the detection target is iron, when the magnetic substance detection sensor 30 approaches the detection target, the amplitude decreases in FIG. 11A and the phase changes in the positive direction. As described above, there is a difference between the amplitude change and the phase change depending on the characteristics such as the relative permeability and electric resistivity of the detection target. By utilizing this characteristic, not only the presence and position of the magnetic material can be detected, but also the type of the magnetic material can be determined. As described above, FIG. 10 shows an actual measurement example for each type of magnetic material. It is noted that, except for ferrite, where eddy currents do not occur, the amplitude is further reduced from the balanced state of the sensor circuit. Note that the positive and negative phases are relative. If the phase change of aluminum or copper is the positive direction, the phase change of iron is in the negative direction.

以上のように、第1実施形態および第2実施形態における磁性体検出センサ30は、従来では避けられて使用されない特異な領域103における現象を利用し、高感度に磁性体を検出することができるとともに、磁性体の種別を判定することができる。   As described above, the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment and the second embodiment can detect the magnetic body with high sensitivity by utilizing the phenomenon in the unique region 103 that is conventionally avoided and used. At the same time, the type of the magnetic material can be determined.

尚、磁性体検出センサ30が更に検出対象に接近し、領域103から外れると、減少していた振幅は反転し、増大するようになる。また、位相変化も非常に小さくなる。   In addition, when the magnetic body detection sensor 30 further approaches the detection target and moves out of the region 103, the reduced amplitude is reversed and increases. Also, the phase change is very small.

次に、センサ回路のバランス調整について説明する。図11(b)は、信号の振幅が最低となるように調整された状態における位相変化を示している。信号の振幅が最低となるとき、理想的には、位相変化がゼロになるはずであるが、実際にはゼロにはならない。すなわち、図11(a)の位相102のように原点を通ることはなく、実際には図11(b)の位相102a〜102dのようにズレが生じる。このズレが大きすぎると、磁性体検出センサ30として機能しない。例えば、位相102aはプラス部分が領域103から完全に外れており、位相102dはマイナス部分が領域103から完全に外れているので、磁性体が感度良く検出できなかったり、誤検出が生じたりする。一方、位相102bや位相102cは、縦軸との交点が原点からずれてはいるものの、プラス部分もマイナス部分もほとんど領域103に含まれているので、誤検出を抑えながら、感度良く磁性体を検出することができる。従って、信号の振幅が最低となるとき、位相差が、−α<位相差<α(αは、0度<α<90度を満たす定数)となるように調整することによって、感度良く磁性体を検出することができる。定数αは、磁性体検出センサ30に要求される感度に応じて適宜設定すれば良い。   Next, the balance adjustment of the sensor circuit will be described. FIG. 11B shows a phase change in a state where the amplitude of the signal is adjusted to be the minimum. Ideally, the phase change should be zero when the signal amplitude is at a minimum, but in practice it is not. That is, it does not pass through the origin as in the phase 102 in FIG. 11A, and in fact, a shift occurs as in the phases 102a to 102d in FIG. If this deviation is too large, the magnetic substance detection sensor 30 will not function. For example, since the positive portion of the phase 102a is completely out of the region 103 and the negative portion of the phase 102d is completely out of the region 103, the magnetic substance cannot be detected with high sensitivity or erroneous detection occurs. On the other hand, in the phase 102b and the phase 102c, although the intersection with the vertical axis is deviated from the origin, the plus portion and the minus portion are almost included in the region 103. Can be detected. Therefore, when the amplitude of the signal is minimum, the magnetic material is adjusted with high sensitivity by adjusting the phase difference to satisfy −α <phase difference <α (α is a constant satisfying 0 ° <α <90 °). Can be detected. The constant α may be set as appropriate according to the sensitivity required for the magnetic substance detection sensor 30.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る磁性体検出センサ等の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではない。例えば、コア32はフェライトコアを例示したが、ケイ素鋼板製のコアでも良く、その他、磁性体検出センサ30の動作周波数に適したものであれば、どのようなものでも良い。   As mentioned above, although preferred embodiment, such as a magnetic body detection sensor concerning the present invention, was described, referring to an accompanying drawing, the present invention is not limited to the above-mentioned example. For example, although the core 32 is exemplified by a ferrite core, it may be a core made of a silicon steel plate, or any other material that is suitable for the operating frequency of the magnetic substance detection sensor 30.

