JP5186361B2 - 材料の磁気特性を測定する装置及び方法 - Google Patents
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
- G01R33/1215—Measuring magnetisation; Particular magnetometers therefor
Description
− 特に比較的重い銅製駆動コイルを良好に支持する剛性を考慮した構造物形状の設計
− ユーザの手にまたは患者に接触することにより生起される高温スポットを避けるための可撓性熱絶縁層の貼り付け
− 例えば、奇数次の磁界勾配計の中心に取り付けられた単一の駆動コイルなど、構造物の全体の熱膨張が正味の影響をもたないようにした、対称的なコイル配置構成の使用
− 検知コイルの軸に沿った駆動コイルの小さな動きの影響を無効化できる駆動コイルの近くに取り付けた、例えば、追加の小さな検知コイルなど、特有のひずみを相殺するための特別なコイルの追加
高感度・高精度な磁気信号の位置特定と特性決定を利用する本発明の適用の二つの実例を以下に説明する。
センチネル節は、胸部のがんを含む領域からの排液を受け取る最初のリンパ節である。センチネル節が正常であれば、がんは拡張していないと考えられるので、追加の手術の必要はなく副作用が避けられる。こうした理由で、術中センチネル節検出及び生体検査が乳がん治療のための手当てとして標準になっている。胸部からのリンパ排液の大部分は、脇の下(腋窩部分)へ流れる。リンパ節は、通常、直径8〜10mmで、深さは20mm以下である(30mmは異常である)。排液のパターンとリンパ節の位置は個人差がある。
非破壊評価の極めて重要な応用は、大きな金属構造物中のひび割れ、欠損及び孔を検出及び監視することにある。適用される標準的方法の一つは、電流を物体または物体の一部の中を通過させ、物体の二点間の電気抵抗の変化を監視し、ひび割れ、裂け目またはその他の欠損に対応した抵抗の特徴的な増加を探し出すことである。しかし、こうした方法のほとんどは物体の表面領域または表面近くの領域の探査に制限される。
Claims (26)
- 材料の磁気特性を決定する装置であって、
低温保持装置内に配置された超電導量子干渉素子(SQUID)と、
縦軸を有するプローブと
を含み、
前記プローブは、
ある材料を含む検知領域に交番磁界を印加する手段と、
印加された交番磁界によって生じる材料の磁気パラメータの変化を検知し、それに応答して検知出力信号を生成する手段と、
前記材料の磁気パラメータの変化を検知する手段から遠隔配置された前記SQUIDに前記検知出力信号を伝達する手段と、
検知された磁化度を示す前記SQUIDからの出力信号を受信する手段と
を含み、
前記磁界を印加する手段および前記磁気パラメータの変化を検知する手段は、前記プローブの前記縦軸に関して対称的に配置されており、
前記磁界を印加する手段および前記磁気パラメータの変化を検知する手段は、前記プローブの前記縦軸に対して垂直に向けられた平面に関して対称的に配置されており、
前記材料の磁気パラメータの変化を検知する手段は、非低温環境において動作可能であり、
前記磁界を印加する手段によって生成された磁界は、前記プローブの外部にある前記プローブの縦軸に沿った少なくとも1つの位置において非ゼロである、装置。 - 前記伝達する手段において生成されたノイズの影響を低減するノイズ低減手段をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記ノイズ低減手段は、SQUID出力信号から前記伝達する手段において生成されたノイズに起因する成分を分離する手段を含み、これにより、前記検知出力信号に起因する前記SQUID出力信号の成分を選択する、請求項2に記載の装置。
- 前記交番磁界は、一つの周波数で印加され、前記分離する手段は、前記印加された交番磁界の周波数に略等しい周波数を有する前記SQUID出力信号の当該成分だけを選択するように構成されている、請求項3に記載の装置。
- 前記交番磁界は、複数の周波数で印加され、前記分離する手段は、前記印加された磁界の複数の周波数のうちの少なくとも一つに略等しい一つまたは複数の周波数を有する前記SQUID出力信号の当該成分だけを選択するように構成されている、請求項3に記載の装置。
- 前記印加された交番磁界と前記検知された磁化との間の位相差を検出する手段をさらに含む、請求項1から請求項5のいずれかに記載の装置。
- 前記交番磁界を印加する手段は、150Hz〜20kHzの範囲内の周波数で当該磁界を提供するように構成されている、請求項1から請求項6のいずれかに記載の装置。
- 前記交番磁界を印加する手段は、少なくとも1つの巻線のセットを有する駆動コイルを含む、請求項1から請求項7のいずれかに記載の装置。
- 互いに逆位相であるそれぞれの交流電圧を前記駆動コイルの二つの端子に印加する手段をさらに含む、請求項8に記載の装置。
- 前記検知領域内に磁性材料が存在しない場合に、前記検知出力を略ゼロにさせる補正磁界を生成する手段をさらに含む、請求項1から請求項9のいずれかに記載の装置。
- 前記補正磁界を生成する手段は、補正コイルを含む、請求項8または請求項9に従属する場合に請求項10に記載の装置。
