JP6268325B1 - Magnetic substance determination device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

【課題】検体内の磁性体を定量するにあたり、検体の配置された位置による検出結果への影響を抑制して高精度の検出結果を得ることができる磁性体定量装置を提供する。【解決手段】第一交流励起磁場を発生させる第一電磁石２と、ピックアップコイル５を備えた磁性体定量装置１において、直流励起磁場を発生させる１対の永久磁石４ａ、４ｂと、第二交流励起磁場を発生させる第二電磁石３を備え、１対の永久磁石４ａ、４ｂは、第一電磁石２と同軸芯上で、あいだに磁性体配置部１０２が位置するよう配設され、第一電磁石２、第二電磁石３及び永久磁石４ａ、４ｂは、磁性体配置部１０２で重畳的に印加される磁場の強度がピックアップコイル５から離れるほど上昇するよう構成した。【選択図】図１Provided is a magnetic substance quantification apparatus capable of obtaining a highly accurate detection result by suppressing the influence on the detection result by the position of the specimen when quantifying a magnetic substance in the specimen. In a magnetic material quantification apparatus 1 having a first electromagnet 2 that generates a first AC excitation magnetic field and a pickup coil 5, a pair of permanent magnets 4a and 4b that generate a DC excitation magnetic field, and a second AC The second electromagnet 3 for generating the excitation magnetic field is provided, and the pair of permanent magnets 4a and 4b are arranged on the same axis as the first electromagnet 2 so that the magnetic body arrangement portion 102 is located between them. 2, the second electromagnet 3 and the permanent magnets 4a and 4b are configured such that the strength of the magnetic field applied in a superimposed manner by the magnetic body arranging unit 102 increases as the distance from the pickup coil 5 increases. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、磁性体、特に生体組織内の磁性体を定量するための装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for quantifying a magnetic substance, particularly a magnetic substance in a living tissue, and a method for manufacturing the same.

従来、生体内に磁性体を注入して、特定部位や組織の磁性体の磁気を検出することによって、生体の状態を確認、特定することが行われている。例えば、乳癌の治療では、センチネルリンパ節（sentinel lymph node）生検をすることで、癌細胞の転移を確認することが行われている。この際、摘出されたリンパ節のうち、どのリンパ節がセンチネルリンパ節であるかを特定する必要がある。センチネルリンパ節を特定する手法として、病変部に磁性流体を注入し、しかるべき時間経過後、注入した磁性流体の磁気を検出して行うものが知られている。   Conventionally, the state of a living body is confirmed and specified by injecting a magnetic body into a living body and detecting the magnetism of the magnetic body of a specific site or tissue. For example, in the treatment of breast cancer, cancer cell metastasis is confirmed by performing a sentinel lymph node biopsy. At this time, it is necessary to specify which lymph node is the sentinel lymph node among the extracted lymph nodes. As a method for specifying a sentinel lymph node, a method is known in which a magnetic fluid is injected into a lesioned part and, after an appropriate time has elapsed, the magnetic property of the injected magnetic fluid is detected.

このような生体組織内の磁性体から磁気を検出する装置としては、磁気プローブ（例えば、特許文献１）や、ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device、超伝導量子干渉計）を用いた磁気特性測定装置（例えば、特許文献２）が知られている。磁気プローブは、手持ち可能な小型の製品も存在し、対象とする磁性体を検出することができる。また、ＳＱＵＩＤを用いた磁気特性測定装置は高感度で、極小な磁性体（ｎｇオーダー）の検出をすることができる。また、特許文献３には、超常磁性体の測量装置として、磁性体の非線形磁化特性を利用することで、測定対象に交流磁場を印加した状態で、直流磁場を印加した場合としない場合の検出値の差分から、測定対象から生体組織等の線形磁化特性を有する常磁性体等の影響を排除して磁性体を検知するものが記載されている。   As a device for detecting magnetism from a magnetic material in such a living tissue, a magnetic property measuring device using a magnetic probe (for example, Patent Document 1) or a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). For example, Patent Document 2) is known. There are also small magnetic probes that can be held by hand, and can detect a target magnetic substance. In addition, the magnetic property measuring apparatus using SQUID is highly sensitive and can detect a very small magnetic material (ng order). Further, in Patent Document 3, as a superparamagnetic material surveying device, by using the non-linear magnetization characteristics of a magnetic material, detection is performed when a DC magnetic field is applied and not applied with an AC magnetic field applied to a measurement object. From the difference in value, there is described what detects a magnetic material by eliminating the influence of a paramagnetic material having a linear magnetization characteristic such as a living tissue from a measurement object.

また、強磁性体や超常磁性体は、印加した磁場に対して非線形な磁化特性を示し、任意の強度の直流磁場と交流磁場によって磁化させると、交流磁場の周波数成分の２倍、４倍といった偶数倍の高調波成分が発生することが知られている（非特許文献１参照）。   Ferromagnetic materials and superparamagnetic materials exhibit non-linear magnetization characteristics with respect to the applied magnetic field. When magnetized by a direct-current magnetic field and an alternating magnetic field of arbitrary strength, the frequency component of the alternating magnetic field is doubled or quadrupled. It is known that even harmonic components are generated (see Non-Patent Document 1).

国際公開第２０１７／０８１７８３号公報International Publication No. 2017/081783 特開２０１４−２１９３７１号公報JP 2014-219371 A 欧州特許出願公開第２７３５８７９号公報European Patent Application Publication No. 2735879

J.B. Weaver et al “Frequency distribution of the nanoparticle magnetization in the presence of a static as well as a harmonic magnetic field”, Medical Physics, Vol.35, No.5, May 2008 p.1988-1994J.B.Weaver et al “Frequency distribution of the nanoparticle magnetization in the presence of a static as well as a harmonic magnetic field”, Medical Physics, Vol.35, No.5, May 2008 p.1988-1994

しかしながら、磁気プローブによる磁気の検出では、生体組織内の磁性体の分布や、使用者によるプローブの接触方法に依存して検出値が変化するため、生体組織内に含まれる磁性体の量を絶対的に測定（μｇなどの質量表示）することはできない。また、ＳＱＵＩＤを用いた磁気特性測定装置では、使用に際して液体ヘリウム・液体窒素などの冷媒が必要となり、装置も大型であるため、導入・運用にコストがかかる。さらに、いずれの装置も、検出の目的である鉄などの磁性体（強磁性体・超常磁性体）だけでなく、検体の生体組織等が有する常磁性体や反磁性体も含めて検出してしまうため、磁性体を正確に定量することが困難である。特許文献３の装置は、常磁性体や反磁性体の影響を排除して定量可能であるとしても、磁性体の分布や検体の配置によっては、検出値が異なるおそれがある。   However, in the detection of magnetism with a magnetic probe, the detection value changes depending on the distribution of magnetic substances in the living tissue and the method of contacting the probe by the user, so the amount of magnetic substances contained in the living tissue must be absolute. Cannot be measured (indicating mass such as μg). In addition, a magnetic property measuring apparatus using SQUID requires a refrigerant such as liquid helium and liquid nitrogen when used, and the apparatus is large in size, so that it is expensive to introduce and operate. In addition, all devices detect not only magnetic materials such as iron (ferromagnetic materials / superparamagnetic materials) that are the object of detection, but also paramagnetic materials and diamagnetic materials possessed by the biological tissue of the specimen. Therefore, it is difficult to accurately quantify the magnetic material. Even if the apparatus of Patent Document 3 can be quantified by eliminating the influence of a paramagnetic substance or a diamagnetic substance, the detection value may be different depending on the distribution of the magnetic substance and the arrangement of the specimen.

検体の配置による検出値への影響は、図９で示すような問題として理解することができる。図９において、５１は定量対象物である磁性体、５２は交流励起磁場を発生させて磁性体５１を磁化させる磁場励起コイル、５３は磁化された磁性体５１から生じる磁場を検出するピックアップコイルであって、該ピックアップコイル５３は、互いに逆巻きの一対のコイル５３ａ、５３ｂからなる。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、磁場励起コイル５２による交流励起磁場が同位相のときの、磁性体５１の有無及び配置によるピックアップコイル５３の検出値への影響を模式的に示している。ピックアップコイル５３は、各コイル５３ａ、５３ｂそれぞれの磁力線Ｌの本数の変化（磁束の変化）に基づいて、磁性体５１の磁場を検出するように構成されている。図９（Ｂ）で表されるように、磁性体５１がコイル５３ａ、５３ｂから等距離の中央位置に配された場合には、コイル５３ａ、５３ｂを通過する磁力線Ｌの数は、いずれも３本である。しかし、図９（Ｃ）では、磁性体５１がコイル５３ａ側に偏倚して配されたことに伴い、コイル５３ａを通過する磁力線Ｌの数は５本であるのに対し、コイル５３ｂを通過する磁力線Ｌの数は３本となっている。したがって、磁性体５１の質量自体は図９（Ｂ）と（Ｃ）で変わらないにもかかわらず、磁性体５１の配置の違いによってピックアップコイル５３での検出値が異なってしまうこととなる。   The influence of the sample arrangement on the detection value can be understood as a problem as shown in FIG. In FIG. 9, 51 is a magnetic body that is an object to be quantified, 52 is a magnetic field excitation coil that magnetizes the magnetic body 51 by generating an alternating excitation magnetic field, and 53 is a pickup coil that detects a magnetic field generated from the magnetized magnetic body 51. The pickup coil 53 is composed of a pair of coils 53a and 53b that are reversely wound. FIGS. 9A to 9C schematically show the influence on the detection value of the pickup coil 53 depending on the presence / absence and arrangement of the magnetic body 51 when the AC excitation magnetic field generated by the magnetic field excitation coil 52 has the same phase. . The pickup coil 53 is configured to detect the magnetic field of the magnetic body 51 based on a change in the number of magnetic lines L of each of the coils 53a and 53b (change in magnetic flux). As shown in FIG. 9B, when the magnetic body 51 is arranged at a central position equidistant from the coils 53a and 53b, the number of magnetic lines L passing through the coils 53a and 53b is 3 It is a book. However, in FIG. 9C, as the magnetic body 51 is biased toward the coil 53a, the number of magnetic lines L passing through the coil 53a is five, whereas the magnetic body 51 passes through the coil 53b. The number of magnetic field lines L is three. Therefore, although the mass itself of the magnetic body 51 does not change between FIGS. 9B and 9C, the detection value in the pickup coil 53 differs depending on the arrangement of the magnetic body 51.