また、前述の説明では、第1実施形態におけるコイル34A、34Bは、巻方向が同一としたが、巻方向が反対であっても磁性体の検出は可能である。これは、図3、図5を参照しながら、次のように説明できる。第2実施形態における磁性体検出センサ30において、第1コイル34Cに代えて、第5端子365に交流信号を給電することによって、同様のセンサ出力を得ることができる。このような回路を考えた場合、交流信号の一端は第5端子365になり、もう一端はアースになる。また、第1端子361と第3端子363は、差動入力増幅器に入力されることになるが、この2つの入力は実質的に抵抗を挟んでアースに接続されることになる。そうすると、この回路は実質的に図3に示す交流ブリッジ回路になる。但し、一対のコイルの巻方向は反対である。すなわち、第1実施形態におけるコイル34A、34Bは、巻方向が反対であっても、第1実施形態や第2実施形態における磁性体検出センサ30と同様のセンサ出力を得ることができ、磁性体の検出が可能となる。尚、この説明からも分かる通り、第1実施形態と第2実施形態は、構成が異なるものの、同様のセンサ出力を得ることができることから、基本的な技術的思想は同一であると言える。   In the above description, the coils 34A and 34B in the first embodiment have the same winding direction. However, even if the winding directions are opposite, the magnetic material can be detected. This can be explained as follows with reference to FIGS. In the magnetic body detection sensor 30 in the second embodiment, a similar sensor output can be obtained by supplying an AC signal to the fifth terminal 365 instead of the first coil 34C. When considering such a circuit, one end of the AC signal is the fifth terminal 365 and the other end is ground. The first terminal 361 and the third terminal 363 are input to the differential input amplifier, and these two inputs are substantially connected to the ground with a resistor interposed therebetween. Then, this circuit substantially becomes an AC bridge circuit shown in FIG. However, the winding directions of the pair of coils are opposite. That is, the coils 34A and 34B in the first embodiment can obtain the same sensor output as the magnetic body detection sensor 30 in the first embodiment and the second embodiment even if the winding direction is opposite. Can be detected. As can be understood from this description, the first embodiment and the second embodiment can be said to have the same basic technical idea because the same sensor output can be obtained although the configurations are different.

また、前述の説明では、第1実施形態において、調整用トリマ抵抗37を2つの抵抗35A、35Bの間に位置させている。しかし、交流ブリッジ回路のバランスを調整するために、検出端子から出力される検出信号の振幅を調整する調整手段としては、他にも考えられる。例えば、抵抗35A、35Bのいずれかを調整用トリマ抵抗37にしても良い。また、調整用トリマ抵抗37を取り除き、図4に示す調整用コア38を付けても良い。   In the above description, the adjustment trimmer resistor 37 is positioned between the two resistors 35A and 35B in the first embodiment. However, other adjustment means for adjusting the amplitude of the detection signal output from the detection terminal in order to adjust the balance of the AC bridge circuit are conceivable. For example, one of the resistors 35A and 35B may be the adjustment trimmer resistor 37. Further, the adjustment trimmer resistor 37 may be removed and the adjustment core 38 shown in FIG. 4 may be attached.

また、前述の説明では、第1実施形態において、交流ブリッジ回路を構成する素子として、コイル34A、34Bの他に、抵抗35A、35Bを使用している。しかし、交流ブリッジ回路を構成する素子としては、他にも考えられる。例えば、抵抗35A、35Bに代えて、コイルやコンデンサを使用しても良い。すなわち、第1実施形態における磁性体検出センサ30は、一対の素子および一対のコイルから交流ブリッジ回路が構成されれば良い。尚、コンデンサを使用する場合、コイルとコンデンサによる共振周波数を考慮する必要がある。   In the above description, in the first embodiment, resistors 35A and 35B are used in addition to the coils 34A and 34B as elements constituting the AC bridge circuit. However, other elements that constitute the AC bridge circuit are conceivable. For example, a coil or a capacitor may be used instead of the resistors 35A and 35B. That is, the magnetic body detection sensor 30 according to the first embodiment may be configured as an AC bridge circuit including a pair of elements and a pair of coils. In addition, when using a capacitor | condenser, it is necessary to consider the resonant frequency by a coil and a capacitor | condenser.

1.........磁性体検出装置
2.........交流信号発生部
4.........信号検出部
5.........信号処理部
30.........磁性体検出センサ
32.........コア
33.........コイルボビン
34A〜34E.........コイル
35A〜35B.........抵抗
361.........第1端子
362.........第2端子
363.........第3端子
364.........第4端子
1 .... Magnetic material detection device 2 .... AC signal generator 4 .... Signal detector 5 .......... .Signal processing unit 30 ......... magnetic substance detection sensor 32 ......... core 33 ......... coil bobbins 34A to 34E ... .. Coil 35A to 35B ..... Resistance 361 ........ First terminal 362 ........ Second terminal 363 ........ ..3rd terminal 364 ......... 4th terminal

Claims (8)

