JP6259981B2

JP6259981B2 - 磁性体検知機

Info

Publication number: JP6259981B2
Application number: JP2013233162A
Authority: JP
Inventors: 増渕　伸一; 伸一増渕; 内田　博; 博内田
Original assignee: 株式会社ディード
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: JP2015094622A

Description

本発明は、磁性体検知機に関し、詳しくは、強い磁束密度の環境下でも小さな磁性体を検出可能とし、かつ、検出領域外の磁性体の動きによる影響を抑制することを可能にし、更には、検出困難な磁性体の検出能力を向上することを可能にする磁性体検知機に関するものである。

近年の医療診断に欠かせない装置として、ＭＲＩ(ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）診断装置がある。この装置は、核磁気共鳴現象を利用して生体内の内部の情報を画像化する方法であり、強力な磁石を必要とする。近年、分解能向上と処理速度の向上のために、１．５Ｔ（テスラ）や３Ｔといった極めて強力な磁石を使用したＭＲＩ診断装置が開発されつつある。このような強力な磁石は、一般的に超伝導磁石を使用する。超伝導磁石は、絶対０度近くまで冷却する必要があり、起動させるまでに多くの時間と費用が掛かる。したがって、一度起動した超伝導磁石は常時動作させ、特別な理由がない限り停止しない。

磁石が強力になるにしたがって、磁性体を引き付ける力も強くなる。鉄などの磁性体でできたドライバなどの工具や酸素ボンベや点滴台などの医療用品をＭＲＩ診断室に持ち込んだ場合、これらが磁石に吸い寄せられて装置に吸引される吸引事故が発生する。強力な力で吸引された酸素ボンベ等の磁性体は、人間の力では外すことができない。これらを外すには、一旦超伝導磁石を停止しなければならないが、停止や再起動するには時間が掛かり、その間診断業務が停止する。その他にも多額の費用も必要とする。

磁性体の工具や医療用品を誤って診断室に持ち込んだ場合、被検者や検査技師等に磁性体が衝突して傷害を与える危険性もある。したがって、診断室に磁性体を持ち込むことは絶対に行ってはならない。被検者を診断室に運搬する場合も、磁性体の質量比を減らしたＭＲＩ専用のストレッチャーや車椅子を使用する必要がある。その他の点滴台や医療カートなどもＭＲＩ専用の医療用品を使用する。

ＭＲＩ診断装置に従事する検査技師や看護士は、磁石の危険性について教育を受け周知しており、基本的に磁性体の持ち込みはしない。被検者については、検査技師等が事前にペースメーカ等の体内磁性体の有無を確認するので問題はない。しかし、検査技師等が完全な知識を持っているとは限らない。例えば、フェライトは金属ではないので、磁石に付かないように見えるが、磁性体である。このような磁性体と思っていない物を持ち込む場合がある。検査中に被検者が緊急状態になり、看護士が酸素ボンベ等を持ち込んでしまう場合もある。ＭＲＩ診断装置について詳しく知らない看護士もいる。磁石の危険性について知識のない作業者が、ＭＲＩ診察室の整備や清掃のために脚立や工具や清掃用具などを持ち込む場合もある。

磁性体の持込による吸引事故を防ぐためには、ＭＲＩ診断室のシールドドアの前に、磁性体を検知して警告するゲート状の磁性体検知機を設置することが必要である。

なお、ゲート状の磁性体検知機に似た装置として、空港などで使用されるゲート状の金属探知機がある。この装置は、金属に流れる渦電流を検出するものであって、アルミ等の非磁性金属も検知する。このため大部分が非磁性体で構成されているＭＲＩ専用の用品も警告する。したがって、ＭＲＩ診断装置の診断室のシールドドアに金属探知機を用いても意味はない。逆に磁性体検知機は非磁性金属には反応しない。したがって磁性体検知機を空港などで使用しても意味はない。本発明は磁性体検知機のみに関するものである。

かかる磁性体検知機に関する先行技術として、特開平５−５２９６２号公報（特許文献１）では、２方向のヘルムホルツコイルを用いて交互に均一磁場を発生させ、磁性体の侵入によって発生する磁束密度Ｂの変化を２方向の検知コイルで検知し、その起電力を増幅して検出を行う発明が提案されている。

他に、かかる磁性体検知機に関する先行技術として、国際公開番号ＷＯ０３／０７７７２５Ａ２（特許文献２）では、ホール素子をゲートの両側に配置し、その出力信号をＣＰＵで判断する発明が提案されている。

特開平５−５２９６２号公報国際公開番号ＷＯ０３／０７７７２５Ａ２

しかしながら、前記特許文献１記載の発明では、磁気センサとして巻線コイルを使用している。また、前記特許文献２記載の発明では、磁気センサとしてホール素子を使用している。しかし、巻線コイルやホール素子は分解能が低く、小さな磁性体を検出できないという問題点がある。

すなわち、ある磁界内に磁性体が侵入することにより、磁束密度Ｂが変化する。その磁束密度の変化デルタＢを磁気センサを用いて検出しなければならないが、場合によってはデルタＢの値が極めて小さい。磁束密度の変化デルタＢは、磁気的な物理法則から、概ね磁性体の大きさに比例し、磁気センサまでの距離の２乗に反比例する。その他にも磁性体の形状や向きによっても複雑な影響を受ける。従って単純にデルタＢを求めることはできないが、場合によっては磁束密度の変化デルタＢ＝１０ｎＴ程度の極めて小さな変化しか発生しない場合もある。微小な磁束密度の変化を検知するには高感度の磁気センサが必要である。

近年、高感度の磁気センサが各種開発され、１０ｆＴの感度を持つ超伝導量子干渉素子と呼ばれるセンサもある。このような高感度磁気センサを用いれば磁束密度の変化デルタＢ＝１０ｎＴの変化量を検出する事は極めて簡単である。
しかし磁気センサに限らず、全てのセンサには、分解能と測定できる入力許容範囲を意味するダイナミックレンジに比例関係がある。分解能以下の被測定物は測定することができない。また、ダイナミックレンジを超えた被測定物は、飽和してしまい、測定することができない。

ＭＲＩ診断室外に漏洩する直流磁束密度Ｂのスカラ量は、５００μＴ以下にするように勧告されている。これは、平均的な地磁気の直流磁束密度Ｂの３０μＴより１０倍以上強い磁束密度である。

直流磁束密度Ｂ＝５００μＴの環境下でデルタＢ＝１０ｎＴの変化量を検出するのは極めて困難な作業である。例えて言うならば、５ｍの長さの棒の０．１ｍｍの変化を検出するようなものである。ダイナミックレンジが大きい巻尺を使用すれば、５ｍの長さを測定することができるが、０．１ｍｍ単位で測定することはできない。分解能が高いノギスを用いれば、０．１ｍｍ単位で測定できるが、５ｍの長さは飽和してしまって測定することができない。

ダイナミックレンジが大きい巻線コイルやホール素子による磁気センサでは、飽和はしないが、分解能が低く、デルタＢ＝１０ｎＴという微小な変化量を検出することができない。高感度の超伝導量子干渉素子では、微小な変化量を検出することができるが、Ｂ＝５００μＴという強い直流磁束密度のため飽和してしまい、検出動作を行うことはできない。

ダイナミックレンジが大きく、かつ、高分解能の磁気センサがあれば、この問題は簡単に解決する。しかし、現実的に開発するのは極めて困難であり、開発したとしても極めてコストが高く、応用することができない。ダイナミックレンジが大きい磁気センサを用いて小さな磁束密度の変化デルタＢを検出する方法と、高分解能の磁気センサを用いて飽和しないように使用する方法の２つの方法しかない。分解能の低い磁気センサを用いた場合、分解能以下の信号は検出することができない。高性能な増幅器を使用しても、信号とノイズが同じ増幅率で大きくなるだけであるので、全く効果はない。従って、強い直流磁束密度の環境下で、ダイナミックレンジの低い高感度磁気センサを飽和しないように使用する技術が必要になる。

また前記特許文献１記載の発明では、２方向のヘルムホルツコイルによって交互に磁束密度を発生させる。この磁束密度の変化によって、ＭＲＩ診断装置に影響を与え、正しい診断ができなくなる。また、地磁気程度の３０μＴであれば、自分で発生した２方向の磁場を制御できるが、５００μＴといった強い磁界内での制御は困難であり、磁性体の検出自体も行えなくなる。

磁気的な相互干渉を防ぐには、磁性体検知機をＭＲＩ診断室から十数ｍ以上遠い位置に設置すれば問題はない。しかし、特別に広い前室を備えない限り設置は不可能である。

また前記特許文献１記載の発明では、床面にもコイルを通す必要があるので、段差が生じてしまう。被検者の中には体の不自由な人もおり、杖や車椅子の通行の邪魔になるだけでなく、転倒などの危険性も生じる。

ヘルムホルツコイルや検知コイルを構成するために、エナメル線を人が通過できる大きさのボビンに何ターンも巻く必要があり、コストも組み立て工数も必要になる。装置全体も大型であり、設置工事作業にもコストが掛かる。また、ヘルムホルツコイルに磁場を発生させるために多大な電力も消費してしまう。

ヘルムホルツコイルや検知コイルに起因する、磁気干渉や段差やコストや消費電力の問題については、前記特許文献２記載の発明によるホール素子による磁気センサを使用することによって解決することが可能であるが、小さな磁性体を検出することができないという問題は残る。

また、前記特許文献１記載の発明及び前記特許文献２記載の発明では、磁気センサの出力信号を単純に閾値と比較し、告知機能を動作させているため、以下のような問題があった。

すなわち、巻線コイルやホール素子に限らず全ての磁気センサは、磁気センサが設置された場所の磁束密度を検出するものであって、磁性体そのものを検出するものではない。

また、磁性体が磁気センサの位置の磁束密度の変化デルタＢの大きさは、概ね磁性体の大きさに比例し、距離の２乗に反比例するという物理的な法則がある。
したがって磁気センサは、近傍の小さな磁性体と遠方の大きな磁性体の区別を行うことはできない。近傍の小さな磁性体を検出する能力を持たせた場合、遠方の大きな磁性体も検出してしまう。このため検知機は、磁性体を所持していない使用者が磁性体検知機を通過した時に、偶然遠くの磁性体が動いた場合、これを検出して不要な告知を行うこととなる。

さらに実際の病院では、ＭＲＩ診断室のシールドドアに磁性体が含まれている。近傍には磁性体を含む操作室のドアや更衣室のドアやロッカーのドアもある。さらに近傍の廊下では、ＭＲＩ診断室に入ることを目的としない磁性体のストレッチャーや車椅子やボンベが往来する。使用者から見た場合、ゲートを通過する磁性体のみを検知し、ゲート近傍であっても通過しない磁性体については検知しない方が望ましい。すなわち、ゲートを通過する物体に限定して磁性体／非磁性体の判定を行うことが望ましい。したがって使用者から見た場合、ゲートを通過する磁性体は信号Ｓであり、ゲートを通過しない磁性体はノイズＮである。

しかし、磁束密度の変化デルタＢは、磁性体の移動によって発生するものであり、その磁性体がゲートを通過するか、通過しないかには全く関係がない。
使用者から見た場合、ゲートを通過しない磁性体はノイズＮであるが、これは使用者の主観的な判断によるものである。磁気センサは、使用者の主観的な判断に基づいて動作する素子ではない。磁気センサから見た場合、磁性体がゲートを通過するか通過しないかには全く違いはなく、磁束密度の変化量デルタＢは、全て信号Ｓである。磁気の物理的な法則から、磁気センサ自体がゲートを通過しない磁性体を区別する方法は原理的に存在しない。

ゲートを通過しない磁性体が移動した場合でも、前記特許文献１記載の発明及び前記特許文献２記載の発明による磁性体検知機は告知動作を行う。磁性体検知機から見た場合、磁気センサが設置された場所に磁束密度Ｂの変化が発生したことによって告知を行っているだけなので、誤動作ではない。しかし、使用者から見た場合、磁性体を所持していないのに告知されるため、誤動作したと判断してしまう。このような事態が重なった場合、使用者は磁性体検知機に対する信頼を失ってしまう。信頼を失った結果、使用者が実際に磁性体を持ち込んで告知されても無視してしまい、吸引事故が発生してしまう危険性が生じてしまう。

また、磁束密度の変化デルタＢの大きさは、磁性体の移動速度によって変化するという性質を持つ。移動速度が速い場合、磁束密度の変化デルタＢは大きくなるが、変化する時間は短い。逆に移動速度が遅い場合、変化する時間は長いが、磁束密度の変化デルタＢは小さくなる。したがって、単純に磁束密度の変化デルタＢの大きさだけで判定した場合、移動速度の遅い磁性体を検出できない可能性がある。

また、前記特許文献１記載の発明では、磁性体の有無を検知するものは磁気センサでだけあり、磁性体を所持した使用者がゲートを通過する意思がないのに、ゲート近傍に近づいただけで告知を受けるという問題点があった。

また、ＭＲＩ診断室に侵入する可能性がある磁性体として、点滴台が考え得る。点滴台には、台座のみが磁性体の物もある。前記特許文献２記載の発明では、左右に磁気センサを配置したゲート状のセンサを使用しているが、台座がゲート中央付近を通過した場合、磁気センサと台座の距離が最も遠くなる。このとき、距離が遠くなれば磁束密度の変化が小さくなるため、検出が困難になるという問題も生じ得る。

また、磁気センサには電気的ノイズがどうしても侵入する。磁気センサから出力された信号が、磁性体によるものなのか、電気的ノイズによるものなのかを区別することは本質的に不可能である。この電気的ノイズによって誤動作が発生してしまう。磁性体の有無を判定する閾値を高く設定すれば、誤動作の頻度は低下する。しかし、検知感度が低下するため、小さな磁性体を検知することが不可能になる。また、設置環境によって電気的ノイズの大きさは異なる。ある設置環境下では問題なく動作したとしても、他の設置環境下では、誤動作が頻発する場合もある。

また、磁気センサは電流を使用して動作している。磁気センサと周辺回路の消費電流は、常に一定ではなく変動しており、電線に電流が流れると磁界が発生する。この磁界の発生に伴い磁束密度も変動することとなる。このように磁束密度が変動すれば、磁気センサはこれを検知してしまって、誤動作を起こす場合があった。

また、磁気センサには定常的な磁気ノイズも侵入する。磁気センサに発生した信号が、磁性体によるものなのか、定常的な磁気ノイズによるものなのかを区別することは原理的に不可能である。この定常的な磁気ノイズによって誤動作が発生してしまう。磁性体の有無を判定する閾値を高く設定すれば、誤動作の頻度は低下する。しかし、検知感度が低下するため、小さな磁性体を検知することが不可能になる。また、設置環境によって定常的な磁気ノイズの大きさは異なる。ある設置環境下では問題なく動作したとしても、他の設置環境下では、誤動作が頻発する場合もある。

また、病院内には色々な医療用品があるが、鉄製酸素ボンベのような大きな磁性体が吸引事故を起こした場合、被害が極めて大きい。このような危険な磁性体はＭＲＩ診断室に入れてはならないのは当然である。このような磁性体の場合、予め危険を告知するために、ゲートを通過しなくても近づいただけで告知して欲しい場合もある。

また、使用する環境によって、磁性体がゲートを通過した時だけ告知して欲しい場合と、ゲート通過に関係なく告知して欲しい場合と、両方を組み合わせた告知を行って欲しい場合がある。

また、前記特許文献１記載の発明及び前記特許文献２記載の発明による磁性体検知機では、ゲートを通過する磁性体を持った使用者が、ゲートを通過した後で告知された場合、反転して告知機能を確認しなければ、何を告知されたのか認識することができない。自分が告知されたという認識を持っていなければ、反転することがないので、告知行為が無駄になるという問題があった。使用者が告知を受けてこれを認識しても、告知を無視した場合、磁性体を持ち込む事が可能である。使用環境にもよるが、告知を無視された場合には無効であるという問題があった。
病院のＭＲＩ診断装置には、必ずＭＲＩ検査技師が居る。ＭＲＩ検査技師は、磁石の危険性を知っており、ＭＲＩ診断室に入室する人が磁性体を持っていることが判断できれば、入室を阻止する行動を取ることが可能である。そのためには、磁性体の持込を告知する機能がＭＲＩ操作室にも必要である。また、病院の内部及び外部の管理者も告知情報を知りたい場合がある。

また、前記特許文献１記載の発明及び前記特許文献２記載の発明による磁性体検知機では、通過するドアとは別に設置する必要がある。設置の手間が掛かるので、設置コストが高いという問題があった。また、必要に応じて別の告知機能を設置する必要があり、その分設置コストが必要になる。その他にもケーブル等を接続しなくてはならないので、外観上の問題もあった。

また、前記特許文献１記載の発明では、磁気センサとして巻線コイルを使用しているが、巻線コイルだけでは起電力が小さいため、点滴台の台座のように形状の小さな磁性体によって変化する磁束密度Ｂの変化量が小さく、これを検出することが困難であった。このため、磁性体を検出できずに警告などの告知を行うことができなかった。

また、巻線コイルに限らず全ての磁気センサは、磁気センサが設置された場所の磁束密度Ｂを検出するものであって、その磁束密度Ｂを変化させた磁性体がゲート外にあるのか、ゲート内にあるのかを区別することはできない。したがって、磁性体を所持していない使用者がゲートを通過した時に、偶然ゲート外の磁性体が動いた場合、これを検出して警告などの告知を行うこととなる。ゲート外の磁性体としては、シールドドアに一部含まれる磁性体などもある。

磁性体検知機から見た場合、磁気センサが設置された場所の磁束密度Ｂが変化した結果によって告知を行っているだけなので、誤動作ではない。しかし、使用者から見た場合、磁性体を所持していないのに告知されるため、誤動作したと判断してしまう。このような事態が重なった場合、使用者は磁性体検知機に対する信頼を失ってしまう。信頼を失った結果、使用者が実際に磁性体を持ち込んで告知されても無視してしまい、吸引事故が発生してしまう危険性が生じてしまう。

上記問題に対して、ゲートを通過しない物体については、告知を行う必要がないことから、ゲートに赤外線などによる物体検知機を設け、ゲートを通過した時だけ告知を許可する態様も可能である。

しかし磁性体を所持しない使用者がゲートを通過した時と同時に、ゲートを通過しない磁性体を検出した場合、誤って告知してしまうおそれがある。そこでゲートを通過しない磁性体について、排除または抑制する必要がある。

また、ＭＲＩ診断装置は極めて強力な磁石を持っているが、全ての磁性体を吸引する訳ではない。ＭＲＩ専用の医療用品であっても、部分的には磁性体が使用されている。磁性体の質量が用品全体の質量より充分少なければ、吸引されることはない。検査技師や看護士等も磁性体を含む筆記用具や衣類や靴を身に着けている場合もあるが、普段これらを外さないで入室する。磁気センサは、これらの磁性体が入室した場合に、吸引事故が発生するのか発生しないのかを判断する機能は持たない。したがって、磁性体を検出した場合、一律に警告などの告知を行うこととなる。

磁性体検知機から見た場合、磁性体を検出した結果によって告知を行っているだけなので、誤動作ではない。しかし、使用者から見た場合、告知する必要のない物まで告知されるため、煩わしいと感じ、無視するようになる。無視するようになった結果、使用者が実際に磁性体を持ち込んで告知されても無視してしまい、吸引事故が発生してしまう危険性が生じてしまう。

上記問題点に鑑み、本発明は、ＭＲＩ診察室近傍の強い直流磁束密度Ｂの環境下で、高感度の磁気センサを飽和させずに使用し、小さな磁性体も検出することを目的とする。

また、本発明は、磁気干渉や段差やコストや消費電力の問題を解決することも目的とする。

また、本発明は、ゲートを通過しない遠方や近傍の磁性体の影響を抑制するとともに、磁性体の移動速度の影響も抑制し、ゲートを通過する磁性体のみを検知することも目的とする。