- 前記補正コイルに駆動コイル中の電流と略逆相である電流を供給する手段をさらに含み、これにより、前記駆動コイルによって生じた磁界に相反する磁界を前記補正コイル中に作り出す、請求項11に記載の装置。
- 磁界印加手段および検知手段は、複数のプローブを含む、請求項1から請求項12のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のプローブは、異なる特性を有する2個のプローブを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記複数のプローブは、可搬アレイの形態である、請求項13または請求項14に記載の装置。
- 前記検知出力信号を遠隔の前記SQUIDへ伝達する手段は、ある長さの低抵抗の電磁的に自己遮蔽型のケーブルを含む、請求項1から請求項15のいずれかに記載の装置。
- 前記ケーブルの長さは、1メートルを超える、請求項16に記載の装置。
- 縦軸および前記縦軸を中心にした外表面を有するロッドと、
前記ロッドの前記縦軸を中心に前記ロッド上に円周状に巻回された検知コイルと、
前記ロッドの前記縦軸を中心に円周状に巻回された巻線の少なくとも1つのセットを含む駆動コイルと
を含み、
前記巻線は、前記ロッドの前記縦軸に関して対称的に配置されており、前記駆動コイルは、前記ロッドの前記縦軸に対して垂直に向けられた平面を定義しており、前記平面を超えて延びており、前記平面に関して対称的に配置されており、
前記検知コイルは、前記ロッドの前記縦軸に垂直に向けられた平面に関して対称的に配置されており、
前記駆動コイルは、使用中に、前記ロッドの前記縦軸に沿った前記ロッドの外部にある少なくとも1つの位置において非ゼロである交番磁界を生成する、プローブ。 - 前記プローブは、成形アセンブリをさらに含み、
前記成形アセンブリは、前記駆動コイルを支持する巻回面を含み、
前記巻回面は、前記ロッドの前記縦軸と同心である縦軸を有する、請求項18に記載のプローブ。 - 前記検知コイルは、巻線のペアから構成される巻線の第1のセットを含み、前記巻線のペアは、巻線の第2のセットの両側で前記ロッド上に対称的に配置されており、
前記巻線の第2のセットは、コイルの総巻数の略2分の1を含む中心領域を構成し、
前記巻線の第1のセットは、二つの側部領域を含み、
前記二つの側部領域は、それぞれコイルの巻数の略4分の1を含み、中心領域の巻回と反対方向に巻回される、請求項18または請求項19に記載のプローブ。 - 検知コイルは、磁界勾配計の形態である、請求項18から請求項20のいずれかに記載のプローブ。
- 前記巻線の第2のセットは、成形アセンブリの両側に配置された第2の複数の巻線を含み、前記巻線の第1のセットは、前記巻線の第2のセットの両側に配置された第1の複数の巻線を含み、前記巻線の第2のセットは、前記巻線の第1のセットよりも巻線数が少ない、請求項20に記載のプローブ。
- 前記巻線の第1のセットは、一次磁界勾配計の形態であり、前記巻線の第2のセットは、一次磁界勾配計の形態である、請求項22に記載のプローブ。
- 前記巻線の第1のセットは、前記ロッドの前記縦軸に沿って直列的に前記巻線の第2のセットに接続され、巻方向は、前記巻線の第1のセットおよび前記巻線の第2のセットの各巻線に対して交番され、前記検知コイルの出力信号は、前記巻線の第1のセットによって生成された信号から差し引かれた前記巻線の第2のセットによって生成された信号を含む、請求項22から請求項23のいずれかに記載のプローブ。
- 前記巻線の第1のセットの巻数に対する前記巻線の第2のセットの巻数の比率は、前記検知コイルに対する前記駆動コイルの軸方向変位に起因する前記駆動コイルと前記検知コイルとの間の磁気結合の量の変化を最小にするような比率である、請求項24に記載のプローブ。
- センチネルリンパ節における磁性ナノ粒子の磁気特性を測定する方法であって、
縦軸を有するプローブの第1の駆動部分を用いて、前記磁性ナノ粒子を含む検知領域へ交番磁界を印加することと、
前記プローブの第2の検知部分を用いて、前記交番磁界を印加した結果として生じる、前記磁性ナノ粒子の磁気パラメータの変化を検知し、それに応答して出力信号を生成することと、
低温保持装置内に配置された遠隔の超電導量子干渉素子(SQUID)に前記出力信号を伝達することと、
検知された磁化度を示す前記SQUIDからの出力信号を受信することと
を含み、
前記プローブの前記第1の駆動部分および前記第2の検知部分は、前記プローブの前記縦軸に関して対称的に配置されており、
前記プローブの前記第1の駆動部分および前記第2の検知部分は、前記プローブの前記縦軸に対して垂直に向けられた平面に関して対称的に配置されており、
前記磁性ナノ粒子の磁気パラメータの変化を検知する前記プローブの前記第2の検知部分は、非低温環境において動作可能であり、
磁場を印加するための前記プローブの前記第1の駆動部分によって生成された前記磁場は、前記プローブの外部にある前記プローブの縦軸に沿った少なくとも1つの位置において非ゼロである、方法。
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