KR20170029369A

KR20170029369A - Apparatus for detecting nonlinear magnetic paticle based on signal excitation coil and method using the same

Info

Publication number: KR20170029369A
Application number: KR1020160044172A
Authority: KR
Inventors: 최승민; 홍효봉
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-03-15
Also published as: KR101904784B1

Abstract

Disclosed are a single excitation coil-based nonlinear magnetic particle detecting device and a magnetic particle detecting method. The nonlinear magnetic particle detecting device according to the present invention includes: a signal generating unit generating input mixed signals by mixing sine-wave signals at a high frequency and sine-wave signals at a low frequency generated based on a basic frequency; a signal applying unit applying the input mixed signals to one excitation solenoid coil included in a measurement head; and a detection unit detecting whether nonlinear magnetic particles exist in the specimen by detecting output signals emitted by a specimen based on a magnetic field with at least one detection solenoid coil included in the measurement head and analyzing a frequency domain of the output signals.

Description

FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a non-linear magnetic particle detection apparatus and a method for detecting a non-linear magnetic particle based on a single excitation coil,

본 발명은 FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection) 기술에 관한 것으로, 특히 FMMD 구현에 있어서 비선형 마그네틱 파티클의 검출 성능을 향상시키고 제작 비용을 절감할 수 있는 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to FMMD (Frequency Mixing Magnetic Detection) technology, and more particularly, to a single excitation coil-based nonlinear magnetic particle detection apparatus and method capable of improving detection performance of nonlinear magnetic particles and reducing manufacturing cost in FMMD implementation will be.

자성의 특성을 기반으로 하는 의료영상 장비 중 POST MRI(Magnetic Resonance Imaging)에 기술적으로 가장 근접한 분야는 MPI(Magnetic Particle Imaging) system이다. 지금까지 개발된 MPI 기술은 기존의 MRI가 가지고 있는 물리학적 원리와는 상당한 차이가 있다. 실제 MPI 자체는 자성 입자(magnetic particle) 분석 이미지 시스템이라는 의미를 가지고 있지만 이 기술은 입자에 국한되지 않고 매우 다양한 분야에 응용될 수 있다.Of the medical imaging devices based on magnetic properties, the closest technology to the POST MRI (Magnetic Resonance Imaging) is the MPI (Magnetic Particle Imaging) system. The MPI technology developed so far has a considerable difference from the existing physical principles of MRI. Actually, MPI itself has the meaning of magnetic particle analysis image system, but this technology can be applied to various fields without being limited to particles.

MPI 기술에 사용되는 첫 번째 이론은 프랑스 과학자 Paul Langevin이 제안한 Langevin equation에 기초한다. 실제로 Langevin equation 이론은 브라운 운동을 설명하기 하기 위해 제안된 이론으로서, Paul Langevin은 아마도 Langevin equation 이론이 의료 영상을 획득하는데 사용될 줄은 상상하지 못하였을 것이다. The first theory used in MPI technology is based on the Langevin equation proposed by French scientist Paul Langevin. In fact, the Langevin equation theory was proposed to explain Brownian motion, and Paul Langevin probably did not imagine that the Langevin equation theory would be used to acquire medical images.

MPI의 기본 개념은 두 가지의 물리학적 특성에 기초를 두고 있는데 첫 번째 특성은 특정(초상자성 또는 특별한 상황에서의 상자성) 자성 물질은 비선형적인 자성 특성을 가진 다는 것이다. 우리 신체를 이루고 있는 대부분은 물질과 탄소 기반의 화합물은 자성을 띠지 않고, 오히려 약간 밀어내는 반자성 물질이다. 그리고, 철과 같은 자성 물질은 자석이 되면 일정시간 자력을 띠려고 한다. 하지만, 일반적인 자성체가 일정한 크기, 예를 들어 보통 50nm~100nm 이하로 크기가 줄어들면 자석이 옆에 있는 경우에만 자성을 가지게 되는데, 이 때 초상자성 물질은 비선형적인 자성 특성을 가지게 된다.The basic concept of MPI is based on two physical properties, the first of which is that certain (superparamagnetic or paramagnetic in particular) magnetic materials have nonlinear magnetic properties. Most of the materials and carbon-based compounds that make up our bodies are non-magnetic, rather a bit pushing, semi-magnetic material. And magnetic materials such as iron tend to have a magnetic moment for a certain period of time. However, when a general magnetic material is reduced in size to a certain size, for example, usually 50 nm to 100 nm or less, the magnetic substance is only possessed when the magnet is next to the magnetic material, and the superparamagnetic material has a nonlinear magnetic property.

두 번째 특성은 멕스웰 자석 안에서는 FFP(Field Free Point) 또는 FFL(Field Free Line)이 발생한다는 것이다. 하지만, 실제 이 개념이 의료영상 장비에 응용되는 데에는 많은 시간이 필요했다. 기본 물리학적인 개념들은 20세기 초반에 나왔지만 실제 의료영상에 대한 적용은 2001년 독일 함부르크에 위치한 Royal Philips Research Lab의 과학자들이 처음 시도를 하였고, 2005년에서야 그때까지의 연구결과를 모아서 Nature에 발표함으로써 세계적인 주목을 받게 되었다.The second characteristic is that a field free point (FFP) or a field free line (FFL) occurs within a magnet of a megwell. However, it took a lot of time for this concept to be applied to medical imaging equipment. The basic physics concepts came out in the early 20th century, but the actual application of medical imaging was first attempted by scientists at the Royal Philips Research Lab in Hamburg, Germany. In 2005, I got attention.

현재까지의 연구결과에 따르면, MPI를 사용할 경우 기존의 MRI가 일반적으로는 달성할 수 없는 고해상도의 0.4 cm 해상도의 영상 확보가 가능하며, 전자기적으로 FFP와 FFL을 이동시키면 수십 ms 안에 영상 확보가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 조영제로 사용되는 자성 입자에 다양한 종류의 항원-항체를 결합하면 비방사선이면서 PET에서 확보할 수 있는 유사한 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.According to the results of the present study, it is possible to acquire high-resolution 0.4-cm resolution images that conventional MRI can not attain by using MPI, and if moving the FFP and FFL electronically, There is an advantage that it is possible. In addition, binding of various types of antigen-antibody to magnetic particles used as a contrast agent has the advantage of obtaining similar results that can be obtained from PET while being non-radiation.

이후, MPI의 여러 가지 장점들이 널리 알려짐에 따라 몇몇 연구 그룹들이 조금씩 변형된 형태의 장비를 소개하고 관련 실험결과를 발표하기 시작하였다.Since several advantages of MPI have been widely known, several research groups have begun to introduce slightly modified types of equipment and to publish related experimental results.