また、本発明は、必要な条件が成立した時のみに告知を出し、使用者にとって有意な告知を行うことも目的とする。

また、本発明は、下方に配置される磁性体の検知能力を向上させ、ゲート中央付近を通過する点滴台などの磁性体の検知能力を向上させることも目的とする。

また、本発明は、電気的ノイズを抑制することによって、誤動作を抑制することも目的とする。

また、本発明では、回路に流れる電流に起因する誤動作を抑制することも目的とする。

また、本発明では、定常的な磁気ノイズ環境に合わせ、誤動作を抑制することも目的とする。

また、本発明では、ゲートを通過しなくても、近づいただけで告知機能を動作させることも目的とする。

また、本発明では、使用する環境に応じて告知機能を動作させる条件を設定することができることも目的とする。

また、本発明では、告知情報をゲート以外の場所でも受け取れるようにすることも目的とする。

また、本発明では、設置コストを低減し、外観を向上させることも目的とする。

また、本発明は、点滴台の台座のような小さな磁性体も検出するとともに、周囲の磁性体の影響を抑制し、通過しても吸引事故を発生させない磁性体に対して告知しないようにすることも目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、磁束密度を検出する磁気センサと、閾値と、該磁気センサの出力を該閾値と比較する比較機能と、該比較機能の結果を告知する告知機能とを有する磁性体検知機において、該磁気センサの検出軸と鉛直軸または水平軸の立体角度を１５°以内にする構成を採用している。

また、本発明は、前記磁気センサを複数備えるとともに各磁気センサを異なる位置に配置する構成を採用している。

磁束密度Ｂはベクトルである。ベクトル軸方向にはスカラ量の磁束密度Ｂがあるが、ベクトル軸に直交する方向の磁束密度Ｂは０である。一方、磁気センサにも検出軸というベクトル軸を持っている。検出軸と同じ方向の磁束密度Ｂに対して最大の感度を持っているが、検出軸に直交する方向の磁束密度Ｂは検出しない。

従って、超伝導磁石が発生する磁束密度Ｂのベクトル軸に直交した方向に、磁気センサの検出軸を設定すれば、磁気センサの検出軸に加わる直流磁束密度Ｂは０である。従って、小さなダイナミックレンジしか持たない高感度磁気センサを使用しても、飽和することはない。その磁界内に磁性体が侵入した場合、磁束密度Ｂのベクトルが変化し、磁気センサの検出軸方向に磁束密度の変化デルタＢが発生する。このデルタＢを検知すれば、磁性体の侵入を検知することが可能である。

しかし、超伝導磁石が発生する磁束密度Ｂの方向は、場所によって異なり、一定方向ではない。診断室の大きさや磁気センサを取り付けるシールドドアの位置も様々である。磁気センサの位置に発生する磁束密度Ｂのベクトル軸方向は、超伝導磁石と磁気センサの位置関係、距離、発生する磁場の強さの他に、地磁気や建物内部の鉄筋や機器などの磁性体によって定まるものである。直流磁束密度Ｂのベクトル軸を測定器を用いて調査し、直交するように磁気センサの検出軸を調整すれば、対応可能である。しかし、専門的な知識と高度な技術が必要であり、一般の作業者によって設置する事は不可能である。

ここで、ＭＲＩ診断装置が設置されている環境について考察する。一般的なＭＲＩ診断装置では、円筒形の超伝導磁石の中心軸を水平方向に設置している。磁石の中心軸は床面から約１ｍの位置であり、メーカや機種による差はあまりない。
一方シールドドアの大きさもあまり差がなく高さ約２ｍであり、メーカや機種による差はあまりない。
即ち、シールドドアの高さのほぼ中心に磁石の中心軸がある。

一方、ＭＲＩ診断装置とシールドドアが取り付けられている診断室の壁までの距離は、漏洩する磁束密度Ｂを低くするために、ある程度の距離がある。設置場所によって異なるが、６〜１５ｍ程度である。

またシールドドアの幅は機種によって多少異なり、１〜１．４ｍ程度である。したがって磁性体検知機のゲートは、シールドドア幅と同じか、それ以上の幅が必要である。

円筒形の磁石を水平に置いた場合、中心軸の水平面方向には直流磁束密度Ｂが発生するが、鉛直方向の直流磁束密度Ｂｚは０である。従って、磁石の中心軸と同一水平面上に、磁気センサを設置し、検出軸を鉛直方向にすれば、磁気センサの検出軸方向に加わる直流磁束密度Ｂは０であり、飽和しない。

磁石の中心軸と同一水平面から上下に離れた位置の場合、鉛直軸方向にも直流磁束密度Ｂｚが発生する。しかし、鉛直方向の直流磁束密度Ｂｚは、水平方向の直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙより小さいという特徴がある。スカラ量Ｂが５００（μＴ）という強い直流磁束密度の環境下であっても、磁気センサの検出軸方向に印加する直流磁束密度を低減することができる。磁気センサに加わる直流磁束密度Ｂｚが小さければ、その分、ダイナミックレンジは低いが、分解能の高い高感度磁気センサを使用することが可能になる。

これは診断室の寸法が、鉛直方向より水平方向の方が大きいという特徴を利用したものである。先程の棒の長さで例えるならば、５ｍの長さの棒を斜めの方向から見れば、短く見ることができ、分解能が高いノギスを使用しても飽和せずに計測することが可能である。

単純に考えると、磁束密度の変化量デルタＢも同じ比率で小さくなり、高分解能の磁気センサを用いても、結局検出できないと考えてしまう。しかし、磁束密度の変化デルタＢも方向を持っており、その向きは直流磁束密度Ｂと同じ方向とは限らない。各種の条件によって磁束密度の変化デルタＢのスカラ量が決まる。磁束密度の変化デルタＢの方向と磁気センサの検出軸の方向が近い方向であれば、充分に検出することが可能である。

しかし、磁束密度の変化量デルタＢの方向と磁気センサの検出軸の方向が一致するとは限らない。直交した場合は、全く検出することができない。そこで、磁気センサを複数備え、異なる位置で検出する。磁束密度の変化量デルタＢの方向と検出軸の方向の相対的な方向の違いは、磁気センサの位置によってそれぞれ異る。ある磁気センサは直交して全く検出しない場合でも、別な磁気センサで変化量デルタＢを検出することが可能である。

先にも述べたように、磁束密度の変化デルタＢは、磁性体と磁気センサの距離の２乗に反比例する。従って、１個のセンサでは磁性体が通過する空間であるゲート全体を検出することは不可能である。ゲートの左右両側に磁気センサを備えることにより、ゲートの幅約１．４ｍの半分の約７０ｃｍの空間を検出すればよい。磁性体と磁気センサの最大距離が１／２になることによって、磁気センサの位置における磁束密度の変化デルタＢを４倍にすることができる。

また、磁性体はシールドドアの上下位置のどの位置を通過するのか不定である。従って、上下方向に磁気センサを備えることにより、シールドドア全体の空間を検出することができる。

ゲートの両側の上下に磁気センサを備えた場合、磁石の中心軸平面から離れている上端と下端の磁気センサでは、中心軸付近の磁気センサに比べて、鉛直方向の直流磁束密度Ｂｚが強く印加される。磁気センサの検出軸を厳密に鉛直方向に設置した場合でも、ある程度の直流磁束密度Ｂｚが印加されてしまうのを防ぐことはできない。

また、磁気センサの検出軸の方向を厳密に鉛直方向にする事も技術的に困難である。ある程度の誤差はどうしても発生してしまう。磁気センサの検出軸を鉛直方向ではなく立体角θ_Ｄの傾きに設置した場合、θ_Ｄが大きければ検出軸方向の磁束密度Ｂｓが大きくなり、飽和レベルに近づいてしまう。

以上を考慮すると、磁気センサの検出軸を厳密に鉛直方向に設置することは特に大きな意味は持たない。立体角θ_Ｄにある程度の許容差を持たせても問題はない。

検出軸方向の直流磁束密度Ｂｓを直流磁束密度Ｂの３０％以下にするならば、下記の数１に示すように、磁気センサの検出軸と鉛直軸の立体角θ_Ｄは、１５°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。

オープン型のＭＲＩ診断装置では、磁石の中心軸が鉛直方向を向いているものもある。そのような装置の場合、センサの検出軸を水平方向に設置すれば、同様の結果を得ることができる。この場合の磁気センサの検出軸と水平軸の立体角θ_Ｄも、１５°以下にすれば良い。

高感度磁気センサについては超伝導量子干渉素子の他にも、色々な種類のものが開発されている。ＭＲ（磁気抵抗効果素子）センサや、ＭＩ（磁気インピーダンス素子）センサやフラックスゲートセンサなど、多様なものがある。本発明では、磁気センサの種類を規定するものではなく、高感度のセンサであれば、ホール素子を含め種類について特定しない。

上記磁気センサは、磁場を発生させるコイルが不要なので、ＭＲＩ診断に影響を与えることはなく、消費電力も抑制することができる。また、ゲート全体に検出コイルを巻く必要がないため、床に段差を付ける必要はない。
大きなコイルを作成する必要がないので、組み立て工数を少なくできるだけでなく、特殊な測定器や技能を使わずに設置できるため、総合的なコストを低減することが可能である。

さらに、本発明は、演算機能を備え、磁性体によって発生する磁束密度の変化デルタＢの特徴を利用して、ゲートを通過しない磁性体の演算出力を抑制し、また、磁性体の移動速度の違いによる差異を抑制する構成になっている。

先にも述べたように、磁気センサは、物理的な原理から、磁性体がゲートを通過するか通過しないかを判断する手段を持たない。本発明における磁気センサも全く同じであり、磁気センサ自体には判断する手段がない。
しかし、磁気センサをゲートの周囲に適切に配置し、ゲートを通る磁性体と、ゲートを通らない磁性体によって発生する磁束密度の変化デルタＢの特徴を抽出し、演算することによって、ゲートを通らない磁性体の演算値を抑制することは可能である。

また磁性体の移動速度の違いによる差異も、演算することによって抑制することは可能である。

演算機能には複数の演算方式を組み合わせる。

さらに、本発明は、演算方式の一つとして、同相信号成分を除去する同相信号除去演算機能と、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を加算する加算演算機能を備え、各磁気センサから検出された検出信号の同相信号成分をそれぞれ同相信号除去演算機能を用いて除去し、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較する構成となっている。

ゲート状の検知空間に複数の磁気センサを異なる位置に配置した場合、磁気センサから見た近傍の磁性体までの距離やベクトル（角度）は大きく異なる。一方、磁気センサから見た遠方の磁性体までの距離やベクトル（角度）は、多少の違いはあるが大きな違いではない。したがって、近傍の磁性体による磁束密度の変化デルタＢのベクトルやスカラ量はセンサの位置によって大きく異なるが、遠方の磁性体による磁束密度の変化デルタＢの距離やベクトルは磁気センサの位置に関係なくほぼ同一であるという特徴を持つ。

同一のベクトル変化による磁気センサの出力変化は基本的に同一である。すなわち磁気センサの同相信号成分とは、遠方の磁性体によって発生するものであり、同相でない信号成分は近傍の磁性体によって発生すると判断することができる。

同相信号かどうかを判定するには、複数の磁気センサを備え、ゲート状の検知空間の周囲に配置し、かつ同時に動作されば良い。各磁気センサの出力のうち、同相成分を抽出し、これを減算すれば遠方の磁性体の影響を抑制することができる。

また、本発明は、演算方式の一つとして、前記磁気センサの検出信号から交流成分のみを取り出す交流成分演算機能と、該交流成分から前記同相信号除去演算機能により同相信号を除去することで得られた同相信号成分除去信号の絶対値を演算する絶対値演算機能と、該絶対値を時間積分演算する積分演算機能を備え、該積分演算機能により得られた複数の積分値を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較する構成を採用し得る。

もう一つの問題として、磁性体の移動速度による影響がある。磁性体を高速で移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは大きくなるが、変化している時間は短くなる。逆に磁性体を低速で移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは小さくなるが、変化している時間は長くなる。

これは自転車等の発電機（ダイナモ）による発電と原理的には同じである。発電機を早く回せば電球が明るく光り、ゆっくり回せば暗くなる。一見、早く回した方が出力される電力量（エネルギー）が大きくなるように見える。しかし、実際には１回転で発生する電力量は、回転速度に関係なく一定である。早く回すことによって単位時間に発生する電力量が多くなることによって、電球の明るさ＝電力＝電力量／時間が大きくなっただけである。

ある磁性体が磁気センサの近傍を同一条件で通過した時に、磁気センサの位置で発生する磁気エネルギーは、通過速度に関係なく一定である。したがって、磁束密度の変化デルタＢではなく、磁気エネルギーで評価すれば、磁性体の速度に関係なく、これを検知することが可能である。磁気エネルギーは、磁束密度の変化デルタＢを時間で積分した値であり、特に複雑な演算は必要としない。

また、磁気センサには直流的なバラツキがある。複数の磁気センサを使用した場合、直流値が全て同じとは限らない。各磁気センサについて、１個づつ調整を行えばバラツキを抑制することは可能だが、高度な技術を必要とし、現実的には不可能である。

磁気センサの信号のうち、直流成分を取り除き、交流成分のみとすれば、バラツキの問題を解決することができる。

さらに、本発明は、演算方式の一つとして、少なくとも一以上の磁気センサを備えるセンサユニットが検知物の進行方向に対して前後に配置されて成るセンサ部を有する構成となっており、演算部は交流成分演算部と同相信号除去部と前後比率演算部と積分部と判定部とから構成されており、交流成分演算部は積分演算機能と減算演算機能とを備えた磁気センサと同数の交流演算からなり、同相信号除去部は減算演算機能を備えた磁気センサと同数の同相演算と加算演算機能と除算演算機能からなり、前後比率演算部は加算演算機能と比率演算機能と乗算演算機能と絶対値演算機能とを備えた磁気センサの半数の比率演算と加算演算機能からなり、積分部は積分演算機能からなり、判定部は閾値を入力する閾値入力機能と比較演算機能からなり、告知機能は所定手段により使用者に対して警告を告知する構成となっており、ゲート近傍の磁性体の影響を抑制する構成となっている。

上記構成からなる磁性体検知機において、複数の磁気センサを同時に動作させ、各磁気センサの検出信号の積分値を夫々交流成分演算部の積分演算機能で求め、夫々の検出信号とその積分値の減算値を交流成分演算部の減算演算機能で求め、得られた夫々減算値の加算値を同相信号除去部の加算演算機能で求め、得られた夫々加算値の除算値を同相信号除去部の除算演算機能で求め、夫々の減算値と除算値との減算値（第二減算値）を同相信号除去部の減算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の加算値（第二加算値）を前後比率演算部の加算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の比率を前後比率演算部の比率演算機能で求め、前後夫々の第二加算値と比率との乗算値を前後比率演算部の乗算演算機能で求め、得られた前後夫々の乗算値の絶対値を前後比率演算部の絶対値演算機能で求め、得られた全ての絶対値の加算値（第三加算値）を前後比率演算部の加算演算機能で求め、得られた第三加算値の積分値（第二積分値）を積分部の積分演算機能で求め、閾値を判定部の閾値入力機能で入力し、第二積分値と閾値との判定値を判定部の比較演算機能で求め、得られた判定値によって告知機能が動作されることとなる。

また、本発明は、演算方式の一つとして、前記磁性体検知機において、前記センサ部におけるセンサユニットが検知物の進行方向に対して前後及び左右に配置されるとともに、前記演算部に左右同相除去部が備えられた構成となっており、左右同相除去部は二つの同相率演算機能と左右計数演算機能と乗算演算機能からなり、同相率演算機能は減算演算機能と第一の絶対値演算機能と第二の絶対値演算機能とを備えた磁気センサの半数の絶対・減算演算機能と第一の加算演算機能と第一の除算演算機能と第二の加算演算機能と第三の加算演算機能と第二の除算演算機能からなる構成を採用し得る。

上記構成からなる磁性体検知機において、複数の磁気センサを同時に動作させ、各磁気センサの検出信号の積分値を夫々前記交流成分演算部の積分演算機能で求め、夫々の検出信号とその積分値の減算値を前記交流成分演算部の減算演算機能で求め、得られた夫々減算値の加算値を前記同相信号除去部の加算演算機能で求め、得られた夫々加算値の除算値を前記同相信号除去部の除算演算機能で求め、夫々の減算値と除算値との減算値（第二減算値）を前記同相信号除去部の減算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の加算値（第二加算値）を前記前後比率演算部の加算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の比率を前記前後比率演算部の比率演算機能で求め、前後夫々の第二加算値と比率との乗算値を前記前後比率演算部の乗算演算機能で求め、得られた前後夫々の乗算値の絶対値を前記前後比率演算部の絶対値演算機能で求め、得られた全ての絶対値の加算値（第三加算値）を前記前後比率演算部の加算演算機能で求め、左右夫々の第二減算値の絶対値（第二絶対値）を左右同相除去部の第一の絶対値演算機能で求め、左右夫々の第二減算値の加算値（第四加算値）を左右同相除去部の第一の加算演算機能で求め、得られた左右夫々の第四加算値の除算値（第二除算値）を左右同相除去部の第一の除算演算機能で求め、左右夫々の第二減算値と第二除算値との減算値（第三減算値）を左右同相除去部の減算演算機能で求め、得られた左右夫々の第三減算値の絶対値（第三絶対値）を左右同相除去部の第二の絶対値演算機能で求め、左右夫々の第二絶対値の加算値（第五加算値）を左右同相除去部の第二の加算演算機能で求め、左右夫々の第三絶対値の加算値（第六加算値）を左右同相除去部の第三の加算演算機能で求め、左右夫々の第五加算値と第六加算値との除算値（第三除算値）を左右同相除去部の第二の除算演算機能で求め、左右の第三除算値の係数を左右同相除去部の左右計数演算機能で求め、第三加算値と係数との乗算値（第二乗算値）を左右同相除去部の乗算演算機能で求め、得られた第二乗算値の積分値（第二積分値）を前記積分部の積分演算機能で求め、閾値を前記判定部の閾値入力機能で入力し、第二積分値と閾値との判定値を前記判定部の比較演算機能で求め、得られた判定値によって告知機能が動作されることとなる。

以上の構成により、本発明は、磁性体検知機において、磁気センサをゲートの左右だけでなく前後に配置し、ゲートに対して通過する方向に移動する磁性体と、通過しない方向に移動する磁性体の検出信号の違いを前後比率演算アルゴリズムにより分別し、非通過磁性体の検出値を抑制するものである。

また、本発明は、前記磁性体検知機において、物体のゲート通過または近接を検出する物体検知機能を備え、該物体検知機能が物体を検知した場合のみ、該告知機能を作動させる構成となっている。

使用者がシールドドアを通る場合、当然であるがシールドドアの前に設置される磁性体検知機のゲートを通過する。一方、使用者が単にシールドドアに近づいた場合は、磁性体検知機のゲートを通過しない。従って、磁性体検知機のゲートの通過を検出すれば、使用者がシールドドアを通る意思がある事が判る。物体の通過または近接を検出する物体検知センサを用いて、物体の認識と同時に磁性体の検知を行った場合のみに告知する機能を追加する。この方法によって、無用な告知が低減する。

さらに、本発明は、前記磁性体検知機において、前記センサ部におけるセンサユニット内に三個以上の磁気センサが鉛直方向に間隔を開けて配置されるとともに、磁気センサ間の間隔が上方よりも下方へ向かうに従って狭く配置されている構成を採ることも可能である。

