KR20000075628A - 자기적으로 반응하는 물질을 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상자성체와 같은, 인가된 자계에 반응하는 물질(18)을 샘플 내에서 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 샘플은 자계에 위치하고, 전기 컨덕터의 실행 특성상의 샘플의 효과는 물질의 존재에 상관된다. 제1 컨덕터(12)는 코일로서 구성되고, 전자기 신호원(14)은 전류를 제1 컨덕터(12)에 인가하는 전류원이다. 샘플 홀더(16) 내의 샘플(18)은 제1 컨덕터(12)의 성능상의 측정 가능한 효과를 가질 수 있다. 측정 장치(19)는 코일인 제1 컨덕터(12)의 미리 선택된 실행 특성값을 측정한다. 측정 장치(19)에 의해 측정된 측정치는 컴퓨터(30)에 의해 디스플레이될 수 있다.

Description

자기적으로 반응하는 물질을 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A MAGNETICALLY RESPONSIVE SUBSTANCE}

화학적 물질의 자기 특성은 광범위하게 연구되어 왔다. 상자기, 반자기 및 강자기를 포함하는 여러 가지의 자기 형태가 공지되어 있다. 자기 특성의 논의는 본원 명세서에서 참고로 개시되어 있는 Cotton과 Wilkinson의 Advanced Inorganic Chemistry(3판, 1972년, Interscience 출판사, 535-546 페이지)에서 볼 수 있다.

상자성체는 자계 강도와 자계 기울기의 곱에 비례하는 힘으로 자계로 이끌리는 것이다. 반자성체는 일반적으로 비결합 전자를 갖는 이온, 원자 또는 분자의 물질의 존재에 의해 발생된다. 이러한 것들의 각각은 인가된 자계가 없는 경우에 존재하는 뚜렷한 상자성체 모멘트를 갖는다.

반자성체는 자계에 의해 반발되는 것이다. 반자성체는 자계에 대향하는 인가된 자계에 의해 감소된 작은 자기 모멘트에 기인한다. 이 감소된 모멘트는 자계가 없는 경우에는 존재하지 않는다. 모든 물질은 임의의 한도에서 반자성체이지만, 각 분자가 영구 자기 쌍극자 모멘트를 가진다면, 효과는 매우 작고 상자성체나 강자성체 효과에 의해 종종 마스크된다.

강자성체는 철, 니켈 및 코발트와 같이, 비교적 약한 자계에서 자기화를 요구하는 높은 투자율(magnetic permeability)과 성능을 나타내는 것이다.

자화율(magnetic susceptibility)은 그 물질의 자기 모멘트를 측정하게 하는, 물질의 측정 가능한 특성이다. 자화율은 음의 것인, 진공의 자기 투자율에 대한 물질의 투자율의 비율로서 정의된다. 자화율은 상자성체와 강자성체에 대해 양이고 반자성체에 대해 음이다.

자화율은 자계를 변경하는 물질의 능력의 치수이고, 자기 강도에 대한 자기 유도의 비율과 동일하다.

자기 유도는 자계의 모든 지점에서 자력의 방향과 크기를 말하는 벡터의 양이다.

자기 강도는 문제의 존재와 관계 없이, 원인으로서 외부 전류에 단독으로 관련된 자계의 일부이다.

자기 모멘트는 자계의 자기 유도에 대한 자계내의 자석이나 전류 루프상에 가해진 최대 토크의 비율이다. 자기 모멘트는 자화율로부터 계산될 수 있다.

자화율을 측정하는 많은 방법들이 공지되어 있고, 비균질한 자계에 놓여 있을 때에 대부분은 샘플상에 가해진 힘을 측정하는 것에 달려있다. 샘플이 상자성일수록 자계의 더욱 강한 부분으로 향할 것이고, 샘플이 반자성체일수록 약한 부분으로 반발될 것이다.

샘플의 자화율을 측정하는 종래의 일반적인 방법은 Gouy 밸런스로 공지된 장치를 포함한다. 장치와 이를 사용하는 방법은 Shoemaker 등의 Experiments in Physical Chemistry(3판, 1974년, McGraw-Hill 출판사, 422-434 페이지)와 같은 표준 텍스트인 참조에 의해 본 명세서에 첨부된 개시 내용에 설명되어 있다. 참조에서 개시한 바와 같이, 이러한 장치는 정교하고, 고가이며, 복잡하다.

종래 기술의 단점을 피하는 샘플의 자화율의 양적이고 질적인 변화를 측정하는 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 샘플의 자화율의 양적이고 질적인 변화를 측정하기 위한 단순하고, 비교적 저렴한 방법 및 장치를 인가하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공업 환경용으로 적합한 방법 및 장치를 인가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비침입성의 생물 의학의 응용에 사용하기 적합한 방법 및 장치를 인가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 병실용의 환경에서 비침입성의 생물 의학의 응용에 사용하기 적합한 방법 및 장치를 인가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하기의 설명과 도면 및 첨부된 청구항으로부터 명백해 질 것이다.