관련 분야에서 가장 선도적으로 연구를 진행하고 있는 연구소는 유럽의 경우, 원조라고 할 수 있는 Royal Philips Research Laboratory와 Leubeck 대학이 FFL과 FFP를 이용한 영상화 분야에서는 가장 많은 연구결과를 도출하고 있고, 독일의 Helmholtz 연구소는 다양한 물리학적 이론을 기반으로 하여 차세대 의료영상장비를 개발하고 있다. 상용화에도 이 분야는 EU의 회사들이 가장 앞서 있다고 할 수 있는데 지금으로써는 실험용 소형 동물 정도를 측정할 수 있는 크기이지만, 세계 최초로 독일의 세계적 연구장비 생산업체가 Philips와 공동으로 2013년 proto type의 MPI 장비를 출시하기도 하였다.One of the leading research institutes in the field is the Royal Philips Research Laboratory and the Leubeck University, which are the leading countries in Europe, draw the most research results in FFL and FFP imaging, and Germany's Helmholtz The institute is developing next-generation medical imaging equipment based on various physics theories. It is the first in the world to be able to measure the size of experimental animals, but the world's first research equipment manufacturer in Germany will work with Philips in proto type MPI Equipment.

미국의 경우에는 버클리대학(Berkeley Imaging System Laboratory)이 가장 활발한 연구활동을 하고 있는데, 현재 X-space라는 project를 진행하고 있다. 현재 이 그룹에서는 MRI로는 촬영이 매우 어려운 미세 혈관까지도 실시간으로 영상 확보가 가능한 기술과 새로운 개념의 3차원 영상 확보 알고리즘을 개발하고 있다. In the United States, the Berkeley Imaging System Laboratory is one of the most active research activities, and currently has a project called X-space. Currently, this group is developing a new concept of 3D image acquisition algorithm and technology that can acquire images in real time even for microvascular vessels, which is very difficult to capture with MRI.

국내에서는 ETRI가 가장 활발한 연구를 진행하고 있다. 현재 국내에서 개발되고 있는 기술은 상기 연구 그룹과 물리학적인 원리 자체는 유사하지만 실제 신호를 얻는 분야에서는 매우 상이한 기술을 개발하고 있다. 상기 연구그룹들은 신호의 발생과 획득을 위해서 불가피하게 상당한 출력의 고자기장에 의존할 수 밖에 없는 상황이다. MRI에 비해서는 아주 작은, 예를 들어, 수십에서 수백 분의 일에 해당하는 자기장 발생 장치를 사용하기는 하지만, 사람의 영상을 측정하기 위해서는 장비 자체가 MRI 수준으로 커져야만 되는 단점이 있다. In Korea, ETRI is conducting the most active research. Currently developed technologies in Korea are similar to the above-mentioned research groups in terms of the physical principles themselves, but they are developing very different technologies in the field of obtaining actual signals. The research groups inevitably have to rely on a high output field of significant power for signal generation and acquisition. Although it uses a magnetic field generator that is very small compared to MRI, for example, several tens to hundreds of minutes, there is a disadvantage that the apparatus itself must be increased to the MRI level in order to measure a human image.

이러한 단점을 극복하기 위하여 ETRI 연구진은 FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection) 기술을 사용하고 있다. 물리학적인 원리 자체는 다른 의료영상장비와 비교하여 최근이라고 할 수 있는 1970년대 Paoli가 제안한 원리를 이용하고 있다. 이러한 기술에 의한 신호가 특정 위치에서의 초상자성 물질을 분석할 수 있음을 보여주는 시험결과는, 독일 헬름홀즈 연구소의 연구원들이 2006년 실험결과를 발표함으로써 초상자성 연구에 사용되어 왔다. 이러한 물리학적 법칙을 이용하여 ETRI의 연구진들은 이러한 물리학적 법칙과 원리가 초상자성 물질 뿐만 아니라 공간적으로 밀집된 상자성 물질에도 적용될 수 있음을 보여주었다.To overcome these shortcomings, ETRI researchers are using FMMD (Frequency Mixing Magnetic Detection) technology. The physics principle itself uses the principle proposed by Paoli in the 1970s, which is comparable to other medical imaging devices. Test results showing that the signals from these techniques can be used to analyze superparamagnetic substances at specific locations have been used in superparamagnetic studies by researchers from the Helmholtz Institute in Germany, Using these physical laws, ETRI researchers have shown that these physical laws and principles can be applied not only to superparamagnetic materials but also to spatially dense paramagnetic materials.

한국 공개 특허 제10-2009-0060143호, 2009년 6월 11일 공개(명칭: 자성 나노 입자와 주파수 혼합 자기 판독기를 이용한 생체물질의 정량적 검출방법)Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0060143, published on June 11, 2009 (name: Quantitative detection method of biomaterial using magnetic nanoparticle and frequency mix magnetic reader)

본 발명의 목적은 FMMD를 구현할 때, 두 개의 여기(excitation) 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 등을 정교하게 조정(calibration)하는 작업을 생략함으로써 제품 양산 시 비용을 절감하는 것이다.The object of the present invention is to reduce the cost of mass production of the product by eliminating the need to precisely calibrate the proportions and geometrical positions between the two excitation solenoid coils when implementing FMMD.

또한, 본 발명의 목적은 단일 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 인가된 자기장 내에 위치하는 비선형 물질의 비선형 정도를 측정하기 위한 FMMD의 구현 시 검출 정확도를 향상시키는 것이다.It is also an object of the present invention to improve detection accuracy in the implementation of FMMD for measuring the nonlinearity of nonlinear materials located in a magnetic field applied to a single excitation solenoid coil.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치는, 기본 주파수를 기반으로 생성된 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 입력 혼합 신호를 생성하는 신호 생성부; 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 시료가 통과하는 측정 헤드에 자기장을 발생시키기 위해, 상기 측정 헤드에 포함된 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 상기 입력 혼합 신호를 인가하는 신호 인가부; 및 상기 자기장에 기반하여 상기 시료가 방출하는 출력 신호를 상기 측정 헤드에 포함된 적어도 하나의 검출(detection) 솔레노이드 코일을 이용하여 검출하고, 상기 출력 신호의 주파수 영역을 분석하여 상기 시료에 상기 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는지 여부를 검출하는 검출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a non-linear magnetic particle detection apparatus based on a single excitation coil, comprising: a signal generation unit for mixing a high frequency sine wave signal generated based on a fundamental frequency with a low frequency sine wave signal, part; A signal applicator for applying the input mixing signal to one excitation solenoid coil included in the measuring head to generate a magnetic field in the measuring head through which the sample passes to detect nonlinear magnetic particles; And a controller for detecting an output signal emitted by the sample based on the magnetic field using at least one detection solenoid coil included in the measurement head, analyzing a frequency region of the output signal, And a detector for detecting whether or not the particle is present.