かかる構成を採用することにより、一般的に磁性体の位置が下方に配置されている用品について、磁気センサと磁性体との距離が短くなり、磁性体の検出感度を向上することが可能となる。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、少なくとも一以上の磁気センサを備える第二センサユニットが検知物の下方に付加配置されるとともに、演算機能と閾値入力機能と比較演算機能とを備える第二演算部が備えられ、かつ、論理和演算機能を備えた構成を採ることができる。

上記構成からなる磁性体検知機において、第二センサユニットに備えられた磁気センサの出力信号の演算値を演算機能で演算し、閾値（第二閾値）を閾値入力機能で入力し、演算値と第二閾値との判定値（第二判定値）を比較演算機能で求め、前記判定値と第二判定値の論理和値を論理和演算機能で求め、得られた該論理和値によって前記告知機能が動作されることとなる。

かかる構成を採用することにより、ゲート中央を通過する点滴台等について、磁気センサと磁性体との距離を短かくすることが可能になり、磁性体の検出感度を向上することが可能となる。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、前記磁気センサのアナログ出力量をディジタル量に変換する変換回路を各磁気センサの直近に設置する構成を採ることができる。

磁性体の有無の判断を誤らせる原因として、電気的ノイズがある。電気的ノイズはケーブルと電気的ノイズ源が構成してしまう相互インダクタンスＭによって侵入する。磁気センサと演算部の距離が長い場合、長いケーブルによって接続しなければならないが、長いケーブルは原理的に大きな相互インダクタンスＭを持つため、磁気センサの検出出力に電気的ノイズが重畳されてしまう。その結果、磁性体の有無の判断を誤ってしまう。

磁気センサと演算部を近接すればケーブルが短くなるので、相互インダクタンスＭが小さくなり、電気的ノイズを小さくすることが可能である。しかし、磁気センサをゲートに取り付けなければならないため、ケーブルを短くすることは不可能である。そこで、磁気センサの直近にアナログ値である磁気センサの出力信号をディジタル値に変換する変換回路を備えることが有効である。ディジタル値であれば、ケーブルが長くても、伝送品質を確保すればノイズの影響を受けない。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、電源回路の数量を前記磁気センサと同数備え、各磁気センサと前記変換回路の直近に該電源回路を設置する構成を採ることができる。

磁気センサに供給する電源に電源変動があった場合、出力信号にその変動の影響が出てしまう。ケーブルが長い場合、抵抗成分Ｒがあるため、負荷電流が変動した場合、電源電圧の変動になってしまう。そこで、磁気センサの直近に電源回路を設け、負荷電流の変動があっても、磁気センサに安定的に電源を供給することが可能となる。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、回路電流を測定する電流検知機能と、該電流検知機能に流れる電流を一定に制御する制御機能と、該制御機能によってダミー電流を流すダミー電流機能を備え、電流検知機能にダミー電流機能を接続し、回路電流とダミー電流の合計を一定にする構成を採用し得る。

かかる構成を採用することにより、回路の消費電流の変動を抑制し、全体の消費電流を一定にすることにより、磁気センサの誤動作を抑制することが可能になる。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、前記閾値を可変にする機能を備える構成を採用し得る。

かかる構成を採用することにより、使用する環境における定常的な磁気的ノイズに合わせた適切な判定閾値を設定することにより、磁性体検知機の誤動作を抑制することが可能になる。

またさらに、本発明は、前記磁性体検知機において、第三閾値を入力する第三閾値入力機能と前記磁気センサの出力と該第三閾値を比較する第二比較機能を備え、該第二比較機能の第二比較結果によって前記告知機能を有効にする構成を採用し得る。

すなわち、絶対持ち込んではならない鉄製酸素ボンベのような大きな磁性体をゲートに近づけた場合、仮にゲートを通過する意思がなくても告知する必要もあるため、物体検知センサの検出出力に関係なく、告知する設定も必要になる。
上記本発明による構成によれば、告知する磁性体検知の閾値は、ゲートを通過する時に使用する閾値とは別の値が設定することが可能となる。

さらに、本発明は、前記磁性体検知機において、前記比較結果によって前記告知機能を有効にする機能と、前記第二比較結果によって前記告知機能を有効にする機能を、選択するための選択機能を備えた構成を採用し得る。

使用する環境によって、物体を検知した時の磁性体検知結果と、物体を検知しない時の磁性体検知結果の一方だけが必要な場合もある。また両方の結果が必要な場合もある。これらは、上記本発明にかかる構成とすることで、スイッチ等によって選択可能にして解決することができる。

さらに、本発明は、前記磁性体検知機において、電気接点を備えるとともに、前記告知機能に同期して該電気接点を開閉する機能を備える構成を採用し得る。

ゲートを通過した後でも容易に警告を認識させるには、進行方向に告知手段を設けることである。そこで、告知手段を動作させるために、電気接点を備え、告知手段を動作させることで解決することができる。
ゲートを通過する使用者の他に、告知手段を他に備えることにより、制御室に居る検査技師にも告知することが可能である。更に通信手段を使用することにより、病院の内部及び外部の管理者等に告知することも可能である。

さらに、本発明は、前記磁性体検知機において、ドア枠を備え、該ドア枠に前記磁性体検知機の各機能のうちすくなくとも一以上を内臓させた構成を採用し得る。

設置コストを低減するために、ドア枠自体に各機能の全てまたは一部を組み込む手段を用いることが有効である。ドア枠内部に機能を持っているため、設置作業はドア枠を取り付ける作業と同等で済むため、安価に設置することができる。また外観にケーブル等が露出しないので、外観も向上する。

さらに、本発明は、磁束密度を検出する磁気センサとゲートを通過した事を検出する通過センサと判定演算機能と告知機能からなる磁性体検知機において、２枚の高透磁率の磁性体を備えることにより、その中央付近を通過する小さな被検知磁性体の検知出力を大きくする構成を採用することもできる。

また、磁気センサの近傍に透磁率が高い磁性体を備えることにより、ゲート外の磁性体やシールドドアに含まれる磁性体の影響を抑制する構成を採用し得る。

また、一般的にＩＣタグシステムと呼ばれる機能を備え、通過する用品や使用者に付けられたＩＣタグのＩＤ番号によって、告知を行う判定閾値を選定することにより、適切な告知を行う構成となっている。

磁気センサは磁束密度Ｂの変化を検出するデバイスである。従って、磁束密度Ｂの変化が大きい物程確実に被検知磁性体を検知することができる。一般的に形状の大きな磁性体ほど磁束密度Ｂの変化が大きい。従って小さな形状の被検知磁性体程検出は困難である。

対象とする被検知磁性体を大きくすることはできないが、等価的な磁性体の形状を大きくすることは可能である。磁束線は磁性体に引き寄せられる性質を持つ。複数の磁性体を接触または近接させることによって、１つの大きな磁性体を形成することができる。

点滴台の台座の場合、床面近くを移動するという特徴がある。そこで２枚の磁性体板を床面に配置すれば、通過時に近接する。近接すれば、点滴台と２枚の磁性体板によって１つの大きな磁性体を等価的に形成する。等価的に大きな磁性体を形成することによって、磁束密度Ｂは大きく変化する。その結果、点滴台の台座のような小さな磁性体であっても確実に検知することが可能になる。

磁気センサは、磁束密度Ｂの変化を検出することができるが、変化を発生させた磁性体がどの位置にあるのかを検知する機能は持たない。従って、磁性体がゲートを通過する物なのか、ゲートを通過しない物なのかを区別することはできない。

使用者から見た場合、ゲートを通過する物体に限定して磁性体／非磁性体の判定を行うことが望ましい。ゲートを通過しない物体は、磁性体であってもこれを告知しないことが望ましい。したがってゲートを通過する磁性体は信号であり、ゲートを通過しない磁性体はノイズである。

ゲートを通過しない磁性体はノイズであり、告知する必要はない。そこでゲートに物体検知機能を設け、物体が通過した時だけ告知を有効にする。この方法により、ゲートに物体が通過しなければ、不要な告知を行わないようにすることが可能になった。

しかし前記物体検知機能を使用しても、磁性体を所持しない使用者がゲートを通過した時に、ゲートを通過しない磁性体が移動した場合、磁気センサがこれを検知して、不要な告知を行なってしまうという問題があった。告知された使用者が、磁性体の所持を改めて確認しても、磁性体は所持していない。したがって使用者は、磁性体検知機が誤動作したと判断する。

以上の問題があるため、物体の通過の有無とは関係なく、ゲートを通過しない磁性体を全く検知しない事が望ましい。しかし磁束密度の変化は、磁性体の大きさと透磁率と磁気センサまでの距離によって決定される物理的な性質を持っており、ゲートを通過するか通過しないかには関係がない。したがって、ゲートを通過しない磁性体を完全に排除する方法は原理的に存在しない。

ゲートを通過しない磁性体を完全に排除する方法は存在しないが、抑制する事は可能である。その方法として磁気シールド法がある。ゲートの外側を磁性体で形成することによって、ゲートの内側の磁束密度Ｂの変化を抑制する方法である。ゲートの内側に磁気センサを設置すれば、ゲートを通過しない磁性体を抑制することができる。

ゲートを通過しない磁性体として、廊下を通る車椅子や、シールドドアに含まれる磁性体などが想定される。

但し磁気シールドにより、ゲートを通過しない磁性体の影響を抑制することは可能であるが、完全に排除することはできない。

ＭＲＩ診断室には、危険な磁性体を含む物体を持ち込んではならない。ここで説明する危険な物体とは、ＭＲＩ装置の強力な磁石に吸引されることによって、人的または物的な被害を発生させる物体のことである。これらの被害を与えなければ、磁性体を含んでいても危険な物体ではない。
例えば、車椅子のベアリング等には磁性体である鋼鉄が使用される場合が多い。しかし車椅子全体の質量に比べ、ベアリングの質量が極めて小さければ、吸引されることはない。また、技師や看護士などの使用者が身に付けている筆記用具や衣類や靴にも磁性体が使用される場合がある。しかし、これらの質量が小さければ吸引されることはない。
危険か危険でないかは、使用者の主観に基づく判断によるものであり、磁性体の質量や形状には直接的な関係がない。

前記したように磁気センサは磁束密度Ｂの変化を検出するデバイスである。磁性体を含む物体の質量比を検知したり、使用者の意図を汲み取って危険か危険でないかを判定する機能は持たない。単純に磁束密度Ｂの変化が大きければ、これを検出して告知する。

危険でない物体に含まれる磁性体によって、磁束密度Ｂの変化が判定閾値より大きな値になった場合、磁性体検知機は告知する。これは磁性体検知機から見た場合、正常な動作であり問題はない。
しかし、使用者から見た場合、告知する必要のない物まで告知されるため、煩わしいと感じ、無視するようになる。無視するようになった結果、使用者が実際に危険な磁性体を含む物体を持ち込んで告知されても無視してしまい、吸引事故が発生してしまう危険性が生じてしまう。
告知を有効にするには、危険でない物体について告知しないようにする必要がある。

そこで、使用者の主観に基づく危険でない磁性体を含む物体について、その物体が発生させる磁束密度Ｂの変化を予め記録し、その記録した値より低い値であれば告知しないような仕組みを持てば、不要な告知を防ぐことができる。

近年、一般的にＩＣタグシステムと呼ばれる機能が普及しつつある。一般的に固有のＩＤ情報を持ったＩＣチップとアンテナを備えたタグを商品などに付け、そのＩＤ情報をアンテナと処理装置から構成される非接触式のリーダで読み出すシステムである。ＩＣタグ自体には電池のような電源は備えずに、リーダから電波を使用して電源を供給する。ＩＣタグ自体は比較的安価で小型であり、商品などに貼り付けて使用するのが一般的である。

一般的に病院において、ＭＲＩ診察室で使用できるＭＲＩ用品や入室許可されている技師や看護士などの使用者は制限されている。そこで、ＩＣタグをＭＲＩ用品や技師や看護士に取り付ける。技師や看護士は通常名札を付けているので、この名札にＩＣタグを貼り付けることも可能である。

このＩＣタグシステムを使用すれば、通過する用品や使用者のＩＤ情報を読み出すことができる。通過する用品や使用者による磁束密度Ｂの変化が、予め記録されていた値より小さければ告知する必要はない。

ＩＣタグを付けていない用品や使用者が通過し、かつ、判定閾値より磁束密度Ｂの変化が大きい場合、告知する。

本発明は、前記磁性体検知機において、透磁率が高い２枚の磁性体と、その中央付近を通過する小さな被検知磁性体により、仮想的に大きな磁性体を形成し、検知出力を大きくする構成となっている。

さらに本発明は、磁気センサの近傍に透磁率が高い磁性体を備えることにより、ゲート外の磁性体やシールドドアに含まれる磁性体の影響を抑制する構成となっている。

さらに本発明は、ＩＣタグを読み取る機能を備え、通過する用品や使用者に付けられたＩＣタグのＩＤ番号によって、告知を行う判定閾値を設定することにより、適切な告知判定を行う構成とになっている。

本発明にかかる磁性体検知機によれば、強い直流磁束密度Ｂの環境下であっても、高感度の磁気センサを使用することが可能なため、小さな磁性体による微小な磁束密度の変化デルタＢを検出することが可能である。

また、本発明では、装置からＭＲＩ診断に影響を与える磁界を発生させず、床に段差を設けずに、低コストかつ低消費電力の磁性体検知機を構成することが可能である。

また、本発明では、ゲートを通過しない遠方や近傍の磁性体の動きによって発生する磁束密度の変化デルタＢの影響を抑制することができるので、検出目的であるゲートを通過する磁性体を検出することが容易である。

また、本発明では、磁性体の移動速度の影響も抑制することができるので、磁性体の検出結果の信頼性を高くすることが可能である。

また、本発明では、必要な条件が成立した時のみに告知を出すので告知の有効性を高めることが可能である。

また、本発明では、医療用品の下方に配置されている事が多い磁性体も、磁気センサとの距離を短くすることができるので、検知感度を高めることが可能である。

また、本発明では、電気的なノイズや回路に流れる電流に起因する誤動作を抑制することが可能である。

また、本発明では、定常的な磁気ノイズ環境に合わせ、誤動作を抑制することが可能である。

また、本発明では、ゲートを通過しなくても、近づいただけで告知機能を動作させることも可能である。

また、本発明では、使用する環境に応じて告知機能を動作させる条件を設定することができることが可能である。

また、本発明では、告知情報をゲート以外の場所でも受け取れるようにすることが可能である。

また、本発明では、設置コストを低減し、外観を向上させることが可能である。

また、本発明では、点滴台のような小さな磁性体がゲートの中央を通過する場合であっても、磁束密度Ｂの変化を大きくすることができるので、確実にこれを検出することが可能である。

また、本発明では、ゲート外の磁性体やシールドドアに含まれる磁性体の影響を抑制することができるので、不要な告知を防ぐことが可能である。

また、本発明では、磁性体を一部含む用品に対して、適切な判定閾値にすることができるので、不要な告知を防ぐことが可能である。

本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の他の構成態様を示す概略説明図である。磁界内に磁気センサを設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。磁界内に磁気センサと磁性体を設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。ＭＲＩ診断装置が設置されている診断室を示す概略説明図である。磁石が発生する直流磁束密度のベクトルを立体的に示した概略説明図である。ｚ＝０の平面上における直流磁束密度のベクトルを示した概略説明図である。１つの壁における直流磁束密度の大きさを示すグラフである。１つの壁における直流磁束密度の大きさを示すグラフである。ｙ＝０の正面上における直流磁束密度のベクトルを示した概略説明図である。１つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。１つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。１つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。１つの壁における磁束密度の大きさを示すグラフである。磁気センサと筐体と壁の位置関係を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。磁気センサが磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。比較機能を用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。８個の磁気センサが近傍の小さな磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。交流成分演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。交流成分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。逆方向から遅い速度で移動する磁性体の交流成分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。絶対値演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。絶対値演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。積分演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。複数の磁気センサを用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。ゲートと通過磁性体と非通過磁性体とゲート外通過磁性体と遠方磁性体の位置関係を示す概略説明図である。８個の磁気センサが磁性体を検出していない時の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサが遠方の大きな磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサが磁性体を検出していない時の積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサが遠方の大きな磁性体を検出した時の積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。２個の磁気センサから遠方に配置した大きな磁性体による磁束密度の変化を示す概略説明図である。２個の磁気センサの中間の近傍に配置した小さな磁性体による磁束密度の変化を示す概略説明図である。２個の磁気センサの片方の近傍に配置した小さな磁性体による磁束密度の変化を示す概略説明図である。同相信号除去演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の交流成分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の交流成分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の交流成分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の同相信号除去演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例を示す概略説明図である。ゲートと通過磁性体と非通過磁性体の位置関係を示す概略説明図である。２個の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。２個の磁気センサを用いた非通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。２個の磁気センサを用いた通過磁性体と非通過磁性体を検出した時の出力結果例と前後比率演算を示す概略説明図である。前後比率演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の前後比率演算機能部を示す概略説明図である。２個の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の前後比率演算出力結果例を示す概略説明図である。２個の磁気センサを用いた非通過磁性体を検出した時の前後比率演算出力結果例を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の前後比率演算出力結果例を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いた非通過磁性体を検出した時の前後比率演算出力結果例を示す概略説明図である。ゲートと通過磁性体とゲート外通過磁性体の位置関係を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の前後比率演算出力結果例を示す概略説明図である。ゲートと通過磁性体とゲート外通過磁性体の立体的な位置関係を示す概略説明図である。８個の右側の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。８個の左側の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。８個の右側の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。８個の左側の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の出力結果例を示す概略説明図である。左右同相演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の同相演算機能部を示す概略説明図である。８個の右側の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の同相演算出力結果例を示す概略説明図である。８個の左側の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の同相演算出力結果例を示す概略説明図である。８個の右側の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の同相演算出力結果例を示す概略説明図である。８個の左側の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の同相演算出力結果例を示す概略説明図である。左右同相演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の左右同相率演算機能部を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の左右同相率演算出力結果例を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の左右同相率演算出力結果例を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いた通過磁性体を検出した時の左右同相率演算出力による演算結果例を示す概略説明図である。１６個の磁気センサを用いたゲート外通過磁性体を検出した時の左右同相率演算出力による演算結果例を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の機能ブロック図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。ゲートを通過する各物体の位置関係を示す概略説明図である。等間隔に配置した磁気センサとゲートの下方を通過する磁性体の位置関係を示す概略説明図である。非等間隔に配置した磁気センサとゲートの下方を通過する磁性体の位置関係を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。床下に配置した磁気センサとゲートの下方を通過する磁性体の位置関係を示す概略説明図である。アナログ演算回路を用いた磁性体検知機を示すブロック図である。アナログ・ディジタル変換回路と数値演算機能を用いた磁性体検知機を示すブロック図である本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。変換回路と電源回路を１個備えた磁性体検知機のブロック図である。変換回路と電源回路を複数個備えた磁性体検知機のブロック図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。電線と磁気センサの位置関係を示す概略説明図である。電線に流れる電流を一定にする回路例を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。閾値入力装置と選択装置の配置例を示す模式図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。本発明にかかる磁性体検知機の一の構成態様を示す概略説明図である。平行磁界内に２個の磁気センサを設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に２個の磁気センサと磁性体を設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に２個の磁気センサと磁性体を設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に２個の磁気センサと２枚の高透磁率の板を設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に１個の磁気センサとゲートを設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に１個の磁気センサとゲートと磁性体を設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。平行磁界内に１個の磁気センサとゲートと１枚の高透磁率の板を設置した場合の磁束線を示す概略説明図である。