そこで、生体組織内の磁性体の分布や検体の配置によらず、磁性体からの磁場信号を高精度で検出可能な磁性体の測定装置が求められており、これらに本発明が解決せんとする課題がある。   Therefore, there is a need for a measurement device for a magnetic material that can detect a magnetic field signal from the magnetic material with high accuracy regardless of the distribution of the magnetic material in the living tissue and the arrangement of the specimen. There is a problem to do.

本発明は、上記の課題を解決するため鋭意創作されたものであって、請求項１の発明は、所定の磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量するにあたり、第一交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する同軸芯上に配された１対の第一磁場励起コイルと、前記一対の第一磁場励起コイルのあいだに同軸芯上に配されて電磁誘導されるピックアップコイルと、前記磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を、前記ピックアップコイルを通じて検出する検出部と、前記検出部の検出値に基づいて前記磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量する定量部を備えた磁性体定量装置であって、該磁性体定量装置は、直流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の永久磁石と、第二交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する第二磁場励起コイルと、前記定量部で定量した磁性体の質量の定量値を表示する表示部をさらに備えており、前記１対の永久磁石は、前記第一磁場励起コイルと同軸芯上で、あいだに前記磁性体配置部が位置するよう配設され、前記磁性体配置部に配された磁性体には、第一交流励起磁場と、第二交流励起磁場と、直流励起磁場とが重畳的に印加され、前記第一磁場励起コイル、第二磁場励起コイル及び前記永久磁石は、前記磁性体配置部で重畳的に印加される磁場の強度が前記ピックアップコイルから離れるほど上昇するよう構成されることで、前記磁性体配置部に配された磁性体が前記ピックアップコイルから離れるほど強く磁化されるよう構成されていることを特徴とする磁性体定量装置である。
請求項２の発明は、前記検出部は、磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を検出するにあたり、周波数が前記第一交流励起磁場及び第二交流励起磁場が重畳した重畳交流励起磁場の周波数の２倍の高調波を同期検波し、前記定量部は、同期検波の結果に基づいて磁性体を定量することを特徴とする請求項１記載の磁性体定量装置である。
請求項３の発明は、所定の磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量するにあたり、第一交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の第一磁場励起コイルと、前記一対の第一磁場励起コイルのあいだに配されて電磁誘導されるピックアップコイルと、前記磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を、前記ピックアップコイルを通じて検出する検出部と、前記検出部の検出値に基づいて前記磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量する定量部を備えた磁性体定量装置の製造方法であって、該製造方法は、前記第一磁場励起コイル及び前記ピックアップコイルを同軸芯上に配し、直流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の永久磁石と、第二交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する第二磁場励起コイルを設けるに際して、第一磁場励起コイルによって第一交流励起磁場、第二磁場励起コイルによって第二交流励起磁場、永久磁石によって直流励起磁場を印加した状態で、磁性体配置部内の任意の位置に磁性体を移動させるとともに、前記検出部によって移動後の検出値を検出する検出工程と、該検出値が移動後に予め設定された所定範囲内に収まらない場合に、前記第一磁場励起コイルと、前記第二磁場励起コイルと、前記永久磁石と、前記ピックアップコイルの形状及び／又は配置を調節する調節工程を有しており、検出工程の検出値が磁性体配置部内全域で所定範囲内に収まるまで検出工程及び調節工程を繰り返すことを特徴とする磁性体定量装置の製造方法である。 The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and the invention of claim 1 provides the first AC excitation for quantifying the mass of the magnetic material disposed in the predetermined magnetic material arranging portion. A pair of first magnetic field excitation coils disposed on a coaxial core that generates a magnetic field and magnetizes the magnetic body disposed in the magnetic body arrangement portion, and a coaxial core between the pair of first magnetic field excitation coils A pickup coil that is electromagnetically induced by being arranged on the magnetic field, a detection unit that detects a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic body through the pickup coil, and the magnetic body arrangement based on a detection value of the detection unit A magnetic substance quantification device comprising a quantification unit for quantifying the mass of a magnetic substance arranged in the unit, wherein the magnetic substance quantification device generates a DC excitation magnetic field and is arranged in the magnetic substance arrangement unit A pair of permanent magnets to magnetize A second magnetic field excitation coil that generates a second alternating excitation magnetic field to magnetize the magnetic material disposed in the magnetic material arranging unit, and a display unit that displays a quantitative value of the mass of the magnetic material quantified by the quantitative unit The pair of permanent magnets are arranged on the same axis as the first magnetic field excitation coil so that the magnetic body arrangement portion is positioned between them, and the magnetic body arranged in the magnetic body arrangement portion The first AC excitation magnetic field, the second AC excitation magnetic field, and the DC excitation magnetic field are applied in a superimposed manner, and the first magnetic field excitation coil, the second magnetic field excitation coil, and the permanent magnet are arranged in the magnetic body arrangement. In such a manner that the strength of the magnetic field applied in a superimposed manner increases as the distance from the pickup coil increases, the magnetic material disposed in the magnetic material arrangement portion is more strongly magnetized as the distance from the pickup coil increases. It is configured Preparative a magnetic quantification apparatus according to claim.
According to a second aspect of the present invention, the detection unit detects a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic material, and the frequency is a superimposed alternating current excitation magnetic field in which the first alternating excitation magnetic field and the second alternating excitation magnetic field are superimposed. 2. The magnetic substance quantifying apparatus according to claim 1, wherein harmonics twice the frequency of the first and second harmonics are synchronously detected, and the quantification unit quantifies the magnetic substance based on a result of the synchronous detection.
According to the invention of claim 3, when quantifying the mass of the magnetic material arranged in the predetermined magnetic material arranging portion, a first alternating excitation magnetic field is generated to magnetize the magnetic material arranged in the magnetic material arranging portion. A pair of first magnetic field excitation coils, a pickup coil that is electromagnetically induced by being arranged between the pair of first magnetic field excitation coils, and a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic material is transmitted through the pickup coil. A method for manufacturing a magnetic substance quantification apparatus comprising: a detection unit for detecting; and a quantification unit for quantifying the mass of a magnetic substance arranged in the magnetic substance arrangement part based on a detection value of the detection part, the manufacturing method Comprises a pair of permanent magnets, wherein the first magnetic field excitation coil and the pickup coil are arranged on a coaxial core, generate a direct current excitation magnetic field and magnetize the magnetic material arranged in the magnetic material arrangement part, and AC excitation magnetic field When providing a second magnetic field excitation coil that magnetizes the magnetic material disposed in the magnetic material arrangement portion, the first magnetic field excitation coil provides a first AC excitation magnetic field, the second magnetic field excitation coil provides a second AC excitation magnetic field, In a state where a DC excitation magnetic field is applied by a permanent magnet, the magnetic body is moved to an arbitrary position in the magnetic body arrangement portion, and a detection value after the movement is detected by the detection portion, and after the detection value is moved An adjustment step of adjusting the shape and / or arrangement of the first magnetic field excitation coil, the second magnetic field excitation coil, the permanent magnet, and the pickup coil when they do not fall within a predetermined range set in advance; And a method for manufacturing a magnetic substance quantification device, wherein the detection process and the adjustment process are repeated until the detection value of the detection process falls within a predetermined range throughout the magnetic substance arrangement portion. A.

請求項１、３の発明とすることで、磁性体配置部内に検体を配置した場合に、検体の配置された位置や検体内での磁性体の偏在による検出信号への影響を抑えて、一様な検出結果を得ることが可能となる。
請求項２の発明とすることで、信号強度の大きい第２高調波信号を検出するため、検体の常磁性や反磁性の線形磁化特性を有する物質による影響を抑え、高感度の測定が可能となる。 According to the first and third aspects of the present invention, when the specimen is placed in the magnetic body placement section, the influence on the detection signal due to the location of the specimen and the uneven distribution of the magnetic body in the specimen is suppressed. Various detection results can be obtained.
According to the invention of claim 2, since the second harmonic signal having a large signal intensity is detected, it is possible to suppress the influence of the substance having paramagnetic or diamagnetic linear magnetization characteristics of the specimen and to perform highly sensitive measurement. Become.

本発明の実施形態の磁性体定量装置の概略図である。It is the schematic of the magnetic substance fixed_quantity | assay apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁性体定量装置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the magnetic body fixed device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の磁性体定量装置の機構を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the mechanism of the magnetic substance fixed device of the embodiment of the present invention. 実施例１の磁性体定量装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a magnetic substance quantification apparatus of Example 1. FIG. 実施例１の磁性体定量装置の磁性体配置部付近の検出値を示すグラフである。It is a graph which shows the detected value of the magnetic substance arrangement | positioning part vicinity of the magnetic substance fixed_quantity | quantitative_assay apparatus of Example 1. FIG. 実施例１の磁性体定量装置と比較用装置の検出値を示すグラフであって、（Ａ）はＲ＝０におけるＺの変化による検出値の変化、（Ｂ）はＺ＝０におけるＲの変化による検出値の変化を示すものである。It is a graph which shows the detected value of the magnetic substance fixed_quantity | quantitative_assay apparatus of Example 1, and the apparatus for a comparison, (A) is a change of the detected value by the change of Z in R = 0, (B) is a change of R in Z = 0. This shows the change in the detected value due to. （Ａ）〜（Ｃ）複数の形状の磁性体サンプルの配置を示す模式図である。(A)-(C) It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning of the magnetic body sample of a some shape. 実施例１の磁性体定量装置において、Ｒ＝０におけるＺ方向の直流励起磁場と交流励起磁場のそれぞれの磁束密度を示したグラフである。In the magnetic substance determination apparatus of Example 1, it is the graph which showed each magnetic flux density of the direct current excitation magnetic field of a Z direction in R = 0, and an alternating current excitation magnetic field. （Ａ）〜（Ｃ）従来技術において、磁性体の配置によって検出値が異なることを示す模式図である。(A)-(C) In a prior art, it is a schematic diagram which shows that a detected value changes with arrangement | positioning of a magnetic body.