이 때, 자기장은 상기 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 상기 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다.At this time, the magnetic field may correspond to a sum of a first magnetic field generated corresponding to the high-frequency sinusoidal signal and a second magnetic field generated corresponding to the low-frequency sinusoidal signal.

이 때, 검출부는 상기 주파수 영역에서 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는지 여부를 확인하고, 상기 harmonic peak가 검출되는 경우에 상기 시료에 상기 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.At this time, the detector may check whether or not a harmonic peak is detected in the frequency domain, and may determine that the non-linear magnetic particle exists in the sample when the harmonic peak is detected.

이 때, 검출부는 상기 주파수 영역에서 두 개의 주파수가 합쳐진 신호가 변형된 형태로 검출되는 경우에 상기 하모닉 피크의 검출 여부를 확인할 수 있다.At this time, the detection unit can confirm whether or not the harmonic peak is detected when a signal in which two frequencies are combined in the frequency domain is detected in a modified form.

이 때, 신호 생성부는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 상기 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.In this case, the signal generating unit may combine the sinusoidal signal of the high frequency and the sinusoidal signal of the low frequency to generate the input mixed signal by a combiner which mixes the two signals.

이 때, 신호 생성부는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 이용하여 상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 증폭시켜 상기 컴바이너로 입력하고, 제 3 증폭기를 이용하여 상기 컴바이너에서 혼합되어 출력된 신호의 강도를 증폭시켜 상기 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.At this time, the signal generator amplifies the intensity of the sine wave signal of the high frequency and the intensity of the sine wave signal of the low frequency using the first amplifier and the second amplifier, inputs the amplified signal to the combiner, The input mixed signal can be generated by amplifying the intensity of the mixed output signal from the combiner.

이 때, 컴바이너는 상기 입력 혼합 신호의 특성에 상응하는 RF(Radio Frequency) 컴바이너, 가산 증폭기 및 아날로그 신호의 덧셈 연산이 가능한 전자 장비 중 어느 하나에 상응할 수 있다.In this case, the combiner may correspond to any one of an RF (Radio Frequency) combiner corresponding to the characteristics of the input mixed signal, an adder, and an electronic device capable of performing an addition operation of an analog signal.

이 때, 적어도 하나의 검출 솔레노이드 코일은 상기 측정 헤드의 내부에서 상기 하나의 여기 솔레노이드 코일보다 중앙에 위치할 수 있다.At this time, at least one detection solenoid coil may be located at a center of the one of the excitation solenoid coils inside the measurement head.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법은, 기본 주파수를 기반으로 생성된 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 입력 혼합 신호를 생성하는 단계; 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위한 시료가 통과하는 측정 헤드에 자기장을 발생시키기 위해, 상기 측정 헤드에 포함된 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 상기 입력 혼합 신호를 인가하는 단계; 및 상기 자기장에 기반하여 상기 시료가 방출하는 출력 신호를 상기 측정 헤드에 포함된 적어도 하나의 검출(detection) 솔레노이드 코일을 이용하여 검출하고, 상기 출력 신호의 주파수 영역을 분석하여 상기 시료에 상기 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는지 여부를 검출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil, comprising: generating an input mixed signal by mixing a high frequency sine wave signal generated based on a fundamental frequency and a low frequency sine wave signal; Applying the input mixing signal to an excitation solenoid coil included in the measurement head to generate a magnetic field in the measurement head through which the sample for detecting nonlinear magnetic particles passes; And a controller for detecting an output signal emitted by the sample based on the magnetic field using at least one detection solenoid coil included in the measurement head, analyzing a frequency region of the output signal, And detecting whether or not the particle is present.

이 때, 검출하는 단계는 상기 주파수 영역에서 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 하모닉 피크가 검출되는 경우에 상기 시료에 상기 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the detecting step may include: checking whether a harmonic peak is detected in the frequency domain; And determining that the non-linear magnetic particle is present in the sample when the harmonic peak is detected.

이 때, 확인하는 단계는 상기 주파수 영역에서 두 개의 주파수가 합쳐진 신호가 변형된 형태로 검출되는 경우에 상기 하모닉 피크의 검출 여부를 확인할 수 있다.In this case, in the checking step, it is possible to confirm whether or not the harmonic peak is detected when a signal in which two frequencies are combined in the frequency domain is detected as a modified form.

이 때, 생성하는 단계는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 상기 고주파의 정현파 신호와 상기 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 상기 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.In this case, the generating step may generate the input mixed signal by mixing the high-frequency sinusoidal signal and the low-frequency sinusoidal signal with a combiner for adding and mixing two signals.

이 때, 생성하는 단계는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 이용하여 상기 고주파의 정현파 신호의 강도와 상기 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 증폭시켜 상기 컴바이너로 입력하는 단계; 및 제 3 증폭기를 이용하여 상기 컴바이너에서 혼합되어 출력된 신호의 강도를 증폭시켜 상기 입력 혼합 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Amplifying the intensity of the high-frequency sinusoidal signal and the intensity of the low-frequency sinusoidal signal using a first amplifier and a second amplifier, respectively, and inputting the amplified signal to the combiner; And amplifying the intensity of the mixed signal output from the combiner using a third amplifier to generate the input mixed signal.

본 발명에 따르면, FMMD를 구현할 때, 두 개의 여기(excitation) 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 등을 정교하게 조정(calibration)하는 작업을 생략함으로써 제품 양산 시 비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, when FMMD is implemented, it is possible to reduce costs in mass production of products by omitting precise calibration of the ratio and geometrical position between two excitation solenoid coils.

또한, 본 발명은 단일 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 인가된 자기장 내에 위치하는 비선형 물질의 비선형 정도를 측정하기 위한 FMMD의 구현 시 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention can also improve the detection accuracy in the implementation of FMMD for measuring the nonlinearity of nonlinear materials located in a magnetic field applied to a single excitation solenoid coil.

