JPH04344482A - 磁気測定器 - Google Patents
磁気測定器Info
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- JPH04344482A JPH04344482A JP3117581A JP11758191A JPH04344482A JP H04344482 A JPH04344482 A JP H04344482A JP 3117581 A JP3117581 A JP 3117581A JP 11758191 A JP11758191 A JP 11758191A JP H04344482 A JPH04344482 A JP H04344482A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- magnetic field
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- Granted
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- 230000005389 magnetism Effects 0.000 title abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 101000582320 Homo sapiens Neurogenic differentiation factor 6 Proteins 0.000 description 1
- 102100030589 Neurogenic differentiation factor 6 Human genes 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
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- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気測定に関し、さら
に詳しくいえば磁気双極子の位置と磁気モーメントを求
める装置に関する。
に詳しくいえば磁気双極子の位置と磁気モーメントを求
める装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気双極子の位置と磁気モーメントを求
める必要性は高く、例えば心臓磁界や脳磁界の測定等に
も利用されるため、従来よりこれらの計測について種々
の研究がされてきた。そして、例えば磁界の１成分と磁
界傾度５成分を測定して磁気モーメント等を求める方法
（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ／Ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｅｒ
Ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｓｉｇｎａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ，ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎＭａｇｎｅｔｉｃ
ＶＯＬ．ＭＡＧ−１１ Ｎｏ．２（Ｍａｒｃｈ １
９７５））や、磁界の絶対値と磁界傾度５成分を測定し
て磁気モーメント等を求める方法（磁界傾度ならびに全
磁界計測による自制物体位置の精密探知法、防衛大学校
、理工学研究報告、第１８巻、第２号）等が提案されて
おり、これらの方法を利用する発明も存在する。
める必要性は高く、例えば心臓磁界や脳磁界の測定等に
も利用されるため、従来よりこれらの計測について種々
の研究がされてきた。そして、例えば磁界の１成分と磁
界傾度５成分を測定して磁気モーメント等を求める方法
（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ／Ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｅｒ
Ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｓｉｇｎａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ，ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎＭａｇｎｅｔｉｃ
ＶＯＬ．ＭＡＧ−１１ Ｎｏ．２（Ｍａｒｃｈ １
９７５））や、磁界の絶対値と磁界傾度５成分を測定し
て磁気モーメント等を求める方法（磁界傾度ならびに全
磁界計測による自制物体位置の精密探知法、防衛大学校
、理工学研究報告、第１８巻、第２号）等が提案されて
