JP4805631B2 - Magnetic body analyzing apparatus and magnetic body analyzing method - Google Patents

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Description

本発明は、測定対象物に含まれる磁性体量を定量的に測定する装置及びこの装置に適用される磁性体分析方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for quantitatively measuring the amount of a magnetic substance contained in a measurement object and a magnetic substance analysis method applied to the apparatus.

現在、医療診断や環境計測などの分野において、物質に含まれる微量の磁性体量を測定する要請がある。このような測定にあっては、磁性体の高い検出精度が求められるため、特に検出信号のノイズ成分を除去して高いS/N比(Signal to Noise)を得ることが重要になる。
信号のノイズは、様々な原因によって発生し、測定環境が原因で発生するものがある。このようなノイズを環境ノイズといい、例えば、測定環境に高周波電源があることに起因して発生するハムノイズ、モータがあることによって発生するモーターノイズや振動ノイズを総称していう。このうち、ハムノイズは、検出信号に50Hzないし60Hzの周期的な信号が混入するノイズであって、特に信号の検出に与える影響が大きいノイズであることが知られている。なお、ハムノイズは、電源ノイズ、あるいはハミングノイズともいわれている。
Currently, in fields such as medical diagnosis and environmental measurement, there is a demand for measuring a minute amount of magnetic substance contained in a substance. In such measurement, since high detection accuracy of the magnetic material is required, it is particularly important to obtain a high S / N ratio (Signal to Noise) by removing the noise component of the detection signal.
Signal noise is caused by various causes, and some are caused by the measurement environment. Such noise is referred to as environmental noise. For example, hum noise generated due to the presence of a high frequency power supply in the measurement environment, and motor noise and vibration noise generated due to the presence of a motor are collectively referred to. Among them, hum noise is known to be a noise in which a periodic signal of 50 Hz to 60 Hz is mixed in a detection signal, and is particularly a noise having a great influence on signal detection. The hum noise is also called power supply noise or humming noise.

ハムノイズは、信号の検出環境下に交流電源が置かれていることによってレベルが変化することによって起こる。このため、従来の磁性体量の測定は、測定環境の電源の配置やオン、オフの状態によってはハムノイズのために再現性が低下し、測定結果の信頼性が低いという不具合を有する。
このような不具合を解消するため、ロックインアンプを用いた測定に代表される位相検波という方法によって特定の周波数ノイズを除去する構成が知られている。位相検波法は、検出すべき信号をノイズの周波数と大きく相違する周波数で変調する。そして、変調した周波数に同期した信号のみを取り出すことによって検出信号からノイズと検出の目的となった信号とを切り分けている。
The hum noise is caused by a change in level caused by an AC power supply placed in a signal detection environment. For this reason, the conventional measurement of the amount of magnetic material has a problem that the reproducibility is lowered due to hum noise depending on the arrangement of the power supply in the measurement environment and the on / off state, and the reliability of the measurement result is low.
In order to solve such a problem, a configuration is known in which specific frequency noise is removed by a method called phase detection typified by measurement using a lock-in amplifier. In the phase detection method, a signal to be detected is modulated at a frequency that is greatly different from the frequency of noise. Then, by extracting only the signal synchronized with the modulated frequency, noise and the signal that is the object of detection are separated from the detection signal.

このような位相検波を用いた方法は、光学の分野では検出信号の変調が容易であるため、目的の信号を高い精度で検出することができる。
ところで、磁性体量の測定にあっては、一般的に、磁気のセンサに使用される磁場を変調することによって検出信号の周波数を変調する。磁気周波数を変調して行う磁性体量の測定方法の従来例としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1に記載された発明では、電磁石を用いて検出信号の周波数を変調し、ハムノイズを除去することにより高S/N比で磁性体量の検出信号を得ている。
米国特許第6046585号明細書
Since such a method using phase detection can easily modulate a detection signal in the field of optics, a target signal can be detected with high accuracy.
By the way, in the measurement of the amount of magnetic material, the frequency of the detection signal is generally modulated by modulating the magnetic field used in the magnetic sensor. As a conventional example of the method for measuring the amount of magnetic material performed by modulating the magnetic frequency, for example, Patent Document 1 can be cited. In the invention described in Patent Document 1, the detection signal of the magnetic substance amount is obtained with a high S / N ratio by modulating the frequency of the detection signal using an electromagnet and removing hum noise.
US Pat. No. 6,046,585

しかしながら、特許文献1に記載された発明は、電磁石を用いて検出信号の周波数を変調するため、電磁石のコイルがインダクタンスよって発熱し、このためにコイルが破損するおそれがある。
また、変調された信号は、印加された磁場強度が大きいほど大きくなるが、コイルの巻き数によって大きい磁場強度を得た場合には発熱量も増大する。このため、特許文献1の発明では、電磁石にギャップが狭い環状コア型のものを用い、ギャップ内で磁場を発生させる。そして、このギャップ内に被測定物となる磁性体を置き、磁性体の磁性体量を測定する。
However, since the invention described in Patent Document 1 modulates the frequency of the detection signal using an electromagnet, the coil of the electromagnet generates heat due to the inductance, which may damage the coil.
Further, the modulated signal increases as the applied magnetic field strength increases, but when the magnetic field strength is increased by the number of turns of the coil, the amount of heat generation also increases. For this reason, in the invention of Patent Document 1, an electromagnet having an annular core type with a narrow gap is used, and a magnetic field is generated in the gap. And the magnetic body used as a to-be-measured object is set | placed in this gap, and the magnetic body amount of a magnetic body is measured.

このため、特許文献1の発明は、測定可能な被測定物のサイズが制限されて測定汎用性が低いという欠点を有している。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能であって、かつ測定の汎用性が高い磁性体分析装置及びこの装置に適用される磁性体分析方法を提供することを目的とする。
For this reason, the invention of Patent Document 1 has a disadvantage that the size of the measurable object to be measured is limited and the measurement versatility is low.
The present invention has been made in view of such a problem, and since it is difficult to be affected by hum noise, it is possible to measure the amount of magnetic material with high accuracy and to have high versatility in measurement. An object of the present invention is to provide a body analyzing apparatus and a magnetic body analyzing method applied to the apparatus.