도 1은 FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection) 기법에 기반한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 적용한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 신호 생성부를 도 3에 도시된 구조를 기반으로 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 측정 헤드와 본 발명의 일실시예에 따른 측정 헤드를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 이용한 시뮬레이션 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.1 is a diagram showing a measurement structure of a nonlinear magnetic particle based on FMMD (Frequency Mixing Magnetic Detection) technique.
2 is a block diagram illustrating a non-linear magnetic particle detection apparatus based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a measurement structure of a nonlinear magnetic particle to which the nonlinear magnetic particle detecting apparatus shown in FIG. 2 is applied.
FIG. 4 is a detailed block diagram of the signal generator shown in FIG. 2 based on the structure shown in FIG.
FIG. 5 is a view showing the measuring head shown in FIG. 1 and a measuring head according to an embodiment of the present invention.
6 to 10 are views showing an example of a simulation result using a nonlinear magnetic particle detection apparatus according to the present invention.
11 is a flowchart illustrating a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection) 기법에 기반한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a measurement structure of a nonlinear magnetic particle based on FMMD (Frequency Mixing Magnetic Detection) technique.

도 1을 참조하면, FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection) 기법에 기반한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조에서 (meas, head)는 measurement head, 즉 측정 헤드(130)를 의미할 수 있다. Referring to FIG. 1, (meas, head) in the measurement structure of a nonlinear magnetic particle based on FMMD (Frequency Mixing Magnetic Detection) may mean a measurement head, that is, a measurement head 130.

이 때, 측정 헤드(130)의 내부는 도 1과 같이 여러 층의 솔레노이드 코일로 구성된 것을 알 수 있다.In this case, the inside of the measuring head 130 is composed of solenoid coils of several layers as shown in FIG.

이 때, 측정 헤드(130)의 최외각 층에는, 저주파 생성 모듈(120)에서 발생되고 증폭기(121)를 통해 증폭된 제2 주파수, 즉 저주파를 시료(140)에 여기(excitation)하는 저주파 여기 솔레노이드 코일(122)이 위치할 수 있다.At this time, in the outermost layer of the measurement head 130, a low frequency excitation (excitation) is generated in the low frequency generation module 120 to excite the second frequency, that is, the low frequency, amplified through the amplifier 121, The solenoid coil 122 may be positioned.

또한, 그 다음 안쪽에 위치하는 층에는, 고주파 생성 모듈(110)에서 발생되고 증폭기(111)를 통해 증폭된 제1 주파수, 즉 고주파를 시료(140)에 여기하는 고주파 여기 솔레노이드 코일(112)이 위치할 수 있다.A high frequency excitation solenoid coil 112 for exciting a first frequency generated from the high frequency generating module 110 and amplified through the amplifier 111, that is, a high frequency wave to the sample 140, Can be located.

또한, 그 다음 안쪽에 위치하는 층에는, 시료(140)가 방출하는 출력 신호를 검출하는 검출 솔레노이드 코일(150)이 위치할 수 있으며, 그리고 가장 중심에는 비선형 마그네틱 파티클의 존재 여부를 측정할 시료(140)가 위치할 수 있다.A detection solenoid coil 150, which detects an output signal emitted by the sample 140, may be positioned in the next inner layer, and a sample to be measured for the presence or absence of nonlinear magnetic particles 140 may be located.

이 때, 도 1에서 점선으로 그려진 타원을 보면 신호, 즉 주파수를 여기(excitation)하기 위해서 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 사용하고 있는데, 이와 같은 방식은 제품의 양산 시 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 등을 정교하게 조정(calibration)하는 작업을 반드시 필요로 하므로 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.At this time, the ellipse drawn in dashed line in FIG. 1 shows two excitation solenoid coils for excitation of the signal, that is, frequency, in which the ratio between the two excitation solenoid coils and the geometric Position and the like, which is a problem in the present invention.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 여기 솔레노이드 코일을 하나 제거하는 대신에 두 개의 여기 솔레노이드 코일이 발생시키는 자기장 필드의 합(total sum)을 발생시키기 위해 컴바이너(combiner)와 같은 전자 소자에서 미리 신호를 혼합하여 제공하는 구조를 제안하고자 한다.Therefore, in order to solve such a problem, in order to generate a total sum of the magnetic field fields generated by the two excitation solenoid coils instead of removing one excitation solenoid coil, an electronic device such as a combiner We propose a structure that mixes signals in advance.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a non-linear magnetic particle detection apparatus based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치는 신호 생성부(210), 신호 인가부(220) 및 검출부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a single excitation coil based nonlinear magnetic particle detection apparatus according to an embodiment of the present invention may include a signal generator 210, a signal applying unit 220, and a detector 230.

신호 생성부(210)는 기본 주파수를 기반으로 생성된 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.The signal generating unit 210 may generate an input mixed signal by mixing the high frequency sine wave signal generated based on the fundamental frequency and the low frequency sine wave signal.

이 때, 기본 주파수는 사인 함수로 표시되어 공간 주파수나 소리를 표시하는데 사용되는 기본 파형에 상응할 수 있다.At this time, the fundamental frequency may be represented by a sine function, which corresponds to the basic waveform used to display the spatial frequency or sound.

이 때, 입력 신호를 여기 솔레노이드 코일에 인가하기 전에 두 개의 신호를 혼합한 입력 혼합 신호를 생성함으로써 도 1에 도시된 구조에서 두 개의 여기 솔레노이드 코일을 이용하여 캘리브레이션을 수행하는 과정을 생략할 수 있다. 즉, 하나의 여기 솔레노이드 코일에 대한 비용 및 캘리브레이션에 필요한 비용을 절감하는 효과가 있다.In this case, a process of performing calibration using two excitation solenoid coils in the structure shown in FIG. 1 may be omitted by generating an input mixed signal in which two signals are mixed before an input signal is applied to the excitation solenoid coil . That is, there is an effect of reducing the cost for one excitation solenoid coil and the cost required for calibration.

이 때, 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 컴바이너(combiner)로 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.In this case, a combiner that mixes two signals together can generate an input mixed signal by mixing a high-frequency sinusoidal signal and a low-frequency sinusoidal signal.

이 때, 컴바이너는 두 개의 신호를 더하여 혼합하는 전자적 수동 소자에 상응할 수 있다. 즉, 두 개의 신호를 더하여 혼합함으로써 두 개의 신호가 상호간에 영향을 주지 않으면서 혼합될 수 있다. At this time, the combiner may correspond to an electronic passive element that mixes two signals together. That is, by adding and mixing two signals, the two signals can be mixed without affecting each other.

이 때, 컴바이너는 입력 혼합 신호의 특성에 상응하는 RF(Radio Frequency) 컴바이너, 가산 증폭기 및 아날로그 신호의 덧셈 연산이 가능한 전자 장비 중 어느 하나에 상응할 수 있다.In this case, the combiner may correspond to any one of a radio frequency (RF) combiner corresponding to the characteristics of the input mixed signal, an adder, and an electronic device capable of performing an addition operation of an analog signal.