本発明にかかる磁性体検知機は、磁気センサの検出軸を鉛直方向または水平方向に設定することにより、飽和することなく微小な磁束密度の変化デルタＢを検出する。また、同時に動作し、検出空間の周囲に配置する複数の磁気センサによって、遠方の磁性体の移動による磁束密度の変化デルタＢの同相成分を除去すると共に、移動速度に影響される磁束密度の変化デルタＢの大きさではなく、通過によって発生する磁気エネルギーを検出することによって、磁性体の有無を判定する。また、前後に配置した磁気センサが検出した磁束密度の変化量デルタＢの大きさの比率によってゲート方向に磁性体が移動しているのか、移動していないかを判定するものである。更にゲートの左右に配置された磁気センサが検出した磁束密度の変化量デルタＢの同相信号成分から磁性体の距離を判定し、ゲート内を通過するのか、ゲート外を通過するのかを判定する。また、物体検知センサによって、必要な条件が成立した時のみに告知を出す。また、一般的な磁性体である鉄が重量物であることから下方に配置されるという特徴を利用し、磁気センサを不等間隔に配置し、下方の磁性体の検出値を向上するものである。また、点滴台のような磁性体の場合、重量物である鉄が台座に使用されている場合が多いという特徴を利用し、床下に磁気センサを配置することによって、磁性体と磁気センサとの距離を近接させ、磁気センサの出力を大きくすることによって磁性体の検出値を向上するものである。また、電気的なノイズや回路に流れる電流に起因する誤動作を抑制するものである。また、定常的な磁気ノイズ環境に合わせ、誤動作を抑制することである。また、ゲートを通過しなくても、近づいただけで告知機能を動作させることも可能である。また、本発明では、使用する環境に応じて告知機能を動作させる条件を設定することができることが可能である。また、本発明では、告知情報をゲート以外の場所でも受け取れるようにすることが可能である。また、本発明では、設置コストを低減し、外観を向上させる。また、小さな磁性体がゲート中央付近を通過する際に、２枚の高透磁率の板と組み合わせて、等価的に一つの大きな磁性体を形成することによって、磁束密度Ｂの変化を大きくし、確実に小さな磁性体を検知するものである。さらに高透磁率の板をゲートの外側に設置することによって、ゲート外の磁性体による磁束密度Ｂの変化を抑制することで、不要な告知を低減するものである。さらに持ち込まれるＭＲＩ用品に含まれる磁性体に応じた判定閾値に変更することによって、不要な告知を低減するものである。
以下、本発明にかかる磁性体検知機の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示す概略説明図である。図１は、磁石４の中心軸５が水平の場合に適用されるものである。磁気センサ１の検出軸２と鉛直軸３との立体角θ_Ｄが１５°以内にあることを示している。磁石４の中心軸５は水平に設置されている。なお磁気センサ１と磁石４の形状は、具体的な形状を示すものではなく、機能を模式的に示すものである。

図２は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示すもう一つの概略説明図である。図２では、磁石４の中心軸５が鉛直の場合に適用されるものである。磁気センサ１の検出軸２と水平軸６との立体角θ_Ｄが１５°以内にあることを示している。

次に順を追って、図１及び図２に示す構成態様が有効であることを説明する。
最初に磁気センサ１によって磁性体７を検出する原理を説明する。図３に磁界内に磁気センサ１のみが設置された状態を示す。模式的に直流磁束密度Ｂのベクトルを四角錐で表現する。磁気センサ１にはスカラ量Ｂｔ１を持つ直流磁束密度８が印加されている。検出軸２と直流磁束密度８の方向は立体角θ１の関係にある。磁気センサ１が検出するものは、検出軸２の方向の成分のみであり、このスカラ量をＢｓ１とする。Ｂｔ１とＢｓ１は次の数２で表される。

次に磁界内に磁性体７が入って来た状態を図４に示す。磁性体７によって、直流磁束密度８が直流磁束密度９に変化する。スカラ量がＢｔ１からＢｔ２に変化し、立体角もθ１からθ２に変化する。その結果磁気センサ１の検出軸２の方向成分のスカラ量Ｂｓ２は次の数３のように変化する。

従って、磁性体７によって磁気センサ１の検出軸２の方向成分のスカラ量の変化量デルタＢｓは次の数４で示すことができる。

磁気センサ１の検出出力の変化量デルタＶｏは、変換係数をαとすると、次の数５で示される。

デルタＶｏの値をある閾値で判定することによって、磁性体の有無を判定することができる。

ここで数２を見ると、同じスカラ量Ｂ１ｔを持つ直流磁束密度８を印加しても、直流磁束密度８と検出軸２の立体角θ１によって、検出軸２方向の磁束密度のスカラ量Ｂｓ１が変化する事が判る。直流磁束密度８の方向と検出軸２の方向が一致すればｃｏｓ０°＝１となり、スカラ量Ｂｔ１全てが磁気センサ１に印加される。スカラ量Ｂｔ１が磁気センサ１の入力許容範囲であるダイナミックレンジを超えた場合、飽和してしまい、検出することができなくなる。なお、直流磁束密度８の方向と検出２ｘの方向が逆方向の場合もｃｏｓ１８０°＝−１となり、同様に飽和する。

一方、直流磁束密度８の方向と検出軸２の方向が直交すればｃｏｓ９０°＝０となり、スカラ量Ｂｔ１は磁気センサ１に印加されない。従ってスカラ量Ｂｔ１がどのような大きな値であっても、磁気センサ１は飽和しない。

磁気センサに限らず、分解能が高いセンサは、必然的にダイナミックレンジが小さい。センサを飽和させずに動作させるには、センサに入力する直流成分を小さくしなければならない。従って、小さな磁性体を検出するには、直流磁束密度８のベクトルと磁気センサ１の検出軸２のベクトルの立体角θ１を、直交または直交に近い角度に設定する必要がある。

磁性体検知機を設置する時に、直流磁束密度８の方向を測定器を用いて測定し、検出軸２との立体角θ１を直交するように調整すれば、上記問題は解決する。しかし、直流磁束密度８の方向は設置環境によって千差万別であり、一定方向ではない。これを調整するには測定器と、設置者の技能が求められる。設置費用を含めた総合的なコストを低減するには、特別な測定器や技能なしで設置しても、高分解能の磁気センサ１を強い直流磁束密度環境下で使用できるようにしなければならない。

図５にＭＲＩ診断装置が設置されている診断室１０の模式図を示す。ＭＲＩ装置の磁石４の中心軸５は水平に設置されている。診断室１０の４方向には壁１１、壁１２、壁１３、壁１４があり、上方には天井１５、下方には床１６がある。診断室の外部に漏洩する直流磁束密度Ｂを低減するために、診断室の幅及び奥行きは６〜１５ｍ程度ある。幅及び奥行きや形状は、設置環境によって異なる。

診察室１０の壁１１〜１４のいづれかにはシールドドア１７が設置されている。シールドドア１７の高さは約２ｍ、幅は約１〜１．４ｍであり、設置環境による大きな違いはない。シールドドア１７は壁１１〜１４のいづれかに設置されるが、どの壁に設置されるのかは不定であり、ＭＲＩ診断装置に備わる磁石４との相対的な位置は設置環境によって異なる。実際の天井１５の高さはシールドドアの高さより一般的に高いが、本発明による磁性体検知機は、シールドドア１７を通過して侵入する磁性体を検知すれば問題ないので、等価的な天井の高さは約２ｍである。磁石４の中心軸５は水平に設置しており、この方向を以下ｘ軸とする。ｘ軸に直交する水平軸を以下ｙ軸とし、鉛直軸を以下ｚ軸とする。中心軸５と床１６の間隔は約１ｍであり、設置環境による大きな違いはない。なお、図５では診察室の形状を上方から見て長方形としたが、壁１１〜１４がほぼ鉛直であれば、形状を規定するものではない。

図６に中心軸が水平に設置されている磁石４が発生する立体的な磁束線による直流磁束密度Ｂのベクトル８を立体的に示す。ベクトル８はｘ、ｙ、ｚの座標で表現される空間によって、立体的に色々な向きとスカラ量を持っている。診断室１０外に漏洩する磁束密度のスカラ量は、設置上の勧告基準として５００μＴ以下という値が設定されている。以降、具体的な数値を例にして計算を行うが、磁石の強さや診察室の大きさなどの数値は計算例であり、これらの数値に拘束されるものではない。

１．５Ｔ相当の磁石をシミュレーションするために、直径１ｍ、長さ１ｍの磁石４に約４．４ＭＡ／ｍ^２の電流を流し、磁界を発生させる。漏洩直流磁束密度Ｂの勧告基準である５００μＴ以下にする診察室１０の大きさは、ｘ軸方向９ｍ、ｙ軸方向７．２ｍである。以降、このような形状の診断室１０の壁にシールドドア１７を設置した場合を想定して計算を行う。なお座標原点は、磁石４の中心とする。

図７に診断室１０のｚ＝０の平面上の直流磁束密度Ｂのベクトル８を示す。図８に図７で示した壁１１におけるｘ、ｙ、ｚ方向成分とスカラ量の直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ、及びＢｔを示す。同様に図９に壁１２における直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ、及びＢｔを示す。なお、壁１３及び壁１４の直流磁束密度は、壁１１及び壁１２の符号が反転したものであり、絶対値は同じである。

図８及び図９より、直流磁束密度のスカラ量Ｂｔは、２００〜５００μＴと大きな値を持っている事が判る。

磁気センサ１の検出軸２を水平にして、ｘ方向またはｙ方向に設置した場合、検出軸２方向に印加される直流磁束密度は、ＢｘまたはＢｙの値である。図８及び図９から、ＢｘまたはＢｙの値は、場所によっては０μＴだが、最大値は５００μＴである。
従って検出軸２を水平に設置した場合、飽和せずに動作させるには、磁気センサ１のダイナミックレンジは５００μＴ以上必要になる。ダイナミックレンジの大きなセンサは、必然的に分解能が低い。従って、小さな磁性体がゲートを通過しても、これを検知することができない。

再度図８及び図９を見ると、ｚ方向、即ち鉛直方向の直流磁束密度Ｂｚは、どの位置であっても０である。これは、磁石４の中心軸５に直交する方向には、直流磁束密度Ｂが発生しないためである。従って、ｚ＝０の平面上に磁気センサ１を配置し、検出軸２を鉛直方向であるｚ軸方向に設置すれば、シールドドア１７の設置位置に関係なく、検出軸２方向の直流磁束密度は、Ｂｚ＝０となる。
したがって、ｚ＝０の平面上に磁気センサ１の検出軸２を鉛直方向に設置すれば、ダイナミックレンジの小さな磁気センサを使用しても飽和することはない。ダイナミックレンジは小さいが、高分解能の磁気センサであれば、小さな磁性体を検出することが可能である。

しかし、磁気センサ１をｚ＝０の平面上に配置するには、磁石４の中心軸５を測定してその位置に合わせなければならない。実際の設置作業において、このような作業を行うには専門的な知識が必要であり、現実的ではない。色々な要因によって、ｚ＝０の平面上と磁気センサ１の距離は０にはならない事を前提にする必要がある。

視点を変え、診断室１０のｙ＝０の正面上の直流磁束密度Ｂのベクトル８を図１０に示す。発生する直流磁束密度Ｂのベクトル８の向きとスカラ量は図７と全く同じである。しかし、天井１５と床１６という構造物までの距離が異なる。

図１１に壁１１のｙ＝０における直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ、及びＢｔを示す。また図１２に壁１２のｘ＝０における直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ、及びＢｔを示す。なお、壁１３及び壁１４の直流磁束密度は、壁１１及び壁１２の符号が反転したものであり、絶対値は同じである。

図１１に示すように、中心軸５から最も離れている天井１５、即ちｚ＝１ｍと、床１６、即ちｚ＝−１ｍの位置であっても、Ｂｚの最大値は１５０μＴであり、Ｂｘ、Ｂｙの最大値の５００μＴより小さな値になっている事が判る。

磁気センサ１の検出軸２を鉛直軸３に設置した場合、検出軸２に印加される直流磁束密度Ｂｚの値は、検出軸２を水平方向に設置した場合より小さくなる。これは、磁石の中心軸５と天井１５及び床１６との距離が、壁１１〜壁１４の距離よりも短いためである。ｚの座標がｚ＝０より離れるに従って、直流磁束密度Ｂｚの値が大きくなるが、ＢｘやＢｙより小さい値で済む。

磁気センサ１と磁石４の中心軸５との取り付け位置の最大公差を０．２５ｍとし、ｚ＝０．２５ｍの位置の壁１１及び壁１２の位置に磁気センサ１を取り付けた場合の直流磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ、及びＢｔを計算した結果を図１３と図１４に示す。なお、ｚ＝−０．２５ｍの位置の磁束密度は符号が変わるだけで、絶対値は同じ値である。

図１３及び図１４より、鉛直方向の直流磁束密度Ｂｚの最大値の絶対値は５０μＴであることが判る。従って検出軸２を水平軸方向に設置する場合に比べ、鉛直軸方向に設置すれば、１／１０のダイナミックレンジの磁気センサ１を使用しても、飽和せずに検知動作を行うことができる。これは、検出軸２を水平軸方向に設置する場合に比べ、鉛直軸方向に設置すれば、１０倍の分解能を持つ磁気センサ１を使用しても飽和せずに、小さな磁性体を検知できるという意味である。

以上説明したように、磁気センサ１の検出軸２を鉛直方向に設置することによって、強い直流磁束密度の磁石４の近傍でも、飽和せずに使用することが可能になる。高感度の磁気センサ１を使用することが可能になるので、小さな磁性体を検出することが可能になる。

しかし、図１５に示すように、磁気センサ１を筐体１８に取り付ける時、必ず検出軸２と筐体１８の筐体軸１９が一致するとは限らない。同様に筐体１８を壁２０に取り付ける時、筐体軸１９と鉛直軸３が一致するとは限らない。色々な公差などの誤差によって、検出軸２を鉛直軸３に完全に一致させる事は、不可能である。

そこで、検出軸２と鉛直軸３の立体角にある程度の公差θ_Ｄを予め設けることにする。しかし、θ_Ｄが大きくなり過ぎると、磁気センサ１の検出軸２に発生する直流磁束密度Ｂｓが大きくなるため、飽和してしまって動作することができない。検出軸方向の直流磁束密度Ｂｓを直流磁束密度Ｂの３０％以下にするならば、上記数１より磁気センサ１の検出軸２と鉛直軸３の立体角θ_Ｄは、１５°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。

以上の説明は、ＭＲＩ診断装置に備わる磁石４の中心軸５が水平方向に設置されている場合に適用される。しかし、オープン型ＭＲＩ診断装置の中には、図２に示したように、磁石４の中心軸５が鉛直方向に設置されている物もある。このようなＭＲＩ診断装置では、鉛直方向の直流磁束密度Ｂが大きく、水平方向の直流磁束密度Ｂが小さい。従って、磁気センサ１の検出軸２を鉛直方向に設置した場合、飽和して動作することができない。

磁石４の中心軸５が鉛直方向に設置されている環境では、磁気センサ１の検出軸２を、水平に設置する。同様に取り付け公差が存在するため、磁気センサ１の検出軸２と水平軸６の立体角θ_Ｄは、１５°以下にすれば良い。この範囲以内であれば、飽和しにくくなる。

磁石４の中心軸５の設置方向によって、磁気センサ１の検出軸２の方向が異なる。従って１種類の磁性体検知機で２種類のＭＲＩ診断装置に適用させるのは不可能である。しかし、２種類のＭＲＩ診断装置を同一場所で使用することはないので、特に問題はない。

磁気センサ１の検出軸２の立体角度は、鉛直軸または水平軸に対して１５°以下であれば問題ないが、特殊な環境条件を考慮して、角度を調整する機能を設けても問題はない。
また、角度を調整する機能を使用して、中心軸の異なる２種類のＭＲＩ診断装置に対応しても問題はない。

本発明に使用する磁気センサとして、磁気コイル以外のＭＲセンサや、ＭＩセンサやフラックスゲートセンサやホール素子など、自分自身で磁場を発生させない磁気センサであれば、磁気干渉や段差やコストや消費電力の問題について解決することができる。

次に本発明に係わる複数の磁気センサによる小さな磁性体の検出について以下説明する。
磁性体によって発生する磁気センサの位置における磁束密度の変化デルタＢは、色々なパラメータによって複雑に変化する。
その値は、磁性体の透磁率や形状や寸法や向きなどによって、大きく変化する。また、磁気センサとの距離や向きによっても大きく変化する。これらは基本的に物理的な法則による単純な数式で表現することができるが、実際の形状等が複雑であるため、単純に求めることはできない。極めて複雑な解析を行なう必要がある。

これらの中の重要なパラメータの一つとして、磁性体と磁気センサとの距離がある。基本的な物理的法則として、磁束密度の変化デルタＢは、磁性体と磁気センサ間の距離の２乗に反比例する。この物理法則のため、磁気センサから近い位置の磁性体には大きく反応するが、遠い位置の磁性体の反応は小さくなる。
実際には複雑なパラメータがあるため、単純な計算通りにはならないが、概ね法則に従う。

シールドドアの高さを約２ｍ、幅を約１．４ｍとし、１つの角に磁気センサを設置した場合、対角までの距離は約２．４ｍになる。
磁性体が磁気センサの直近を通過した場合、磁気センサは大きく反応する。しかし、対角を通過した場合、極めて小さな反応しかない。この現象は、距離によって決定される磁束密度の変化デルタＢで決まるものであり、磁気センサの種類や感度には全く関係がない。

したがって、偶然、磁性体が磁気センサから遠い位置を通過した場合、これを検出できなくなる可能性がある。

そこで図１６に示すように、シールドドアに相当するゲート２１の周囲に、複数の磁気センサ２２〜２９を設置する。通過磁性体３０は、ゲート２１を通過する。
図１６では８個の磁気センサを示しているが、必要に応じた数量を備える。またゲート２１は、使用者や物体が通過し、通過磁性体３０を検出する空間を意味する。したがってゲート２１は具体的な構造物で構成する必要はない。

通過磁性体３０が、ゲート２１のどの位置を通過するかは不定である。しかし、どの位置を通過しても、磁気センサ２２〜２９のいづれかには近づく。

通過磁性体３０がゲート２１の中央を通過した場合、最も磁気センサ２２〜２９から遠い位置になるが、ゲート２１の幅約１．４ｍの半分の約７０ｃｍで済む。
磁気センサが１個の場合の対角距離約２．４ｍに比べ、約０．３倍の距離になるため、１１．８倍大きな磁束密度の変化デルタＢになる。

通過磁性体３０と、ある磁気センサが遠い位置であっても、他の磁気センサが近い位置であれば、通過磁性体３０を検出することは可能である。したがって、装置全体の検出機能としては問題はない。

先にも述べたように、磁束密度の変化デルタＢは、磁性体と磁気センサの距離の２乗に反比例する。従って、１個のセンサでは磁性体が通過する空間であるゲート全体を検出することは不可能である。ゲートの左右両側に磁気センサを備えることにより、の空間を検出すればよい。磁性体と磁気センサの最大距離が１／２になることによって、磁気センサの位置における磁束密度の変化デルタＢを４倍にすることができる。

以上説明したように、ゲート２１の周囲に、複数の磁気センサ２２〜２９を設置することによって、通過磁性体３０を検出することが可能になる。

次に本発明に係わる演算によるゲートを通過しない遠方や近傍の磁性体の動きによって発生する磁束密度の変化デルタＢの影響を抑制と磁性体の移動速度の影響の抑制について以下説明する。

図１７に、本磁性体検知機のブロック図を示す。
センサ部３４は、ゲート２１の前後左右に配置された４つのセンサユニット３５〜３８から構成されている。センサユニット３５〜３８には複数の磁気センサ２２〜２９が内臓されている。図１７では１つのセンサユニットに２個の磁気センサを示しているが、必要に応じた数量を備える。通過磁性体３０はゲート２１を通過する磁性体である。非通過磁性体３１は、ゲート２１を通過しない磁性体である。ゲート外通過磁性体３２は、ゲート２１の外側を通過する磁性体である。遠方磁性体３４は、ゲート２１から遠方にある磁性体である。