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。１は、生体組織内の磁性体を定量する磁性体定量装置である。該磁性体定量装置１は、第一交流励起磁場を発生させる１対の第一磁場励起コイルであるヘルムホルツコイル２と、第二交流励起磁場を発生させる第二磁場励起コイルである一対の磁場補正コイル３と、一対の永久磁石４と、互いに逆巻きな１対のコイルからなるピックアップコイルであるグラジオメータ５と、ヘルムホルツコイル２及び磁場補正コイル３にそれぞれ交流電流を印加する交流電源６と、グラジオメータ５への誘導電圧を検出することで定量対象の磁性体１０１が磁化されることによって発生する磁場信号を検出する検出部７と、検出された磁場信号に基づいて定量対象の磁性体１０１を定量する定量部８と、定量値を表示する表示部９と、を備えて構成されている。磁性体１０１は、一対の永久磁石４のあいだの所定の磁性体配置部１０２に配されて、交流電源６によってヘルムホルツコイル２及び磁場補正コイル３に交流電流が印加されることでそれぞれ発生する第一交流励起磁場及び第二交流励起磁場、並びに一対の永久磁石４によって発生する直流励起磁場が重畳的に印加されて磁化される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Reference numeral 1 denotes a magnetic substance quantification apparatus that quantifies a magnetic substance in a living tissue. The magnetic substance quantification apparatus 1 includes a Helmholtz coil 2 that is a pair of first magnetic field excitation coils that generate a first AC excitation magnetic field and a pair of magnetic field corrections that are second magnetic field excitation coils that generate a second AC excitation magnetic field. A coil 3, a pair of permanent magnets 4, a gradiometer 5, which is a pickup coil composed of a pair of coils wound in reverse, an AC power source 6 that applies an AC current to the Helmholtz coil 2 and the magnetic field correction coil 3, The detection unit 7 detects a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic body 101 to be quantified by detecting the induced voltage to the meter 5, and the magnetic body 101 to be quantified based on the detected magnetic field signal. A quantification unit 8 for quantification and a display unit 9 for displaying the quantification value are provided. The magnetic body 101 is arranged in a predetermined magnetic body arrangement portion 102 between the pair of permanent magnets 4, and is generated when an alternating current is applied to the Helmholtz coil 2 and the magnetic field correction coil 3 by the alternating current power source 6. One AC excitation magnetic field, a second AC excitation magnetic field, and a DC excitation magnetic field generated by the pair of permanent magnets 4 are applied in a superimposed manner and magnetized.

磁性体１０１は、磁性体定量装置１によって定量される定量対象であって、検体１０３である生体組織内の磁性粒子である。例えば、乳癌の癌細胞の転移を確認するためにセンチネルリンパ節を特定するにあたり、磁性流体としてリゾビスト（登録商標）を投与してセンチネルリンパ節を摘出した場合には、摘出したセンチネルリンパ節が検体１０３に該当し、リゾビストに含有される超常磁性酸化鉄が磁性体１０１に該当する。   The magnetic substance 101 is a quantitative object to be quantified by the magnetic substance quantification apparatus 1 and is a magnetic particle in a living tissue that is the specimen 103. For example, when identifying a sentinel lymph node to confirm metastasis of cancer cells of breast cancer, when the sentinel lymph node is removed by administering Rhizovist (registered trademark) as a magnetic fluid, the removed sentinel lymph node is the specimen. 103, and superparamagnetic iron oxide contained in the resovist corresponds to the magnetic body 101.

本実施形態の磁性体定量装置１は、例えば２０ｍｍ以下の生体切片の検体１０３を対象とすることができる。しかし、装置全体をスケールアップすれば、生体切片に限らず、特定の部位全体、あるいは生体全体を磁性体配置部１０２に配して磁性体１０１を定量することもできる。したがって、磁性体定量装置１は、必ずしも特定の大きさの検体１０３に用いられるものに限定されるものではない。   The magnetic substance quantification apparatus 1 of the present embodiment can target a specimen 103 of a biological section of 20 mm or less, for example. However, if the entire apparatus is scaled up, the magnetic substance 101 can be quantified by arranging not only the living body section but also the entire specific part or the whole living body in the magnetic body arranging unit 102. Therefore, the magnetic substance quantification apparatus 1 is not necessarily limited to the one used for the specimen 103 having a specific size.

ヘルムホルツコイル２は、２つの同一のコイルを、コイル間の距離が各コイルの半径と等しくなるよう同軸芯上に配して直列に接続したコイルであって、一様性の高い磁場を発生させることができるコイルとして周知のものである。ヘルムホルツコイル２は交流電源６に接続されていて、交流電源６から交流電流が印加されることで第一交流励起磁場を発生させる。したがって、ヘルムホルツコイル２によって発生する第一交流励起磁場は一様性が高く、磁性体配置部１０２の範囲内では、磁性体１０１が第一交流励起磁場によって磁化された場合に、磁性体１０１の磁力はほぼ均一なものとなる。   The Helmholtz coil 2 is a coil in which two identical coils are arranged in series on a coaxial core so that the distance between the coils is equal to the radius of each coil, and generates a highly uniform magnetic field. It is known as a coil that can. The Helmholtz coil 2 is connected to an AC power source 6 and generates a first AC excitation magnetic field when an AC current is applied from the AC power source 6. Therefore, the first AC excitation magnetic field generated by the Helmholtz coil 2 has high uniformity, and within the range of the magnetic body arrangement portion 102, when the magnetic body 101 is magnetized by the first AC excitation magnetic field, The magnetic force is almost uniform.

１対のコイルからなる磁場補正コイル３は、ヘルムホルツコイル２と同軸芯上に配されている。一対の磁場補正コイル３のコイルは、巻き方向が同一方向であり、直列に接続されている。磁場補正コイル３は、交流電源６に接続されていて、交流電源６から交流電流が印加されることで第二交流励起磁場を発生させる。第二交流励起磁場は、第一交流励起磁場と異なり非一様な磁場であって、後述する直流励起磁場とともに、磁性体配置部１０２内の磁場を、グラジオメータ５から離間するほど強くするよう、調整されている。このような第二交流励起磁場の調整方法としては、磁場補正コイル３のコイル半径や、軸芯方向の位置を後述する方法によって適宜調節すればよい。なお、磁場補正コイル３は必ずしも一対のコイルとする必要はなく、例えば、図２に示されるように、磁性体配置部１０２の近傍に一つのコイルを配したものとすることもできる。また、必要に応じてさらにコイルの数を増やすこともできる。   The magnetic field correction coil 3 composed of a pair of coils is disposed on the same axis as the Helmholtz coil 2. The coils of the pair of magnetic field correction coils 3 have the same winding direction and are connected in series. The magnetic field correction coil 3 is connected to an AC power source 6 and generates a second AC excitation magnetic field when an AC current is applied from the AC power source 6. Unlike the first alternating excitation magnetic field, the second alternating excitation magnetic field is a non-uniform magnetic field, and together with the direct current excitation magnetic field described later, the magnetic field in the magnetic material arranging unit 102 is made stronger as the distance from the gradiometer 5 increases. Have been adjusted. As a method for adjusting the second AC excitation magnetic field, the coil radius of the magnetic field correction coil 3 and the position in the axial direction may be appropriately adjusted by a method described later. Note that the magnetic field correction coil 3 is not necessarily a pair of coils. For example, as shown in FIG. Further, the number of coils can be further increased as necessary.

永久磁石４は、ネオジム等の強磁性の希土類磁石が好適であって、ヘルムホルツコイル２と同軸芯上に、磁性体配置部１０２を挟んで配される第一磁石４ａと、第二磁石４ｂからなる。第一磁石４ａは、グラジオメータ５の一対のコイルの中心付近に配される一方、第二磁石４ｂは、ヘルムホルツコイル２の一方のコイルの軸芯方向外側に配されている。第一磁石４ａと第二磁石４ｂは、異なる磁極の磁極面が互いに対向するように配されている。本実施の形態では、第一磁石４ａの第二磁石４ｂ側の磁極面がＮ極、第二磁石４ｂの第一磁石４ｂ側の磁極面がＳ極となるように配されているが、これと反対に、第一磁石４ａの第二磁石４ｂ側の磁極面がＳ極、第二磁石４ｂの第一磁石４ｂ側の磁極面がＮ極となるように配してもよい。これによって、第一磁石４ａから第二磁石４ｂに向けて直流励起磁場が生じ、あいだの磁性体配置部１０２に配された磁性体１０１が磁化されることとなる。   The permanent magnet 4 is preferably a ferromagnetic rare earth magnet such as neodymium, and includes a first magnet 4a and a second magnet 4b arranged on the same axis as the Helmholtz coil 2 with the magnetic body arrangement portion 102 interposed therebetween. Become. The first magnet 4 a is disposed near the center of the pair of coils of the gradiometer 5, while the second magnet 4 b is disposed on the outer side in the axial direction of one coil of the Helmholtz coil 2. The first magnet 4a and the second magnet 4b are arranged so that the magnetic pole surfaces of different magnetic poles face each other. In the present embodiment, the first magnet 4a is arranged so that the magnetic pole surface on the second magnet 4b side is N-pole, and the magnetic pole surface on the first magnet 4b side of the second magnet 4b is S-pole. On the contrary, the magnetic pole surface of the first magnet 4a on the second magnet 4b side may be arranged as the S pole, and the magnetic pole surface of the second magnet 4b on the first magnet 4b side may be arranged as the N pole. As a result, a DC excitation magnetic field is generated from the first magnet 4a toward the second magnet 4b, and the magnetic body 101 disposed in the magnetic body placement portion 102 is magnetized.