이 때, RF 컴바이너는 수동회로의 한 종류로 특정 신호의 전력을 균등 혹은 차등하게 분배하거나 합성하는 회로를 의미할 수 있다. 이 때, RF 컴바이너는 두 개의 주파수를 합성하여 그 차이에 해당하는 주파수 신호만 검출하는 믹서(mixer)와는 다르게, 두 개의 신호를 더하여 혼합할 수 있다.In this case, the RF combiner is a type of passive circuit, which may mean a circuit that distributes or combines the power of a specific signal evenly or differentially. In this case, the RF combiner can mix two signals by adding two signals, unlike a mixer that combines two frequencies and detects only the frequency signal corresponding to the difference.

이 때, 가산 증폭기는 복수 개의 신호를 더하거나 빼거나 또는 미적분할 수 있는 기존의 연산 증폭기의 기능에서 더하는 기능만을 수행하는 회로에 상응할 수 있다. At this time, the adder amplifier may correspond to a circuit that performs only the function of adding in the function of a conventional operational amplifier which can add, subtract, or integrate a plurality of signals.

이 때, 본 발명에 따른 컴바이너로 RF 컴바이너와 가산 증폭기 중에서 어느 것을 사용할지는 FMMD를 구현하는 사용자 및 관리자에 의해 설정될 수 있다. At this time, which of the RF combiner and the adder is used as a combiner according to the present invention can be set by a user and an administrator implementing FMMD.

또한, 컴바이너는 RF 컴바이너나 가상 증폭기와 같이 기존에 이용되는 전자 장비만이 아니라 향후 개발 가능하고 아날로그 신호의 덧셈 연산이 가능한 전자 장비를 모두 포괄하는 개념일 수 있다.In addition, the combiner can be a concept that encompasses not only existing electronic equipment such as RF combiners and virtual amplifiers but also electronic equipment capable of future development and addition of analog signals.

이 때, 제1 증폭기와 제2 증폭기를 이용하여 고주파의 정현파 신호의 강도와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 증폭시켜 컴바이너로 입력하고, 제3 증폭기를 이용하여 컴바이너에서 혼합되어 출력된 신호의 강도를 증폭시켜 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.In this case, the amplitudes of the high-frequency sinusoidal signal and the low-frequency sinusoidal signal are amplified using a first amplifier and a second amplifier, respectively, and input to a combiner. The third amplifier is used to mix and output Amplified signal to generate an input mixed signal.

이 때, 제1 증폭기와 제2 증폭기는 입력 혼합 신호의 특성에 따라 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 조절하여 증폭시킬 수 있다. 이렇게 각각의 신호의 강도를 달리하여 증폭시킴으로써, 기존 기술에서 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 조정을 통해 입력 신호의 특성을 제어하는 효과를 구현할 수 있다.At this time, the first amplifier and the second amplifier can amplify the high frequency sine wave signal and the low frequency sine wave signal according to the characteristics of the input mixed signal, respectively. By varying the intensity of each signal, it is possible to realize the effect of controlling the characteristics of the input signal by adjusting the ratio between the two excitation solenoid coils and the geometrical position in the conventional technique.

또한, 제3 증폭기는 전자적 수동 소자에 상응하는 컴바이너를 통해 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 발생하는 손실에 대응하여 신호의 강도를 조절할 수 있다. 즉, 컴바이너에서 손실되는 강도에 상응하게 컴바이너에서 출력되는 혼합 신호의 강도를 증폭시킬 수 있다.In addition, the third amplifier can adjust the intensity of the signal corresponding to the loss caused by mixing the two signals through the combiner corresponding to the electronic passive element. That is, the strength of the mixed signal output from the combiner can be amplified corresponding to the strength lost in the combiner.

신호 인가부(220)는 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 시료가 통과하는 측정 헤드에 자기장을 발생시키기 위해, 측정 헤드에 포함된 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 입력 혼합 신호를 인가할 수 있다.The signal application unit 220 may apply an input mixing signal to one excitation solenoid coil included in the measurement head to generate a magnetic field in the measurement head through which the sample passes to detect nonlinear magnetic particles.

이 때, 비선형 마그네틱 파티클은 단어 그대로 비선형적인 자성 특징을 갖는 물질 또는 입자에 상응할 수 있다. 즉, 비선형 마그네틱 파티클은 하나의 여기 솔레노이드 코일이 생성하는 자기장의 강도 또는 크기에 비례하지 않는 응답을 가져오는 물질에 상응할 수 있다. At this time, the nonlinear magnetic particle may correspond to a material or particle having a nonlinear magnetic property as a word. That is, nonlinear magnetic particles may correspond to a material that produces a response that is not proportional to the intensity or magnitude of the magnetic field produced by one excitation solenoid coil.

이 때, 측정 헤드는 여러 개의 층으로 구성되어 있으며, 하나의 여기 솔레노이드 코일은 측정 헤드의 최외각층에 위치할 수 있다. 또한, 시료는 측정 헤드의 중앙 부분으로 통과하면서 하나의 여기 솔레노이드 코일이 생성하는 자기장의 영향을 받을 수 있다.At this time, the measuring head is composed of several layers, and one excitation solenoid coil can be located at the outermost layer of the measuring head. In addition, the sample may be influenced by the magnetic field generated by one excitation solenoid coil while passing through the center portion of the measurement head.

검출부(230)는 자기장에 기반하여 시료가 방출하는 출력 신호를 측정 헤드에 포함된 적어도 하나의 검출(detection) 솔레노이드 코일을 이용하여 검출하고, 출력 신호의 주파수 영역을 분석하여 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다.The detection unit 230 detects an output signal emitted by the sample based on the magnetic field using at least one detection solenoid coil included in the measurement head and analyzes the frequency domain of the output signal so that nonlinear magnetic particles It is possible to detect whether or not it exists.

이 때, 자기장은 고주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제1 자기장과 저주파의 정현파 신호에 상응하게 발생하는 제2 자기장을 합한 것에 상응할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 구조에서는 두 개의 여기 솔레노이드 코일이 각각 자기장을 생성함으로써 두 개의 코일 간 기하학적 위치를 캘리브레이션하여 자기장을 합하였다면, 본 발명에서는 하나의 여기 솔레노이드 코일에 두 개의 신호를 혼합하여 입력함으로써 동일한 효과를 줄 수 있다.At this time, the magnetic field may correspond to a sum of a first magnetic field generated corresponding to a high frequency sinusoidal signal and a second magnetic field generated corresponding to a low frequency sinusoidal signal. That is, in the structure shown in FIG. 1, if the two excitation solenoid coils generate magnetic fields respectively and calibrate the geometrical positions between the two coils to combine the magnetic fields, in the present invention, two signals are mixed in one excitation solenoid coil The same effect can be obtained.