以上の課題を解決するため、本発明の磁性体分析装置は、磁場の強度を検出できる第1のセンサユニットと、当該第1のセンサユニットと電気的に接続され、かつ所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第2のセンサユニットと、前記第1のセンサユニット、前記第2のセンサユニットのうち少なくとも前記第1のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記被測定物移動手段によって被測定物が移動されたとき、前記第1のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第1のセンサユニットから得られる信号と前記第2のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備え、前記第1のセンサユニット及び前記第2のセンサユニットは、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a magnetic substance analyzer of the present invention includes a first sensor unit that can detect the strength of a magnetic field, and is electrically connected to the first sensor unit at a predetermined interval. A second sensor unit capable of detecting the intensity of the installed magnetic field, the first sensor unit, and at least the first sensor unit of the second sensor unit passing through a range in which a magnetic field change can be detected. An object moving means for moving the object to be measured, and the object to be measured within a range in which only the first sensor unit can detect a magnetic field change when the object to be measured is moved by the object moving means. includes a signal obtained from the first sensor unit in the period, a signal processing circuit for differential operation on the signal obtained from the second sensor unit through, the by the signal processing circuit Includes a magnetic material amount detecting means for detecting such information on the magnetic body of Jobutsu, wherein the first sensor unit and the second sensor unit, semiconductor magnetic electrical characteristics change depending on the magnetic field strength a resistance element, a magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the semiconductor magneto-resistive element and the object to be measured, characterized Rukoto with a to.

このような発明によれば、磁場の強度を検出できる第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットを互いに電気的に接続し、かつ所定の間隔を隔てて配置することができる。また、被測定物を、第1のセンサユニット、第2のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場変化を検出可能な範囲を通って移動させることができる。さらに、被測定物が移動されたとき、第1のセンサユニットから得られる信号と第2のセンサユニットから得られる信号とを使って被測定物の磁性体量にかかる情報を検出することができる。   According to such an invention, the first sensor unit and the second sensor unit that can detect the strength of the magnetic field can be electrically connected to each other and arranged at a predetermined interval. In addition, the device under test can be moved through a range in which at least one of the first sensor unit and the second sensor unit can detect a magnetic field change. Furthermore, when the object to be measured is moved, information relating to the amount of magnetic material of the object to be measured can be detected using the signal obtained from the first sensor unit and the signal obtained from the second sensor unit. .

このため、第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットのうちの一方によって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号を検出し、他方によって検出のバックグラウンドとなるノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって検出された信号から被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができる。   For this reason, one of the first sensor unit and the second sensor unit detects a signal including a signal related to the amount of magnetic material of the object to be measured, and the other detects a noise signal serving as a detection background. Can do. Then, it is possible to separate a signal relating to the amount of magnetic material of the object to be measured and a noise signal from the signal detected by comparing both signals.

このような本発明は、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
また、このような本発明は、被測定物を、第1のセンサユニット、第2のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場変化を検出可能な範囲を通って移動させ、被測定物の磁性体量を検出する。このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析装置を提供することができる。
Since the present invention is hardly affected by hum noise, the amount of magnetic material can be measured with high accuracy.
In addition, according to the present invention, the object to be measured is moved through a range in which at least one of the first sensor unit and the second sensor unit can detect a magnetic field change, and the amount of magnetic material of the object to be measured is Is detected. For this reason, there is no restriction | limiting in the shape and size of the to-be-measured object which can be analyzed, and the magnetic body analyzer which has high versatility of a measurement can be provided.

また、このような発明によれば、被測定物に静磁場を印加することによって被測定物を磁化し、磁場センサ部に印加された磁場を磁性体量に応じて変化させる。さらに、磁場の変化を磁場センサ部の電気特性の変化によって検出することができる。このため、比較的簡易な構成によって被測定物の磁性体量を検出することができる。
また、このような発明によれば、第1のセンサユニットの出力信号と第2のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる。
Further, according to the invention as this, to magnetize the object to be measured by applying a static magnetic field in the object to be measured is changed in accordance with applied magnetic field to the magnetic field sensor unit to the magnetic amount. Furthermore, a change in the magnetic field can be detected by a change in the electrical characteristics of the magnetic field sensor unit. For this reason, it is possible to detect the amount of magnetic substance of the object to be measured with a relatively simple configuration.
Moreover, according to such an invention, the structure suitable for outputting the difference of the output signal of a 1st sensor unit and the output signal of a 2nd sensor unit is realizable.

また、本発明の磁性体分析装置は、前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットが隔てて設置される所定の間隔が、1mm以上であって、かつ50mm以下であることを特徴とする。
このような発明によれば、第1のセンサユニットと第2のセンサユニットとを、ハムノイズ等が等しくて、かつ互いに他方の磁場発生手段が発生する磁場の影響を受けない適正な距離を隔てて設置することができる。
In the magnetic substance analyzer of the present invention, the predetermined interval between the first sensor unit and the second sensor unit is 1 mm or more and 50 mm or less. To do.
According to such an invention, the first sensor unit and the second sensor unit are separated from each other by an appropriate distance that is equal in hum noise and that is not affected by the magnetic field generated by the other magnetic field generating means. Can be installed.

また、本発明の磁性体分析装置は、前記所定の間隔が、5mm以上であって、かつ30mm以下であることを特徴とする。
このような発明によれば、第1のセンサユニットと第2のセンサユニットとを、ハムノイズ等が等しくて、かつ互いに他方の磁場発生手段が発生する磁場の影響を受けないより適正な距離を隔てて設置することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記磁場センサ部が、半導体磁気抵抗素子であることを特徴とする。
このような発明によれば、入手が容易であって、かつ比較的簡易な構成であり、さらに検出精度が高い構成を用いて本発明の磁性体分析装置を実現することができる。
In the magnetic body analyzer of the present invention, the predetermined interval is 5 mm or more and 30 mm or less.
According to such an invention, the first sensor unit and the second sensor unit are separated from each other by a more appropriate distance that has the same hum noise and is not affected by the magnetic field generated by the other magnetic field generating means. Can be installed.
In the magnetic material analyzing apparatus of the present invention, the magnetic field sensor unit is a semiconductor magnetoresistive element.
According to such an invention, the magnetic substance analyzer of the present invention can be realized by using a configuration that is easy to obtain, has a relatively simple configuration, and has a high detection accuracy.

また、本発明の磁性体分析装置は、前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットが差動形式で接続されることを特徴とする。
このような発明によれば、第1のセンサユニットの出力信号と第2のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる
Moreover, the magnetic substance analyzer of the present invention is characterized in that the first sensor unit and the second sensor unit are connected in a differential manner.
According to such an invention, a configuration suitable for outputting the difference between the output signal of the first sensor unit and the output signal of the second sensor unit can be realized .