본 발명은 인가된 자계에 대한 샘플의 반응을 측정함으로써 샘플내의 물질의 존재를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 샘플의 화학적이고 물리적인 동작에 대한 유용한 정보를 조사하기 위해, 인가된 자계에 대한 샘플의 반응을 측정함으로써 샘플내의 물질의 존재를 검출하는 방법 및 장치에 대한 실질적인 응용에 관한 것이다.

도 1은 샘플 컨테이너 대신의 반응의 경과를 시간에 대해 모니터하도록 구성된 본 발명의 장치 및 방법의 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.

도 2a는 조건하에서의 샘플이 인간의 뇌의 선택된 영역내의 생체내에서 측정된 혈액이라는 상황에 적용되는 본 발명의 장치 및 방법의 대안의 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.

도 2b는 도 2a에 도시되고, 자계의 존재에서 자속선을 나타내는 실시예의 일부의 단면도.

도 3은 조건하의 샘플이 도관을 통해 흐르는 물질의 양인 상황에 적용된 본 발명의 장치 및 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.

도 4는 제2 전기 컨덕터를 사용하고, 양적인 분석에 적절한 본 발명의 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.

본 발명의 방법 및 장치는 인가된 자계에 샘플의 반응을 측정함으로써 샘플내의 물질의 존재를 검출하는 것에 관한 것이다. 본 장치는 제1 전기 컨덕터, 상기 제1 전기 컨덕터의 동작에 관하여 배치된 자석 조립체, 상기 제1 전기 컨덕터의 하나 이상의 선택된 관찰 가능한 실행 특성을 측정하는 제1 수단 및 측정 결과를 신호화하거나 디스플레이하는 수단을 포함한다. 일부 응용예에서, 본 발명의 장치는 상기 제1 측정 수단으로부터 입력함으로써 얻어진 데이터를 저장하고 분석하는 수단을 포함한다. 특정 응용예에 따라, 본 장치는 제2 전기 컨덕터와 상기 제2 전기 컨덕터의 하나 이상의 선택된 관찰 가능한 실행 특성을 측정하는 제2 수단을 포함하는데, 상기 제2 측정 수단은 데이터를 저장하고 분석하는 상기 수단에 입력으로 인가될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라, 조건하의 샘플은 상기 제1 전기 컨덕터의 실행 특성에 영향을 미치도록 상기 제1 컨덕터와의 동작 관계로 배치된다. 샘플은 자석 조립체의 인가된 자계에 종속된다. 상기 제1 전기 컨덕터의 실행 특성의 인가된 자계에 종속되는 샘플의 효과는 상기 제1 측정 수단에 의해 측정되고, 그 값은 상기 데이터 저장 및 분석 수단에 디스플레이 되거나 선택적으로 입력된다. 상기 제1 전기 컨덕터의 동일한 실행 특성의 차후 측정은 연속적이거나 예정된 간격의 시간으로 제조된다. 샘플이 인가된 자계로 샘플의 반응을 변경하도록 샘플의 전체 자화율에서 변화하도록 하는 화학적 반응이나 물리적 변화를 겪는다면, 제1 컨덕터의 측정된 실행 특성상의 샘플의 효과가 변할 것이다. 이 측정된 변화는 샘플내의 시간에 대한 화학적 반응이나 물리적 변화에 관련될 수 있다.

또 다른 응용예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 산업용 파이프와 같은 도관을 통해 이동하는 액체의 혼합물에서 변화를 모니터 하는데 사용될 수 있다. 이 응용예에서, 제1 전기 컨덕터와 자석 조립체는 도관의 일부의 동작에 관련하여 배치되고, 측정은 전기 컨덕터의 실행 특성으로 이루어진다. 제1 측정 수단에 의해 측정된 실행 특성의 값의 변화, 특히 인가된 자계의 측정 가능한 반응을 갖는 액체 내의 물질의 양의 변화는 도관을 통해 흐르는 액체의 혼합물에서 나타날 수 있다. 본 발명의 방법 및 장치는 도관내 액체의 혼합물의 비침입성이고 비파괴적인 모니터링에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 인가된 자계가 없는 경우 컨덕터의 샘플의 효과와 인가된 자계가 없는 경우 컨덕터의 샘플의 효과를 비교하는 것이 바람직하다. 이를 이루는 한가지 방법은 자석 조립체에 대한 전자기를 사용하는 것이어서, 자계는 온 되고 오프 될 수 있다. 샘플이 존재하는 경우 제1 컨덕터의 실행 특성은 오프 된 전계로 측정될 수 있고, 온 된 전계로 측정될 수 있어서, 2개의 값이 비교된다.