おり、これらの方法を利用する発明も存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
磁気双極子の位置と磁気モーメントが求めようとすると
、同時に他の不要な解（真の解に対する偽の解）も導出
されてしまい、従って、求まった解について真偽判定を
しなければならないという問題がある。つまり、上記し
た従来の手法を利用した発明では真偽判定の煩雑な作業
が必要となるのである。また、真偽判定をしても、いず
れの解が真なのか判定できない場合も生じ得る。
磁気双極子の位置と磁気モーメントが求めようとすると
、同時に他の不要な解（真の解に対する偽の解）も導出
されてしまい、従って、求まった解について真偽判定を
しなければならないという問題がある。つまり、上記し
た従来の手法を利用した発明では真偽判定の煩雑な作業
が必要となるのである。また、真偽判定をしても、いず
れの解が真なのか判定できない場合も生じ得る。
【０００４】本発明はかかる点に鑑みたもので、煩雑な
真偽判定を不要にし簡単な処理で磁性体の位置とその磁
気モーメントを求めることの出来る磁気測定器を提供す
ることを目的とする。
真偽判定を不要にし簡単な処理で磁性体の位置とその磁
気モーメントを求めることの出来る磁気測定器を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、互いに直交する３軸方向の磁界成分を検
出する第一の測定手段と、この磁界成分についての各軸
方向の磁界傾度のうち、互いに独立な５成分を検出する
第二の測定手段と、上記第一と第二の測定手段の結果を
基にして数値計算をし磁性体の位置と磁性体の磁気モー
メントを求める制御手段とで構成されている。
達成するため、互いに直交する３軸方向の磁界成分を検
出する第一の測定手段と、この磁界成分についての各軸
方向の磁界傾度のうち、互いに独立な５成分を検出する
第二の測定手段と、上記第一と第二の測定手段の結果を
基にして数値計算をし磁性体の位置と磁性体の磁気モー
メントを求める制御手段とで構成されている。
【０００６】
【作用】第一の測定手段は、互いに直交する３軸方向の
磁界成分（直交する軸をｘ，ｙ，ｚとすると各軸方向成
分Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ ）を検出する。また第二の測
定手段は、上記磁界成分Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の各軸
方向の磁界傾度のうち互いに独立な５成分（例えば∂Ｈ
ｘ ／∂ｘ，∂Ｈｙ ／∂ｘ，∂Ｈｚ ／∂ｘ，∂Ｈｙ
／∂ｙ，∂Ｈｚ ／∂ｙ）を検出する。そして、制御
手段は、この８個のデータを基にして後述する演算をし
て磁性体の位置と磁気モーメントを求める。
磁界成分（直交する軸をｘ，ｙ，ｚとすると各軸方向成
分Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ ）を検出する。また第二の測
定手段は、上記磁界成分Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の各軸
方向の磁界傾度のうち互いに独立な５成分（例えば∂Ｈ
ｘ ／∂ｘ，∂Ｈｙ ／∂ｘ，∂Ｈｚ ／∂ｘ，∂Ｈｙ
／∂ｙ，∂Ｈｚ ／∂ｙ）を検出する。そして、制御
手段は、この８個のデータを基にして後述する演算をし
て磁性体の位置と磁気モーメントを求める。
【０００７】以下、制御手段の演算内容を説明するため
、理論的内容から説明を始める（尚、表記の都合上、ベ
クトル量は ’記号を付けることにする）。直角座標
観測系の原点位置Ｏに磁気双極子があり、磁界の観測点
をＰとする（図４参照）。そして、磁気双極子の磁気モ
ーメントをＭ’＝（Ｍｘ ， Ｍｙ ，Ｍｚ ）、観測
点Ｐの位置ベクトルをｒ’＝（ｘ，ｙ，ｚ）、観測点Ｐ
の磁位をＵ、観測点Ｐの磁界をＨ’＝（Ｈｘ ， Ｈｙ
，Ｈｚ ）とすると、これらの関係は Ｕ＝（Ｍ’・ｒ’）／ｒ （式１）Ｈ’＝ｇｒａ
ｄＵ （式２）である。 ここで、行列Ａを
、理論的内容から説明を始める（尚、表記の都合上、ベ
クトル量は ’記号を付けることにする）。直角座標
観測系の原点位置Ｏに磁気双極子があり、磁界の観測点
をＰとする（図４参照）。そして、磁気双極子の磁気モ
ーメントをＭ’＝（Ｍｘ ， Ｍｙ ，Ｍｚ ）、観測
点Ｐの位置ベクトルをｒ’＝（ｘ，ｙ，ｚ）、観測点Ｐ
の磁位をＵ、観測点Ｐの磁界をＨ’＝（Ｈｘ ， Ｈｙ
，Ｈｚ ）とすると、これらの関係は Ｕ＝（Ｍ’・ｒ’）／ｒ （式１）Ｈ’＝ｇｒａ
ｄＵ （式２）である。 ここで、行列Ａを
【０００８】
【数１】
【０００９】（式３）と定義すると（尚、ｒ＝｜ｒ’｜
とした）磁界Ｈ’と磁気モーメントＭ’の関係は
とした）磁界Ｈ’と磁気モーメントＭ’の関係は
【００
１０】
１０】