演算部３９は、磁気センサの磁気信号処理部４０と判定部４１から構成されている。判定部４１は、閾値を入力する閾値入力機能４２と比較演算機能４３から構成されている。

告知機能４４は、使用者に対して警告を告知する機能である。告知する手段としては、光によるものや音声による方法などがある。また複数の手段を使用する方法もある。告知する場所も１箇所だけでなく、複数の場所で告知する方法もある。

本磁性体検知機は、通過磁性体３０を検出し、その検出値が閾値以上であれば、告知機能４４を動作させる。

しかし、センサ部３４に存在する磁性体は、通過磁性体３０だけではない。非通過磁性体３１や、ゲート外通過磁性体３２や、遠方磁性体３３などが存在する。これらについて検出し、告知機能４４を動作させた場合、不要な告知が多発する。磁性体３１〜３３によって不要な告知が頻繁に行われた場合、使用者は本磁性体検知機が誤動作したと判断する。連続して不要な告知を受けた場合、使用者は本磁性体検知機について信用しなくなったり、あるいは無視したり、機能を停止させてしまう。
このような状態において、実際に通過磁性体３０をゲート２１を通過させてＭＲＩ診断室に持ち込んだ場合、告知を受けても無視し、結果的に吸引事故を発生させてしまう危険性がある。

以上の理由から、通過磁性体３０については告知動作を行うが、非通過磁性体３１や、ゲート外通過磁性体３２や、遠方磁性体３３などについては告知動作を行わないことが理想である。したがって、通過磁性体３０のみを検出し、その他の磁性体は検出しない事が望ましい。

しかし、磁気センサ２２〜２９は、磁性体がどの位置にあっても検知する。これは磁気の物理的な法則であり、通過磁性体３０のみを検出することは原理的に不可能である。

磁気センサ２２〜２９に通過磁性体３０のみを検出させることは不可能であるが、非通過磁性体３１や、ゲート外通過磁性体３２や、遠方磁性体３３などの検出信号の特徴を抽出し、これを抑制することは可能である。
本磁性体検知機では、信号処理部４０にてこれらの信号処理を行う。

また、通過磁性体３０についても、必ず同じ速度で移動するとは限らない。早く移動する場合もあれば、ゆっくり移動する場合もある。
早く移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは、変化量が大きいが、短時間で元に戻る。一方ゆっくり移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは、長時間変化するが、変化量が小さい。この現象も物理的な法則に基づくものであり、変えることは不可能である。

磁性体の移動速度の違いについても、信号処理部４０にてこれらの信号処理を行うことによって差異を抑制する。

次に順を追って、図１７に示す構成態様が有効であることを説明する。
最初に１個の磁気センサ２２の検出信号によって告知機能４４を動作させる基本的な方法を以下説明する。
図１８に磁気センサ２２の近傍で通過磁性体３０をある方向に動かした時の磁束密度Ｂｆの変化を示す。地球上には３０μＴ程度の地磁気があり、近傍に強力な磁石がない場合は、この地磁気が印加された状態で磁束密度Ｂが変化する。図７を見て判るように、磁気センサ２２の出力信号Ｂｆは３１．４μＴを中心に変化している。

この信号を最も簡単に検出する方法として、図１９に示すように比較機能４３を用いた構成がある。磁気センサ２２の検出信号Ｂｆと閾値入力機能４２によって入力した閾値を比較機能４３を用いて判定し、告知機能４４を動作させるものである。図１８より、閾値として３１．８μＴ程度に設定すれば、磁性体３０を検知して告知することが可能である。

しかし、通過磁性体３０がゲート２１のどの位置を通過しても充分な磁束密度の変化デルタＢを得られるように、複数の磁気センサ２２〜２９を備える。

図２０に例としてＢ１〜Ｂ８で示す８個の磁気センサ２２〜２９の出力Ｂｎを示す。図２０に示すように各磁気センサの出力の中心は、３１．３〜３１．９μＴとバラバラである。これは、磁気センサが工業製品であるので、バラツキは０ではないためである。また、地磁気は時間によって多少変化する。磁気センサ自体にも温度特性や経時変化などがあり、常に出力の中心が一定とは限らない。なお、図２０では８個の磁気センサの出力値を示したが、複数個であれば数量については規定しない。

したがって、図１９の構成では、閾値入力機能４２を磁気センサの数量だけ備え、１個づつ常に調整し続けなければならない。この調整には専門的な知識が必要であり、一般の使用者が調整するのは極めて困難であり、現実的ではない。

図１９の構成で問題になる根本的な理由は、磁気センサの出力Ｂｎに直流成分があり、その直流成分にバラツキが発生することである。そこで、図２１に示すように、磁気センサの検出信号のうち、交流成分のみを取り出す交流成分演算機能４５を備えることで解決できる。具体的な交流成分演算機能４５の構成方法として、積分機能４６と減算機能４７を組み合わせる方法や、電気的にコンデンサと抵抗を用いて直流成分を除去する方法などがある。

図２１の構成を用いて得られる磁束密度Ｂｆの交流成分信号ｂｆを、図２２に示す。直流成分がないため、閾値を５００ｎＴ程度に設定すれば、通過磁性体３０の通過の有無を判定することが可能である。この構成を使用すれば、複数の磁気センサを備えても、１個づつ閾値を調整する必要がなくなる。

しかし、通過磁性体３０が移動する方向は必ずしも同じ方向ではなく、反対方向から移動する場合もある。また、移動速度も一定ではなく、速い場合や遅い場合もある。図２３に、通過磁性体３０が図１８示した反対方向から遅い速度で移動した場合の磁気センサの出力Ｂｓの交流成分信号ｂｓを示す。
図２３に示すように、ｂｓの波高値の大きい極性は負側であり、閾値を５００ｎＴ程度に設定した場合、ｂｆは検出できるが、ｂｓは検出することが不可能である。

通過磁性体３０がどちらの方向から移動しても大きな波高値で検出する方法として、図２４に示すような絶対値演算機能４８を備える方法がある。絶対値演算機能４８の構成方法としては、数値演算を行う方法の他に、電気的にダイオードブリッジ等を使用して構成する方法などがある。

図２５に、図２４の絶対値演算機能４８を追加した場合の出力｜ｂｆ｜、｜ｂｓ｜を示す。図２５に示す通り、通過磁性体３０がどちらの方向から移動しても、大きな波高値で検出することが可能である。

しかし、通過磁性体３０の移動速度が遅い場合の信号｜ｂｓ｜は、移動速度が速い場合の信号｜ｂｆ｜より小さな波高値である。これは、通過磁性体３０が移動することによって発生するエネルギーがｂｆとｂｓで同じにも係わらず、通過に要する時間がｂｓの方が長いため、波高値が低くなったためである。

そこで、｜ｂｎ｜を時間で積分する積分演算機能４９を追加する構成を図２６に示す。積分演算機能４９の構成方法としては、数値演算を行う方法の他に、電気的にコンデンサと抵抗で構成する方法などがある。

図２７に、図２６の積分演算機能４９を追加した場合の出力ＤＳｆ、ＤＳｓを示す。図２７より、通過磁性体３０の移動速度の影響を抑制し、ほぼ同じ値を示していることを示す。図２０の場合、閾値を２００ｎＴ・ｓｅｃ程度に設定すれば、ＤＳｆもＤＳｓも検知することが可能である。このように変化量（デルタ）を積分（シグマ）する演算手法をデルタ・シグマ演算法と呼ぶ。

図２８に、複数の磁気センサを備えた場合の構成を示す。各磁気センサの交流演算処理を行う機能ブロック４５と絶対値演算機能４８を複数備え、それらの出力信号｜ｂｎ｜を加算機能５０を用いて加算し、積分演算機能４９を用いてデルタ・シグマ値ＤＳを求め、比較機能４３で比較する。加算演算と積分演算は、順番が逆であっても同じ結果になる。ここでは加算演算後に積分演算を行う。この方法によって、通過磁性体３０がゲート２１を通過する位置や、移動方向や、移動速度による影響を抑制して検出することが可能になる。

以上説明したように、磁気センサが設置された場所の磁束密度の変化を演算することによって、磁性体の検知を行うことが可能である。しかし、磁束密度を変化させる磁性体が必ずゲート２１を通過するとは限らない。図２９にゲート２１と色々な磁性体の平面的な位置関係を示す。図２９に示すように、使用者にとって検出したい磁性体は、ゲートを通過する通過磁性体３０のみである。

磁性体を持たない使用者がゲート２１を通過した時と同時に、他の磁性体が動いた場合、磁気センサは磁束密度の変化を検出し、告知する。その結果、使用者は磁性体を所持していないため、磁性体検知機が誤動作したと判断してしまう。このような状態が何度も繰り返された場合、磁性体検知機に対する信頼性が低下してしまう。実際に使用者が磁性体を所持して、これを告知されても、告知を無視して磁性体を持ち込む可能性が高くなってしまう。したがってゲート２１を通過しない非通過磁性体３１や、ゲート外を通過するゲート外通過磁性体３２や、遠方にある遠方磁性体３３は検出しない方が望ましい。

使用者にとって、通過磁性体３０は有用な信号Ｓであるが、非通過磁性体３１やゲート外通過磁性体３２や遠方磁性体３３は無用なノイズＮである。従って、ゲート２１を通過する通過磁性体３０のみを検出し、それ以外の磁性体を全て無視することが望ましい。しかし、磁気センサは使用者の意図を理解して動作するデバイスではなく、磁束密度の変化を検出するデバイスである。使用者が信号Ｓと考えるかノイズＮと考えるかには全く関係がなく、磁束密度の変化があれば、これを検出する。

磁気センサ自体は、磁束密度を変化させた原因が、どの磁性体であるのかを判断する機能を持たない。したがって使用者にとって無用な磁性体を完全に除去することは理論上不可能であり、抑制するしか方法はない。本発明では、磁気センサの位置と演算によってゲート２１を通過する通過磁性体３０以外を抑制する手段を提供する。

次に、遠方磁性体３３の影響の抑制について説明する。
図３０に磁性体がほとんど動いていない時の８個の磁気センサの信号Ｂｎを示し、図３１に遠方で大きな遠方磁性体３３が動いた時の各磁気センサの信号Ｂｎを示す。図３０と図３１を比較すると、殆ど違いがないように見える。しかし、これらの信号を図２８に示した演算処理を行ったＤＳの値を図３２と図３３に示す。磁性体がほとんど動いていない図３２ではＤＳの値が小さいが、遠方磁性体３３が動いた図３３ではＤＳの値が大きくなっていることが判る。

使用者から見た場合、ゲート２１を通過する近傍の通過磁性体３０のみを信号Ｓとして検出し、ゲート２１から離れた遠方磁性体３３はノイズＮとして検出しないことが望ましい。しかし、磁気センサ単体から見た場合、どちらも同じ信号であり、図２８の演算処理では区別することはできない。

ここで図３４に、磁気センサ２２と磁気センサ２６から遠方の位置にある大きな遠方磁性体３３によって変化する磁束線の模式図を示す。大きな遠方磁性体３３の近傍では磁束線が大きく変化しているが、磁気センサ２２及び磁気センサ２６の位置での磁束線のベクトル変化Ｂ１ＡとＢ２Ａは小さい。また２つの磁束線のベクトル変化Ｂ１ＡとＢ２Ａのスカラ量は、ほぼ同じである。

また図３５に、磁気センサ２２と磁気センサ２６の近傍かつほぼ中間の位置にある小さな通過磁性体３０によって変化する磁束線の模式図を示す。通過磁性体３０が小さいため、磁気センサ２２及び磁気センサ２６の位置での磁束線のベクトル変化Ｂ１ＢとＢ２１Ｂは小さい。また２つの磁束線のベクトル変化Ｂ１ＢとＢ２Ｂのスカラ量は、ほぼ同じである。

図３４と図３５に示す磁気センサ２２及び磁気センサ２６の位置でのスカラ量の変化は、ほぼ同じであり区別することはできない。これは、磁性体までの距離Ｌ１ＡとＬ２Ａ及びＬ１ＢとＬ２Ｂがほぼ同じであるためである。

しかし図３４と図３５における、磁気センサ２２の磁束線のベクトル変化と磁気センサ２６の位置での磁束線のベクトル変化では向きが逆であるという違いがある。すなわち、図３４に示す遠方磁性体３３によって発生するベクトルの変化Ｂ１ＡとＢ２Ａは同相であるが、図３５に示す近傍の通過磁性体３０によって発生するベクトルの変化Ｂ１ＢとＢ２Ｂは同相ではないという特徴を持っている。これは、磁性体との角度θ１Ａとθ２Ａはほぼ同じであるが、θ１Ｂとθ２Ｂには大きな違いがあるためである。

図３６に、磁気センサ２２と磁気センサ２６の近傍かつ片方に寄った位置にある小さな通過磁性体３０によって変化する磁束線のベクトルの模式図を示す。この場合２つの磁束線のベクトル変化Ｂ１ＣとＢ２Ｃのスカラ量は、同じではない。すなわち、同相成分の大きさは同じではないという意味になる。

図３４と図３５と図３６の結果から、遠方磁性体３３によって発生する磁束密度Ｂの変化は、ほぼ同相でほぼ同じ大きさであることが判る。したがって、各磁気センサから同相成分を減算すれば、遠方磁性体３３の影響を抑制することが可能になる。同相信号を除去するには、図３２に示すように交流成分演算を行った後で、同相信号除去機能５１を用いて除去する。同相信号除去機能５１は、同相成分である平均値ｂａｖを各磁気センサの交流成分ｂｎから減算する機能である。

同相信号除去機能５１は、磁気センサと同数の同相演算機能５２と、加算演算機能５３と除算演算機能５４から構成する。同相演算機能５２は、減算演算機能５５から構成する。全ての磁気センサの交流成分ｂｎを加算演算機能５３で加算し、除算演算機能５４で同相成分である平均値ｂａｖを求める。各磁気センサの交流成分ｂｎから平均値ｂａｖを減算演算機能５５を用いて減算すれば、同相成分を除去した信号ｂｄｎが得られる。同相信号除去機能５１の構成方法としては、数値演算を行う方法の他に、電気的に減算回路と加算回路と抵抗分圧等で構成する方法などがある。

図２０と図３０と図３１で示した８個の磁気センサの交流成分信号ｂｎと、それらの同相成分である平均値ｂａｖを図３８と図３９と図４０に示す。近傍の小さな通過磁性体３０が動いた場合の図３８では、各センサの交流成分信号ｂｎがバラバラに変化し、その平均値ｂａｖの変化は小さい。磁性体がほとんど動いていない場合の図３９では、各センサの交流成分信号ｂｎがバラバラに変化し、その平均値ｂａｖの変化は小さい。遠方の大きな遠方磁性体３３が動いた場合の図４０では、各磁気センサの交流成分信号ｂｎがほぼ同じ位相で、かつ、ほぼ同じ大きさで変化し、その平均値ｂａｖも同じように変化することが判る。

図３８と図３９と図４０で示した各磁気センサの交流成分信号ｂｎから平均値ｂａｖを減算した同相信号除去演算値ｂｄｎを、図４１と図４２と図４３に示す。遠方磁性体３３が動いていない図３８と図３９では、ほとんど交流成分信号ｂｎと同相信号除去演算値ｂｄｎの波形の変化がないが、遠方磁性体３３が動いている図４３では、同相信号除去演算値ｂｄｎが大幅に小さくなっていることが判る。

図２０と図３０と図３１で示した８個の磁気センサが検出した磁束密度Ｂｎを図２１で示した演算処理によって求めたＤＳ値と、図３７で示した演算処理によって求めた積分値を、図４４と図４５と図４６に示す。図４４より、近傍の小さな通過磁性体３０が動いた場合、どちらの演算処理でもこれを検知することが可能であることが判る。図４５より、磁性体がほとんど動いていない場合は、どちらの演算処理でも検知していないことが判る。図４６より、遠方の大きな遠方磁性体３３が動いた場合、図２８の演算処理ではこれを検知してしまうが、図３７の演算処理ではこれを検知ないことが判る。図３７に示す演算処理を行うことによって、使用者から見た場合の信号Ｓである近傍の通過磁性体３０を検出し、ノイズＮである遠方磁性体３３を抑制することが可能になる。

次に本発明に係わる近傍の磁性体の影響の抑制のうち、ゲート２１を通過しない非通過磁性体３１を除去する前後比率演算アルゴリズムについて以下説明する。
近傍の磁性体には、ゲート２１を通過する通過磁性体３０とゲート２１を通過しない非通過磁性体３１とゲート２１の外側を通過するゲート外通過磁性体３２の３種類がある。図３７に示した演算アルゴリズムでは、これらの３種類の磁性体を区別することは不可能である。

ゲート２１を通過する通過磁性体３０と、ゲート２１を通過しない非通過磁性体３１では、磁性体が移動する方向が異なる。従ってこの方向を判定する手段を設ければ良い。そこでゲート２１の前後方向に、２個の磁気センサユニットを設ける。動作を説明するための平面的な模式図を図４７に示し、左上側の磁気センサ２２、２４で説明する。この磁気センサ２２、２４に対して通過磁性体３０や非通過磁性体３１が移動する。

通過磁性体３０を移動させた時の磁気センサ２２、２４の出力の交流成分ｂ１とｂ３を図４８に示す。図４８より、通過磁性体３０を移動させた場合、ほぼ同じ振幅で同じ位相でタイミングが異なるｂ１とｂ３の波形が出力される。これは、通過磁性体３０と２つの磁気センサ２２と２４に最接近する方向と距離がほぼ等しく、最接近する時間が異なるためである。

次に非通過磁性体３１を移動させた時の磁気センサ２２と２４の出力の交流成分ｂ１とｂ３を図４９に示す。図４９より、非通過磁性体３１を移動させた場合、ほぼ同じ位相で異なる振幅でほぼ同じタイミングのｂ１とｂ３の波形が出力される。これは、非通過磁性体３１が２つの磁気センサ２２と２４に最接近する距離が異なり、最接近する時間がほぼ同じになるためである。

通過磁性体３０と非通過磁性体３１では、図４８と図４９に示すように、磁気センサ２２と２４の出力の交流成分ｂ１とｂ３に違いがある。したがってこの違いを抽出し、非通過磁性体３１による検出値を抑制すれば実現可能である。

図５０に通過磁性体３０が移動した時と、非通過磁性体３１が移動した時の２つの磁気センサ２２と２４の出力の交流成分ｂ１とｂ３の模式図を示す。図５０より、通過磁性体３０を移動させた場合、同時刻におけるｂ１とｂ３の振幅の比率ｓｊは１に近い値になる。一方、非通過磁性体３１を移動させた場合、同時刻におけるｂ１とｂ３の振幅の比率ｓｊは１により小さな値になる。従って２つの信号の振幅の比率を求めれば、その磁性体が通過磁性３０であるのか、非通過磁性体３１であるのかを判断することが可能である。

しかし、比率ｓｊだけでは、ｂ１とｂ３の変化の大きさを判断することができない。そこで比率ｓｊをパラメータとする演算を行う。
演算方法としては色々な方法が想定される。ここではｂ１ｂ２の加算値ａｄｆｒと比率ｓｊを乗算した値である乗算値ｍａｊを使用する。
この演算方法は、本発明の一例であり、他の演算方法を使用しても問題はない。