2개의 수치를 얻는 또 다른 방법은 제2 전기 컨덕터와, 상기 제2 전기 컨덕터의 하나 이상의 선택된 관찰 가능한 실행 특성을 측정하는 제2 수단을 인가하는 것이다. 이상적으로, 제1 및 제2 전기 컨덕터는 전기적으로 동일하다. 예컨대, 레지스턴스, 컨덕턴스, 커패시턴스, 인덕턴스, 효율(Q)등의 동일한 실행 특성을 갖는다. 이와는 달리, 제1 및 제2 전기 컨덕터의 실행 특성상의 차이는 예정되고, 본 방법의 과정에서 제조된 차후의 전기 측정은 상이하게 계산되도록 조정될 수 있다. 실시예에서, 제2 전기 컨덕터는 인가된 자계에 속하지 않는다. 조건하의 샘플은 상기 제2 컨덕터의 동작에 관련하여 배치되어, 자석 조립체의 자계에 속하지 않고, 상기 제2 전기 컨덕터의 실행 특성상의 샘플의 효과가 측정된다. 2개의 측정 수치는 상기 제1 및 제2 컨덕터의 실행 특성에서 상이하게 계산되도록 정교한 필요성을 간주하여 비교된다. 2개의 수치 사이의 교정된 차이는 인가된 자계에 반응하는 샘플내의 물질의 존재의 기능이다. 인가된 자계의 반응인 물질의 샘플의 존재를 질적으로나 양적으로 측정될 수 있다.

본 방법 및 장치는 본 발명의 상세한 설명에 따라 의학적으로나 상업적으로 넓게 사용 가능하고, 특히 비침입성 의학적 응용에서 사용 가능하다.

본 발명에 따라, 제1 전기 컨덕터가 인가된다. 장치에 의도된 특정 응용에 따라, 제1 전기 컨덕터는 코일, 와이어나 플레이트와 같은 소정의 구성일 수 있다. 제1 전기 컨덕터의 실행 특성은 공지된 기술에 의해 측정된다. 본 특허의 목적에 따라, 컨덕터의 "실행 특성"은 레지스턴스, 컨덕턴스, 인덕턴스, 커패시턴스 및 효율(Q)로서의 특성을 포함한다.

본 장치는 전자기 신호를 상기 제1 전기 컨덕터에 인가하는 수단을 더 포함한다. 본 발명에서 사용된 "전자기 신호"는 모든 주파수의 전자기파와 AC나 DC의 전류를 한정하지 않고 포함하도록 한다. 제1 컨덕터에 인가된 전자기 신호는 조건하에서 샘플내의 물리적이거나 화학적 변화를 유도하도록 하지 않지만, 검출될 물질의 샘플의 존재를 나타내도록 측정할 수 있는 현상, 변화를 인가하도록 한다.

제1 전기 컨덕터는 샘플에 공지된 자계를 인가하는 자석 조립체의 동작에 관련하여 배치된다. 본 발명의 내용에서 사용된 "동작에 관련하여"라는 말은 자석 조립체가 조건하에서 샘플에 자계를 인가하도록 배치되는 것을 의미한다. 자석 조립체는 제1 전기 컨덕터의 선택된 실행 특성상의 샘플내의 중요한 물질의 효과를 최적화하기 위해 샘플의 방위에 관련하여 비교적 자계를 인가하도록 배치될 수 있다. 선택된 방향은 고정되거나 변화가 가능할 수 있다. 인가된 자계의 강도와 기울기는 본 발명의 특정 응용예에 따라 고정되거나 가변될 수 있다.

도 1의 개략적으로 설명된 실시예에서, 제1 컨덕터(12)는 코일과 같이 구성되고, 전자기 신호원(14)은 제1 컨덕터(12)로 전류를 인가하는 전류원이다.

컨덕터(12)는 샘플 홀더(16)가, 예컨대, 샘플 홀더(16)내의 샘플(18)이 컨덕터(12)의 성능에서 측정가능한 효과를 가질 수 있도록 동작에 관련하여 배치될 수 있도록 구성된다. 측정 장치(19)는 코일(12)의 미리 선택된 실행 특성의 값을 측정한다. 측정될 컨덕터(12)의 실행 특성에 따라, 측정 장치(19)는 전압계, 전위차계, 전류계등과 같은 장치일 수 있다. 측정 장치(19)에 의해 측정치는 장치 그 자체이거나, 차트나 스트립 기록기나 오실로스코프와 같은 결합된 디스플레이 장치 상에 디지털 방식으로 디스플레이되거나 신호로 표시되고 또는 그 값은 컴퓨터(30)에 입력으로 전송될 수 있다.

이러한 측정 장치나 디스플레이 장치는 이하에서 설명된 다른 실시예에서 사용될 수 있음을 나타낸다.

도 1을 참고하여, 제1 전기 컨덕터(12)는 자석 조립체(31)의 동작에 관련하여 배치되고, 상기 자석 조립체는 대향된 남북의 자극편(33, 55)을 갖는 영구 자석 조립체나 전자기일 수 있다. 본 문장에서 사용된 바와 같이, "동작에 관련하여"라는 말은 자석 조립체(31)가 샘플 홀더(16)내의 샘플(18)에 자속선(27)에 의해 일반적으로 표현될 수 있는 자계를 인가하도록 배치된다는 것을 의미한다. 샘플 홀더(16)내의 샘플(18)이 인가된 자계 예컨대, 용해제내의 철과 같은 상자성체에 반응하는 물질을 포함하면, 반응 물질은 인가된 자계에 의해 분극되고, 측정 장치(19)에 의해 측정된 바와 같이 제1 컨덕터(12)의 실행 특성을 변경시킬 수 있다. 임의의 컴퓨터(30)는 연속적이거나 예정된 간격의 시간 주기에 대한 제1 컨덕터(12)의 실행 특성상의 측정 장치(19)로부터 데이터를 수신하도록 프로그램될 수 있다. 실행 특성의 값의 변화는 자계에 반응하는 샘플내의 물질의 양의 변화에 관련될 수 있다.