【数２】
【００１１】（式４）となる。また、磁気双極子に対す
るオイラーの式、つまり
るオイラーの式、つまり
【００１２】
【数３】
（式５）より
【００１３】
【数４】
【００１４】（式６）が成立する。ここで、行列Ｂは、
【００１５】
【数５】
【００１６】（式７）である。従って、（式４）と（式
６）を解くことによりＭ’とｒ’は次のように求まる。
６）を解くことによりＭ’とｒ’は次のように求まる。
【００１７】
【数６】
（式８）
【００１８】
【数７】
【００１９】（式９）ただし、静磁界においては、ｒｏ
ｔＨ’＝０ であるから
ｔＨ’＝０ であるから
【００２０】
【数８】
【００２１】（式１０）が成立する。また、∇２ Ｈ’
＝０ であるので
＝０ であるので
【００２２】
【数９】
【００２３】（式１１）が成立する。この（式１０）（
式１１）の関係を考慮すると、（式７）で与えられる行
列Ｂの９個の要素のうち、５個の要素のみが独立である
ことがわかる。つまり、例えば
式１１）の関係を考慮すると、（式７）で与えられる行
列Ｂの９個の要素のうち、５個の要素のみが独立である
ことがわかる。つまり、例えば
【００２４】
【数１０】
【００２５】の５要素についてその値が分かり、かつＨ
ｘ ，Ｈｙ，Ｈｚ の３成分の値が分かれば、（式８）
と（式９）から磁性体の位置と磁気モーメントの値が特
定できることになる。本発明は、以上の関係を利用した
ものである。すなわち、制御手段は、第二の測定手段に
よる∂Ｈｘ ／∂ｘ，∂Ｈｙ ／∂ｘ，∂Ｈｚ ／∂ｘ
，∂Ｈｙ／∂ｙ，∂Ｈｚ／∂ｙの各値を（式７）に代入
して行列Ｂの各要素を求め（なお（式１０）も利用する
）、周知の方法で行列Ｂの逆行列Ｂ−１の各要素を求め
る。そして、Ｂ−１の各要素値と第一の測定手段による
Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の値を（式９）に代入して磁性
体の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。次に、制御手段は、
いま求めた（ｘ，ｙ，ｚ）の値からｒを決定し、（式３
）を利用して行列Ａの各要素を求める。そして、周知の
方法で行列Ａの逆行列Ａ−１の各要素を求め、このＡ−
１と第一の測定手段によるＨｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の値
を（式８）に代入して磁気モーメント（Ｍｘ ，Ｍｙ
，Ｍｚ ）を求める。
ｘ ，Ｈｙ，Ｈｚ の３成分の値が分かれば、（式８）
と（式９）から磁性体の位置と磁気モーメントの値が特
定できることになる。本発明は、以上の関係を利用した
ものである。すなわち、制御手段は、第二の測定手段に
よる∂Ｈｘ ／∂ｘ，∂Ｈｙ ／∂ｘ，∂Ｈｚ ／∂ｘ
，∂Ｈｙ／∂ｙ，∂Ｈｚ／∂ｙの各値を（式７）に代入
して行列Ｂの各要素を求め（なお（式１０）も利用する
）、周知の方法で行列Ｂの逆行列Ｂ−１の各要素を求め
る。そして、Ｂ−１の各要素値と第一の測定手段による
Ｈｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の値を（式９）に代入して磁性
体の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。次に、制御手段は、
いま求めた（ｘ，ｙ，ｚ）の値からｒを決定し、（式３
）を利用して行列Ａの各要素を求める。そして、周知の
方法で行列Ａの逆行列Ａ−１の各要素を求め、このＡ−
１と第一の測定手段によるＨｘ ，Ｈｙ ，Ｈｚ の値
を（式８）に代入して磁気モーメント（Ｍｘ ，Ｍｙ
，Ｍｚ ）を求める。
【００２６】
【実施例】図２はこの発明の一実施例を示すブロック図
である。この装置は、近接する３点に配置され、各点に
おける磁界強度を互いに直交する３軸方向の成分として
出力する８個のベクトル形磁気センサ部１と、このセン
サ部１を駆動し磁界強度を入力してＡ／Ｄコンバータに
出力するセンサ制御部２と、センサ制御部２からのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３と、
Ａ／Ｄ変換部３からのデータを基にして後述する手順で
磁性体の位置ｒ’と磁性体の磁気モーメントＭ’を求め
る演算部４とで構成されている。
である。この装置は、近接する３点に配置され、各点に
おける磁界強度を互いに直交する３軸方向の成分として
出力する８個のベクトル形磁気センサ部１と、このセン
サ部１を駆動し磁界強度を入力してＡ／Ｄコンバータに
出力するセンサ制御部２と、センサ制御部２からのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３と、
Ａ／Ｄ変換部３からのデータを基にして後述する手順で
磁性体の位置ｒ’と磁性体の磁気モーメントＭ’を求め