이 때, 주파수 영역에서 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는지 여부를 확인하고, 하모닉 피크가 검출되는 경우에 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.At this time, whether or not a harmonic peak is detected in the frequency domain can be determined, and when a harmonic peak is detected, it can be determined that non-linear magnetic particles exist in the sample.

이 때, 하모닉 피크(harmonic peak)는 특정 주파수에 해당하는 주파수 피크에 상응하는 것으로, 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 검출될 수 있다. 이 때, 주파수 영역에서 검출되는 하모닉 피크를 기반으로 해당 파티클의 특성까지 파악할 수도 있다.At this time, the harmonic peak corresponds to a frequency peak corresponding to a specific frequency, and can be detected when non-linear magnetic particles are present in the sample. At this time, it is also possible to grasp the characteristics of the corresponding particle based on the harmonic peak detected in the frequency domain.

이 때, 주파수 영역에서 두 개의 주파수가 합쳐진 신호가 변형된 형태로 검출되는 경우에 하모닉 피크의 검출 여부를 확인할 수 있다. 즉, 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 경우에 시료가 방출하는 출력신호가 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않게 검출될 수 있다. At this time, if the signal combining two frequencies in the frequency domain is detected in a deformed form, whether or not the harmonic peak is detected can be confirmed. That is, the output signal emitted by the sample when non-linear magnetic particles are present in the sample can be detected in a manner not proportional to the sum of the two frequencies.

따라서, 이와 같이 두 개의 주파수가 합쳐진 신호에 비례하지 않고 변형된 형태의 신호가 검출되는 경우에는 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재할 것으로 예상하고 하모닉 피크의 검출을 수행할 수 있다.Therefore, when a signal of a deformed form is detected not in proportion to the signal in which the two frequencies are combined, the nonlinear magnetic particle may be present in the sample, and the detection of the harmonic peak can be performed.

이 때, 적어도 하나의 검출 솔레노이드 코일은 측정 헤드의 내부에서 하나의 여기 솔레노이드 코일보다 중앙에 위치할 수 있다. 따라서, 측정 헤드의 최외각 층에는 하나의 여기 솔레노이드 코일이 위치하고, 그 안쪽에 적어도 하나의 검출 솔레노이드 코일이 위치하며, 그보다 안쪽에 해당하는 측정 헤드의 중앙으로 시료가 통과하는 공간이 존재할 수 있다.At this time, at least one detection solenoid coil may be located at the center of one of the excitation solenoid coils inside the measurement head. Therefore, one excitation solenoid coil is located in the outermost layer of the measurement head, at least one detection solenoid coil is located inside the excitation solenoid coil, and there is a space through which the sample passes at the center of the measurement head.

이와 같은 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 이용함으로써, FMMD를 구현할 때, 두 개의 여기(excitation) 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 등을 정교하게 조정(calibration)하는 작업을 생략함으로써 제품 양산 시 비용을 절감할 수 있다.By using such a nonlinear magnetic particle detection device, when FMMD is implemented, it is possible to omit the work of precisely calibrating the ratio and geometrical position between two excitation solenoid coils, thereby reducing the cost of mass production of the product have.

또한, 단일 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 인가된 자기장 내에 위치하는 비선형 물질의 비선형 정도를 측정하기 위한 FMMD의 구현 시 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.It is also possible to improve the detection accuracy in the implementation of FMMD for measuring the nonlinearity of nonlinear materials located in a magnetic field applied to a single excitation solenoid coil.

도 3은 도 2에 도시된 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 적용한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing a measurement structure of a nonlinear magnetic particle to which the nonlinear magnetic particle detecting apparatus shown in FIG. 2 is applied.

도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 적용한 비선형 마그네틱 파티클의 측정 구조는, 도 1에서 시료에 주파수를 여기(excitation)하기 위해 사용하던 두 개의 여기 솔레노이드 코일 중 하나가 제거된 것을 확인할 수 있다. 또한, 여기 솔레노이드 코일을 하나 제거하는 대신에 입력 신호를 혼합하여 제공하기 위해 컴바이너를 포함시켰으며, 컴바이너를 통해 출력되는 혼합 신호의 강도를 조절하기 위한 추가적인 증폭기가 도 1에 도시된 방식에 비해 하나 증가한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the measurement structure of the nonlinear magnetic particle using the nonlinear magnetic particle detection apparatus shown in FIG. 2 includes: one of two excitation solenoid coils used to excite a frequency in the sample in FIG. 1; . In addition, a combiner is included to provide a mixed input signal instead of removing one solenoid coil here, and an additional amplifier for adjusting the intensity of the mixed signal output through the combiner is provided in the manner shown in FIG. 1 , Respectively.

결국, 여기 솔레노이드 코일이 하나 감소하고 컴바이너와 증폭기가 하나씩 추가된 형태이지만, 여기 솔레노이드 코일이 하나 감소하여 절감된 비용이 컴바이너와 증폭기를 추가함으로써 발생하는 비용보다 크기 때문에 도 1에 도시된 구조보다 효율적인 구조라 할 수 있다.As a result, the number of solenoid coils is reduced by one, and the number of combiners and amplifiers is one by one. However, since the number of solenoid coils is reduced by one, and the cost savings are larger than the costs incurred by adding the combiner and the amplifier, This is a more efficient structure.

도 3에 도시된 측정 구조 중 본 발명에 따른 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치는 검출 장치 영역(310)에 상응하게 동작할 수 있다. 따라서, 이하에서는 이해를 돕기 위해 도 3을 하나의 실시예로 들어, 검출 장치 영역(310)을 기준으로 비선형 마그네틱 파티클 검출 과정을 설명하도록 한다. 3, the non-linear magnetic particle detection apparatus according to the present invention can operate in correspondence with the detection apparatus area 310. [ Therefore, for the sake of understanding, the non-linear magnetic particle detection process will be described with reference to the detection device area 310 as an embodiment of FIG.

먼저, 특정 시료에서 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는지 여부를 검출하기 위해서는 측정 헤드에 인가할 입력 신호를 생성할 필요가 있다. 이 때, 본 발명에 따른 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치에서는 해당 입력 신호가 혼합된 형태의 입력 신호에 상응할 수 있다. 이를 위해, 도 3의 측정 구조에 포함된 Clock Quartz에서 생성된 기본 주파수를 각각 고주파 생성 모듈(311)과 저주파 생성 모듈(313)로 제공하여 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 생성할 수 있다.First, in order to detect whether or not a non-linear magnetic particle exists in a specific sample, it is necessary to generate an input signal to be applied to the measurement head. At this time, in the nonlinear magnetic particle detection apparatus according to the present invention, the input signal may correspond to the mixed input signal. To this end, the fundamental frequency generated by the Clock Quartz included in the measurement structure of FIG. 3 is provided to the high-frequency generation module 311 and the low-frequency generation module 313, respectively, to generate a high frequency sine wave signal and a low frequency sine wave signal .