이 방법에서, 본 발명의 방법 및 장치는 샘플(18)내의 화학적 반응이나 물리적 변화의 경과를 모니터하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 수지의 경화에서 발생하는 물리적인 변화를 모니터하는데 사용될 수 있다. 수지가 상자성체와 같은 물질을 포함하면, 수지와 같은 인가된 자계 변화에 대한 극성 반응은 액체 상태에서 고체 상태로 변화된다. 유사하게, 본 발명은 반응이 인가된 자계에 측정 가능하게 반응하는 물질을 생성하거나 소비하는지를 화학적 반응의 경과를 모니터하는데 사용된다. 예컨대, 화학적 반응이 상자성체 이온을 생성하거나 소비하면, 반응 절차와 같은 상자성체 이온의 농도의 변화는 컨테이너내의 샘플의 전체 자화율에서의 변화하도록 하여, 측정 장치(19)에 의해 측정된 제1 컨덕터(12)의 실행 특성에서의 변화를 야기한다. 직접적인 연구하의 반응이 상자성체 이온을 생성하거나 소비하지 않으면, 샘플은 반응 생성물중의 하나에 의해 소비된 상자성체 이온이거나, 상자성체 이온을 생성하는 반응물중 하나로 반응하는 물질로 가해질 수 있다. 이러한 방법으로, 상자성체 이온의 생성이나 소비는 조건하의 주요 화학적 반응의 간접적인 모니터링을 하도록 하는 제1 컨덕터(12)의 실행 특성내의 변화와 같이 측정가능한 샘플(18)의 전체 자화율내의 변화를 야기할 수 있다.

도 1에 도시된 본 발명의 방법 및 장치는 환자의 변화의 측정과 같은 비침입성 의학적 응용에서 사용될 수 있다. 혈액 샘플의 전체 자기 모멘트와 샘플의 전체 측정 가능한 자화율은 혈류내의 헤모글로빈과 결합된 산소의 레벨의 기능으로 변화할 수 있다. 예컨대, 환자의 변화를 측정하기 위해 제1 컨덕터(12)는 환자의 손가락과 결합되는 크기의 코일일 수 있고, 손가락은 샘플 컨테이너(16)로 사용되고, 환자의 생체내의 혈액은 샘플(18)이다. 초기 측정이 분극 조건에서 되는 예컨대, 상술된 바와 같은 인가된 자계에 따른 코일과 같이 환자의 손가락은 컨덕터(12)와 자석 조립체(31)의 동작에 관련하여 유지하도록 하고, 컨덕터(12)의 실행 특성내의 변화의 측정 장치에 의한 측정은 연속적이거나 시간에 대해 간격적이다. 측정 값은 스트립 기록기와 같은 출력 장치로 전송될 수 있거나 값은 컴퓨터(30)로 전송될 수 있다. 이러한 시간동안, 환자는 휴식을 취하거나 트레이드밀과 같은 제어된 조건하에서 운동을 할 수 있다. 시간에 대한 컨덕터(12)의 실행 특성의 측정치의 변화는 환자의 혈액의 평균 자화율내의 변화의 기능일 수 있고, 혈액내의 산소/헤모글로빈 상호 작용의 기능일 수 있어서, 환자의 변화의 표시일 수 있다.

본 장치의 상이한 구성은 다른 생물 의학적 응용예에서 사용될 수 있다. 도 2a는 본 발명의 실시예를 개략적으로 설명하고, 전기 컨덕터(112)는 평평한 안테나 루프로서 구성된다. 도 1에서와 같이, 컨덕터(112)는 전자기 신호원(114)과 접속된다. 안테나 루프(112)는 레지스턴스, 커패시턴스, 컨덕턴스, 인덕턴스 또는 효율(Q)과 같은 미리 선택된 실행 특성을 측정하는 측정 장치(19)에 동작가능하게 접속되고, 컴퓨터(130)에 데이터를 입력한다. 자석 조립체(131)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 뇌의 예정된 영역으로 자속선(127)에 의해 표시된 바와 같이 인가된 자계를 인가하도록 배치된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 컨덕터(112)는 예컨대, 환자의 머리에 놓여진다. 상자성체 물질로 알려진 산소의 레벨은 상이한 뇌 세포의 사용의 결과로서 상이한 위치의 뇌에서 변화될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 적절한 동작에 관련하여 구성되고 배치될때, 본 발명의 방법 및 장치는 측정 장치(119)에 의해 측정되고 컴퓨터(130)에 의해 계산된 컨덕터(112)의 측정된 성능 값의 변화를 비교함으로써 시간에 대한 영역의 자화율에서의 변화를 측정함으로써 뇌의 상이한 특정 영역에서 산소의 레벨을 측정하는데 사용될 수 있다.