比率ｓｊを求める方法には色々な方法があるが、最も簡単な方法として小さな値を大きな値で除算し、絶対値を求める方法がある。図５０ではｂ１の方がｂ３より大きな信号になっているが、磁性体が反対の位置で非通過した場合は、ｂ３の方がｂ１より大きくなる。従って、ｂ１とｂ３の絶対値を比較して、小さい値を大きな値で除算する必要がある。また、ｂ１とｂ３が同時に０になる場合もある。０で除算を行うことは不可能であるので、強制的にｓｊをある値にする特例も必要である。２つの信号の加算値ａｄｆｒを求め、比率ｓｊを乗算すれば、乗算値ｍａｊを求めることができる。

磁気センサ２２と２４の出力の交流成分ｂ１とｂ３が、磁性体を検知していない場合、０に近い出力信号になる。０に近い値であってもホワイトノイズ成分があるため、ｂ１とｂ３の値に相関関係がなくなる。したがって比率ｓｊは不定になってしまう。比率ｓｊは不定になるが、２つの加算値ａｄｆｒは０に近い値になるため、乗算値ｍａｊは０に近い値になる。したがって比率ｓｊが不定であっても演算処理を妨げることはない。

乗算値ｍａｊを求める方法としては、図５１に示すように加算演算機能５６と比率演算機能５７と乗算演算機能５８で構成することができる。比率演算機能５７は、絶対値演算機能５９と絶対値演算機能６０と切替機能６１と切替機能６２と除算機能６３と比較機能４４と比較機能６５と比較機能６６と論理積演算機能６７と切替機能６８で行なうことができる。２つの入力信号の絶対値を絶対値演算機能５９と６０で求め、どちらが大きいかを比較演算機能６４で比較する。比較した結果に従って、切替機能６１と６２を用いて２つの入力のうち、小さい方の値を除算演算機能６３の分子に、大きな方の値を分母にする。除算演算機能６３を用いて分子を分母で除算することにより、比率ｓｊを求めることができる。特例として、比較演算機能６５と比較演算機能６６を用いて２つの入力信号を０と比較し、同時に０になった場合を論理積演算機能６７を用いて判定する。同時に０になったと判定された場合、切替機能６８を用いて分母を０以外の定数とし、０で除算することを防止する。これらの演算は、数値的な演算方法の他に、乗算回路や除算回路などによる電気的な演算回路で構成する方法などがある。

図４８と図４９で示した通過磁性体３０と非通過磁性体３１の波形について、図５１で示した演算アルゴリズムを用いて乗算値ｍａｊを求めた結果を図５４と図５５に示す。図５４より通過磁性体３０が移動した場合、乗算値ｍａｊは元の信号ｂ１とｂ３より若干小さな値になっていることが判る。一方、図５５より通非過磁性体３１が移動した場合、乗算値ｍａｊは元の信号ｂ１とｂ３より大幅に小さな値になっていることが判る。したがって図５１の演算アルゴリズムを使用することにより、非過磁性体３１を抑制することが可能である。

図５１で示した演算アルゴリズムを用いて、ゲート２１の前後に配置した磁気センサ２２〜２９全てに演算し、その加算値ｄｓｐを用いたデルタ・シグマ演算値をＤＳＰとする。

図５４に１６個の磁気センサを用い、通過磁性体３０を移動させた場合の演算値ＤＳとデルタ・シグマ演算値ＤＳＰを示し、図５５に非通過磁性体３３を移動させた場合の演算値ＤＳとデルタ・シグマ演算値ＤＳＰを示す。図５４より通過磁性体３０を移動させた場合、ＤＳとＤＳＰの値には大きな違いはない。しかし図５５より非通過磁性体３１を移動させた場合、ＤＳに比べてＤＳＰの値が抑圧されて小さくなっている。したがって図５１に示す前後比率演算アルゴリズムによって、通過磁性体３０と非通過磁性体３１を区別できる。使用者にとって不要な非通過磁性体３１を抑制しており、効果がある。

次に本発明に係わる近傍の磁性体の影響の抑制のうち、ゲート外通過磁性体３２を除去する左右同相除去演算アルゴリズムについて以下説明する。
ゲート２１近傍にある使用者にとって不要な磁性体には、非通過磁性体３０の他に、ゲートの外側を通過するゲート外通過磁性体３２もある。図５６に通過磁性体３０とゲート外通過磁性体３２の平面的な動きを示す。磁気センサは模式的に上側だけを示す。

図５７にゲート外通過磁性体３２を移動させた時の、図３７に示した演算アルゴリズムによる演算値ＤＳと、図５１に示した前後比率演算アルゴリズムによる演算値ＤＳＰを示す。図５７よりＤＳとＤＳＰの値には大きな違いはない。従って、図５１に示した前後比率演算アルゴリズムは、ゲート外通過磁性体３２に対しては効果がない。図５６に示すように、ゲート２１を通過する通過磁性体３０とゲート外通過磁性体３２は同じ向きに移動する。従って、前後比率演算アルゴリズムでは両者の違いが無いため、これを区別することは原理的に不可能である。

ここで、センサユニット２２〜２９と通過磁性体３０とゲート外通過磁性体３２の位置関係を、立体的に表現した模式図を図５８に示す。通過磁性体３０と磁気センサ２２〜２９の距離は比較的近い。したがって各磁気センサ２２〜２９と通過磁性体３０までの方向と距離はバラバラである。

ゲート外通過磁性体３２と近い方の磁気センサ２６〜２９の距離も比較的近い。したがって近い方の磁気センサ２６〜２９と通過磁性体３２までの方向と距離もバラバラである。しかし、ゲート外通過磁性体３２と遠い方の磁気センサ２２〜２５の距離は比較的遠い。したがって遠い方の磁気センサ２２〜２５とゲート外通過磁性体３２までの方向と距離は、ほぼ同じである。

１個のセンサユニットに４個の磁気センサを設けた条件において、通過磁性体３０を移動させた時の左右各８個づつの遠方同相信号を除去した信号ｂｄｎの波形を図５９と図６０に示す。また、ゲート外通過磁性体３２を移動させた時の左右各８個づつのｂｄｎの波形を図６１と図６２に示す。図５９と図６０に示すように、通過磁性体３０を移動させた場合は、左右８個のｂｄｎの位相と振幅はバラバラである。図６１に示すように、ゲート外通過磁性体３２を移動させた場合、近い方の８個のｂｄｎの位相と振幅もバラバラである。しかし、図６２に示すように、遠い方の８個のｂｄｎの位相と振幅はほぼ同じである。

この現象は、磁気センサのｂｄｎの位相と振幅が、磁性体までの方向と距離によって決定されるためである。異なる方向と異なる距離ならば、異なる位相と異なる振幅になる。遠方磁性体３３による影響と同様に、ほぼ同じ方向とほぼ同じ距離ならば、ほぼ同じ位相とほぼ同じ振幅になる。

同じ位相で同じ振幅の信号を除去する方法は、遠方磁性体３３の影響を抑制する方法と基本的に同じである。遠方磁性体３３の場合、全ての磁気センサの同相成分を除去したが、左右単位で同相成分を除去し、同相成分除去信号ｗｄｂｎを求める。同相成分を除去する方法は、図６３に示すように加算演算機能６９と除算演算機能７０と磁気センサと同数の減算演算機能７１で構成し、同相信号である平均値ｗａｖを減算演算する。

図５９〜図６２に示したｄｂｎ波形を図６３の演算機能を用いて演算した結果を図６４〜図６７に示す。図６４と図６５に示すように、通過磁性体３０を移動させた場合は、同相成分除去信号ｗｄｂｎは、元々の信号であるｄｂｎの波形と大きな違いはない。図６６に示すように、ゲート外通過磁性体３２を移動させた場合、近い方の８個の同相成分除去信号ｗｄｂｎも、元々の信号ｄｂｎの波形と大きな違いはない。しかし図６７に示すように、遠い方の８個の同相成分除去信号ｗｄｂｎは、極めて小さな値になるという特徴がある。したがってこの特徴を抽出し、ゲート外通過磁性体３２による検出値を抑制すれば実現可能である。

しかし、図６４〜図６７に示した値だけでは、磁性体が近いのか遠いのかを判断することはできない。磁性体との距離が遠い場合であっても、磁性体の大きさが大きい場合は、絶対的な値が大きくなるからである。磁性体の大きさに影響されない値に変換しなければならない。図５９〜図６２と図６４〜６７を比較すると、同相信号を除去する前と除去した後で、センサユニット３５〜３８のうち、ゲート外通過磁性体３２が遠い方を通過した場合だけが大きく変化している。従って、同相信号除去後の信号ｗｄｂｎを同相信号除去前の信号ｄｂｎで除算し、同相率ｗｓｊを求めれば判断することが可能である。しかし、ｗｄｂｎとｄｂｎの各信号は正負のどちらにも変化するため、絶対値を求めてからそれぞれ加算し、加算値｜ｓｗｄｂ｜と｜ｓｄｂ｜を求めてから除算を行い、同相率ｗｓｊを求める。

左右単位の２つの同相率ｗｓｊを求める事は可能であるが、最終的に１つの演算値にする必要がある。２つの同相率ｗｓｊから左右係数ｗｆを求める。左右係数ｗｆを求めるには、２つの同相率ｗｓｊの平均値演算や比率演算や最小値選択など、いくつかの演算手段があり、その演算手段によって左右方向の除去率が変化する。あまり極端に左右方向を除去した場合、ゲート通過磁性体３０であっても、ゲートの端を通過した時に除去し過ぎて、検知できない場合もある。本説明では平均値演算を使用した例を示す。
但し、この演算方法は、本発明の一例であり、他の演算方法を使用しても問題はない。

図６８に左右同相除去演算機能７２の例を示す。左右同相除去演算機能７２は、左右２つの同相率演算機能７３と左右係数演算機能７４と乗算演算機能７５から構成する。一つの同相率演算機能７３は、磁気センサの半数の絶対・減算演算機能７６と加算演算機能６９と除算演算機能７０と加算演算機能７７と加算演算機能７８と除算演算機能７９から構成する。絶対・減算演算機能７６は、減算演算機能７１と絶対値演算機能８０と絶対値演算機能８１から構成する。なお除算演算機能８１には０で除算を行わないように例外処理を持たせる。これらの演算は、数値的な演算方法の他に、乗算回路や除算回路などによる電気的な演算回路で構成する方法などがある。

図６９に通過磁性体３０が移動した時の同相率ｗｓｊと左右係数ｗｆを示す。図６９より、通過磁性体３０が移動した時は、２つの同相率ｗｓｊが１００％に近い値を示す。したがって２つの同相率ｗｓｊの平均値である左右係数ｗｆも１００％に近い値を示す。

図７０にゲート外通過磁性体３２が移動した時の同相率ｗｓｊと左右係数ｗｆを示す。図７０より、ゲート外通過磁性体３２が移動した時は、近い方の同相率ｗｓｊは１００％に近い値を示すが、遠い方の同相率ｗｓｊは０％に近い値を示す。したがって左右係数ｗｆは５０％に近い値を示す。

図７１に、図６８に示した左右同相除去演算アルゴリズムによる左右係数ｗｆを用い、図５１で示した前後比率演算アルゴリズムの演算結果ｄｓｐと乗算演算機能７５で乗算した演算結果ｄｓｗを用い、積分演算した結果である検出値ＤＳＷを求める演算機能を示す。

図７２に通過磁性体３０を移動させた場合の検出値ＤＳと検出値ＤＳＰと図７１に示す左右同相除去演算アルゴリズムを加えて処理した検出値ＤＳＷを示す。図７２より通過磁性体３０を移動させた場合、３つの検出値ＤＳとＤＳＰとＤＳＷには大きな違いはない。

図７３にゲート外通過磁性体３２を移動させた場合の検出値ＤＳと検出値ＤＳＰと図７１に示す左右同相除去演算アルゴリズムを加えて処理した検出値ＤＳＷを示す。図７３よりゲート外通過磁性体３２を移動させた場合、２つの検出値ＤＳとＤＳＰには大きな違いはない。しかし、左右同相除去演算アルゴリズムを付加した検出値ＤＳＷは前者に比べて小さな値になっている。したがって使用者にとって不要な非通過磁性体３２を抑制しており、効果がある。

次に本発明に係わる通過する物体のみに告知を行う発明について、以下説明する。
図７４は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、図７１に示した本磁性体検知機に物体検知センサ８５と物体検知信号処理機能８６と論理積算機能８７を付加したものである。

図７１に示した構成によって、非通過磁性体３１や、ゲート外通過磁性体３２や、遠方磁性体３３などの検出信号の特徴を抽出し、これを抑制することは可能になったが、完全に抑制することは不可能である。大きな磁性体が動いた場合や、ゲート２１に極めて近い距離を通過した場合は、どうしても検出してしまう。

そこで、物体検知センサ８５を用いて物体がゲート２１を通過したかどうかを検知し、物体検知信号処理機能８６で通過を判定し、物体が通過した場合のみ論理積算機能８７を通して告知機能４４を動作させる。磁性体がゲート２１に近づいた場合でも、通過しなければ告知機能４４は動作しない。

物体検知センサ８５には、光線遮断や超音波計測など色々な種類の検知方法があるが、ここでは規定しない。例えば光遮断の場合は一方が発光になり一方が受光になる。このように機能を分割したり、複数備えても問題はない。

物体がゲート２１を通過し、その物体が磁性体であり、その磁性体の検出値が閾値以上であった場合のみ告知機能が動作する。必要な条件が成立した時のみ告知されるため、使用者は有効な告知を受けることが可能となる。

次に本発明に係わる下方に配置されている磁性体の検出値を向上する発明について、以下説明する。
図７５は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、一つのセンサユニット８８には複数の磁気センサ８９〜９２が設置されているが、磁気センサ８９〜９２の設置間隔を上方に比べて下方を狭くしている。

実際の病院における用品には、色々な種類がある。医療に係わる医療用品以外にも、脚立などの工事用品や、ポリッシャーなどの清掃用品もある。これらの用品は、磁性体の比率が小さいＭＲＩ用品もあれば、磁性体の比率が大きい非ＭＲＩ用品もある。

磁性体の材料には色々な種類があるが、最も多く使用されている磁性体材料は鉄である。鉄は丈夫で安価で入手が容易なため、非ＭＲＩ用品に多用されている。また鉄は比重が大きいという特徴がある。比重が大きい鉄を下方に配置すれば、重心が下方になるため安定度が高くなる。

図７６に一般的な医療用品等の例を示す。ストレッチャー９３や車椅子９４や点滴台９５やボンベ９６がある。非ＭＲＩ用の医療用品では、鉄が多用されている。ストレッチャー９３や車椅子９４や点滴台９５では、安定度を高めるために重量物である鉄材を下方に配置する場合が多い。特に点滴台では安定度を重視し、重い鉄製の台座を用いて重心を下方に設定する物も多い。支柱には透磁率が低いステンレスや軽量の非磁性体であるアルミなどを使用している場合も多い。ボンベ９６のうち鉄製のボンベは重量物である。単体で運搬する場合、使用者９７は手にぶら下げて持ち運ぶ場合が多い。ボンベ９６をストレッチャー９３や車椅子９４に固定して運搬する場合には、落下した場合に危険であるので、高い位置に設置せずに、低い位置に設置するのが一般的である。以上のように重量物で磁性体である鉄は、一般的にゲート２１の上方ではなく、下方の床面９８の近くで移動する場合が多いという特徴がある。

実際の病院におけるＭＲＩ診断装置の吸引事故のうち、点滴台９５によるものが高い割合を占めている。従って点滴台９５を検知して警告する必要がある。点滴台９５には安定度を高めるために重い鉄製の台座を使用して、重心を下方に設定する物も多い。支柱には透磁率が低いステンレスや軽量の非磁性体であるアルミなどを使用している場合も多い。このような鉄製台座の点滴台９５は、磁性体部が床面近くにあるという特徴がある。

磁気センサと磁性体の距離に関し、磁束密度の変化デルタＢは、磁気センサと磁性体の距離の２乗に反比例する。即ち、距離が長くなるに従って、磁気センサの出力が急激に減少するという事を意味している。磁性体の検出値を向上させるには、磁性体と磁気センサとの距離を短くすることが望ましい。

図７７に示すように、１本のセンサユニット８８に複数の磁気センサ８９〜９２を等間隔に配置した場合を想定する。なお、図７７では４個の磁気センサで表記したが、必要に応じて数量は変えても同じである。各磁気センサ８９〜９２と下方にある通過磁性体３０までの距離は、一番下に設置した磁気センサ９２との距離ｄａ４が最も近く、磁気センサの位置が高くなるに従ってｄａ３、ｄａ２、ｄａ１の順に遠くなる。磁束密度の変化は、磁気センサ８９〜９２と通過磁性体３０の距離の２乗に反比例するため、それぞれの磁気センサの検出出力は、９２、９１、９０、８９の順に小さくなる。

下方にある通過磁性体３０だけを検出するならば、全ての磁気センサ８９〜９２を下方に設置すれば、磁気センサの検出出力を大きくすることが可能である。しかし、ゲート２１を通過する通過磁性体３０が必ず下方を移動するとは限らない。したがって上方にも磁気センサは必要である。

上方や下方の全ての位置の磁性体の検出出力を大きくするには、沢山の磁気センサを備えればよい。しかし磁気センサは高価であり、沢山使用した場合に製品コストが上昇するという問題がある。そこで、磁気センサの数量を増やさずに、下方にある通過磁性体３０の検出出力を高める必要がある。

次に、図７８にｄｈｂ１≧ｄｈｂ２≧ｄｈｂ３とし、磁気センサ８９〜９２の間隔を下方は短く、上方は広く配置した場合を示す。一番上の磁気センサ８９と一番下の磁気センサ８２の床面９８からの位置が同じならば、磁気センサ８９と磁気センサ９２の検出出力は同じである。

しかし、中間にある磁気センサ９０と９１は、図７７に示す等間隔に配置された場合より、図７８に示す不等間隔に配置された場合の方が下方にある通過磁性体３０に近くなる。従って、磁気センサ９０と９１の検出出力は、図７７より図７８の方が大きくなる。したがって、図７７に示すように磁気センサ８９〜９２を等間隔に配置するより、図７８に示すように不等間隔に配置した方が、下方の通過磁性体３０の検出出力が大きくなる。

磁気センサの数量を増やさずに、磁気センサの間隔を非等間隔にすることにより、下方にある磁性体の検出値を向上させることが可能であり、効果がある。この方法によれば、コストの上昇はない。

次に、本発明に係わるゲートの中央付近を通過する磁性体の検出値を向上するもう一つの発明について、以下説明する。
図７９は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図１７に示した構成の検出部３４にセンサユニット９９と第二演算部１００と論理和演算機能１０１から構成されている。

センサユニット９９は、磁気センサ１０２〜１０３から構成し、ゲート２１の下方に配置する。図７９では２個の磁気センサ１０２〜１０３を示しているが、必要に応じた数量を備える。第二演算部１００は、第二磁気信号処理部１０４と第二閾値を入力する閾値入力機能１０５と比較演算機能１０６から構成されている。

図７９の床面に近い部分を拡大したものを図８０に示す。
使用者９７がゲート２１を通って通過磁性体３０を持ち込む場合、どの位置を通過するかは不定である。左側のセンサユニット３５〜３６近傍の場合もあれば、右側のセンサユニット３７〜３８近傍の場合もあれば、左右のセンサユニットの中央を通過する場合もある。図８０に示すようにほぼ中央を通過した場合、磁気センサ２３、２７からの距離ｄｄｐ２とｄｄｐ６が最も遠くなる。

磁気センサの出力を大きくするには、磁束密度の変化デルタＢが大きくなる位置に磁気センサを設置すれば良い。
しかし、磁気センサをゲート２１の中央に設置した場合、通行を妨げてしまう。

そこで図８０に示すように、磁気センサ１０２〜１０３を備えた床下センサユニット９９を床面９８の下に設置する。床面９８の下に設置すれば、点滴台のような通過磁性体３０までの距離ｄｄｐ２、ｄｄｐ６を短くすることが可能であり、かつ、通行の妨げにならない。磁気センサ１０２〜１０３の数量は必要に応じて１個以上を備えればよい。