磁性体を検出する磁性体検出センサであって、
長手方向に延びるコアと、
前記コアの周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心を対称軸として略対称となる位置に配置される一対のコイルと、
を備え、
一対の素子および前記一対のコイルから交流ブリッジ回路が構成され、
前記交流ブリッジ回路の4つの端子のうち、一方の対向する2つの端子を励磁端子とし、他方の対向する2つの端子を検出端子とすることを特徴とする磁性体検出センサ。
A magnetic substance detection sensor for detecting a magnetic substance,
A core extending in the longitudinal direction;
A pair of coils wound in a circumferential direction of the core and disposed at positions that are substantially symmetric with respect to the longitudinal center of the core;
With
An AC bridge circuit is composed of a pair of elements and the pair of coils,
Of the four terminals of the AC bridge circuit, one opposing two terminals serve as excitation terminals, and the other two opposing terminals serve as detection terminals.
前記検出端子から出力される検出信号の振幅を調整する調整手段、
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の磁性体検出センサ。
Adjusting means for adjusting the amplitude of the detection signal output from the detection terminal;
The magnetic body detection sensor according to claim 1, further comprising:
磁性体を検出する磁性体検出センサであって、
長手方向に延びるコアと、
前記コアの周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心が中心位置となるように配置される第1コイルと、
前記コアの前記周方向に巻かれ、前記コアの前記長手方向中心を対称軸として略対称となる位置に配置される一対の第2コイルと、
を備え、
前記第1コイルと前記一対の第2コイルから差動トランス回路が構成され、
前記第1コイルと前記一対の第2コイルのいずれか一方に接続される端子を励磁端子とし、他方に接続される端子を検出端子とし、
前記一対の第2コイルは互いに巻方向が反対であり、
前記コアと前記第1コイル及び前記一対の第2コイルとの相対的な位置関係が固定されることを特徴とする磁性体検出センサ。
A magnetic substance detection sensor for detecting a magnetic substance,
A core extending in the longitudinal direction;
A first coil wound in a circumferential direction of the core and disposed so that the longitudinal center of the core is a central position;
A pair of second coils wound in the circumferential direction of the core and disposed substantially symmetrically about the longitudinal center of the core as a symmetry axis;
With
A differential transformer circuit is composed of the first coil and the pair of second coils,
A terminal connected to one of the first coil and the pair of second coils is an excitation terminal, and a terminal connected to the other is a detection terminal.
The pair of second coils have opposite winding directions,
The magnetic body detection sensor, wherein a relative positional relationship between the core, the first coil, and the pair of second coils is fixed.
前記検出端子から出力される検出信号の振幅を調整する調整手段、
を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の磁性体検出センサ。
Adjusting means for adjusting the amplitude of the detection signal output from the detection terminal;
The magnetic body detection sensor according to claim 3, further comprising:
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の前記磁性体検出センサを用いて前記磁性体を検出する磁性体検出方法であって、
前記検出端子から出力される検出信号の位相変化および/または振幅変化に基づいて前記磁性体を検出することを特徴とする磁性体検出方法。
A magnetic body detection method for detecting the magnetic body using the magnetic body detection sensor according to claim 1,
A magnetic body detection method, comprising: detecting the magnetic body based on a phase change and / or an amplitude change of a detection signal output from the detection terminal.
前記位相変化と前記振幅変化の比に基づいて、前記磁性体の種別を判定することを特徴とする請求項5に記載の磁性体検出方法。   6. The magnetic substance detection method according to claim 5, wherein the type of the magnetic substance is determined based on a ratio between the phase change and the amplitude change. 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の前記磁性体検出センサを備え、前記磁性体を検出する磁性体検出装置であって、
励磁信号を前記励磁端子に出力する交流信号発生部と、
前記検出端子から出力される検出信号の位相変化および/または振幅変化を検出する信号検出部と、
前記信号検出部から出力される信号を処理し、前記位相変化および/または前記振幅変化に基づいて前記磁性体を検出する信号処理部と、
を更に備えることを特徴とする磁性体検出装置。
A magnetic body detection device comprising the magnetic body detection sensor according to any one of claims 1 to 4 and detecting the magnetic body,
An AC signal generator for outputting an excitation signal to the excitation terminal;
A signal detector for detecting a phase change and / or an amplitude change of a detection signal output from the detection terminal;
A signal processing unit that processes a signal output from the signal detection unit and detects the magnetic body based on the phase change and / or the amplitude change;
The magnetic body detection device further comprising:
前記信号処理部は、前記位相変化と前記振幅変化の比に基づいて、前記磁性体の種別を判定することを特徴とする請求項7に記載の磁性体検出装置。   8. The magnetic body detection device according to claim 7, wherein the signal processing unit determines a type of the magnetic body based on a ratio between the phase change and the amplitude change.
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