また、本発明の磁性体分析方法は、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備える第1のセンサユニットと、前記半導体磁気抵抗素子と前記磁場発生手段とを備え、前記第1のセンサユニットと電気的に接続され、かつ前記第1のセンサユニットと所定の間隔を隔てて設置される第2のセンサユニットと、前記第1のセンサユニット、前記第2のセンサユニットのうちの少なくとも前記第1のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記第1のセンサユニットから得られる信号と、前記第2のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備えた磁性体分析装置に適用される磁性体分析方法であって、前記被測定物移動手段によって被測定物を移動させる被測定物移動ステップと、前記被測定物移動ステップにおいて被測定物が移動されたとき、前記第1のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第1のセンサユニットによって出力された信号と前記第2のセンサユニットによって出力された信号とを検出する信号検出ステップと、前記信号検出ステップにおいて検出された前記第1のセンサユニットによって出力された信号と前記第2のセンサユニットによって出力された信号との差分をとって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出ステップと、を含むことを特徴とする。 The magnetic substance analysis method of the present invention comprises a semiconductor magnetoresistive element whose electrical characteristics change according to the magnetic field strength, and a magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the semiconductor magnetoresistive element and the object to be measured. a first sensor unit, and a said magnetic field generating means and the semiconductor magnetoresistive element, said first sensor unit and is electrically connected, and separating the first sensor unit by a predetermined distance established with Of the first sensor unit, the first sensor unit, and the second sensor unit to be moved through a range in which at least the first sensor unit can detect a magnetic field change. includes a measurement object moving means, a signal obtained from the first sensor unit, a signal processing circuit for differential operation on the signal obtained from the second sensor unit, the signal processing A magnetic analysis method applied to the magnetic analyzer and a magnetic material amount detecting means for detecting such information on the magnetic body of the object to be measured by the circuit to be measured by the measurement object moving means A measured object moving step for moving an object, and a period during which the measured object passes through a range in which only the first sensor unit can detect a magnetic field change when the measured object is moved in the measured object moving step. wherein the signal detecting step of detecting an output signal by the first output signal by the sensor unit and the second sensor unit, output by said detected first sensor unit in the signal detecting step The magnetic substance amount detection for detecting information relating to the magnetic substance amount of the object to be measured by taking the difference between the obtained signal and the signal output by the second sensor unit A step, characterized in that it comprises a.

このような発明によれば、磁場の強度を検出できる第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットを互いに電気的に接続し、かつ所定の間隔を隔てて配置することができる。また、被測定物を、第1のセンサユニット、第2のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って移動させることができる。さらに、被測定物が移動されたとき、第1のセンサユニットから得られる信号と第2のセンサユニットから得られる信号とを使って被測定物の磁性体量にかかる情報を検出することができる。   According to such an invention, the first sensor unit and the second sensor unit that can detect the strength of the magnetic field can be electrically connected to each other and arranged at a predetermined interval. Further, the object to be measured can be moved through a range in which at least one of the first sensor unit and the second sensor unit can detect the magnetic field. Furthermore, when the object to be measured is moved, information relating to the amount of magnetic material of the object to be measured can be detected using the signal obtained from the first sensor unit and the signal obtained from the second sensor unit. .

このため、第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットのうちの一方によって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号を検出し、他方によって検出のバックグラウンドとなるノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって検出された信号から被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができる。   For this reason, one of the first sensor unit and the second sensor unit detects a signal including a signal related to the amount of magnetic material of the object to be measured, and the other detects a noise signal serving as a detection background. Can do. Then, it is possible to separate a signal relating to the amount of magnetic material of the object to be measured and a noise signal from the signal detected by comparing both signals.

このような本発明は、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
また、このような本発明は、被測定物を、第1のセンサユニット、第2のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って移動させ、被測定物の磁性体量を検出する。このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析方法を提供することができる。
Since the present invention is hardly affected by hum noise, the amount of magnetic material can be measured with high accuracy.
In addition, according to the present invention, the object to be measured is moved through a range where at least one of the first sensor unit and the second sensor unit can detect the magnetic field, and the amount of magnetic substance of the object to be measured is reduced. To detect. For this reason, there is no restriction | limiting in the shape and size of the to-be-measured object which can be analyzed, and the magnetic body analysis method with the high versatility of a measurement can be provided.

本発明の磁性体分析装置は、第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットを備えたことによって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号とノイズ信号とを別々に検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができるので、高い精度で磁性体量を測定することが可能である。   The magnetic body analyzer of the present invention can detect a signal including a signal related to the magnetic body amount of the object to be measured and a noise signal separately by including the first sensor unit and the second sensor unit. . Then, by comparing both signals, it is possible to separate the signal relating to the magnetic substance amount of the object to be measured and the noise signal, so that the magnetic substance amount can be measured with high accuracy.

また、このような本発明は、このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析装置を提供することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、比較的簡易な構成によって被測定物の磁性体量を検出することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットを1mm以上であって、かつ50mm以下の適正な距離を隔てて設置することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットを5mm以上であって、かつ30mm以下のより適正な距離を隔てて設置することができる。
In addition, the present invention can provide a magnetic substance analyzer having high measurement versatility without limitation in the shape and size of the object to be measured.
Moreover, the magnetic substance analyzer of the present invention can detect the amount of magnetic substance of the object to be measured with a relatively simple configuration.
In the magnetic substance analyzer of the present invention, the first sensor unit and the second sensor unit can be installed with an appropriate distance of 1 mm or more and 50 mm or less.
In the magnetic substance analyzer of the present invention, the first sensor unit and the second sensor unit can be installed with a more appropriate distance of 5 mm or more and 30 mm or less.

また、本発明の磁性体分析装置は、磁場センサ部に半導体磁気抵抗素子用いたことによって製作が容易であって、かつ比較的簡易な構成であり、検出精度が高い磁性体分析装置を実現することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、第1のセンサユニットと第2のセンサユニットとを差動形式で接続し、両者の出力信号の差を出力するのに適した構成を実現することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、信号処理回路によって第1のセンサユニットから得られる信号と第2のセンサユニットから得られる信号とを差分演算するので、第1のセンサユニットの出力信号と第2のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる。
In addition, the magnetic substance analyzer of the present invention realizes a magnetic substance analyzer that is easy to manufacture by using a semiconductor magnetoresistive element in the magnetic field sensor section and has a relatively simple configuration and high detection accuracy. be able to.
In addition, the magnetic substance analyzing apparatus of the present invention can realize a configuration suitable for connecting the first sensor unit and the second sensor unit in a differential format and outputting the difference between the output signals of the two. it can.
Moreover, since the magnetic substance analyzer of the present invention performs a difference operation between the signal obtained from the first sensor unit and the signal obtained from the second sensor unit by the signal processing circuit, the output signal of the first sensor unit A configuration suitable for outputting a difference from the output signal of the second sensor unit can be realized.