左右に設置した磁気センサユニット３５〜３８より、床下に設置した磁気センサユニット９９の方が、ゲート２１の中央付近を通過する点滴台のような通過磁性体３０までの距離が短かくなるため、検出出力を大きくすることができる。検出出力が大きければ、確実に磁性体を検知できるため、効果がある。

図７１や図７９の機能を具体的に構成する方法には、色々な方法がある。図８１に示すように、磁束密度Ｂを電気に変換する磁気センサ１の出力を、オペアンプや抵抗やコンデンサ等によって構成するアナログ演算回路１０７で処理しても可能である。
また、図８２に示すように、磁束密度Ｂを電気に変換する磁気センサ１の出力を、アナログ値からディジタル値に変換するアナログ・ディジタル変換回路１０８を用いて数値に変換し、以降数値処理を行うディジタル演算装置１０９を用いる方法もある。その他にも磁束密度Ｂを機械的に変換して機構的に処理したり、これらを複数組み合わせる方法もある。

また、演算の方法にも色々な方法がある。例えば乗算してから除算しても、除算してから乗算しても結果は同じである。同様に、複数の積分機能を使って積分してから加算しても、加算してから１個の積分機能を使って積分しても結果は同じである。一般的な数式と同じように、演算結果が同じならば、演算の順番や演算素子の構成には関係はない。従って、必ずしも図７１や図７９に示す順番や構成で実現する必要はない。

次に、本発明に係わる耐電気的ノイズ性能を向上する発明について、以下説明する。
図８３は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機の磁気センサ部１１０は、磁気センサ１とアナログ・ディジタル変換回路１０８と電源回路１１１から構成されている。

磁気センサには色々な種類があるが、ここでは、磁束密度Ｂを電気量に変換する磁気センサを想定する。センサの出力は、入力される磁束密度Ｂに相関関係を持つ電気量であり、アナログ値である。

図８４に磁気センサの配置例を示す。なお、図８４では説明のための一つの実施例として、磁気センサを４個備えた場合で説明するが、無論、磁気センサの数は４個に規定されるものではない。

図８４に示すように、本発明のような磁性体検知機では、ゲート２１の左右に複数の磁気センサ１１２〜１１５を備えなければならない。一方、磁性体の有無の総合的な判定は、最終的に１つの制御部１１６で行わなければならない。従って、磁気センサ１１２〜１１５と制御部１１６をケーブル１１７で接続しなければならない。
制御部１１６の位置はどの位置にあっても特に問題はないが、どのような手段を用いても、磁気センサ１１３と磁気センサ１１５の間のケーブル１１７の総長は３ｍ以上になる。

磁気センサ１１２〜１１５のアナログ出力信号を長いケーブル１１７を用いてアナログ・ディジタル変換回路１０８に接続した場合、ケーブル１１７にノイズＮ_Ｌが重畳されてしまう。磁性体の侵入による磁束密度の変化デルタＢは小さな値であるため、磁気センサ１１２〜１１５の検出出力の変化デルタＶｏも小さな値である。この小さな検出出力デルタＶｏに外来ノイズＮ_Ｅが重畳し、ノイズＮ_Ｌが加算された場合、アナログ・ディジタル変換回路１０８の入力信号の変化デルタＶｉがデルタＶｏによって変化したものなのか、Ｎ_Ｌによって変化したものなのか判定することができなくなり、誤動作してしまう。従ってノイズＮ_Ｌを低減させないと、正しい動作を行うことができない。

ノイズＮ_Ｌの大きさは色々な要因によって変化するが、装置自体に関する最も大きい要因としてケーブル１１７の長さがある。ケーブル１１７の長さが長い場合、必然的にインダクタンスＬ_Ｌが増加し、外来ノイズＮ_Ｅとの相互インダクタンスＭ_Ｌも大きくなる。相互インダクタンスＭ_Ｌが大きくなれば、ケーブルに重畳するノイズＮ_Ｌが大きくなり、誤動作を引き起こす。これを防ぐにはケーブル１１７の長さを短くする必要がある。しかし、磁気センサ１１２〜１１５と制御部１１６の物理的な距離を短くすることは不可能である。

そこで、図８５に示すように、各磁気センサ１１２〜１１５の直近にそれぞれアナログ・ディジタル変換回路１１９〜１２２を備える。各磁気センサ１１２〜１１５とアナログ・ディジタル変換回路１１９〜１２２の距離が極めて短くなるため、接続ケーブルのインダクタンスＬ_Ａと外来ノイズＮ_Ｅとの相互インダクタンスＭ_Ａは小さくなる。従って変換回路１１９〜１２２の入力信号に重畳する外来ノイズＮ_ＥによるノイズＮ_Ａが小さくなるため、誤動作を低減することが可能になる。ケーブル１１７は長いため、図８４と同様にノイズＮ_Ｌが大きく重畳されるが、ディジタル化された量であるので、伝送品質を確保すればノイズＮ_Ｌの影響を０にすることが可能である。

ノイズが重畳するもう一つの要因として、電源がある。図８４に示すように、１つの制御部電源回路１１８から、ケーブル１１７を通して各部へ電源を供給する場合、ケーブルが長いため、電源線に抵抗成分Ｒを持ってしまう。負荷変動によって、消費電流が変動した場合、磁気センサ１１２〜１１５に供給される電源電圧ＶｃＬが抵抗成分Ｒによって変動してしまう。その結果、磁気センサ１１２〜１１５の電源電圧が変動するため、磁束密度に関係なく検出出力Ｖｏを変動させてしまう。

これを防ぐため、図８５に示すように、各磁気センサ１１２〜１１５の直近にそれぞれ電源回路１２３〜１２６を備える。負荷変動によってＶｃＬは変動するが、磁気センサ１１２〜１１５に供給される電源電圧ＶｃＡは変動しない。

図８５に示すように、アナログ・ディジタル変換回路１１９〜１２２や電源回路１２３〜１２６を複数備えることにより、コストの面では不利になる。しかし、性能を確保するためには必要なものである。

次に、本発明に係わる耐電気的ノイズ性能を向上するもう一つの発明について、以下説明する。
図８６は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図８３を構成する電気回路の一部を構成する磁気センサ部１１０に、電流検知機能１２７と制御機能１２８とダミー電流機能１２９から構成されている。

本発明では１台のセンサユニット３５〜３８に複数の磁気センサを使用する。従って図８７に示すように、磁気センサ１近傍に別の磁気センサや他の回路から構成される磁気センサ部１１０が電源１１８と電線１３０〜１３１を経由して接続される。また電線１３０〜１３１は、磁気センサ１の近傍に構造的に配置される。

磁気センサ部１１０の消費電流１３２は一定ではない。変動負荷によって変化する変動電流である。磁気センサ部１１０に消費電流１３２の変動が発生した場合、電線１３０には消費電流１３２と等しい電流１３３が流れるためアンペールの法則に従って磁場１３４が変動する。電線１３０から距離ｄｃ１離れた磁気センサ１の位置には磁場１３４の変動によって磁束密度の変化１３５が発生する。同時に、電線１３１にも電流１３３が流れるため磁場１３６が変動する。電線１３１から距離ｄｃ２離れた磁気センサ１の位置には磁場１３６の変動によって磁束密度の変化１３７が変動する。磁束密度の変化１３５と磁束密度の変化１３７は逆方向のため、その差分である磁束密度の変化１３８が磁気センサ１の位置に発生する。

磁気センサ１は、磁束密度の変化デルタＢを検知する。したがって磁気センサ部１１０の消費電流１３２の変動によって磁束密度の変化１３８が発生すれば、これを検知して誤動作する。

誤動作を防ぐためには、磁気センサ１の位置に発生する磁束密度の変化１３８を０にすれば良い。電線１３０と磁気センサ１の距離ｄｃ１と、電線１３１と磁気センサ１の距離ｄｃ２が同じであれば、磁束密度の変化１３５と磁束密度の変化１３７は同じ大きさで逆向きであるため、磁束密度の変化１３８は０になり、誤動作しない。したがって、距離ｄｃ１と距離ｄｃ２が等しい値になるように設置すれば誤動作しない。

しかし、電線１３０と電線１３１の位置を正確に同じ距離に配置するのは極めて困難である。図８７では電線１３０と電線１３１を単純な平行線で示したが、傾きがある場合は、補正を行わなければならない。途中で電線が曲がった場合も補正しなければならない。これらの作業を行うには多大な時間が必要であり、作業コストが高くなってしまう。

磁束密度の変化１３８を０にするもう一つの手段として、磁気センサ部１１０の消費電流１３２の変動を０にする方法がある。消費電流１３２の変動が０であれば、磁束密度の変化１３８も０であるので誤動作することがない。しかし磁気センサ部１１０の消費電流１３２は、色々な要因によって決定されるものであり、完全に一定にすることは不可能である。

磁気センサ部１１０の消費電流１３２が一定でなくても、電線１３０と電線１３１に流れる電流１３３が一定であれば、磁束密度の変化１３８は０である。そこで、図８８に示すように、電流検知機能１２７と制御機能１２８とダミー電流１３９を流すダミー電流機能１２９を備え、回路１１０の消費電流１３２の変動分を補完するダミー電流１３９を流す。消費電流１３２とダミー電流１３９の総和は一定であるので、電線１３０と電線１３１に流れる合計電流１３３は一定である。
したがって、磁気センサ部１１０の消費電流１３２の変動に伴う磁束密度の変化１３８は発生しない。

図８８の具体的な回路例として、電流検知機能１２７は抵抗１４０から構成されている。制御機能１２８は定電圧ダイオード１４１と抵抗１４２と演算増幅器１４３から構成されている。ダミー電流機能１２９はトランジスタ１４４から構成されている。

演算増幅器１４３は抵抗１４０に流れる電流によって発生する電圧Ｖｎと、定電圧ダイオード１４１と抵抗１４２によって発生する電圧Ｖｐが等しくなるように、トランジスタ１４４を制御する。回路１１０の消費電流１３２の変動分を補うようにダミー電流１３９が流れるため、消費電流１３２とダミー電流１３９の合計値である電流１３３には変動がない。電流１３３に変動がなければ、磁束密度の変化１３８は発生しない。したがって磁気センサ１に磁気的な影響を与えないので、誤動作しない。

図８８に示した構成は、この機能を実現するための一例である。電流検知機能１２７として、抵抗１４０の他に電流トランスやホール素子などの色々な方法がある。その他にアナログ回路だけでなく、ディジタル回路で構成したり、アナログとディジタルを混合して構成することも可能である。

次に、本発明に係わる定常的な磁気ノイズに対応する発明について、以下説明する。
図８９は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図７４に示した構成に閾値を外部から設定できる可変閾値入力装置１４５から構成されている。

どのような環境であっても、磁気的なノイズは０ではない。磁気ノイズの大きさはは、使用される環境によって異なる。磁性体の有無を判定する閾値を固定にした場合、ノイズが小さい環境では問題がないが、ノイズが大きい環境では誤動作する場合がある。
そこで、閾値入力装置１４５を用いて、設置環境に合わせた閾値を設定する。具体的な閾値入力装置１４５としては、可変抵抗器等を想定する。

次に、本発明に係わる通過しない磁性体について告知する発明について、以下説明する。
図９０は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図８９に示した構成に、第三閾値入力装置１４６と、第三比較機能１４７と、論理和機能１４８と、選択装置１４９から構成されている。

例えば、ＭＲＩ診断装置の近傍に鉄製の酸素ボンベのような大型の磁性体を近づけることは、極めて危険な行為である。このような危険な行為は、ゲート２１を通過する意図があってもなくても、告知しなければならない場合もある。このような場合、磁気信号処理部４０の信号と第三閾値入力装置１４６から設定される第三閾値を第三比較機能１４７で比較し、第三閾値より大きな値であれば、物体のゲート２１の通過には関係なく告知機能４４を動作させる。

使用する環境によっては、告知機能４４を動作させる要因として、閾値だけで良い場合もあれば、第三閾値だけで良い場合もある。また、閾値と第三閾値の両方でを要因とする場合もある。
いづれかを選択できるように、閾値と第三閾値を選択できる選択装置１４９を用いる方法がある。また、閾値と第三閾値の両方が必要になる場合もある。これらの要求に対応するため、論理和機能１４８を用いて論理和信号を作成し、３種類を選択できる選択機能１４９を用いる方法がある。
また第三閾値入力装置１４６は可変であっても良い。

これらを実現する１つの方法として、図９１に可変閾値入力装置１４５と第三閾値入力装置１４６と選択装置１４９の配置例を示す。但し図９１は配置例であり、具体的な形状を示すものではない。

次に、本発明に係わる外部への告知手段について、以下説明する。
図９２は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図９０に示した構成に電気接点１５０を加え構成されている。

磁性体を所持した使用者９７がゲート２１を通過した時、告知機能４４が動作する。告知機能４４は光や音にて使用者９７に告知を行う。しかし、通常、使用者９７は前方を見て歩くため、告知機能４４を認識するのが困難である。

そこで、電気接点１５０を用いて、外部告知機能１５１を動作させる。外部告知機能１５１を使用者９７の進行方向に設置すれば、使用者９７は外部告知機能１５１認識するのが容易になり、磁性体を所持していることに気が付く。このような外部告知機能１５１は、使用者９７の前方だけでなく、ＭＲＩ制御室等に設置し、管理者に告知する応用方法もある。

外部に告知動作を伝える方法として、通信手段１５２を備える方法もある。ＲＳ−２３２やＲＳ−４２２やイーサネット（登録商標）などによる通信インタフェースを備えることにより、病院内部や病院外部の管理用機器１５３に告知動作を伝えることも可能である。

次に、本発明に係わるシールドドア枠一体型の磁性体検知機について、以下説明する。
図９３は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、図１７に示した構成に、ドア枠１５４とシールドドア１５５から構成されている。

図１７の例では、ドア枠１５４とシールドドア１５５とは別に本磁性体検知機を設置し、ケーブルを接続する必要がある。これらの機器の据付作業が必要であり、据付コストが掛かるだけではなく、ケーブルが外部から見えるため、外観を損ねてしまうという問題があった。そこで、ドア枠１５４内に本磁性体検知機の機能の一部または全てを内蔵する。
磁性体検知機の機能をドア枠１５４に内臓することにより、通常のドア枠を設置する場合とほぼ同じ据付作業で済み、かつ、外観も損ねない。生産工場で一体化したものを組み立てられるので、使用場所での据付作業だけで済む。

その他にも、必要によっては磁性体検知とは別の告示機能を備えなければならない場合もある。その場合、告示機能１５６を同じドア枠１５４に設置すれば、設置コストも低減でるだけでなく、外観も向上することが可能である。シールドドア１５５やドア枠１５４は、設置場所までの運搬性を考慮し、いくつかの部分に分割して輸送できるようにしても問題はない。設置場所にて組み立て作業を行う。

但し図９３は配置例であり、具体的な形状を示すものではない。また、告示機能１５６は複数あっても良い。

図９４は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示す概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、磁気センサ１６１，１６２と間隔ｄ１を開けた２枚の高透磁率の板１６３，１６４から構成されている。これらは磁束線１６５で示される磁界内に配置される。
被検知対象物である磁性体１６６が、磁気センサ１６１，１６２のほぼ中央を通過する場合、板１６３，１６４と磁性体１６６の距離はｄ２及びｄ３になる。磁束線１６５は、板１６３，１６４と磁性体１６６によって曲がる。

次に、図９４に示す構成態様が有効であることを説明する。
図９７に地磁気などの平行磁界内に２個の磁気センサ１６１，１６２が配置された状態を示す。磁束線１６５は平行の状態である。

図９８に図９７に示した磁界内に点滴台のような磁性体１６６が一方の磁気センサ１６１に近寄った状態で侵入した場合を示す。磁束線１６５は、透磁率が高い物体である磁性体６に引き寄せられる性質を持つため、曲がってしまう。磁束線１６５が曲がってしまうため、磁気センサ１６１，１６２の位置における磁束密度Ｂのベクトルが変化する。この磁束密度Ｂのベクトルの変化を磁気センサ１６１，１６２が検出し、磁性体の有無を判定することができる。

図９８において、磁性体１６６に近い方の磁気センサ１６１では、磁束線１６５のベクトルの変化が大きいが、磁性体１６６に遠い方の磁気センサ１６２では、磁束線１６５のベクトルの変化が小さい。これは磁束線１６５の変化が、距離の２乗に反比例する性質を持つためである。

図９８において、磁性体１６６に遠い方の磁気センサ１６２では、磁束線１６５のベクトルの変化が小さいため、充分な検出値を得ることができない。しかし、磁性体１６６に近い方の磁気センサ１６１では、磁束線１６５のベクトルの変化が大きいため、充分な検出値を得ることができる。従って磁性体検知機のシステムとしては、磁性体１６６を検知して告知することが可能である。

しかし、磁性体１６６が必ず磁気センサ１６１又は磁気センサ１６２のいずれかに近い場所を通過するとは限らない。磁気センサ１６１及び磁気センサ１６２の両方から最も遠い位置である、中央付近を通過する場合もある。

図９９に図９７に示した磁界内に磁性体１６６が磁気センサ１６１と磁気センサ１６２のほぼ中央に侵入した場合を示す。磁束線１６５は、磁性体１６６に引き寄せられて曲がってしまう。しかし、磁性体１６６と磁気センサ１６１及び１６２との距離が遠いため、磁気センサ１６１及び１６２の位置における磁束線１６５のベクトル変化は小さくなる。
磁性体１６６が磁気センサ１６１と１６２のほぼ中央にある場合、最も距離が長くなる。従って、中央を通過する磁性体１６６を検出することが困難になる。

次に図１００に図９７に示した磁界内に２枚の高透磁率を持つ板１６３，１６４を間隔ｄ１を置いて床面の位置に配置したものを示す。磁束線１６５は、板１６３，１６４に引き寄せられて曲がってしまう。２枚の板１６３，１６４は等価的に１個の磁性体と見なすことができる。しかし、間隔ｄ１があるため、磁気的には小さな磁性体と見なすことができる。

図９４は、図１００に示した磁界内に点滴台のような磁性体１６６がほぼ中央に侵入した図である。磁性体１６６と２枚の板１６３，１６４は直接接触はしていないが、その間隔ｄ２及びｄ３はｄ１に比べて極めて小さくなる。その結果、磁性体１６６と板１６３，１６４によって等価的に一つの大きな形状の磁性体を生成する。図１００で示した場合より、等価的に大きな形状の磁性体によって、磁束線１６５が大きく曲がる。従って、磁気センサ１６１，１６２の位置における磁束線１６５のベクトルが大きく変化する。磁束線１６５のベクトルが大きく変化すれば、磁気センサ１６１，１６２が検出する磁束密度Ｂの変化も大きくなり、確実に磁性体１６６を検知することが可能になる。
板１６３，１６４による等価的に小さな磁性体が元々存在している空間に、磁性体１６６が通過することによって、等価的に大きな磁性体が合成される。この差分が大きいため、磁性体１６６を確実に検知できる。

次に、ゲート１６８を通過しない磁性体１６９の影響の抑制について説明する。
図１０１に地磁気などの平行磁界内に１個の磁気センサ１６１とゲート１６８が配置された状態を示す。磁束線１６５は平行の状態である。

図１０２に図１０１に示した磁界内に、検知を希望していない磁性体１６９がゲート１６８の外側に侵入した場合を示す。磁束線１６５は、磁性体１６９に引き寄せられる性質を持つため、曲がってしまう。磁束線１６５が曲がってしまうため、磁気センサ１６１の位置における磁束密度Ｂのベクトルが変化するため、磁性体１６９を検知してしまう。