이 때, 저주파 생성 모듈(313)은 측정 구조에 포함된 CPU를 기반으로 별도의 설정 값을 수신하고, 설정 값을 통해 기본 주파수를 변조하여 저주파를 생성할 수 있다.At this time, the low frequency generation module 313 can receive a separate set value based on the CPU included in the measurement structure, and generate a low frequency by modulating the fundamental frequency through the set value.

이 후, 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호는 각각 증폭기(312, 314)를 거쳐 컴바이너(315)로 입력될 수 있다. Thereafter, the high-frequency sinusoidal signal and the low-frequency sinusoidal signal can be input to the combiner 315 through the amplifiers 312 and 314, respectively.

이 때, 두 개의 증폭기(312, 314)는 단일 여기 솔레노이드 코일(317)에 입력될 입력 혼합 신호의 특성에 따라 고주파의 정현파 신호의 강도와 저주파의 정현파 신호의 강도를 각각 조절하여 증폭시킬 수 있다. At this time, the two amplifiers 312 and 314 can amplify the intensity of the high-frequency sinusoidal signal and the intensity of the low-frequency sinusoidal signal, respectively, according to the characteristics of the input mixed signal to be input to the single excitation solenoid coil 317 .

즉, 도 1에 도시된 기술에서는 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간 비율과 기하학적 위치 조정(calibration)을 통해 시료에 여기(excitation)되는 주파수가 제어되었다면, 본 발명에서는 사전에 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 주파수를 제어해야 하기 때문에 증폭기(312, 314)를 통해 컴바이너(315)로 입력된 신호의 강도를 각각 조절할 수 있다.That is, in the technique shown in FIG. 1, if the excitation frequency of the sample is controlled through the ratio between the two excitation solenoid coils and the calibration of the geometry, in the present invention, The intensity of the signal input to the combiner 315 through the amplifiers 312 and 314 can be adjusted, respectively.

이 후, 컴바이너(315)에서는 증폭기(312, 314)로부터 입력된 두 개의 신호를 더하여(Adding) 혼합하는 기능을 수행할 수 있다. Thereafter, the combiner 315 may add and mix the two signals input from the amplifiers 312 and 314.

이 때, 더하여 혼합한다는 의미는 두 개의 신호가 상호적으로 작용하여 변조된 신호를 생성하는 것이 아니라, 두 개의 신호에 변화가 없고 서로 영향을 주지 않으면서 신호를 혼합한다는 의미일 수 있다. 즉, 곱셈에 의해 두 개의 신호의 합 또는 차의 주파수 성분을 생성하는 믹싱(Mixing)과는 차이가 있을 수 있다.In this case, mixing means that two signals do not mutually act to generate a modulated signal, but rather that they have no change in the two signals and mix signals without affecting each other. That is, there may be a difference from mixing in which the sum of the two signals or the frequency components of the difference are generated by multiplication.

이 때, 컴바이너(315)는 전자적 수동 소자에 상응할 수 있으며, 따라서 컴바이너(315)를 통해 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 손실이 발생할 수 있다.At this time, the combiner 315 may correspond to an electronic passive element, and thus loss may occur during mixing of the two signals via the combiner 315.

따라서, 컴바이너(315)로 두 개의 신호를 혼합한 이후에 다시 증폭기(316)로 컴바이너(315)에서 출력된 혼합 신호의 강도를 조절하여 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, after mixing the two signals with the combiner 315, the intensity of the mixed signal output from the combiner 315 may be adjusted by the amplifier 316 to generate an input mixed signal.

이 후, 입력 혼합 신호는 측정 헤드의 최외각 층에 위치하는 단일 여기 솔레노이드 코일(317)에 인가될 수 있다.Thereafter, the input mixed signal may be applied to a single excitation solenoid coil 317 located in the outermost layer of the measurement head.

이 때, 단일 여기 솔레노이드 코일(317)에서는 입력 혼합 신호에 상응하게 두 개의 주파수가 합쳐진 형태의 자기장을 발생시킬 수 있다.At this time, the single excitation solenoid coil 317 can generate a magnetic field in which two frequencies are combined according to the input mixed signal.

이 때, 여기 솔레노이드 코일은 FMMD 방식에 따른 측정 센서의 아날로그 파트에 상응하는 것으로서, Signal-to-Ratio(SNR)를 결정짓는 중요한 요소에 해당할 수 있다. 이 때, 여기 솔레노이드 코일은 도선의 굵기와 코일을 감은 횟수 등에 따라서 검출 민감도에 많은 영향을 줄 수 있다. 뿐만 아니라, 도 1에 도시된 방식에서는 두 개의 여기 솔레노이드 코일 간의 기하학적 위치 조정인 캘리브레이션(calibration)을 반드시 필요로 하였다.At this time, the solenoid coil here corresponds to the analog part of the measurement sensor according to the FMMD method, and may be an important factor determining the signal-to-ratio (SNR). At this time, the solenoid coil here can greatly affect the detection sensitivity depending on the thickness of the wire and the number of turns of the coil. In addition, in the scheme shown in Fig. 1, calibration, which is geometric position adjustment between the two excitation solenoid coils, was necessarily required.

그러나, 본 발명에서는 도 1에 도시된 방식에서 수행하던 캘리브레이션 작업을 전자적 수동 소자인 컴바이너(315)를 활용하여 처리함으로써 코일 제작 비용과 캘리브레이션 비용을 절감할 수 있다, 또한, 본 발명에 따른 방식을 이용한다면 앞으로 FMMD 개발을 보다 수월하게 진행할 수 있을 것으로 예상된다.However, in the present invention, the calibration work performed in the method shown in FIG. 1 is processed by using the electronic passive element, the combiner 315, so that the cost of manufacturing the coil and the calibration cost can be reduced. It is expected that the development of FMMD will proceed more easily in the future.

이 때, 측정 헤드의 중앙에 위치하는 시료 통과 경로(318)를 통해 시료가 통과하면서 단일 여기 솔레노이드 코일(317)의 자기장 필드의 영향을 받을 수 있다. 이 때, 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재한다면, 시료로부터 방출되는 출력 신호에서 자기장이 비선형 마그네틱 파티클에 의해 변형된 신호가 검출될 수 있다. 또한, 비선형 마그네틱 파티클에 의해 변형된 신호의 주파수 영역을 확인하면 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출될 수 있다.At this time, the magnetic field of the single excitation solenoid coil 317 may be influenced by the sample passing through the sample passage 318 located at the center of the measuring head. At this time, if nonlinear magnetic particles are present in the sample, a signal in which the magnetic field is deformed by the nonlinear magnetic particle in the output signal emitted from the sample can be detected. In addition, a harmonic peak can be detected by confirming the frequency domain of the signal transformed by the nonlinear magnetic particle.