상이한 동작동안 뇌의 상이한 영역내의 산소 레벨의 변화를 측정하기 위한 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 사용될 때, 본 발명의 방법 및 장치는 예컨대, 동작의 상이한 형태로 된 뇌의 상이한 영역을 확인하기 위해 뇌를 "맵"하는 공지된 단층 기술과 접합하여 사용될 수 있다. 종래의 기술은 이러한 맵핑 기술이 시간의 기능으로서 자계 강도를 변화하고, 공지된 기울기의 이질 필드를 사용하며, 연구될 뇌의 지점에 대한 자계의 측을 변화하고, 뇌의 상호 작용의 영역에서 임의의 자계 강도를 이루기 위한 상이한 교차 축을 따르는 방향으로 하나 이상의 자계를 인가하는 것을 포함한다. 이러한 맵핑 기술은 비침입성의 인체의 다른 기관의 변형을 맵핑하는데 사용될 수 있을뿐만 아니라 뇌에도 적용가능하다. 예컨대, 방법 및 장치는 심장이나 다른 기관내의 혈액의 흐름이나 변형을 맵핑하는데 적합할 수 있다.

도 3은 상업적인 설정에 유용한 방법 및 장치의 다른 실시예를 개략적으로 설명한다. 제1 컨덕터(212)는 안테나 루프로서 구성될 수도 있고, 적절한 다른 형태로 사용될 수도 있다. 전자기 신호는 신호원(214)으로부터 제1 컨덕터(212)로 인가된다. 컨덕터(212)는 선택된 실행 특성을 측정하고, 컴퓨터(230)로 데이터를 입력하는 동일한 측정 장치(219)와 결합된다. 전기 컨덕터(212)는 액체가 흐르는 것을 통해 도관(250)의 동작에 관련하여 배치된다. 두조각의 영구 자석 조립체로 설명된 자석 조립체(231)는 자속선(227)으로 표시된 컨덕터(212)의 동작에 관련하여 도관의 일부로 자계를 인가하도록 배치된다.

도 3에 도시된 실시예는 혼합물의 변화가 액체의 자화율내의 측정 가능한 변화를 야기 하는한 시간의 모든 지점에서 도관내의 액체의 혼합물의 변화를 검출하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 도관내의 액체가 용해제내의 상자성체 이온에 의해 오염되거나 서스펜션내의 강자성체 입자에 의해 오염되면, 오염되지 않은 액체의 것과 관련하여 측정 가능한 평균 자기 감염과 액체의 자기 모멘트내의 결과적인 변화가 컴퓨터(230)에 의해 모니터되고 장치에 의해 측정됨으로써 컨덕터(212)의 실행 특성에서의 변화를 야기한다. 이러한 상황에서, 컴퓨터(230)는 불필요하게 되고, 측정 장치(219)가 디지털 판독, 차트 기록기 또는 스트립 기록기와 같은 디스플레이 장치로나 값이 예정된 범위 외부로 떨어지는 장치(219)에 의해 측정되면, 가청가능하거나 시청가능한 알람을 생성하는 모니터링 장치로 접속될 수 있다. 그러므로, 상업적인 과정에서의 오염은 비침입성이고, 비파괴적으로 모니터될 수 있다.

상업적인 설정에서, 도 3에 도시된 실시예는 임의의 의학적 응용에서 사용될 수 있다. 상업적 액체를 운반하는 파이프를 나타내는 대신에, 도관(250)은 수술중의 심장/폐 장치나 투석 수술동안 투석 장치와 같은 의학적 수술동안 혈액이 흐르는 것을 통하는 튜브일 수 있다. 본 발명의 방법 및 장치는 인가된 자계에 반응하는 다른 물질이나 산소의 혈액내의 레벨을 모니터하는 이러한 절차동안 사용될 수 있다.

본 발명의 방법 및 장치는 일부 크리스탈의 구조를 측정하는데 사용될 수 있다. 상이한 크리스탈은 상이한 분극 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 샘플에 대한 자계의 축이나 인가된 자계에 대한 샘플의 방위를 변화하는, 상술한 바와 같이 크리스탈 샘플의 자화율의 측정은 크리스탈이 인가된 자계에 따를때, 크리스탈 분극에 대한 정보를 줄수 있고, 크리스탈 구조에 대한 정보를 줄 수 있다.

본 방법 및 장치의 실시예와 응용예의 설명이 시간 주기에 대한 샘플이나 시간 주기에 대해 도관을 통해 통과하는 동안 가변하는 샘플의 측정을 기본으로 하여 질적 분석을 하는 동안, 본 발명의 방법 및 장치의 또 다른 실시예는 인가된 자계에 대한 물질의 샘플내의 양적인 측정에서 사용될 수 있다.