第一磁石４ａ、第二磁石４ｂは、いずれも中空なリング状の磁石としている。リング状の磁石とすることにより、検体１０３を磁性体配置部１０２に配するための挿通経路１０４を容易に設けることができる。もっとも、第一磁石４ａ、第二磁石４ｂはリング状の磁石に限られず、例えば中実の円柱磁石とする等、適宜の形状とすることができる。第二磁石４ｂを中実の円柱磁石とした場合には、例えば挿通経路１０４をヘルムホルツコイル２の軸芯方向に対して垂直方向に設ければ、検体１０３を磁性体配置部１０２に配することができる。   The first magnet 4a and the second magnet 4b are both hollow ring-shaped magnets. By using a ring-shaped magnet, it is possible to easily provide the insertion path 104 for arranging the specimen 103 in the magnetic body placement unit 102. But the 1st magnet 4a and the 2nd magnet 4b are not restricted to a ring-shaped magnet, For example, it can be set as appropriate shapes, such as a solid cylindrical magnet. In the case where the second magnet 4b is a solid cylindrical magnet, for example, if the insertion path 104 is provided in a direction perpendicular to the axial center direction of the Helmholtz coil 2, the specimen 103 is disposed in the magnetic body placement unit 102. Can do.

永久磁石４によって直流励起磁場が発生するが、この直流励起磁場と、ヘルムホルツコイル２によって発生する第一交流励起磁場と、磁場補正コイル３によって発生する第二交流励起磁場とによって磁性体１０１が磁化されることとなる。すなわち、磁性体１０１には、交流磁場としては第一交流励起磁場と第二交流励起磁場が重畳した重畳交流励起磁場が印加される。そして、磁性体１０１が直流励起磁場と重畳交流励起磁場の印加により磁化されることによって、重畳交流励起磁場の周波数成分の２倍、４倍といった偶数倍の高調波成分が発生することとなる。   The permanent magnet 4 generates a DC excitation magnetic field. The magnetic body 101 is magnetized by the DC excitation magnetic field, the first AC excitation magnetic field generated by the Helmholtz coil 2, and the second AC excitation magnetic field generated by the magnetic field correction coil 3. Will be. That is, a superimposed alternating excitation magnetic field in which the first alternating excitation magnetic field and the second alternating excitation magnetic field are superimposed is applied to the magnetic body 101 as the alternating magnetic field. Then, when the magnetic body 101 is magnetized by applying the DC excitation magnetic field and the superimposed AC excitation magnetic field, harmonic components of even multiples such as twice or four times the frequency component of the superimposed AC excitation magnetic field are generated.

グラジオメータ５は、同じコイルを互いに逆巻きにした一対のコイル５ａ、５ｂが直流に接続されて構成されており、その下流で検出部７に接続されている。検体１０３（磁性体１０１）が配されていない場合には、グラジオメータ５のコイル５ａと５ｂとで磁束の変化率が等しくなり、互いの誘導電圧が正負で等しいものとなってキャンセルされ、検出部７では誘導電圧が０Ｖとなって検出されないこととなる。この原理よって、重畳交流励起磁場を検出することなく、磁性体１０１の磁場信号を検出することができる。   The gradiometer 5 is configured by connecting a pair of coils 5 a and 5 b in which the same coil is reversely wound to each other, and is connected to the detection unit 7 downstream thereof. When the specimen 103 (magnetic body 101) is not disposed, the rate of change of magnetic flux becomes equal between the coils 5a and 5b of the gradiometer 5, and the induced voltages of the two are canceled by the same positive and negative. In the unit 7, the induced voltage is 0V and is not detected. According to this principle, the magnetic field signal of the magnetic body 101 can be detected without detecting the superimposed alternating current excitation magnetic field.

理論的には、グラジオメータ５の一対のコイル５ａ、５ｂによって重畳交流励起磁場の信号を完全にキャンセルすることができるが、設計誤差等によって完全にキャンセルできない場合がある。このような場合には、補償コイル１０を設けることができる。補償コイル１０は、一方のヘルムホルツコイル２の軸芯方向外側に位置するよう、グラジオメータ５に直列で接続されており、検体１０３（磁性体１０１）を配さずに重畳交流励起磁場を励起した場合に、検出部７で検出される電圧が０Ｖとなるよう適宜配設される。これによって、グラジオメータ５が第一交流励起磁場の信号をキャンセルして磁性体１０１の磁場のみを検出可能となる。   Theoretically, the signal of the superimposed AC excitation magnetic field can be completely canceled by the pair of coils 5a and 5b of the gradiometer 5, but may not be completely canceled due to a design error or the like. In such a case, the compensation coil 10 can be provided. The compensation coil 10 is connected in series to the gradiometer 5 so as to be positioned on the outer side in the axial direction of one Helmholtz coil 2, and excited the superimposed alternating current excitation magnetic field without providing the specimen 103 (magnetic body 101). In this case, the voltage detected by the detection unit 7 is appropriately arranged so as to be 0V. As a result, the gradiometer 5 can detect only the magnetic field of the magnetic body 101 by canceling the signal of the first AC excitation magnetic field.

交流電源６は、ヘルムホルツコイル２及び磁場補正コイル３に、それぞれ同周波数ｆ０の交流電流を印加する。交流電流の周波数ｆ０や印加する電流の大きさは、任意に設定可能となっている。したがって、電流の出力を調整することにより、第一交流励起磁場、第二交流励起磁場の磁場強度を所望のものとすることができる。 The AC power source 6 applies an AC current having the same frequency f 0 to the Helmholtz coil 2 and the magnetic field correction coil 3. The frequency f 0 of the alternating current and the magnitude of the applied current can be arbitrarily set. Therefore, by adjusting the current output, the magnetic field strengths of the first AC excitation magnetic field and the second AC excitation magnetic field can be made desired.

検出部７は、グラジオメータ５に生じた誘導電圧を検出して増幅する増幅器７ａと、バンドパスフィルタ７ｂと、ロックインアンプ７ｃと、から構成されている。バンドパスフィルタ７ｂは、増幅器７ａによって増幅された誘導電圧の信号から交流電源６が印加する交流電流の周波数ｆ０の２倍の２ｆ０の周波数の成分を通過させて、ロックインアンプ７ｃに伝達するよう設けられている。ロックインアンプ７ｃは、交流電源６に設定された周波数ｆ０の２倍の周波数を参照信号、バンドパスフィルタ７ｂを通じて伝達されたグラジオメータ５に生じた誘導電圧の２ｆ０の高調波を検出信号として、同期検波することにより、磁性体１０１の磁化によって生じた磁場を検出し、これを定量部８に出力するよう設けられている。なお、検出部７はグラジオメータ５に生じた誘導電流を計測して、同様に定量部８に出力するようにしてもよい。 The detection unit 7 includes an amplifier 7a that detects and amplifies the induced voltage generated in the gradiometer 5, a band-pass filter 7b, and a lock-in amplifier 7c. The band-pass filter 7b passes the component of the frequency 2f 0 which is twice the frequency f 0 of the alternating current applied by the alternating current power supply 6 from the signal of the induced voltage amplified by the amplifier 7a, and transmits it to the lock-in amplifier 7c. It is provided to do. Lock-in amplifier 7c is the reference signal to twice the frequency f 0 which is set to the AC power supply 6, the detection signal harmonics 2f 0 of the induced voltage generated in the gradiometer 5 transmitted through the band-pass filter 7b As described above, by performing synchronous detection, a magnetic field generated by the magnetization of the magnetic body 101 is detected and output to the quantification unit 8. The detection unit 7 may measure the induced current generated in the gradiometer 5 and output it to the quantification unit 8 in the same manner.

磁性体１０１は非線形磁化特性を有するため、第一、第二交流励起磁場と直流励起磁場とによって重畳的に磁化させると、重畳交流磁場の周波数成分の２倍（２ｆ０）、４倍（４ｆ０）といった偶数倍の高調波成分が発生する。このうち、第２高調波成分（２ｆ０）がもっとも信号強度が大きいため、本実施の形態では、この第２高調波成分の信号を検出することとしている。このように第２高調波成分を検出することにより、検体１０３に含まれる、線形磁化特性を有する他の常磁性や反磁性の物質に影響されることなく、対象の磁性体１０１の信号のみを検出可能となり、高感度な定量をすることができる。 Since the magnetic body 101 has nonlinear magnetization characteristics, when it is magnetized in a superimposed manner by the first and second AC excitation magnetic fields and the DC excitation magnetic field, it is twice (2f 0 ), 4 times (4f) the frequency component of the superimposed AC magnetic field. 0 )) even harmonic components are generated. Among these, since the second harmonic component (2f 0 ) has the highest signal intensity, the signal of the second harmonic component is detected in the present embodiment. By detecting the second harmonic component in this way, only the signal of the target magnetic body 101 is detected without being affected by other paramagnetic or diamagnetic substances having linear magnetization characteristics contained in the specimen 103. Detection becomes possible, and highly sensitive quantification can be performed.

定量部８は、検出部７のロックインアンプ７ｃから出力された検出値を、予め検出値と磁性体の質量との対応関係から作成された検量線等の参照データに基づいて、検出値から磁性体１０１の質量を定量し、磁性体１０１の質量を表示部９に伝達するよう構成されている。そして、表示部９は、定量部８から伝達された磁性体１０１の質量を表示するものであり、例えばモニターやスクリーン等とすることができる。表示部９の表示から、作業者は検体１０３内の磁性体１０１の質量を適宜確認することができる。   The quantification unit 8 calculates the detection value output from the lock-in amplifier 7c of the detection unit 7 from the detection value based on reference data such as a calibration curve created in advance from the correspondence between the detection value and the mass of the magnetic material. The mass of the magnetic body 101 is quantified, and the mass of the magnetic body 101 is transmitted to the display unit 9. And the display part 9 displays the mass of the magnetic body 101 transmitted from the fixed_quantity | quantitative_assay part 8, and can be used as a monitor, a screen, etc., for example. From the display on the display unit 9, the operator can appropriately confirm the mass of the magnetic body 101 in the specimen 103.