また、本発明の磁性体分析方法は、第1のセンサユニット及び第2のセンサユニットによって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号とノイズ信号とを別々に検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができるので、高い精度で磁性体量を測定することが可能である。   In the magnetic body analysis method of the present invention, the signal including the signal related to the magnetic body amount of the object to be measured and the noise signal can be separately detected by the first sensor unit and the second sensor unit. Then, by comparing both signals, it is possible to separate the signal relating to the magnetic substance amount of the object to be measured and the noise signal, so that the magnetic substance amount can be measured with high accuracy.

以下、図を参照して本発明にかかる磁性体分析装置及び磁性体分析方法の実施の形態を説明する。
図1は、本発明にかかる磁性体分析装置の一実施形態を説明するための図である。本実施形態の磁性体分析装置は、磁場の強度を検出できる第1センサユニット1a、第1センサユニット1aと所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第2センサユニット1bと、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って被測定物(以下、サンプルと記す)4を移動させる被測定物移動手段を有する磁性体分析装置である。
Embodiments of a magnetic substance analyzing apparatus and a magnetic substance analyzing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a magnetic substance analyzing apparatus according to the present invention. The magnetic substance analyzer of the present embodiment includes a first sensor unit 1a that can detect the strength of the magnetic field, a second sensor unit 1b that can detect the strength of the magnetic field installed at a predetermined interval from the first sensor unit 1a, A magnetic material analyzer having a measured object moving means for moving a measured object (hereinafter referred to as a sample) 4 through a range in which at least one of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b can detect a magnetic field. It is.

図1に示した構成では、サンプル4を支持する基材3、基材を固定するための固定台16、固定されたサンプル4を移動させる駆動用モータ17によって被測定物移動手段を構成する。このような構成によれば、サンプル4を第1センサユニット1a、第2センサユニット1bのうち少なくとも一つが磁場を検出できる範囲内において移動させることができる。   In the configuration shown in FIG. 1, the measured object moving means is configured by the base material 3 that supports the sample 4, the fixing base 16 for fixing the base material, and the driving motor 17 that moves the fixed sample 4. According to such a configuration, the sample 4 can be moved within a range in which at least one of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b can detect the magnetic field.

さらに、本実施形態の磁性体分析装置は、サンプル4が移動されたとき、第1センサユニット1aから得られる信号と第2センサユニット1bから得られる信号とを使ってサンプルの磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段を有している。本実施形態の磁性体量検出手段は、第1センサユニット1aから得られる信号と第2センサユニット1bから得られる信号を使って差分演算する信号処理回路である。この信号処理回路については後述するものとする。第1センサユニット1a、第2センサユニット1bは、信号処理回路によって電気的に接続されている。   Furthermore, when the sample 4 is moved, the magnetic substance analyzing apparatus of the present embodiment uses the signal obtained from the first sensor unit 1a and the signal obtained from the second sensor unit 1b to affect the amount of magnetic substance in the sample. It has magnetic substance amount detection means for detecting information. The magnetic substance amount detection means of the present embodiment is a signal processing circuit that calculates a difference using a signal obtained from the first sensor unit 1a and a signal obtained from the second sensor unit 1b. This signal processing circuit will be described later. The first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b are electrically connected by a signal processing circuit.

また、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bは、各々が、磁場強度に応じて電気的特性が変化する磁場センサ5、磁場センサ5及びサンプル4に静磁場を印加する磁場発生部6を備えている。磁場センサ5、磁場発生部6は、基体2に固定されてユニット化されている。なお、図示した構成では、磁場発生部6は、一方向(矢線Bで示す)の磁力線で表される磁界を発生する。   The first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b each include a magnetic field sensor 5 whose electric characteristics change according to the magnetic field intensity, a magnetic field generator 5 that applies a static magnetic field to the sample 4, and the sample 4. I have. The magnetic field sensor 5 and the magnetic field generator 6 are fixed to the base 2 and unitized. In the illustrated configuration, the magnetic field generator 6 generates a magnetic field represented by magnetic lines of force in one direction (indicated by arrow B).

本実施形態の磁場センサ5は、半導体磁気抵抗素子であって、磁界内で発生したローレンツ力によって電気特性が変化する半導体薄膜を用いている。半導体薄膜としては、例えば、インジウムアンチモンなどの化合物半導体、シリコンなどの半導体が用いられる。ただし、本実施形態は、このような部材の半導体薄膜の磁場センサを用いる構成に限定されるものでなく、磁界によって電気特性が変化する部材であればどのような部材を用いるものであってもよい。   The magnetic field sensor 5 of the present embodiment is a semiconductor magnetoresistive element, and uses a semiconductor thin film whose electrical characteristics change due to the Lorentz force generated in the magnetic field. As the semiconductor thin film, for example, a compound semiconductor such as indium antimony or a semiconductor such as silicon is used. However, the present embodiment is not limited to the configuration using the semiconductor thin film magnetic field sensor of such a member, and any member may be used as long as the electrical characteristics change due to the magnetic field. Good.

また、本実施形態では、磁場センサ5の電気抵抗の変化を電気特性の変化として検出している。電気抵抗の変化は、信号の電圧変化、電流変化として測定することができる。
磁場発生部6は、永久磁石またはコイルに直流電流を流す形態の電磁石を用いて構成することができるが、磁場強度の安定性の点から永久磁石が好ましい。磁場発生部6に永久磁石を用いる場合、小型でありながら強い磁場を印加できるサマリウムコバルト磁石、ネオジウム磁石などが好ましい。磁場発生部6の磁場強度は、磁場センサ5の半導体薄膜が強磁場下で高感度であることから、500エルステッド以上、好ましくは1000エルステッド以上、より好ましくは1500エルステッド以上である。
In the present embodiment, a change in electrical resistance of the magnetic field sensor 5 is detected as a change in electrical characteristics. The change in electrical resistance can be measured as a signal voltage change or current change.
The magnetic field generating unit 6 can be configured using a permanent magnet or an electromagnet configured to flow a direct current through a coil, but a permanent magnet is preferable from the viewpoint of the stability of the magnetic field strength. When a permanent magnet is used for the magnetic field generator 6, a samarium cobalt magnet or a neodymium magnet that can be applied with a strong magnetic field while being small in size is preferable. The magnetic field intensity of the magnetic field generator 6 is 500 oersted or more, preferably 1000 oersted or more, more preferably 1500 oersted or more because the semiconductor thin film of the magnetic field sensor 5 is highly sensitive under a strong magnetic field.