양적인 분석에 적합한 실시예에서, 자계의 존재내의 전기 컨덕터의 샘플의 효과는 자계가 없는 경우 전기 컨덕터상의 샘플의 효과와 비교된다. 도 1을 참조하여, 자석 조립체(31)가 전자기이면, 이는 오프된 자석 조립체(31)로 된 측정 장치(19)로부터 측정됨으로써 간단히 이루어 질 수 있고, 자석 조립체(31)가 온될때 측정되고, 2개의 측정치가 비교된다. 이 2개의 측정치 사이의 차이는 인가된 자계에 샘플의 반응에 따를 것이고, 샘플내에서 검출될 물질의 양과 양적으로 관련될 수 있다. 자석 조립체(31)가 영구 자석 조립체인 실시예에서, 본 발명의 장치는 제2 전기 컨덕터를 포함한다. 이상적으로, 제2 전기 컨덕터는 이상적인 구성이고, 상기 제1 전기 컨덕터와 같은 이상적인 실행 특성을 갖는다. 실질적인 문제에서, 상기 제1 및 제2 전기 컨덕터의 실행 특성이 정밀하게 동일하지 않음을 알수 있다. 제1 및 제2 전기 컨덕터의 하나이상의 실행 특성은 측정되고, 그 값은 컴퓨터와 같은 적절한 데이터 저장 수단에 저장된다. 이는 샘플의 측정된 반응의 표준화와 조정을 인정한다. 이 실시예에서 인가된 것은 상기 제2 전기 컨덕터에 공지된 전자기 신호를 인가하는 수단이다. 이러한 제2 전기 컨덕터의 성능을 측정하고, 디스플레이 장치나 컴퓨터로 측정치를 인가하는 측정 수단이다. 제1 전기 컨덕터와 같이, 제2 전기 컨덕터는 비결합된 자석 조립체가고, 인가된 자계에 종속되지 않는다.

본 발명의 실시예는 도 4에 개략적으로 설명된다. 이 설명은 도 1의 대부분의 소자를 포함하고, 참조 번호는 본 발명의 소자를 나타낸다. 또한, 제2 전기 컨덕터(22)는 전자기 신호원(24)과 전기 컨덕터(22)의 실행 특성을 측정하는 측정 장치(29)에 인가되고, 데이터를 컴퓨터(30)에 전송한다. 또 다른 실시예에서, 단일 신호원은 각 컨덕터에 전자기 신호를 인가하는데 사용되고, 단일 측정 장치는 각 컨덕터의 실행 특성을 측정하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이상적으로, 컨덕터(12, 22)는 레지스턴스, 커패시턴스, 컨덕턴스, 인덕턴스, 효율(Q)의 동일한 전기 실행 특성을 갖는다. 이러한 시점에서, 각 컨덕터(12, 22)의 실행 특성은 예정되고, 컴퓨터(30)에 데이터를 저장한다.

이하는 본 발명의 양적인 방법을 설명하는 것이다. 예컨대, 샘플 홀더(16)는 테스트 튜브이고, 샘플(18)은 비상자성체 전해질의 표준 용해제이며, 샘플 홀더(16)가 도 4에 점선으로 도시된 것과 같은 전기 컨덕터(22)의 코일내에서 축으로 배치되면, 전자기 신호는 신호원(24)으로부터 전기 컨덕터(22)로 인가될 때, 측정 장치(29)에 의해 측정된 바와 같은 컨덕터(22)의 성능은 샘플이 없는 경우 관찰된 값과는 상이하다. 이 정보는 컴퓨터(30)에 저장될 수 있다. 샘플 홀더(16)내의 샘플이 강자성 용해제와 같은 비제로 영구 자기 모멘트를 갖는 용해제의 샘플로 재배치되면, 이 샘플은 전기 컨덕터(22)의 성능에서 상이한 효과를 갖는다. 측정 장치(29)에 의해 측정되고, 컴퓨터(30)내에 저장되는 것과 같은 컨덕터(22)의 선택된 실행 특성의 값에서의 차이는 용해제의 자화율의 기능일 수 있다. 공지된 농도의 일련의 강자성 용해제를 준비하고, 전기 컨덕터(22)의 성능상의 각 샘플 용해제의 효과를 측정하는 것이 가능하다. 이 데이터로부터, 인가된 자계가 없는 경우 컨덕터(22)의 성능상의 강자성 이온 농도의 효과를 설명하는 눈금 측정 곡선을 구성하는 것이 가능하다.

테스트될 샘플은 자석 조립체(31)로부터 인가된 자계에 따르는 제1 컨덕터의 코일내에 위치하고, 컨덕터(12)의 반응은 장치(19)에 의해 측정되고, 컴퓨터(30)에 입력된다. 컴퓨터(30)는 자계의 존재내의 샘플의 컨덕터(12)의 성능과 자계의 부재내의 샘플로된 컨덕터(22)의 성능 사이의 차이를 측정할 수 있다. 2개의 컨덕터의 성능값에 본래의 차이를 교정한 이 2개의 값사이의 차이는 샘플의 자화율의 기능일 수 있다. 인가된 자계에 따르지 않는 효과를 감함으로써, 인가된 자계에 대한 샘플 반응에서의 물질의 양을 측정하는 것이 가능하다.