磁性体配置部１０２は、グラジオメータ５の近傍で、所定の範囲として設定することができる。本実施の形態では、検体１０３を、挿通経路をグラジオメータ５の軸芯方向に挿通可能なスライド体１０５の先端付近に配して、第二磁石４ｂ側に設けられている挿通経路１０４からスライド体１０５を挿通させることで、検体１０３を磁性体配置部１０２に配置するようになっている。もっとも、このようなスライド体１０５を用いずに、直接磁性体配置部１０２に検体１０３を配置可能な構成とすることも可能であり、適宜の設計のものとすることができる。   The magnetic body placement unit 102 can be set as a predetermined range in the vicinity of the gradiometer 5. In the present embodiment, the specimen 103 is slid from the insertion path 104 provided on the second magnet 4b side, with the insertion path disposed near the tip of the slide body 105 that can be inserted in the axial direction of the gradiometer 5. By inserting the body 105, the specimen 103 is placed on the magnetic body placement section 102. However, it is possible to adopt a configuration in which the specimen 103 can be placed directly on the magnetic body placement unit 102 without using such a slide body 105, and can be of an appropriate design.

このような磁性体定量装置１において、磁性体配置部１０２には、第一交流励起磁場、第二交流励起磁場、直流励起磁場が重畳的に印加されることとなる。そして、重畳的に印加された磁場の強度は、グラジオメータ５から離れるほど上昇するよう、ヘルムホルツコイル２、磁場補正コイル３、永久磁石４、グラジオメータ５が設計されている。一般に、一様な交流磁場が印加されている場合には、グラジオメータ５から磁性体１０１が遠ざかるほど、検出部７で検出される検出信号の強度が小さくなってしまう。そこで、重畳的に印加された磁場の強度を、グラジオメータ５から離れるほど上昇するよう設計することにより、グラジオメータ５から磁性体１０１が離れるほど強く磁化されることとなって、磁性体１０１の配置による検出信号への影響を抑制し、高精度の検出結果を出力することができる。   In such a magnetic substance determination apparatus 1, the first AC excitation magnetic field, the second AC excitation magnetic field, and the DC excitation magnetic field are applied to the magnetic substance arranging unit 102 in a superimposed manner. The Helmholtz coil 2, the magnetic field correction coil 3, the permanent magnet 4, and the gradiometer 5 are designed so that the intensity of the magnetic field applied in a superimposed manner increases as the distance from the gradiometer 5 increases. In general, when a uniform alternating magnetic field is applied, the intensity of the detection signal detected by the detection unit 7 decreases as the magnetic body 101 moves away from the gradiometer 5. Therefore, by designing the intensity of the magnetic field applied in a superimposed manner so as to increase as the distance from the gradiometer 5 increases, the magnetic body 101 is magnetized more strongly as the distance from the gradiometer 5 increases. The influence of the arrangement on the detection signal can be suppressed, and a highly accurate detection result can be output.

このような磁性体配置部１０２内で検出信号が一様とする磁性体定量装置１は、次のような方法で製造することができる。まず、ヘルムホルツコイル２とグラジオメータ５を同軸芯上で対称に配置し、交流電源６を起動してヘルムホルツコイル２によって第一交流励起磁場を発生させる。このときに、グラジオメータ５からの検出信号がキャンセルされているかを検出部７の出力から確認する。キャンセルされておらず、グラジオメータ５がバックグラウンドの磁場の影響を受けているような場合には、補償コイル１０を適宜設けてキャンセルされるよう調節する。   The magnetic substance quantification apparatus 1 in which the detection signal is uniform in the magnetic substance arrangement unit 102 can be manufactured by the following method. First, the Helmholtz coil 2 and the gradiometer 5 are arranged symmetrically on the coaxial core, the AC power supply 6 is activated, and the Helmholtz coil 2 generates a first AC excitation magnetic field. At this time, whether or not the detection signal from the gradiometer 5 is canceled is confirmed from the output of the detection unit 7. When the gradiometer 5 is not canceled and is affected by the background magnetic field, the compensation coil 10 is appropriately provided and adjusted so as to be canceled.

次に、磁場補正コイル３と永久磁石４とを配設することとなるが、磁場補正コイル３と永久磁石４の形状、配置については以下の検出工程及び調節工程を繰り返すことによって決定される。まず、検出工程について説明する。任意の位置に磁場補正コイル３及び永久磁石４を配し、交流電源６を起動してヘルムホルツコイル２によって第一交流励起磁場、磁場補正コイル３によって第二交流励起磁場を発生させるとともに、永久磁石４の第一磁石４ａ、第二磁石４ｂによって直流励起磁場を発生させて各磁場が重畳的に発生された状態で、磁性体配置部１０２の任意の位置に磁性体１０１を配置し、検出部７によって検出信号を出力する。その後、磁性体１０１を磁性体配置部１０２の別の位置に移動させて、再度検出部７によって検出信号を出力する。そして、予め設定しておいた所定範囲内（例えば基準値に対して８０％以内）に検出信号が収まっているかを確認し、検出信号が移動後に所定範囲内ではない場合は、次の調節工程に進む。検出信号が移動後に所定範囲内にある場合には、再度磁性体１０１を磁性体配置部１０２のさらに別の位置に移動させて再度検出部７によって検出信号を出力し、検出信号が移動後に所定範囲内にあるかを確認する。そして、検出信号が移動後に所定範囲内ではない場合には、調節工程に進む。このような磁性体１０１の移動と検出信号の確認を繰り返し、最終的に所定の磁性体配置部１０２内において検出信号が所定範囲内にあることが確認されると、磁場補正コイル３と永久磁石４の形状、配置が決定される。   Next, the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are arranged. The shape and arrangement of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are determined by repeating the following detection process and adjustment process. First, the detection process will be described. The magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are arranged at arbitrary positions, the AC power source 6 is activated, the Helmholtz coil 2 generates the first AC excitation magnetic field, the magnetic field correction coil 3 generates the second AC excitation magnetic field, and the permanent magnet The magnetic body 101 is arranged at an arbitrary position of the magnetic body arrangement section 102 in a state where the DC excitation magnetic fields are generated by the first magnet 4a and the second magnet 4b and the respective magnetic fields are generated in a superimposed manner. 7 outputs a detection signal. Thereafter, the magnetic body 101 is moved to another position of the magnetic body placement unit 102, and the detection signal is output again by the detection unit 7. Then, it is confirmed whether the detection signal is within a predetermined range (for example, within 80% of the reference value) set in advance. If the detection signal is not within the predetermined range after movement, the next adjustment step Proceed to When the detection signal is within a predetermined range after the movement, the magnetic body 101 is moved again to another position of the magnetic body placement unit 102 and the detection signal is output again by the detection unit 7. Check if it is within range. If the detection signal is not within the predetermined range after movement, the process proceeds to the adjustment step. The movement of the magnetic body 101 and the confirmation of the detection signal are repeated, and when it is finally confirmed that the detection signal is within the predetermined range in the predetermined magnetic body arrangement portion 102, the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet The shape and arrangement of 4 are determined.

最初の検出工程における磁場補正コイル３及び永久磁石４の配置としては、グラジオメータ５の外側近傍の任意の位置で、直流励起磁場が最小になり、重畳交流励起磁場が最大になるように配置することが望ましい。また、直流励起磁場と重畳交流励起磁場の比率は、設定予定の磁性体配置部１０２において、概ね０．５〜２．０程度になるよう設計することが望ましい。   As the arrangement of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 in the first detection step, the DC excitation magnetic field is minimized and the superimposed AC excitation magnetic field is maximized at an arbitrary position near the outside of the gradiometer 5. It is desirable. In addition, it is desirable to design the ratio of the direct current excitation magnetic field and the superimposed alternating current excitation magnetic field to be approximately 0.5 to 2.0 in the magnetic material arranging unit 102 to be set.

次に、調節工程について説明する。調節工程では、検出工程の検出結果に基づいて、磁場補正コイル３と、永久磁石４の形状、配置を適宜調節する。具体的には、磁場補正コイル３の半径や位置、永久磁石４の第一磁石４ａ、第二磁石４ｂのそれぞれの大きさ、強度、位置、対向距離などを調節する。調節後は、再度検出工程を行い、検出工程において検出信号が移動前後で等しくなるまで、検出工程と調節工程を繰り返すことにより、磁場補正コイル３と、永久磁石４の形状、配置が最適化され、磁性体配置部１０２内での位置によらず、磁性体１０１によるグラジオメータ５からの検出信号が一様なものとなる。検出信号が一様なものであるということは、すなわち、磁性体配置部１０２に重畳的に印加される磁場の強度は、グラジオメータ５から離れるほど上昇しており、これによって磁性体１０１はグラジオメータ５から離れるほど強く磁化されていることを意味している。   Next, the adjustment process will be described. In the adjustment step, the shape and arrangement of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are appropriately adjusted based on the detection result of the detection step. Specifically, the radius and position of the magnetic field correction coil 3 and the size, strength, position, facing distance, etc. of the first magnet 4a and the second magnet 4b of the permanent magnet 4 are adjusted. After the adjustment, the detection process is performed again, and the detection process and the adjustment process are repeated until the detection signal becomes equal before and after the movement in the detection process, so that the shape and arrangement of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are optimized. The detection signal from the gradiometer 5 by the magnetic body 101 becomes uniform regardless of the position in the magnetic body placement unit 102. The fact that the detection signal is uniform means that the intensity of the magnetic field applied in a superimposed manner to the magnetic material arranging unit 102 increases as the distance from the gradiometer 5 increases, and thereby the magnetic material 101 is separated from the gradio. This means that the magnet is strongly magnetized as the distance from the meter 5 increases.