図2は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bとの設置位置の距離aを説明するための図である。距離aは、1mm以上であって、かつ50mm以下が望ましい。さらに、距離aは、5mm以上であって、かつ30mm以下であることがより好ましい。なお、距離aは、図示するように、並んで配置された第1センサユニット1a、第2センサユニット1bの互いに内側の基体2の面間の距離で表される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the distance a of the installation position between the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b. The distance a is preferably 1 mm or more and 50 mm or less. Furthermore, the distance a is more preferably 5 mm or more and 30 mm or less. In addition, the distance a is represented by the distance between the surfaces of the base | substrate 2 inside each other of the 1st sensor unit 1a arrange | positioned along with the 2nd sensor unit 1b so that it may show in figure.

図3は、本実施形態の磁性体分析装置におけるサンプル4の移動方向について説明するための図である。なお、本明細書では、オペレータがサンプル4を移動させることを走査とも記す。
図3(a)に示すように、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bの磁場センサ5は、方向A1にサンプル4が移動したとき、磁場発生部6によって印加された磁場の変化を検出する。検出された磁場の変化は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bから検出信号として出力される。
FIG. 3 is a view for explaining the moving direction of the sample 4 in the magnetic body analyzer of the present embodiment. In this specification, the movement of the sample 4 by the operator is also referred to as scanning.
As shown in FIG. 3A, the magnetic field sensors 5 of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b detect changes in the magnetic field applied by the magnetic field generator 6 when the sample 4 moves in the direction A1. To do. The detected change in the magnetic field is output as a detection signal from the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b.

また、図3(b)に示したように、第2センサユニット1bは、方向A2にサンプル4が移動したときにも磁場発生部6によって印加された磁場の変化を検出する。なお、図3(b)では第2センサユニット1bのみに矢線A2を記しているが、第1センサユニット1aも同様に、方向A2にサンプル4が移動したときの磁場の変化を検出できることは言うまでもない。   As shown in FIG. 3B, the second sensor unit 1b detects a change in the magnetic field applied by the magnetic field generator 6 even when the sample 4 moves in the direction A2. In FIG. 3 (b), only the second sensor unit 1b is indicated by an arrow A2, but similarly, the first sensor unit 1a can detect a change in the magnetic field when the sample 4 moves in the direction A2. Needless to say.

すなわち、サンプル4は、磁場発生部6が発生する磁場によって磁化される。磁化されたサンプル4が磁力線を垂直に横切って磁場中を移動することによって磁場の磁束密度が変化する。
サンプル4の磁化の程度はサンプル4の磁性体量によって変化し、磁場の磁束密度の変化はサンプル4の磁化の程度によって変化する。そして、半導体磁気抵抗素子である磁場センサ5の抵抗値は、サンプル4の磁化の程度によって変化する。したがって、磁場センサ5の抵抗値の変化量を検出することによってサンプル4の磁性体量が定量できる。
That is, the sample 4 is magnetized by the magnetic field generated by the magnetic field generator 6. The magnetized sample 4 moves in the magnetic field perpendicularly across the magnetic field lines, thereby changing the magnetic flux density of the magnetic field.
The degree of magnetization of the sample 4 varies depending on the amount of magnetic material of the sample 4, and the change in the magnetic flux density of the magnetic field varies depending on the degree of magnetization of the sample 4. The resistance value of the magnetic field sensor 5 that is a semiconductor magnetoresistive element varies depending on the degree of magnetization of the sample 4. Therefore, the amount of magnetic substance of the sample 4 can be quantified by detecting the amount of change in the resistance value of the magnetic field sensor 5.

図4は、磁場センサ5の抵抗値の変化を検出する構成の具体例を示した図である。抵抗値の変化を検出するには、図4に示すように磁場センサ5と直列に抵抗体41を接続し、一方をグランド42に、もう一方を外部電圧43に接続し、その中点pの電位変化を計測することで可能である。ただし、本実施形態は、図4に示した構成によって磁場センサ5の抵抗変化を検出するものに限定されるものではない。なお、また抵抗体41は、固定抵抗でも半導体磁気抵抗素子でもよい。   FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a configuration for detecting a change in the resistance value of the magnetic field sensor 5. In order to detect a change in the resistance value, as shown in FIG. 4, a resistor 41 is connected in series with the magnetic field sensor 5, one is connected to the ground 42, and the other is connected to the external voltage 43. This is possible by measuring the potential change. However, this embodiment is not limited to what detects the resistance change of the magnetic field sensor 5 by the structure shown in FIG. The resistor 41 may be a fixed resistor or a semiconductor magnetoresistive element.

以上述べたように、本実施形態の磁性体分析装置は、磁場の変化を検出して検出信号を出力することができる。しかし、このとき、磁性体分析装置が置かれた環境にある他の機器が発生したハムノイズも第1センサユニット1a、第2センサユニット1bに検出される。この結果、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bから出力される検出信号には、本来検出すべきサンプル4の磁性体量を示す信号と、ハムノイズとが含まれる。   As described above, the magnetic substance analyzer of this embodiment can detect a change in a magnetic field and output a detection signal. However, at this time, hum noise generated by other devices in the environment where the magnetic substance analyzer is placed is also detected by the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b. As a result, the detection signals output from the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b include a signal indicating the amount of magnetic material of the sample 4 that should be detected and hum noise.

より具体的には、ハムノイズは、磁場発生部6によって発生した磁場を50〜60Hzの周波数で乱し、磁場センサ5上における磁束密度を変化させる。このため、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bによってハムノイズが検出されることになる。
このような検出信号からハムノイズを除いて磁性体量を示す信号だけを得るため、本実施形態は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bを差動形式で接続する。そして、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bで得られた検出信号を差分して出力するように信号処理回路を構成する。
More specifically, the hum noise disturbs the magnetic field generated by the magnetic field generator 6 at a frequency of 50 to 60 Hz, and changes the magnetic flux density on the magnetic field sensor 5. For this reason, hum noise is detected by the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b.
In this embodiment, the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b are connected in a differential manner in order to obtain only a signal indicating the amount of magnetic material by removing hum noise from such a detection signal. And a signal processing circuit is comprised so that the detection signal obtained by the 1st sensor unit 1a and the 2nd sensor unit 1b may be outputted with a difference.

第1センサユニット1a、第2センサユニット1bがハムノイズを検出して出力する信号は、互いに同位相、同強度となる。このため、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bの出力信号の差分をとることによって簡易かつ適正にハムノイズを除去することができる。
図5(a)、(b)は、本実施形態の信号処理回路を説明するための図である。図5(a)は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bが出力したアナログ信号である検出信号をそのまま差分演算する差動アンプ51とした信号処理回路を構成した例を示している。差動アンプ51から出力されたアナログ信号は、出力された後にデジタル信号に変換されて後の処理に使用される。
The signals output by detecting the hum noise by the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b have the same phase and the same intensity. For this reason, hum noise can be easily and appropriately removed by taking the difference between the output signals of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the signal processing circuit of the present embodiment. FIG. 5A shows an example in which a signal processing circuit is configured as a differential amplifier 51 that performs a difference operation on detection signals that are analog signals output from the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b. The analog signal output from the differential amplifier 51 is output and then converted into a digital signal for use in subsequent processing.