본 발명의 장치 및 방법은 비침입성의 의학적 테스팅에 사용될 수 있다. 예컨대, 손가락이 "샘플 홀더(16)이고, 손가락내의 환자의 혈액은 샘플(18)이도록 전기 컨덕터(12, 22)는 사람의 손가락을 수신하도록 구성된 코일일 수 있다. 환자는 코일(22)내의 손가락을 위치하도록 돕는 제1 용기를 갖는 장치내에 자신의 손가락을 위치시킨다. 코일(22)의 성능에서 관찰된 변화는 예컨대, 환자의 혈액내의 상자성체와 비상자성체 물질인 철, 솔트 및 물에 따를 수 있다. 코일(22)의 실행 특성내의 변화는 측정 장치(29)에 의해 측정되고, 컴퓨터(30)에 그 값이 저장된다. 환자는 장치의 상이한 용기내에 자신의 손가락을 위치하여, 자석 조립체(31)로부터 인가된 자계에 따르는 코일(12)내에 손가락을 위치하는 것을 돕는다. 나트륨 이온과 다른 소금은 분극되지 않고, 혈액내에 있는 이온은 분극될 수 있으며, 분극된 이온의 자화율은 코일(12)의 실행 특성에 대한 상이한 값을 야기시킨다. 그러므로, (코일내의 고유의 차이점에 대한 정정후에) 코일(12, 22)의 성능 값사이의 차이는 혈액내의 이온의 존재에 따를 것이다. 그러므로, 본 발명은 혈액 흐름내의 이온의 존재에 대한 다른 조건이나 빈혈에 대한 테스팅의 간단하고 비침입성의 수단을 인가한다.

양적인 측정이 인가된 자계의 존재 유무에서 발생된 신호 사이의 차이점에 의해 제조될 수 있는 본 발명의 실시예는 도 2에 설명된 기관 맵핑 기술과 접합하여 사용될 수 있다.

또 다른 방법 및 장치의 실체에서와 자석 조립체가 전자기나 영구 자기 어셈블인지에도 불구하고, 자계의 존재내의 측정을 하기 전에 자계의 부재내의 측정을 하는 것이 바람직하고, 그렇지 않으면, 자계의 응용에 의한 샘플에서 감소된 자기 모멘트 이완 효과는 인가된 자계의 부재에서의 측정을 왜곡할 수 있다.

또 다른 실시예는 도 3의 접속에서 도시되고 설명된 바와 같은 상업적이고, 생물의학적인 응용에서 양적인 측정이 사용될 수 있다. 이러한 사용에서, 인가된 자계가 없는 컨덕터는 인가된 자계로 된 컨덕터의 상위에 위치된다. 예컨대, 컨덕터 성능내의 변화로부터 측정된 바와 같은 자화율 측정은 상위 컨덕터에서 첫번째로 제조되고 하위 컨덕터에서 제조된다. 2개의 측정 수치사이의 시간 간격은 도관내의 액체의 속도와 도관을 따라 2개의 컨덕터사이의 거리에 의해 측정되어, 2개의 측정 수치는 도관을 통해 이동하는 액체의 동일한 샘플로 제조된다. 2개의 측정 수치의 타이밍과 측정된 자화율의 비교는 컴퓨터(230)에 의해 성능될 수 있다.

자석 조립체(31, 131, 231)는 매우 작지만, 비교적 큰 자계를 생성할 수 있다. 자석 조립체는 영구 자석 조립체가나 전자석일 수 있다. 이러한 영구 자석 조립체는 예컨대, U.S. 제 4,998,976호, U.S. 제 5,320,103호, U.S. 제 5,462,045호 및 PCT EP 91/00716에 개시되어 있다. 인가된 자계가 클수록, 전체 장치의 감도도 더 커진다. 그러므로, 충분히 강한 자석 조립체에서, 상자성체의 강자성 이온의 희석된 용액 용해제와 같은 매우 희석된 샘플내의 반응 물질의 자화율을 측정하는 것이 가능하다.

본 발명의 장치 및 방법의 바람직한 실시예의 설명은 설명만을 목적으로 하지 않고, 한정되지 않는다. 본 발명의 변경과 응용은 종래 기술의 당업자에게 명백해 진다. 예컨대, 조건하의 샘플의 상이한 특성을 측정하는 인가된 자계의 다른 특성이나 강도, 기울기, 방위를 변경하는 것이 바람직하다. 이러한 변경 및 응용은 첨부된 청구항에 따라 본 발명의 사상과 범주 내에 속한다.