る演算部４とで構成されている。
【００２７】すなわち、この実施例では磁気センサ部１
とセンサ制御部２とＡ／Ｄ変換部３と演算部４の全体が
、第一および第二の測定手段に対応する。また、この実
施例におけるセンサの配置例を示す概略図が図１であり
、図１に示す３箇所のセンサ位置で、どの方向の磁界強
度を計測するかを示すのが図３である。図１、図３から
説明すると、センサ群は互いに近接するＡ点，Ｂ点，Ｃ
点の３箇所に設置される。尚ここでは、ＡＢ間の距離を
Δｘとし、ＢＣ間の距離をΔｙとしており、また点Ａ、
Ｂ、Ｃが作る角度が９０度となるよう各位置を決定して
いる。この３箇所のうち、Ａ点とＢ点には各々３個のベ
クトル形磁気センサを設け、（互いに直交する３軸をｘ
，ｙ，ｚとすると）磁界強度のｘ方向とｙ方向とｚ方向
の成分を検出する。また、Ｃ点には２個のベクトル形磁
気センサを設け、ｙ方向とｚ方向の成分を検出する。す
なわち、微小距離離れた３点に設けられた８個のベクト
ル形磁気センサで、ＨＸＡ，ＨＹＡ，ＨＺＡ（Ａ点での
３成分）ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢ（Ｂ点での３成分）Ｈ
ＹＣ，ＨＺＣ（Ｃ点での２成分）を各々測定する。とこ
ろで、この３点は近接しているので、
とセンサ制御部２とＡ／Ｄ変換部３と演算部４の全体が
、第一および第二の測定手段に対応する。また、この実
施例におけるセンサの配置例を示す概略図が図１であり
、図１に示す３箇所のセンサ位置で、どの方向の磁界強
度を計測するかを示すのが図３である。図１、図３から
説明すると、センサ群は互いに近接するＡ点，Ｂ点，Ｃ
点の３箇所に設置される。尚ここでは、ＡＢ間の距離を
Δｘとし、ＢＣ間の距離をΔｙとしており、また点Ａ、
Ｂ、Ｃが作る角度が９０度となるよう各位置を決定して
いる。この３箇所のうち、Ａ点とＢ点には各々３個のベ
クトル形磁気センサを設け、（互いに直交する３軸をｘ
，ｙ，ｚとすると）磁界強度のｘ方向とｙ方向とｚ方向
の成分を検出する。また、Ｃ点には２個のベクトル形磁
気センサを設け、ｙ方向とｚ方向の成分を検出する。す
なわち、微小距離離れた３点に設けられた８個のベクト
ル形磁気センサで、ＨＸＡ，ＨＹＡ，ＨＺＡ（Ａ点での
３成分）ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢ（Ｂ点での３成分）Ｈ
ＹＣ，ＨＺＣ（Ｃ点での２成分）を各々測定する。とこ
ろで、この３点は近接しているので、
【００２８】
【数１１】
【００２９】（式１２）の関係が成立し、この結果から
行列Ｂの各要素の値が決定できる。また、磁界強度とし
ては任意の点の値、例えばＢ点の磁界ＨＸＢ，ＨＹＢ，
ＨＺＢを使用できる。さて、図２に示す装置の動作であ
るが、ベクトル形磁気センサ部１は、上述のように配置
された８個の磁気センサによって各点での磁界強度ＨＸ
Ａ，ＨＹＡ，ＨＺＡ，ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢ，ＨＹＣ
，ＨＺＣを測定する。そして、センサ制御部２は、８個
の磁気センサの駆動をし、上記のデータを取り込みＡ／
Ｄ変換部３に加える。Ａ／Ｄ変換部３は各データを各々
デジタル信号に変換して演算部４に出力する。演算部４
は、（式１２）の計算をし
行列Ｂの各要素の値が決定できる。また、磁界強度とし
ては任意の点の値、例えばＢ点の磁界ＨＸＢ，ＨＹＢ，
ＨＺＢを使用できる。さて、図２に示す装置の動作であ
るが、ベクトル形磁気センサ部１は、上述のように配置
された８個の磁気センサによって各点での磁界強度ＨＸ
Ａ，ＨＹＡ，ＨＺＡ，ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢ，ＨＹＣ
，ＨＺＣを測定する。そして、センサ制御部２は、８個
の磁気センサの駆動をし、上記のデータを取り込みＡ／
Ｄ変換部３に加える。Ａ／Ｄ変換部３は各データを各々
デジタル信号に変換して演算部４に出力する。演算部４
は、（式１２）の計算をし
【００３０】
【数１２】
【００３１】の各値を求め、その結果を（式７）に代入
することで行列Ｂの値を求める。そして、その行列Ｂの
逆行列Ｂ−１の各要素を計算し、その値とＢ点の磁界強
度ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢを（式９）に代入してｘ，ｙ
，ｚを求め、磁性体の位置を特定する。また、演算部は
、ｘ，ｙ，ｚを用い（式３）から行列Ａの値を求め、行
列Ａの逆行列Ａ−１の各要素を計算する。そして、求め
た行列Ａの逆行列Ａ−１とＢ点の磁界強度ＨＸＢ，ＨＹ
Ｂ，ＨＺＢを（式８）に代入して磁性体の磁気モーメン
トＭ’を求める。
することで行列Ｂの値を求める。そして、その行列Ｂの
逆行列Ｂ−１の各要素を計算し、その値とＢ点の磁界強
度ＨＸＢ，ＨＹＢ，ＨＺＢを（式９）に代入してｘ，ｙ