なお、調節工程では、磁場補正コイル３と永久磁石４の形状、配置について調節することとしているが、これに加えてヘルムホルツコイル２とグラジオメータ５の形状や配置を調節してもよい。ただし、これらを調節した場合には大掛かりな調節となるため、磁場補正コイル３と永久磁石４の調節にとどめることが好ましい。さらに、実際には各部材のサイズを変更することは負担が大きいため、配置や対抗距離の調整によって全体の調節を進めることが好ましい。   In the adjustment process, the shape and arrangement of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 are adjusted. In addition, the shape and arrangement of the Helmholtz coil 2 and the gradiometer 5 may be adjusted. However, when these are adjusted, it is a large-scale adjustment, so it is preferable to limit the adjustment of the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4. Furthermore, since it is actually a burden to change the size of each member, it is preferable to advance the overall adjustment by adjusting the arrangement and the opposing distance.

第１実施形態の磁性体定量装置１の実施例について図４〜図８を参照して説明する。ヘルムホルツコイル２は、半径６２ｍｍ、巻数２９０の一対の磁場励起コイルであって、コイル間の距離は６２ｍｍに設定されている。ヘルムホルツコイル２の軸芯方向をＺ軸（ｍｍ）、水平方向の径方向をＲ軸（ｍｍ）とし、Ｚ軸とＲ軸の交点（原点）を一対のヘルムホルツコイル２のあいだの中央として、各構成の位置関係を説明する。Ｚ軸は、原点に対して磁性体配置部１０２側を正方向として定義する。Ｒ軸は、Ｚ軸の正方向を平面視で反時計回りに９０度回転した方向を正方向として定義する。   Examples of the magnetic substance quantification apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. The Helmholtz coil 2 is a pair of magnetic field excitation coils having a radius of 62 mm and a number of turns of 290, and the distance between the coils is set to 62 mm. The axial center direction of the Helmholtz coil 2 is the Z axis (mm), the horizontal radial direction is the R axis (mm), and the intersection (origin) of the Z axis and the R axis is the center between the pair of Helmholtz coils 2. The positional relationship of the configuration will be described. The Z axis defines the magnetic body placement unit 102 side as the positive direction with respect to the origin. For the R axis, the positive direction of the Z axis is defined as the positive direction when rotated 90 degrees counterclockwise in plan view.

ヘルムホルツコイル２は、Ｚ＝±３１の位置に、Ｒ＝０を中心としてＲ＝±６２が外周となるよう対向して設けられている。ヘルムホルツコイル２には、交流電源６によって電流が０．３Ａ、周波数が２．９４４ｋＨｚの交流電流が印加され、これによって第一交流励起磁場が発生する。   The Helmholtz coil 2 is provided at the position of Z = ± 31 so that R = ± 62 is the outer periphery with R = 0 as the center. An alternating current having a current of 0.3 A and a frequency of 2.944 kHz is applied to the Helmholtz coil 2 by the alternating current power source 6, thereby generating a first alternating excitation magnetic field.

磁場補正コイル３は、半径１５．５ｍｍ、巻数５０の一対の磁場励起コイルであって、コイル間の距離は６８ｍｍに設定されている。したがって、磁場補正コイル３は、Ｚ＝±３４の位置に、Ｒ＝０を中心としてＲ＝±１５．５が外周となるよう対向して設けられている。磁場補正コイル３にも、ヘルムホルツコイル２と同様に交流電源６によって電流が０．３Ａ、周波数が２．９４４ｋＨｚの交流電流が印加され、これによって第二交流励起磁場が発生する。   The magnetic field correction coil 3 is a pair of magnetic field excitation coils having a radius of 15.5 mm and a number of turns of 50, and the distance between the coils is set to 68 mm. Therefore, the magnetic field correction coil 3 is provided at the position of Z = ± 34 so as to face the outer periphery of R = 0 ± 15.5 with R = 0 as the center. Similarly to the Helmholtz coil 2, an alternating current having a current of 0.3 A and a frequency of 2.944 kHz is also applied to the magnetic field correction coil 3 by the alternating current power source 6, thereby generating a second alternating excitation magnetic field.

永久磁石４は、いずれもＮ３５のネオジム磁石で、保持力が約９００ｋＡ／ｍ、表面磁束密度が約５６０ｍＴである。第一磁石４ａは半径６ｍｍのリング状磁石であり、Ｚ＝−２で、Ｒ＝０を中心としてＲ＝５を内周、Ｒ＝６を外周とした位置に配されている。第二磁石４ｂは半径６ｍｍのリング状磁石であり、Ｚ＝６１で、Ｒ＝０を中心としてＲ＝５を内周、Ｒ＝６を外周とした位置に配されている。   The permanent magnets 4 are all N35 neodymium magnets with a holding force of about 900 kA / m and a surface magnetic flux density of about 560 mT. The first magnet 4a is a ring-shaped magnet having a radius of 6 mm, and is arranged at a position where Z = −2, with R = 0 as the center, R = 5 as the inner periphery, and R = 6 as the outer periphery. The second magnet 4b is a ring-shaped magnet having a radius of 6 mm, and is arranged at a position where Z = 61, R = 0 as the center, R = 5 as the inner periphery, and R = 6 as the outer periphery.

グラジオメータ５は、半径２１．５ｍｍ、巻数５００の磁場励起コイルであって、Ｚ＝±２０の位置に、Ｒ＝０を中心としてＲ＝±２１．５が外周となるよう対向して設けられている。また、補償コイル１０は、半径１８ｍｍ、巻数２００のコイルであって、−５０≦Ｚ≦−１００の任意の位置に配されている。   The gradiometer 5 is a magnetic field excitation coil having a radius of 21.5 mm and a number of turns of 500, and is provided at a position of Z = ± 20 so that R = ± 21.5 is the outer periphery centering on R = 0. ing. The compensation coil 10 is a coil having a radius of 18 mm and a number of turns of 200, and is arranged at an arbitrary position of −50 ≦ Z ≦ −100.

このように構成された磁性体定量装置１において、直径３ｍｍの磁性体サンプルを任意のＺ及びＲの位置に移動させ、検出値を測定した結果が、図５のグラフである。このグラフでは、Ｚ＝２５、Ｒ＝０の位置における磁性体サンプルの検出値を基準値（＝１）として、当該基準値に対する相対的な検出値が０．９７、０．９２、・・・、０．７７となる位置をそれぞれ線で繋いで示したものである。Ｒについては、各コイルや磁石が対称に配されているため、結果も正負で対称になると考えられることから、正方向のみを記載してＲ＜０を省略している。この結果によれば、Ｚ＝２５、Ｒ＝０を中心とした半径１０ｍｍの円形状の範囲（（Ｚ−２５）２＋Ｒ２≦１０２を満たす範囲）では、基準値に対して８０％程度に収まる範囲の検出値となることが確認できる。本実施例では磁性体配置部１０２は、このＺ＝２５、Ｒ＝０を中心とした半径１０ｍｍの円形状の範囲と設定されている。 In the magnetic substance quantification apparatus 1 configured as described above, the result of measuring the detection value by moving the magnetic substance sample having a diameter of 3 mm to arbitrary Z and R positions is the graph of FIG. In this graph, the detected value of the magnetic material sample at the position of Z = 25, R = 0 is set as a reference value (= 1), and the detected values relative to the reference value are 0.97, 0.92,. , 0.77 are respectively connected by lines. Regarding R, since the coils and magnets are arranged symmetrically, the result is also considered to be symmetric with positive and negative, so only the positive direction is described and R <0 is omitted. According to this result, in a circular range having a radius of 10 mm centered on Z = 25 and R = 0 (a range satisfying (Z−25) 2 + R 2 ≦ 10 2 ), about 80% of the reference value. It can be confirmed that the detected value falls within the range of. In the present embodiment, the magnetic body arranging portion 102 is set to a circular range having a radius of 10 mm with Z = 25 and R = 0 as the center.

図６は、本実施例における磁性体定量装置１と、磁性体定量装置１から磁場補正コイル３及び永久磁石４を除いた比較用装置１５１との比較を示すグラフである。実線が磁性体定量装置１、破線が比較用装置１５１の検出結果を示している。図５の場合と同様の方法でそれぞれの装置からの検出値をプロットし、図６（Ａ）ではＲ＝０のときに、Ｚを変化させた場合のそれぞれの検出値の変化、図６（Ｂ）ではＺ＝２５のときにＲを変化させた場合のそれぞれの検出値の変化を示している。なお、Ｒ＜０については、対称となるため、省略されている。   FIG. 6 is a graph showing a comparison between the magnetic substance quantifying apparatus 1 in this example and the comparison apparatus 151 in which the magnetic field correcting coil 3 and the permanent magnet 4 are removed from the magnetic substance quantifying apparatus 1. The solid line indicates the detection result of the magnetic substance quantification apparatus 1, and the broken line indicates the detection result of the comparison apparatus 151. The detection values from the respective devices are plotted in the same manner as in FIG. 5. In FIG. 6A, when R = 0, the change in the respective detection values when Z is changed, FIG. B) shows changes in the respective detection values when R is changed when Z = 25. Note that R <0 is omitted because it is symmetrical.