Claims (20)

1. 인가된 자계에 반응하는 물질의 존재를 샘플 내에서 검출하는 방법에 있어서,

   상기 샘플이 제1 컨덕터의 실행 특성에 대한 효과를 갖도록 하기 위해 제1 컨덕터의 동작에 관련하여 상기 샘플을 배치하는 단계와;

   전자기 신호를 상기 제1 컨덕터에 인가하는 단계와;

   자계를 상기 샘플에 인가하는 단계와;

   상기 제1 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 단계와;

   상기 실행 특성의 측정치를 검출될 물질의 존재에 상관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자계 반응 물질 검출 방법.
2. 제1항에 있어서, 한번 이상 상기 제1 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 단계와, 검출될 물질의 샘플량의 변화와 실행 특성의 측정치의 변화를 상관시키는 단계를 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 인가된 자계가 없는 경우의 상기 제1 컨덕터의 실행 특성과 상기 인가된 자계가 존재하는 경우의 상기 제1 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 단계와, 검출될 물질의 존재에 대하여 2개의 측정치 사이의 차이를 상관시키는 단계를 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 상관은 양적인 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 샘플이 제2 컨덕터의 실행 특성에 대한 효과를 갖도록 하기 위해 제2 컨덕터의 동작에 관련하여 상기 샘플을 배치하는 단계와;

   전자기 신호를 상기 제2 컨덕터에 인가하는 단계와;

   상기 제2 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 단계와;

   인가된 자계가 존재하는 경우의 제1 컨덕터의 실행 특성의 측정치와 인가된 자계가 없는 경우의 검출될 물질의 존재에 대한 상기 제2 컨덕터의 실행 특성의 측정치 사이의 차이를 상관시키는 단계를 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 상관은 양적인 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 샘플은 살아있는 생물의 혈액이고, 검출될 물질은 혈액 내의 철인 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 샘플은 살아있는 생물의 혈액이고, 검출될 물질은 혈액 내의 산소인 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
9. 제2항에 있어서, 상기 샘플은 물리적 상태의 변화를 겪는 수지이고, 검출될 물질은 인가된 자계에 반응하는 것이며, 물질의 농도는 수지 변화의 물리적 상태에 따라 변화되는 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 컨덕터의 상기 실행 특성은 레지스턴스, 컨덕턴스, 인덕턴스, 커패시턴스 및 효율로 구성된 그룹으로부터 선택된 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
11. 제2항에 있어서, 상기 샘플은 도관을 통해 흐르는 유체이고, 상기 상관값은 유체의 혼합물의 변화에 상응하는 것인 자계 반응 물질 검출 방법.
12. 인가된 자계에 반응하는 물질의 존재를 샘플 내에서 검출하는 장치에 있어서,

    상기 샘플을 배치하기 위해 그 동작과 관련하여 상기 샘플을 위치 설정 가능한 제1 컨덕터와;

    전자기 신호를 상기 제1 컨덕터에 인가하는 수단과;

    자계를 상기 샘플에 인가하는 수단과;

    상기 제1 전기 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 수단을 포함하고,

    상기 실행 특성의 측정치는 인가된 자계에 반응하는 물질의 샘플 내의 존재 함수인 것을 특징으로 하는 자계 반응 물질 검출 장치.
13. 제12항에 있어서, 자계를 상기 샘플에 인가하는 수단은 전자석인 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
14. 제12항에 있어서, 자계를 상기 샘플에 인가하는 수단은 영구 자석 조립체인 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 실행 특성의 측정치를 디스플레이하는 수단을 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
16. 제12항에 있어서, 상기 실행 특성의 측정치를 인가된 자계에 반응하는 물질의 샘플 내의 존재에 대하여 상관시키는 데이터 저장 및 분석 수단을 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
17. 인가된 자계에 반응하는 물질의 존재를 샘플 내에서 검출하는 장치에 있어서,

    상기 샘플을 배치하기 위해 그 동작과 관련하여 상기 샘플을 위치 설정 가능한 제1 컨덕터와;

    전자기 신호를 상기 제1 컨덕터에 인가하는 수단과;

    상기 샘플이 상기 제1 컨덕터의 동작에 관련될 때에 자계를 상기 샘플에 인가하는 수단과;

    상기 제1 전기 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 수단과;

    상기 샘플을 배치하기 위해 그 동작과 관련하여 상기 샘플을 위치 설정 가능한 제2 컨덕터와;

    전자기 신호를 상기 제2 컨덕터에 인가하는 수단과;

    상기 제2 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 수단을 포함하고,

    상기 제1 컨덕터의 실행 특성의 측정치와 상기 제2 컨덕터의 실행 특성의 측정치는 검출될 물질의 샘플 내의 존재에 따라서 상관될 수 있는 것을 특징으로 하는 자계 반응 물질 검출 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 컨덕터의 실행 특성의 측정치를 수신하고, 상기 측정치를 검출될 물질의 샘플 내의 존재에 대하여 상관시키는 데이터 저장 및 분석 수단을 더 포함하는 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
19. 제17항에 있어서, 전자기 신호를 상기 제1 컨덕터에 인가하는 수단과 전자기 신호를 상기 제2 컨덕터에 인가하는 수단은 단일 장치인 것인 자계 반응 물질 검출 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 제1 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 수단과 상기 제2 컨덕터의 실행 특성을 측정하는 수단은 단일 장치인 것인 자계 반응 물질 검출 장치.