また、図5(b)は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bが出力したアナログ信号である検出信号をデジタル信号化した後に差分演算する差動演算器52として信号処理回路を構成した例を示している。
本実施形態の磁性体分析装置では、差分演算される検出信号がアナログ信号、デジタル信号のいずれであってもよく、差動アンプ51、差動演算器52のいずれを採用するものであってもよい。差動演算アンプ51または差動演算器52から出力された信号を、以降差分信号Sとも記す。
In FIG. 5B, a signal processing circuit is configured as a differential arithmetic unit 52 that performs a difference operation after converting a detection signal that is an analog signal output from the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b into a digital signal. An example is shown.
In the magnetic substance analyzing apparatus of this embodiment, the detection signal to be subjected to the difference calculation may be either an analog signal or a digital signal, and either the differential amplifier 51 or the differential calculator 52 may be adopted. Good. A signal output from the differential operational amplifier 51 or the differential operational unit 52 is hereinafter also referred to as a differential signal S.

以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bでは、図1に矢線Bで示した磁力線で表される磁場が形成される。このような第1センサユニット1a、第2センサユニット1bを使ってサンプル4の磁性体量を検出する場合、サンプル4を、少なくとも1つのセンサユニットが有する磁場センサ5上において走査する。つまり、本実施形態では、矢線A1で示した方向または矢線A2で示した方向にサンプル4を走査するものとする。   The configuration described above operates as follows. That is, in the 1st sensor unit 1a and the 2nd sensor unit 1b, the magnetic field represented by the magnetic force line shown by the arrow B in FIG. When the magnetic substance amount of the sample 4 is detected using the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b, the sample 4 is scanned on the magnetic field sensor 5 included in at least one sensor unit. That is, in this embodiment, the sample 4 is scanned in the direction indicated by the arrow line A1 or the direction indicated by the arrow line A2.

矢線A1の方向にサンプル4を走査する場合、サンプル4の位置によっては例えば第1センサユニット1aにのみ磁場の変化が検出され、第2センサユニット1bには磁場の変化が検出されない期間が生じる。磁場の変化が検出されない期間、第2センサユニット1bにはハムノイズを含むノイズ信号だけが検出される。このため、このような期間に第1センサユニット1a、第2センサユニット1bで得られた検出信号の差分を求めることによって磁場の変化を検出した信号を差分信号Sとして得ることができる。   When the sample 4 is scanned in the direction of the arrow A1, depending on the position of the sample 4, for example, a change in the magnetic field is detected only in the first sensor unit 1a, and a period in which the change in the magnetic field is not detected occurs in the second sensor unit 1b. . During the period when the change of the magnetic field is not detected, only the noise signal including hum noise is detected by the second sensor unit 1b. For this reason, the signal which detected the change of the magnetic field by calculating | requiring the difference of the detection signal obtained by the 1st sensor unit 1a and the 2nd sensor unit 1b in such a period can be obtained as the difference signal S.

また、サンプル4を矢線A2で示す方向に走査した場合、第2センサユニット1bの磁場センサ5のみが磁場の変化をハムノイズ等と共に検出し、第1センサユニット1aはハムノイズ等のみを検出する。このため、矢線A1の方向にサンプル4を走査したのと同様に、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bで得られた検出信号の差分を求めることによって磁場の変化を検出した信号を差分信号Sとして得ることができる。   When the sample 4 is scanned in the direction indicated by the arrow A2, only the magnetic field sensor 5 of the second sensor unit 1b detects a change in the magnetic field together with hum noise and the like, and the first sensor unit 1a detects only hum noise and the like. For this reason, the signal which detected the change of the magnetic field by calculating | requiring the difference of the detection signal obtained by the 1st sensor unit 1a and the 2nd sensor unit 1b similarly to having scanned the sample 4 in the direction of arrow A1. It can be obtained as a difference signal S.

なお、このような演算においては、第1センサユニット1a、第2センサユニット1b間の距離aが短いほどハムノイズ除去の効果が大きい。しかし、距離aが短くなることによって第1センサユニット1a、第2センサユニット1bそれぞれの磁場発生部6の干渉が予測される。このような理由によって、本実施形態は、前記したように、距離aの適正な範囲を1mm以上50mm以下、好ましくは5mm以上30mm以下と設定した。   In such calculation, the shorter the distance a between the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b, the greater the effect of removing hum noise. However, when the distance a is shortened, the interference of the magnetic field generators 6 of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b is predicted. For this reason, in the present embodiment, as described above, the appropriate range of the distance a is set to 1 mm to 50 mm, preferably 5 mm to 30 mm.

次に、以上述べた本実施形態の磁性体分析装置を用いて行った磁性体量の測定の実験の一例を説明する。
実験は、図1に示した構成の磁性体分析装置を使い、図3(b)に示したように、第2センサユニット1bに対してのみ矢線A2で示す方向にサンプル4を走査して行った。本実験では、矢線A2で示す方向にサンプル4を走査して得られた差分信号Sを25回積算して差分信号S全体の値に対するばらつきを小さくしている。
Next, an example of an experiment for measuring the amount of magnetic material performed using the magnetic material analyzer of the present embodiment described above will be described.
In the experiment, the sample 4 was scanned in the direction indicated by the arrow A2 only with respect to the second sensor unit 1b as shown in FIG. 3 (b) using the magnetic substance analyzer having the configuration shown in FIG. went. In this experiment, the difference signal S obtained by scanning the sample 4 in the direction indicated by the arrow A2 is integrated 25 times to reduce variation with respect to the value of the entire difference signal S.