，ｚを求め、磁性体の位置を特定する。また、演算部は
、ｘ，ｙ，ｚを用い（式３）から行列Ａの値を求め、行
列Ａの逆行列Ａ−１の各要素を計算する。そして、求め
た行列Ａの逆行列Ａ−１とＢ点の磁界強度ＨＸＢ，ＨＹ
Ｂ，ＨＺＢを（式８）に代入して磁性体の磁気モーメン
トＭ’を求める。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁気
測定装置では、演算内容が比較的簡単であるから、高速
処理で磁性体の位置と磁気モーメントを求めることがで
きる。また、演算結果に不要な偽の解が含まれておらず
煩雑な真偽判定の処理が不要になる。
測定装置では、演算内容が比較的簡単であるから、高速
処理で磁性体の位置と磁気モーメントを求めることがで
きる。また、演算結果に不要な偽の解が含まれておらず
煩雑な真偽判定の処理が不要になる。
【図１】ベクトル形磁気センサの配置箇所を示す概略図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図３】各センサで磁界強度のどの方向成分を測定する
かを示す図面である。
かを示す図面である。
【図４】磁性体の位置Ｏと観測点の位置Ｐを示す図面で
ある。
ある。
【符号の説明】
１ ベクトル形磁気センサ部
２ センサ制御部
３ Ａ／Ｄ変換部
４ 演算部
５ 制御部
Claims (1)
- 【請求項１】互いに直交する３軸方向の磁界成分を検出
する第一の測定手段と、この磁界成分についての各軸方
向の磁界傾度のうち、互いに独立な５成分を検出する第
二の測定手段と、上記第一と第二の測定手段の結果を基
にして数値計算をし磁性体の位置と磁性体の磁気モーメ
ントを求める制御手段とを備えることを特徴とする磁気
測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117581A JP2961945B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 磁気測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117581A JP2961945B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 磁気測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344482A true JPH04344482A (ja) | 1992-12-01 |
| JP2961945B2 JP2961945B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14715368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3117581A Expired - Fee Related JP2961945B2 (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 磁気測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961945B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122409A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-26 | Biosense Inc | 電磁的位置１軸システム |
| JP2009229443A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Shimadzu Corp | 目標体探査システム |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP3117581A patent/JP2961945B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002122409A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-26 | Biosense Inc | 電磁的位置１軸システム |
| JP2009229443A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Shimadzu Corp | 目標体探査システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2961945B2 (ja) | 1999-10-12 |
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