図６（Ａ）によれば、１５≦Ｚ≦２５、Ｒ＝０の範囲において、磁性体定量装置１の検出値は基準値に対して８０％程度に収まっているのに対して、比較用装置１５１の検出値は基準値に対して６０％程度まで低下していることが分かる。また、図６（Ｂ）によれば、Ｚ＝２５、−１０≦Ｒ≦１０の範囲において、磁性体定量装置１の検出値は基準値に対して９５％程度に収まっているのに対して、比較用装置１５１の検出値は基準値に対して１３０％程度まで上昇していることが分かる。   According to FIG. 6A, in the range of 15 ≦ Z ≦ 25 and R = 0, the detected value of the magnetic substance quantification apparatus 1 is within about 80% of the reference value, but for comparison It can be seen that the detection value of the device 151 is reduced to about 60% with respect to the reference value. Further, according to FIG. 6B, in the range of Z = 25 and −10 ≦ R ≦ 10, the detected value of the magnetic substance quantifying apparatus 1 is about 95% with respect to the reference value. It can be seen that the detection value of the comparison device 151 rises to about 130% with respect to the reference value.

図６のこれらの結果によれば、磁場補正コイル３及び永久磁石４を本実施例のように設けることにより、これらを設けなかった場合より、検出精度が向上していることが分かる。すなわち、ヘルムホルツコイル２による第一交流励起磁場に加え、磁場補正コイル３による第二交流励起磁場及び永久磁石４による直流励起磁場を重畳的に印加させることで、検体１０３の配置された位置や検体１０３内での磁性体１０１の偏在による検出信号への影響を抑えて、高精度な検出結果を得ることが可能となっていることが確かめられた。   According to these results in FIG. 6, it can be seen that by providing the magnetic field correction coil 3 and the permanent magnet 4 as in the present embodiment, the detection accuracy is improved as compared with the case where they are not provided. That is, in addition to the first AC excitation magnetic field generated by the Helmholtz coil 2, the second AC excitation magnetic field generated by the magnetic field correction coil 3 and the DC excitation magnetic field generated by the permanent magnet 4 are applied in a superimposed manner, so It was confirmed that it is possible to obtain a highly accurate detection result while suppressing the influence on the detection signal due to the uneven distribution of the magnetic body 101 in the 103.

次に、上記の結果が磁性体サンプルの形状や分布に依存したものでないことを確かめるために、上記の磁性体定量装置１で、同じ鉄量を含んだ磁性体サンプルの形状を、図７（Ａ）〜（Ｃ）のように変更した場合の検出値を測定した。それぞれの磁性体サンプルはＺ＝２５、Ｒ＝０を中心となるよう配置されていて、図７（Ａ）は上記のものと同じ直径３ｍｍの磁性体サンプル、図７（Ｂ）は直径２０ｍｍの磁性体サンプル、図７（Ｃ）は直径２０ｍｍで中心の直径１６ｍｍの円の範囲には鉄が含まれていない磁性体サンプルを配置している。これらの測定結果では、図７（Ａ）の検出値を基準値として、図７（Ｂ）では検出値が０．９７、図７（Ｃ）では検出値が０．９１となった。したがって、磁性体定量装置１では形状や分布が異なる３つの磁性体サンプルにおいて、９０％以上の精度の検出結果を得られることが確認できた。このことから、本実施例の磁性体定量装置は、磁性体サンプルの形状や磁性体の偏在による検出信号への影響を抑えて、高精度な検出結果を得ることが可能となっていることが確かめられた。   Next, in order to confirm that the above result does not depend on the shape or distribution of the magnetic sample, the shape of the magnetic sample containing the same iron content in the magnetic substance quantification apparatus 1 is shown in FIG. The detection value when changed as in A) to (C) was measured. Each magnetic sample is arranged so that Z = 25 and R = 0 are the center. FIG. 7A is a magnetic sample having a diameter of 3 mm, and FIG. 7B is a 20 mm diameter. In the magnetic material sample, FIG. 7C, a magnetic material sample containing 20 mm in diameter and not including iron is arranged in a circle having a diameter of 16 mm at the center. In these measurement results, the detection value in FIG. 7A was taken as a reference value, the detection value in FIG. 7B was 0.97, and the detection value in FIG. 7C was 0.91. Therefore, it was confirmed that the magnetic substance quantification apparatus 1 can obtain a detection result with an accuracy of 90% or more in three magnetic substance samples having different shapes and distributions. From this, the magnetic substance quantification apparatus of the present embodiment can obtain a highly accurate detection result while suppressing the influence on the detection signal due to the shape of the magnetic substance sample and the uneven distribution of the magnetic substance. It was confirmed.

本実施例の磁性体定量装置における、直流励起磁場と交流励起磁場（第一交流励起磁場及び第二交流励起磁場を合わせたもの）の磁束密度の分布は図８のようになっている。図８は各磁場の、Ｒ＝０における、Ｚの変化による磁束密度の変化を示しており、磁性体配置部１０２である（Ｚ−２５）２＋Ｒ２≦１０２を満たす範囲では、グラジオメータ交流励起磁場と直流励起磁場の比が０．５〜２．０程度になっていることが分かる。 FIG. 8 shows the distribution of the magnetic flux density of the direct current excitation magnetic field and the alternating current excitation magnetic field (a combination of the first alternating current excitation magnetic field and the second alternating current excitation magnetic field) in the magnetic substance quantification apparatus of the present example. FIG. 8 shows a change in magnetic flux density due to a change in Z at each magnetic field at R = 0. In the range satisfying (Z−25) 2 + R 2 ≦ 10 2 , which is the magnetic body arranging portion 102, the gradiometer It can be seen that the ratio of the AC excitation magnetic field to the DC excitation magnetic field is about 0.5 to 2.0.

なお、本実施例における各コイルの径及び巻数、永久磁石の強度及びサイズ、並びに各コイル及び永久磁石の配置は、本発明の一例を示したに過ぎず、本発明は本実施例に限定されるものではない。各構成のサイズは磁性体定量装置が対象とする検体の大きさに依存して変化することは当然である。また、一様な検出結果を得られる配置は、各要素を適宜に変更することで、その都度変化するものである。   The diameter and number of turns of each coil, the strength and size of the permanent magnet, and the arrangement of each coil and permanent magnet in this embodiment are merely examples of the present invention, and the present invention is limited to this embodiment. It is not something. Naturally, the size of each component varies depending on the size of the sample targeted by the magnetic substance determination apparatus. Moreover, the arrangement | positioning which can obtain a uniform detection result changes each time by changing each element suitably.

叙述の如く構成された本発明の実施形態において、所定の磁性体配置部１０２に配された検体１０３内の磁性体１０１の質量を定量するにあたり、磁性体定量装置１は、同軸芯上に配された１対の第一磁場励起コイルであるヘルムホルツコイル２が交流電源６から周波数ｆ０の交流電流を印加されることで第一交流励起磁場を、第二磁場励起コイルである磁場補正コイル３が交流電源６から周波数ｆ０の交流電流を印加されることで第二交流励起磁場を、１対の永久磁石４として第一磁石４ａ、第二磁石４ｂとによって直流励起磁場をそれぞれ発生させることで、磁性体配置部に重畳的に磁場が印加されて磁性体１０１が磁化される。そして、ヘルムホルツコイル２のあいだに同軸芯上に配されたピックアップコイルであるグラジオメータ５が電磁誘導されることとなるが、検出部７は、この電磁誘導によって生じた誘導電圧を検出することで磁性体１０１が磁化されることによって発生する磁場信号を検出し、この検出値に基づいて定量部８が磁性体１０１を定量して表示部９に定量値、すなわち磁性体１０１の質量が表示される。この際、ヘルムホルツコイル２、磁場補正コイル３、永久磁石４は、磁性体配置部１０２で重畳的に印加される磁場の強度がグラジオメータ５から離れるほど上昇するよう調節して配設されており、したがって、磁性体配置部１０２に配された磁性体１０１は、グラジオメータ５から離れるほど強く磁化されるようになっている。このことにより、磁性体配置部１０２内に検体１０３を配置した場合に、検体１０３の配置された位置や検体内１０３での磁性体１０１の偏在による検出信号への影響を抑えて、高精度な検出結果を得ることが可能となっている。 In the embodiment of the present invention configured as described above, when quantifying the mass of the magnetic substance 101 in the specimen 103 arranged in the predetermined magnetic substance arrangement unit 102, the magnetic substance quantification apparatus 1 is arranged on the coaxial core. The Helmholtz coil 2 that is a pair of first magnetic field excitation coils is applied with an alternating current having a frequency f 0 from an alternating current power source 6, thereby generating a first alternating excitation magnetic field and a magnetic field correction coil 3 that is a second magnetic field excitation coil. Is applied with an alternating current of frequency f 0 from an alternating current power source 6 to generate a second alternating excitation magnetic field as a pair of permanent magnets 4 by a first magnet 4a and a second magnet 4b, respectively. Thus, the magnetic body 101 is magnetized by superimposing a magnetic field on the magnetic body placement portion. The gradiometer 5 that is a pickup coil disposed on the coaxial core between the Helmholtz coils 2 is electromagnetically induced. The detection unit 7 detects the induced voltage generated by the electromagnetic induction. A magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic body 101 is detected. Based on the detected value, the quantification unit 8 quantifies the magnetic body 101, and the display unit 9 displays the quantification value, that is, the mass of the magnetic body 101. The At this time, the Helmholtz coil 2, the magnetic field correction coil 3, and the permanent magnet 4 are arranged so that the intensity of the magnetic field applied in a superimposed manner by the magnetic body arranging unit 102 increases as the distance from the gradiometer 5 increases. Therefore, the magnetic body 101 disposed in the magnetic body placement portion 102 is strongly magnetized as it is separated from the gradiometer 5. As a result, when the specimen 103 is placed in the magnetic body placement section 102, the influence on the detection signal due to the position where the specimen 103 is placed and the uneven distribution of the magnetic body 101 in the specimen 103 is suppressed with high accuracy. The detection result can be obtained.