ここで、ゲート１６８の内側と外側とは、使用者が便宜上定めたものであり、磁気センサ１６１から見た場合、両者の違いはない。従って、使用者が検知を希望しているゲート１６８の内側に磁性体があっても、使用者が検知を希望しないゲート１６８の外側に磁性体１６９があっても、等しくこれを検知する。

次に図１０３に磁気センサ１の外側に高透磁率の板１６７を配置した図を示す。磁束線１６５は板１６７に引き寄せられるため、曲がってしまう。

図９５は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、磁気センサ１６１と高透磁率の板１６７及びゲート１６８から構成されている。これらは磁束線１６５で示される磁界内に配置される。
被検知対象物でない磁性体１６９が、ゲート１６８の外側に存在する。磁束線１６５は、板１６７と磁性体１６９によって曲がる。
なおゲート１６８は、用品や使用者が通過する空間を意味し、具体的な構造物で構成する必要はない。

次に、図９５に示す構成態様が有効であることを説明する。
図９５は、図１０３に示した磁界内のゲート１６８の外側に磁性体１６９が侵入した図である。磁性体１６９によって磁束線１６５が引き寄せられ曲がってしまう事自体は同じである。しかし板１６７によって、磁気センサ１６１側の磁束線１６５の曲がり方は緩和される。したがって、磁気センサ１６１の位置における磁束密度Ｂの変化が小さくなり、影響を受けにくくなる。

ゲート１６８の外側の磁性体１６９としては、ＭＲＩ室に入らない一般の磁性体医療用具やシールドドアに内蔵される磁性体などがある。これらについては、検知しない方が望ましいため、高透磁率の板７によって磁気シールドして影響を抑制する。但し、ゲート１６８に使用者や用品を通過させる必要があるので、完全な磁気シールドはできない。

図９６は、本発明にかかる磁性体検知機の構成様態を示すもう一つの概略説明図である。すなわち、ゲート１６８と、１つ又は複数の磁気センサを内臓する磁気センサ集合体１７０，１７１と、ゲート１６８に物体が通過したことを検知する通過センサ１７２と、ＩＣタグの情報を読み出すＩＣタグセンサ１７３と、磁気センサ集合体１７０，１７１の出力を検出値に変換する磁性体検出機能１７４と、通過センサ１７２の信号によって物体が通過したかどうかを判定する通過検出機能１７５と、ＩＣタグセンサ１７３の信号によってＩＤを判定するＩＤ判定機能１７６と、ＩＤ判定機能１７６によるＩＤを閾値に変換する変換表１７７と、磁性体検出機能１７４の検出値と変換表１７７によって得られた閾値を比較する比較機能１７８と、通過検出機能１７５の出力と比較機能１７８の出力の論理積を演算する論理積演算機能１７９と、論理積演算機能１７９の出力によって動作する告知機能１８０と、磁性体検出機能１７４の検出値を変換表１７７に記録する記録手段機能１８１から構成されている。

ゲート１６８には、ＭＲＩ用品１８２，１８３や使用者１８４が通過する。これらにはＩＣタグ１８５，１８６，１８７が付けられている。ゲート１６８には、ＩＣタグを付けていない用品１８８や使用者１８９も通過する。

次に、図９６に示す本システムの説明図に基づいて、持ち込まれるＭＲＩ用品に含まれる磁性体に応じた判定閾値を選択することによって、不要な告知を抑制する方法について説明する。
ＭＲＩ用品は、ＭＲＩ装置の磁石に吸引されない用品である。しかしＭＲＩ用品の中には磁性体を含む物もある。磁性体を含んでいても、全質量に比べてその質量が小さい場合、吸引されることはなく安全である。

また、ＭＲＩ室に出入りする技師や看護士などの使用者も、筆記用具や衣類や名札や靴などの磁性体を含む物を身に付けている場合がある。これらについても、吸引事故が起こらなければ持ち込んでも問題はない。

一方、磁気センサは、磁性体の質量や非磁性体の質量を検出するデバイスではない。磁束密度Ｂを変化させた物体が、ＭＲＩ室に入った場合に吸引されるかどうかを検出するデバイスでもない。また吸引された場合、危険か危険でないかを判断する機能もない。
磁気センサは、設置された場所における磁束密度Ｂの変化を検出するデバイスである。磁束密度Ｂの変化が設定された判定閾値以上であれば、使用者の意図に係わらず一律に告知する。

これらの吸引事故を起こさない用品等についても全て告知した場合、頻繁に告知が行われる。頻繁に告知された場合、使用者は告知に慣れてしまい、無視するようになる。その結果、質量の大きな磁性体を持ち込んでも、告知を無視してしまい、吸引事故を発生させる可能性が高くなる。従って、吸引事故を起こさない用品等の場合は告知を行わない方が望ましい。

ＭＲＩ室に持ち込める用品や使用者は限られている。これらの用品や使用者について区別を付け、個別の判定閾値を設ければ、不要な告知を低減することが可能である。不要な告知が低減されれば、機器に対する信頼度が向上し、実際に磁性体が持ち込まれた場合の警告を信頼し、これを確認することができる。

一般的にＩＣタグと呼ばれるシステムがある。ＩＣチップ内に個別のＩＤ情報を持ち、リーダと呼ばれる専用の読み取り装置でＩＤを読み取ることができる。ＩＣタグシステムは無線方式で、近くにあるＩＣタグを読みとることができる。電池などの電源を搭載せずに、リーダから供給される無線を使用した電源供給方式で動作する。このシステムを本装置に組み込んで機能を実現する。
なお、ＩＣタグの周波数や通信プロトコルや電源供給方法などの方式については、本発明では特に規定しない。

図９６に示すように、ＩＣタグ１８５，１８６，１８７を用品１８２，１８３や使用者１８４に取り付ける。使用者１８４にＩＣタグ１８７を取り付ける場合、人体に直接取り付ける他に、名札などに取り付ける場合が想定される。

ＩＣタグ１８５，１８６，１８７が持つＩＤをＩＣタグセンサ１７３で読み取り、ＩＤ判定機能１７６でＩＤを判定する。得られたＩＤを使用して、変換表１７７に記録されている閾値を読み出す。

磁気センサ集合体１７０，１７１にてゲート１６８を通過する物体による磁束密度Ｂの変化量を検出し、検出値に定量化する。同時にゲート１６８を通過することを検出する通過センサ１７２によって物体を検知し、通過検出機能１７５にて通過の有無を判定する。

磁束密度の変化量の検出値が、ＩＤによって得られた閾値より大きな値であることを、比較判定機能１７８によって判定する。同時に物体の通過を判定したことを論理演算積機能１７９を用い、告知機能１８０を動作させる。告知機能１８０によって使用者１８４は、磁性体の持込の有無を判断することができる。

ＩＣタグを付けていない非ＭＲＩ用品１８８や使用者１８９が通過した場合、変換表１７７のうちＩＤ情報なしの閾値を使用する。通過した物体や使用者によって発生する磁束密度Ｂの変化が、閾値より大きな値であれば告知し、閾値より小さな値であれば告知しない。
例えば、ＩＣタグを付けていない一般の患者が通過した場合、磁性体を所持していれば告知を受け、磁性体を所持してなければ告知されない。

本方式を実施するには、事前に対象物が発生させる検出値を変換表１７７に記録しなければならない。そこで記録手段機能１８１を用いて対象物が発生させた検出値を変換表１７７に記録する。変換表１７７に閾値を記録する場合、磁束密度Ｂの変化量の検知値のバラツキを考慮して、検出値より大きな値を記録する。

一般的に用品だけが単体で移動することは少ない。患者を乗せた車椅子を看護士が移動させるなど、用品と使用者が同時に通過することが多い。従って、複数のＩＣタグが同時にゲート１６８を通過することが想定される。

複数のＩＣタグがタグセンサ１７３で検出された場合、変換表１７７の複数の値を読み出し、演算した結果を閾値として使用する方法もある。演算方法としては、加算などがある。

ＩＣタグ１８７を付けた使用者１８４が、ＩＣタグを付けた用品を持ち込んだ場合、複数のＩＣタグによって得られた情報によって、適切な閾値を演算し、検出値が演算された閾値以下であれば告知されない。
ＩＣタグ２７を付けた使用者１８４が、鉄製車椅子などのＩＣタグを付けていない非ＭＲＩ用品１８８を持ち込んだ場合、鉄製車椅子などの非ＭＲＩ用品１８８によって検出した検出値が、ＩＣタグ１８７によって定められた閾値以上になってしまうため、告知される。告知されることによって使用者１８４は、危険な磁性体の持込を認識することができる。

これらの機能を実現する方法として、各信号をアナログ回路で処理する方法やディジタル回路で処理する方法がある。また、これらを混合して処理する方法がある。

１磁気センサ
２検出軸
３鉛直軸
４磁石
５中心軸
６水平軸
７磁性体
８直流磁束密度
９直流磁束密度
１０診察室
１１壁
１２壁
１３壁
１４壁
１５天井
１６床
１７ドア
１８筐体
１９筐体軸
２０壁
２１ゲート
２２磁気センサ
２３磁気センサ
２４磁気センサ
２５磁気センサ
２６磁気センサ
２７磁気センサ
２８磁気センサ
２９磁気センサ
３０通過磁性体
３１非通過磁性体
３２ゲート外通過磁性体
３３遠方磁性体
３４センサ部
３５センサユニット
３６センサユニット
３７センサユニット
３８センサユニット
３９演算部
４０磁気信号処理部
４１判定部
４２閾値入力機能
４３比較演算機能
４４告知機能
４５交流演算
４６積分演算機能
４７減算演算機能
４８絶対値演算機能
４９積分演算機能
５０加算演算機能
５１同相信号除去部
５２同相演算
５３加算演算機能
５４除算演算機能
５５減算演算機能
５６加算演算機能
５７比率演算
５８乗算演算機能
５９絶対値演算機能
６０絶対値演算機能
６１切替機能
６２切替機能
６３除算機能
６４比較機能
６５比較機能
６６比較機能
６７論理積演算機能
６８切替機能
６９加算演算機能
７０除算演算機能
７１減算演算機能
７２左右同相除去部
７３同相率演算機能
７４左右計算演算機能
７５乗算演算機能
７６絶対・減算演算機能
７７加算演算機能
７８加算演算機能
７９除算演算機能
８０絶対値演算機能
８１絶対値演算機能
８５物体検知センサ
８６物体検知信号処理機能
８７論理積機能
８８センサユニット
８９磁気センサ
９０磁気センサ
９１磁気センサ
９２磁気センサ
９３ストレッチャー
９４車椅子
９５点滴台
９６ボンベ
９７使用者
９８床面
９９センサユニット
１００第二演算部
１０１論理和演算機能
１０２磁気センサ
１０３磁気センサ
１０４第二磁気信号処理部
１０５閾値入力機能
１０６比較演算機能
１０７アナログ演算回路
１０８アナログ・ディジタル変換回路
１０９ディジタル演算装置
１１０磁気センサ部
１１１電源回路
１１２磁気センサ
１１３磁気センサ
１１４磁気センサ
１１５磁気センサ
１１６制御部
１１７ケーブル
１１８制御部電源回路
１１９アナログ・ディジタル変換回路
１２０アナログ・ディジタル変換回路
１２１アナログ・ディジタル変換回路
１２２アナログ・ディジタル変換回路
１２３電源回路
１２４電源回路
１２５電源回路
１２６電源回路
１２７電流検知機能
１２８制御機能
１２９ダミー電流機能
１３０電線
１３１電線
１３２消費電流
１３３電流
１３４磁場
１３５磁束密度の変化
１３６磁場
１３７磁束密度の変化
１３８磁束密度の変化
１３９ダミー電流
１４０抵抗
１４１定電圧ダイオード
１４２抵抗
１４３演算増幅器
１４４トランジスタ
１４５可変閾値入力装置
１４６第三閾値入力装置
１４７第三比較機能
１４８論理和機能
１４９選択装置
１５０電気接点
１５１外部告知機能
１５２通信手段
１５３管理用装置
１５４ドア枠
１５５シールドドア
１５６告知機能
１６１磁気センサ
１６２磁気センサ
１６３高透磁率板
１６４高透磁率板
１６５磁束線
１６６磁性体
１６７高透磁率板
１６８ゲート
１６９磁性体
１７０磁気センサ集合体
１７１磁気センサ集合体
１７２通過センサ
１７３ＩＣタグセンサ
１７４磁性体検出機能
１７５通過検出機能
１７６ＩＤ判定機能
１７７変換表
１７８比較機能
１７９論理積演算機能
１８０告知機能
１８１記録手段機能
１８２ＭＲＩ用品
１８３ＭＲＩ用品
１８４使用者
１８５ＩＣタグ
１８６ＩＣタグ
１８７ＩＣタグ
１８８非ＭＲＩ用品
１８９使用者

Claims

ＭＲＩ診断室において、ゲート内を通過する磁性体を検知するための磁性体検知機であって、
磁束密度を検出する複数の磁気センサと、該磁気センサの出力を所定の閾値と比較する比較機能と、前記比較機能による比較結果について所定手段により使用者に対して警告を告知する告知機能とを有する磁性体検知機において、ＭＲＩ診断装置に備わる磁石の中心軸が水平の場合における前記磁気センサの検出軸と鉛直軸の立体角度及びＭＲＩ診断装置に備わる磁石の中心軸が鉛直の場合における前記磁気センサの検出軸と水平軸の立体角度がそれぞれ１５°以内を為し、少なくとも一以上の前記磁気センサを備えるセンサユニットが検知物の進行方向に対して前後及び左右に配置されて成るセンサ部を有する構成となっており、複数の前記磁気センサの出力を演算処理することによって前記ゲート内を通過しない磁性体の演算機能出力を抑制する演算部と、物体の通過または近接を検出して物体を検知した場合のみ前記告知機能を動作させる物体検知機能と、通信インターフェースにより病院内部または病院外部の管理用機器に警告を告知する通信機能を備え、
前記演算部は、積分演算機能と減算演算機能とを備えた磁気センサと同数の交流演算から成る交流成分演算部と、減算演算機能を備えた磁気センサと同数の同相演算と加算演算機能と除算演算機能から成る同相信号除去部と、加算演算機能と比率演算機能と乗算演算機能と絶対値演算機能とを備えた磁気センサの半数の比率演算と加算演算機能から成る前後比率演算部と、二つの同相率演算機能と左右計数演算機能と乗算演算機能から成る左右同相除去部と、積分演算機能から成る積分部と、閾値を入力する閾値入力機能と比較演算機能から成る判定部と、から構成されており、
複数の磁気センサを同時に動作させ、各磁気センサの検出信号の積分値を夫々前記交流成分演算部の積分演算機能で求め、夫々の検出信号とその積分値の減算値を前記交流成分演算部の減算演算機能で求め、得られた夫々減算値の加算値を前記同相信号除去部の加算演算機能で求め、得られた夫々加算値の除算値を前記同相信号除去部の除算演算機能で求め、夫々の減算値と除算値との減算値（第二減算値）を前記同相信号除去部の減算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の加算値（第二加算値）を前記前後比率演算部の加算演算機能で求め、前後夫々２個の磁気センサの第二減算値の比率を前記前後比率演算部の比率演算機能で求め、前後夫々の第二加算値と比率との乗算値を前記前後比率演算部の乗算演算機能で求め、得られた前後夫々の乗算値の絶対値を前記前後比率演算部の絶対値演算機能で求め、得られた全ての絶対値の加算値（第三加算値）を前記前後比率演算部の加算演算機能で求め、左右夫々の第二減算値の絶対値（第二絶対値）を前記左右同相除去部の第一の絶対値演算機能で求め、左右夫々の第二減算値の加算値（第四加算値）を前記左右同相除去部の第一の加算演算機能で求め、得られた左右夫々の第四加算値の除算値（第二除算値）を前記左右同相除去部の第一の除算演算機能で求め、左右夫々の第二減算値と第二除算値との減算値（第三減算値）を前記左右同相除去部の減算演算機能で求め、得られた左右夫々の第三減算値の絶対値（第三絶対値）を前記左右同相除去部の第二の絶対値演算機能で求め、左右夫々の第二絶対値の加算値（第五加算値）を前記左右同相除去部の第二の加算演算機能で求め、左右夫々の第三絶対値の加算値（第六加算値）を前記左右同相除去部の第三の加算演算機能６で求め、左右夫々の第五加算値と第六加算値との除算値（第三除算値）を前記左右同相除去部の第二の除算演算機能で求め、左右の第三除算値の係数を前記左右同相除去部の左右計数演算機能で求め、第三加算値と係数との乗算値（第二乗算値）を前記左右同相除去部の乗算演算機能で求め、得られた第二乗算値の積分値（第二積分値）を前記積分部の積分演算機能で求め、閾値を前記判定部の閾値入力機能で入力し、第二積分値と閾値との判定値を前記判定部の比較演算機能で求め、得られた判定値によって前記告知機能を動作することを特徴とする磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記センサ部におけるセンサユニット内に三個以上の磁気センサが鉛直方向に間隔を開けて配置されるとともに、磁気センサ間の間隔が上方よりも下方へ向かうに従って狭く配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
少なくとも一以上の磁気センサを備える第二センサユニットが検知物の下方に付加配置されるとともに、演算機能と閾値入力機能と比較演算機能とを備える第二演算部が備えられ、かつ、論理和演算機能を備えた構成となっており、
第二センサユニットに備えられた磁気センサの出力信号の演算値を演算機能で演算し、閾値（第二閾値）を閾値入力機能で入力し、演算値と第二閾値との判定値（第二判定値）を比較演算機能で求め、前記判定値と第二判定値の論理和値を論理和演算機能で求め、得られた該論理和値によって前記告知機能を動作することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記磁気センサのアナログ出力量をディジタル量に変換する変換回路を各前記磁気センサの直近に設置し、前記変換回路のディジタル量を前記演算部で演算する機能を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
電源回路の数量を前記磁気センサと同数備え、各磁気センサと前記変換回路の直近に前記電源回路を設置することを特徴とする請求項４に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
回路電流を測定する電流検知機能と、前記電流検知機能に流れる電流を一定に制御する制御機能と、前記制御機能によってダミー電流を流すダミー電流機能を備え、
電流検知機能にダミー電流機能を接続し、回路電流とダミー電流の合計を一定にすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記閾値を可変にする機能を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
第三閾値を入力する第三閾値入力機能と、前記磁気センサの出力と前記第三閾値を比較する第二比較機能を備え、前記第二比較機能の第二比較結果によって前記告知機能を有効にすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記比較結果によって前記告知機能を有効にする機能と、前記第二比較結果によって前記告知機能を有効にする機能と、を選択するための選択機能を備えたことを特徴とする請求項８に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記比較結果によって前記告知機能を有効にする機能と、前記第二比較結果によって前記告知機能を有効にする機能と、比較結果及び第二比較結果の論理和によって前記告知機能を有効にする機能と、を選択するための第二選択機能を備えたことを特徴とする請求項９に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
電気接点を備え、前記告知機能に同期して前記電気接点を開閉する機能を持つことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
ドア枠を備え、前記ドア枠に前記磁性体検知機の各機能のうち少なくとも一以上を内蔵したことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
複数の磁性体を備え、該磁性体を所定間隔を開けて配置することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
前記磁性体とは別に、一つまたは複数の第二磁性体を前記磁気センサの周囲に配置することを特徴とする請求項１３に記載の磁性体検知機。
前記磁性体検知機において、
固有情報を記録する記録機能と、該固有情報を読み出す読み出し機能と、該読み出し機能から読み出された該固有情報を判定閾値に変換する変換機能を備え、該記録機能に記録されている該固有情報によって得られる判定閾値を用いて前記比較機能で判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項１４に記載の磁性体検知機。