また、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bの各部の条件を以下に記す。
・磁場センサ5 インジウムアンチモンからなる化合物半導体
・磁場発生部6 永久磁石(サマリウムコバルト製、磁石強度〜2000エルステッド(基体2の側面のうち磁場センサ5と平行な面上で測定))。
センサユニット間の距離a 約8mm
Moreover, the conditions of each part of the 1st sensor unit 1a and the 2nd sensor unit 1b are described below.
Magnetic field sensor 5 Compound semiconductor made of indium antimony Magnetic field generator 6 Permanent magnet (made of samarium cobalt, magnet strength to 2000 oersted (measured on the side of the base 2 parallel to the magnetic field sensor 5)).
Distance between sensor units a Approx. 8mm

本実験では、図4に示したように、磁場センサ5と抵抗体41とを直列に接続し、バイアス電圧として5V印加し、中点pの出力をモニターすることによって信号検出した。第1センサユニット1a、第2センサユニット1bは、図5(a)に示したように、それぞれの出力を差動アンプ51に入力させて差分信号Sを出力する。差分信号Sは、その後増幅フィルタ処理等される。なお、増幅等の処理は、信号検出において周知の技術であるから詳細な説明を省く。   In this experiment, as shown in FIG. 4, the magnetic field sensor 5 and the resistor 41 were connected in series, 5 V was applied as a bias voltage, and the signal was detected by monitoring the output at the midpoint p. As shown in FIG. 5A, the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b input the respective outputs to the differential amplifier 51 and output the differential signal S. The differential signal S is then subjected to amplification filter processing or the like. Note that processing such as amplification is a well-known technique in signal detection, and thus detailed description thereof is omitted.

本実験で使用したサンプルは、フェライトを含む磁性粒子(Dynal社製MyOne)であって、量の異なる磁性粒子をポリカーボネートに固定したものである。サンプルの磁性体量は、磁性粒子の量を異ならしめることによって変化する。本実験では、磁性体量が大、中、小、微小、無しの5つのサンプルを用意し、各サンプルの磁性体量を測定した。   The sample used in this experiment is a magnetic particle containing ferrite (MyOne manufactured by Dynal), in which magnetic particles having different amounts are fixed to polycarbonate. The amount of magnetic material in the sample is changed by varying the amount of magnetic particles. In this experiment, five samples with large, medium, small, minute and none magnetic materials were prepared, and the magnetic material amount of each sample was measured.

さらに、実験では、本発明の磁性体分析装置がハムノイズの影響を受け難いことを確認するため、実験環境に置かれた他の機器をオン、またはオフすることによってハムノイズのない環境とハムノイズが発生している環境とを設定した。そして、各々の環境において同様の条件で磁性体量を検出し、検出結果を比較するものとした。
表1は、本実験の結果を示した表である。本実験では、磁性体量が異なる4つのサンプルを、各々ハムノイズ有り、ハムノイズ無しの環境で測定し、表1に示した結果を得た。表1に示したように、本発明の磁性体分析装置は、ハムノイズの有る環境とハムノイズの無い環境とで略同等とみなせる信号を得ることができた。また、このような結果は、磁性体量の大小によらず全てのサンプルにおいて得られた。
Furthermore, in an experiment, in order to confirm that the magnetic substance analyzer of the present invention is not easily affected by hum noise, an environment without hum noise and hum noise are generated by turning on or off other devices placed in the experiment environment. Set the environment. The amount of magnetic material was detected under the same conditions in each environment, and the detection results were compared.
Table 1 is a table showing the results of this experiment. In this experiment, four samples with different amounts of magnetic material were measured in an environment with and without hum noise, and the results shown in Table 1 were obtained. As shown in Table 1, the magnetic substance analyzing apparatus of the present invention was able to obtain a signal that can be regarded as substantially equivalent in an environment with hum noise and an environment without hum noise. Moreover, such a result was obtained in all samples regardless of the amount of the magnetic material.

Figure 0004805631
Figure 0004805631

以上述べたように、本実施形態の磁性体分析装置は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bのうちの一方によってサンプルの磁性体量にかかる信号とノイズとを含む信号を検出し、他方によってノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号の差分をとることによって検出された信号からノイズ信号だけを分離することができる。このため、ハムノイズの影響を受け難く、高い精度でサンプルの磁性体量を測定することができる。   As described above, the magnetic body analyzer of the present embodiment detects a signal including a signal related to the magnetic body amount of the sample and a noise by one of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b, With the other, a noise signal can be detected. Then, only the noise signal can be separated from the detected signal by taking the difference between both signals. For this reason, it is difficult to be affected by hum noise, and the amount of magnetic substance of the sample can be measured with high accuracy.

また、本実施形態の磁性体分析装置は、サンプル4を支持できる治具に固定し、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bのうち少なくとも一つが磁場を検出できる範囲を一方向に移動することによって磁界を変化させて磁性体の量を検出することができる。このため、サンプルを保持する特殊な治具等が必要ない。したがって、分析できるサンプルの形状や大きさが制限されず、様々な測定に対して汎用的に使用できる。   Moreover, the magnetic substance analyzer of this embodiment is fixed to a jig that can support the sample 4 and moves in one direction within a range in which at least one of the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b can detect a magnetic field. Thus, the amount of the magnetic material can be detected by changing the magnetic field. For this reason, a special jig for holding the sample is not required. Therefore, the shape and size of the sample that can be analyzed are not limited and can be used for various measurements.

また、静磁場を印加することによってサンプルを磁化し、磁場センサ部5と、磁場センサ部5周囲に磁界を発生する磁場発生部6とをユニット化した。このため、磁場センサ部5と磁場発生部6との位置関係が一定に固定され、磁場センサ部5がサンプル4の移動によって起こった磁界の変化を正確に検出することができる。
さらに、このような磁場センサ部5、磁場発生部6を使った第1センサユニット1a、第2センサユニット1bは、比較的簡易に構成可能であることから、本実施形態の磁性体分析装置は、簡易な構成でもって被測定物の磁性体量を検出することができるものといえる。
The sample was magnetized by applying a static magnetic field, and the magnetic field sensor unit 5 and the magnetic field generation unit 6 that generates a magnetic field around the magnetic field sensor unit 5 were unitized. For this reason, the positional relationship between the magnetic field sensor unit 5 and the magnetic field generation unit 6 is fixed, and the magnetic field sensor unit 5 can accurately detect a change in the magnetic field caused by the movement of the sample 4.
Furthermore, since the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b using the magnetic field sensor unit 5 and the magnetic field generation unit 6 can be configured relatively easily, the magnetic body analyzer of the present embodiment is It can be said that the amount of magnetic substance of the object to be measured can be detected with a simple configuration.

さらに、本実施形態は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1bが配置される間隔を1mm以上であって、かつ50mm以下、特に5mm以上であって、かつ30mm以下に設定している。このような条件を設定することにより、本実施形態の磁性体分析装置は、第1センサユニット1a、第2センサユニット1b間で検出されるハムノイズを等しくすることができる。さらに、第1センサユニット1aまたは第2センサユニット1bが他方のセンサユニットの磁場発生部6が発生した磁場の影響を受けることがなく、サンプル4の移動によって起こった磁界の変化を正確に検出することができる。   Further, in the present embodiment, the interval between the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b is set to 1 mm or more and 50 mm or less, particularly 5 mm or more and 30 mm or less. By setting such conditions, the magnetic body analyzer of this embodiment can equalize the hum noise detected between the first sensor unit 1a and the second sensor unit 1b. Furthermore, the first sensor unit 1a or the second sensor unit 1b is not affected by the magnetic field generated by the magnetic field generator 6 of the other sensor unit, and accurately detects the change in the magnetic field caused by the movement of the sample 4. be able to.