また、検出部７は、磁化された磁性体１０１から生じる磁場信号を検出するにあたり、重畳交流励起磁場の周波数ｆ０の２倍の周波数２ｆ０の高調波を検出して同期検波し、定量部８は、この同期検波の結果に基づいて磁性体１０１を定量するよう構成されている。これによって、信号強度の大きい第２高調波信号を検出するため、検体の常磁性や反磁性の線形磁化特性を有する物質による影響を抑え、高感度の測定が可能となる。 The detecting unit 7, upon detecting the magnetic field signals resulting from magnetic material 101 which is magnetized, synchronously detected by detecting the harmonics of twice the frequency 2f 0 of the frequency f 0 of the superimposed AC excitation field, quantifying unit 8 is configured to quantify the magnetic body 101 based on the result of this synchronous detection. As a result, since the second harmonic signal having a high signal intensity is detected, the influence of the substance having a paramagnetic or diamagnetic linear magnetization characteristic of the specimen is suppressed, and highly sensitive measurement is possible.

このような磁性体定量装置１は、ヘルムホルツコイル２によって第一交流励起磁場、磁場補正コイルによって第二交流励起磁場、永久磁石４によって直流励起磁場を発生させた状態で、磁性体配置部１０２内の任意の位置に磁性体１０１を移動させるとともに、検出部７によって移動後の検出値を検出する検出工程と、この移動後の検出値が所定範囲内に収まらない場合に、ヘルムホルツコイル２と、磁場補正コイル３と、永久磁石４と、ピックアップコイル５の形状及び／又は配置を調節する調節工程を経て、検出工程の検出値が磁性体配置部１０２内で所定範囲内に収まるまで検出工程及び調節工程を繰り返すことで製造することができる。   Such a magnetic substance quantification apparatus 1 is configured so that a Helmholtz coil 2 generates a first AC excitation magnetic field, a magnetic field correction coil generates a second AC excitation magnetic field, and a permanent magnet 4 generates a DC excitation magnetic field. The magnetic body 101 is moved to an arbitrary position and a detection step of detecting the detection value after the movement by the detection unit 7, and when the detection value after the movement does not fall within a predetermined range, the Helmholtz coil 2; Through the adjustment step of adjusting the shape and / or arrangement of the magnetic field correction coil 3, the permanent magnet 4, and the pickup coil 5, the detection step and the detection step until the detection value of the detection step falls within a predetermined range in the magnetic body arrangement unit 102 It can be manufactured by repeating the adjustment process.

本発明は、検体内に含まれる磁性体の定量に係る分野に利用可能である。   The present invention can be used in the field related to the quantification of a magnetic substance contained in a specimen.

１ 磁性体定量装置
２ ヘルムホルツコイル（第一磁場励起コイル）
３ 磁場補正コイル（第二磁場励起コイル）
４ 永久磁石
５ グラジオメータ（ピックアップコイル）
６ 交流電源
７ 検出部
８ 定量部
９ 表示部
１０ 補償コイル
１０１ 磁性体
１０２ 磁性体配置部
１０３ 検体
1 Magnetic substance determination device 2 Helmholtz coil (first magnetic field excitation coil)
3 Magnetic field correction coil (second magnetic field excitation coil)
4 Permanent magnet 5 Gradiometer (Pickup coil)
6 AC power supply 7 Detection unit 8 Determination unit 9 Display unit 10 Compensation coil 101 Magnetic body 102 Magnetic body arrangement unit 103 Sample

Claims (3)

所定の磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量するにあたり、
第一交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する同軸芯上に配された１対の第一磁場励起コイルと、
前記一対の第一磁場励起コイルのあいだに同軸芯上に配されて電磁誘導されるピックアップコイルと、
前記磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を、前記ピックアップコイルを通じて検出する検出部と、
前記検出部の検出値に基づいて前記磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量する定量部を備えた磁性体定量装置であって、
該磁性体定量装置は、
直流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の永久磁石と、
第二交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する第二磁場励起コイルと、
前記定量部で定量した磁性体の質量の定量値を表示する表示部をさらに備えており、
前記１対の永久磁石は、前記第一磁場励起コイルと同軸芯上で、あいだに前記磁性体配置部が位置するよう配設され、
前記磁性体配置部に配された磁性体には、第一交流励起磁場と、第二交流励起磁場と、直流励起磁場とが重畳的に印加され、
前記第一磁場励起コイル、第二磁場励起コイル及び前記永久磁石は、前記磁性体配置部で重畳的に印加される磁場の強度が前記ピックアップコイルから離れるほど上昇するよう構成されることで、前記磁性体配置部に配された磁性体が前記ピックアップコイルから離れるほど強く磁化されるよう構成されていることを特徴とする磁性体定量装置。 In quantifying the mass of the magnetic substance arranged in a predetermined magnetic substance arrangement part,
A pair of first magnetic field excitation coils disposed on a coaxial core that generates a first alternating excitation magnetic field and magnetizes the magnetic material disposed in the magnetic material placement portion;
A pickup coil that is arranged on a coaxial core between the pair of first magnetic field excitation coils and electromagnetically induced;
A detection unit for detecting a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic body through the pickup coil;
A magnetic substance quantification device comprising a quantification unit for quantifying the mass of a magnetic substance arranged in the magnetic substance arrangement part based on a detection value of the detection part,
The magnetic substance quantification device comprises:
A pair of permanent magnets for generating a direct current excitation magnetic field to magnetize the magnetic body disposed in the magnetic body arrangement portion;
A second magnetic field excitation coil that generates a second alternating excitation magnetic field and magnetizes the magnetic material disposed in the magnetic material arranging portion;
A display unit for displaying a quantitative value of the mass of the magnetic substance quantified by the quantitative unit;
The pair of permanent magnets are arranged on the same axis as the first magnetic field excitation coil so that the magnetic body arrangement portion is located between them.
A first AC excitation magnetic field, a second AC excitation magnetic field, and a DC excitation magnetic field are applied in a superimposed manner to the magnetic substance disposed in the magnetic substance arrangement portion,
The first magnetic field excitation coil, the second magnetic field excitation coil, and the permanent magnet are configured to increase as the strength of the magnetic field applied in a superimposed manner in the magnetic body arrangement portion increases away from the pickup coil, A magnetic substance quantifying apparatus, wherein the magnetic substance arranged in the magnetic substance arranging unit is configured to be magnetized more strongly as it is separated from the pickup coil. 前記検出部は、磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を検出するにあたり、周波数が前記第一交流励起磁場及び第二交流励起磁場が重畳した重畳交流励起磁場の周波数の２倍の高調波を同期検波し、前記定量部は、同期検波の結果に基づいて磁性体を定量することを特徴とする請求項１記載の磁性体定量装置。   The detection unit detects a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic material, and has a frequency that is twice as high as the frequency of the superimposed AC excitation magnetic field on which the first AC excitation magnetic field and the second AC excitation magnetic field are superimposed. The magnetic substance quantification apparatus according to claim 1, wherein the wave is synchronously detected, and the quantification unit quantifies the magnetic substance based on a result of the synchronous detection. 所定の磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量するにあたり、
第一交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の第一磁場励起コイルと、
前記一対の第一磁場励起コイルのあいだに配されて電磁誘導されるピックアップコイルと、
前記磁性体が磁化されることによって発生する磁場信号を、前記ピックアップコイルを通じて検出する検出部と、
前記検出部の検出値に基づいて前記磁性体配置部に配された磁性体の質量を定量する定量部を備えた磁性体定量装置の製造方法であって、
該製造方法は、
前記第一磁場励起コイル及び前記ピックアップコイルを同軸芯上に配し、
直流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する１対の永久磁石と、第二交流励起磁場を発生させて前記磁性体配置部に配された磁性体を磁化する第二磁場励起コイルを設けるに際して、
第一磁場励起コイルによって第一交流励起磁場、第二磁場励起コイルによって第二交流励起磁場、永久磁石によって直流励起磁場を印加した状態で、磁性体配置部内の任意の位置に磁性体を移動させるとともに、前記検出部によって移動後の検出値を検出する検出工程と、
該検出値が移動後に予め設定された所定範囲内に収まらない場合に、前記第一磁場励起コイルと、前記第二磁場励起コイルと、前記永久磁石と、前記ピックアップコイルの形状及び／又は配置を調節する調節工程を有しており、
検出工程の検出値が磁性体配置部内全域で所定範囲内に収まるまで検出工程及び調節工程を繰り返す
ことを特徴とする磁性体定量装置の製造方法。 In quantifying the mass of the magnetic substance arranged in a predetermined magnetic substance arrangement part,
A pair of first magnetic field excitation coils for generating a first alternating excitation magnetic field and magnetizing the magnetic material disposed in the magnetic material arrangement part;
A pickup coil arranged between the pair of first magnetic field excitation coils and electromagnetically induced;
A detection unit for detecting a magnetic field signal generated by magnetizing the magnetic body through the pickup coil;
A method for manufacturing a magnetic substance quantification device comprising a quantification part for quantifying the mass of a magnetic substance arranged in the magnetic substance arrangement part based on a detection value of the detection part,
The manufacturing method is as follows:
Arranging the first magnetic field excitation coil and the pickup coil on a coaxial core,
A pair of permanent magnets that generate a direct current excitation magnetic field to magnetize the magnetic body disposed in the magnetic body arrangement portion, and a second alternating excitation magnetic field that generates a second alternating excitation magnetic field and magnetize the magnetic body disposed in the magnetic body arrangement portion When providing the second magnetic field excitation coil to
The magnetic material is moved to an arbitrary position in the magnetic material arrangement portion while the first AC excitation magnetic field is applied by the first magnetic field excitation coil, the second AC excitation magnetic field is applied by the second magnetic field excitation coil, and the DC excitation magnetic field is applied by the permanent magnet. And a detection step of detecting a detection value after movement by the detection unit;
When the detected value does not fall within a predetermined range after movement, the shape and / or arrangement of the first magnetic field excitation coil, the second magnetic field excitation coil, the permanent magnet, and the pickup coil are changed. Has an adjustment process to adjust,
A method of manufacturing a magnetic substance quantifying apparatus, wherein the detection process and the adjustment process are repeated until the detection value of the detection process falls within a predetermined range throughout the magnetic substance arrangement portion.
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