本発明の磁性体分析装置及び磁性体分析方法は、医療診断や環境計測などの分野において、物質に含まれる微量の磁性体量を高い感度で検出でき、また、様々な分野において汎用的に使用することができる。   The magnetic substance analyzing apparatus and the magnetic substance analyzing method of the present invention can detect a small amount of magnetic substance contained in a substance with high sensitivity in fields such as medical diagnosis and environmental measurement, and are also widely used in various fields. can do.

本発明の一実施形態の磁性体分析装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnetic body analyzer of one Embodiment of this invention. 図1に示した第1センサユニット、第2センサユニットとの設置位置の距離を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distance of the installation position with the 1st sensor unit shown in FIG. 1, and a 2nd sensor unit. 本発明の一実施形態の磁性体分析装置におけるサンプルが走査される方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the direction in which the sample is scanned in the magnetic body analyzer of one Embodiment of this invention. 図1に示した磁場センサ5抵抗値の変化を検出する構成の具体例を示した図である。It is the figure which showed the specific example of the structure which detects the change of the magnetic field sensor 5 resistance value shown in FIG. 本発明の一実施形態の信号処理回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal processing circuit of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a 第1センサユニット、1b 第2センサユニット、2 基体、3 基材
4 サンプル、5 磁場センサ、6 磁場発生部、16 固定台
17 駆動用モータ、41 抵抗体、51 差動アンプ、52 差動演算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a 1st sensor unit, 1b 2nd sensor unit, 2 base | substrate, 3 base material 4 sample, 5 magnetic field sensor, 6 magnetic field generation part, 16 fixed base 17 drive motor, 41 resistor, 51 differential amplifier, 52 differential Computing unit

Claims (5)

磁場の強度を検出できる第1のセンサユニットと、当該第1のセンサユニットと電気的に接続され、かつ所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第2のセンサユニットと、
前記第1のセンサユニット、前記第2のセンサユニットのうち少なくとも前記第1のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、
前記被測定物移動手段によって被測定物が移動されたとき、前記第1のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第1のセンサユニットから得られる信号と前記第2のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、
を備え
前記第1のセンサユニット及び前記第2のセンサユニットは、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備えることを特徴とする磁性体分析装置。
A first sensor unit capable of detecting the strength of the magnetic field; a second sensor unit electrically connected to the first sensor unit and capable of detecting the strength of the magnetic field installed at a predetermined interval;
Said first sensor unit, at least the first object to be measured moving means for the sensor unit moves the object to be measured through the detectable range of the magnetic field change of the second sensor unit,
When the object to be measured is moved by the object to be measured moving means, a signal obtained from the first sensor unit during a period during which the object to be measured passes through a range in which only the first sensor unit can detect a magnetic field change. If, it includes a signal processing circuit for differential operation on the signal obtained from the second sensor unit, and the magnetic material amount detecting means for detecting such information on the magnetic body of the object to be measured by the signal processing circuit,
Equipped with a,
The first sensor unit and the second sensor unit include a semiconductor magnetoresistive element whose electrical characteristics change according to the magnetic field strength, and a magnetic field generation that applies a static magnetic field to the semiconductor magnetoresistive element and the object to be measured. magnetic analyzer according to claim Rukoto and means, the.
前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットが隔てて設置される所定の間隔が、1mm以上であって、かつ50mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁性体分析装置。 2. The magnetic substance analyzer according to claim 1, wherein a predetermined interval between the first sensor unit and the second sensor unit is 1 mm or more and 50 mm or less. . 前記所定の間隔が、5mm以上であって、かつ30mm以下であることを特徴とする請求項2に記載の磁性体分析装置。 The magnetic body analyzer according to claim 2 , wherein the predetermined interval is 5 mm or more and 30 mm or less . 前記第1のセンサユニットと前記第2のセンサユニットが差動形式で接続されることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の磁性体分析装置。 The magnetic body analyzer according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first sensor unit and the second sensor unit are connected in a differential manner . 磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備える第1のセンサユニットと、前記半導体磁気抵抗素子と前記磁場発生手段とを備え、前記第1のセンサユニットと電気的に接続され、かつ前記第1のセンサユニットと所定の間隔を隔てて設置される第2のセンサユニットと、前記第1のセンサユニット、前記第2のセンサユニットのうちの少なくとも前記第1のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記第1のセンサユニットから得られる信号と、前記第2のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備えた磁性体分析装置に適用される磁性体分析方法であって、A first sensor unit comprising: a semiconductor magnetoresistive element whose electrical characteristics change according to the magnetic field intensity; and a magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the semiconductor magnetoresistive element and the object to be measured; A second sensor unit comprising a resistance element and the magnetic field generation means, electrically connected to the first sensor unit, and disposed at a predetermined interval from the first sensor unit; A measuring object moving means for moving the measuring object through a range in which at least the first sensor unit of one sensor unit, the second sensor unit can detect a magnetic field change, and the first sensor. A signal processing circuit for calculating a difference between a signal obtained from the unit and a signal obtained from the second sensor unit, and the amount of magnetic material of the object to be measured by the signal processing circuit A magnetic analysis method applied to the magnetic analyzer including a magnetic detecting means for detecting such information, a
前記被測定物移動手段によって被測定物を移動させる被測定物移動ステップと、A measured object moving step of moving the measured object by the measured object moving means;
前記被測定物移動ステップにおいて被測定物が移動されたとき、前記第1のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第1のセンサユニットによって出力された信号と前記第2のセンサユニットによって出力された信号とを検出する信号検出ステップと、When the measured object is moved in the measured object moving step, the first sensor unit outputs a period during which the measured object passes through a range in which only the first sensor unit can detect a magnetic field change. A signal detection step of detecting a signal and a signal output by the second sensor unit;
前記信号検出ステップにおいて検出された前記第1のセンサユニットによって出力された信号と前記第2のセンサユニットによって出力された信号との差分をとって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出ステップと、The difference between the signal output by the first sensor unit detected in the signal detection step and the signal output by the second sensor unit is taken to detect information relating to the magnetic substance amount of the object to be measured. A magnetic substance amount detection step;
を含むことを特徴とする磁性体分析方法。A magnetic substance analysis method comprising:
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