따라서, 시료를 통해 검출된 출력 신호에서 하모닉 피크가 검출될 경우에는 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재한다고 판단할 수 있다. Accordingly, when a harmonic peak is detected in the output signal detected through the sample, it can be determined that the non-linear magnetic particle exists in the sample.

이 때, 도 3에 도시된 측정 구조 중 검출 장치 영역(310)에 포함되지 않은 나머지 모듈들은 본 발명의 범위가 아닐 수 있으나, 설명을 위해 도 3에 포함하여 나타내었다.In this case, among the measurement structures shown in FIG. 3, the remaining modules not included in the detection device area 310 may not be the scope of the present invention, but are shown in FIG. 3 for the sake of explanation.

도 4는 도 2에 도시된 신호 생성부를 도 3에 도시된 구조를 기반으로 상세하게 나타낸 블록도이다.FIG. 4 is a detailed block diagram of the signal generator shown in FIG. 2 based on the structure shown in FIG.

도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 신호 생성부는 기본 주파수를 기반으로 Y₁ = sin(2*π*f₁*t)에 상응하는 고주파의 정현파 신호를 생성하는 고주파 생성 모듈(311)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the signal generator shown in FIG. 2 includes a high frequency generating module 311 for generating a high frequency sinusoidal signal corresponding to Y ₁ = sin (2 *? * F ₁ * t) .

이 때, 정현파는 사인 함수로 표시되어 공간 주파수나 소리를 표시하는데 쓰이는 기본 파형에 상응할 수 있다. 또한, 2*π*f₁은 주파수 f₁에 대한 각 주파수인 ω를 의미할 수 있으며, t는 주기를 의미할 수 있다.At this time, the sinusoidal wave can be represented by a sine function and correspond to a basic waveform used for displaying a spatial frequency or a sound. Further, 2 *? * F ₁ may denote?, Which is angular frequency with respect to frequency f ₁ , and t may denote a period.

이 후, 증폭기(312)는 Y₁신호를 A₁에 상응하는 강도로 증폭시킬 수 있다. Thereafter, the amplifier 312 can amplify the Y ₁ signal to an intensity corresponding to A ₁ .

이 때, Y₁ 신호의 강도를 증폭시킨 신호는 Y₃ = A₁*sin(2*π*f₁*t)에 상응할 수 있다.At this time, the signal obtained by amplifying the intensity of the Y ₁ signal may correspond to Y ₃ = A ₁ * sin (2 *? * F ₁ * t).

또한, 도 2에 도시된 신호 생성부는 기존 주파수를 기반으로 Y₂ = sin(2*π*f₂*t)에 상응하는 저주파의 정현파 신호를 생성하는 저주파 생성 모듈(313)을 포함할 수 있다. ₂ may include a low frequency generation module 313 for generating a low frequency sine wave signal corresponding to Y ₂ = sin (2 *? * F ₂ * t) based on the existing frequency .

이 후, 증폭기(314)는 Y₂ 신호를 A₂에 상응하는 강도로 증폭시킬 수 있다.Thereafter, the amplifier 314 can amplify the Y ₂ signal to an intensity corresponding to A ₂ .

이 때, Y₂ 신호의 강도를 증폭시킨 신호는 Y₄ = A₂*sin(2*π*f₂*t)에 상응할 수 있다.At this time, the signal obtained by amplifying the intensity of the Y ₂ signal may correspond to Y ₄ = A ₂ * sin (2 *? * F ₂ * t).

이 후, 컴바이너(315)는 증폭기(312, 314)를 통해 생성된 신호 Y₃와 Y₄를 더하여 혼합할 수 있다. 즉, 두 신호가 혼합되어 생성되는 Y₅는 Y₅= A₁*sin(2*π*f₁*t) + A₂*sin(2*π*f₂*t)에 상응할 수 있다.Thereafter, the combiner 315 may add and mix the signals Y ₃ and Y ₄ generated through the amplifiers 312 and 314. That is, Y ₅ generated by mixing the two signals may correspond to Y ₅ = A ₁ * sin (2 *? * F ₁ * t) + A ₂ * sin (2 *? * F ₂ * t).

이 때, 컴바이너(315)는 전자적 수동 소자이므로 신호를 혼합하는 과정에서 손실이 발생할 수 있다. At this time, since the combiner 315 is an electronic passive element, loss may occur in the process of mixing signals.

따라서, 컴바이너(315)를 이용하여 혼합한 신호 Y₅는 다시 한번 증폭기(316)를 통해 B₀에 상응하는 강도로 신호를 증폭시켜 입력 혼합 신호를 생성할 수 있다. Therefore, the mixed signal Y ₅ using the combiner 315 can amplify the signal with the intensity corresponding to B ₀ through the amplifier 316 again to generate the input mixed signal.

이 때, 증폭기(316)를 통해 신호가 증폭된 입력 혼합 신호는 Y₆ = B₀{A₁*sin(2*π*f₁*t) + A₂*sin(2*π*f₂*t)}에 상응할 수 있다.At this time, the input mixing signal signal is amplified through the amplifier 316 _{_{_{Y 6 = B 0 {A 1}}} * sin (2 * π * f 1 * t) + A 2 * sin (2 * π * f 2 * t)}. < / RTI >

이와 같이 생성된 입력 혼합 신호 Y₆는 도 2에 도시된 신호 인가부를 통해 측정 헤드에 포함된 하나의 여기 솔레노이드 코일에 인가될 수 있다.The input mixed signal Y ₆ thus generated may be applied to one excitation solenoid coil included in the measurement head through the signal application unit shown in FIG.

도 5는 도 1에 도시된 측정 헤드와 본 발명의 일실시예에 따른 측정 헤드를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing the measuring head shown in FIG. 1 and a measuring head according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 측정 헤드(510)의 단면과 본 발명의 일실시예에 따라 변형된 측정 헤드(520)의 단면을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, a cross section of the measurement head 510 shown in FIG. 1 and a cross section of the measurement head 520 modified according to an embodiment of the present invention can be identified.

이 때, 도 1에 도시된 측정 헤드(510)에는 시료에 신호를 여기(excitation)하는 두 개의 여기 솔레노이드 코일(512, 513)이 존재하는 반면에, 변형된 측정 헤드(520)에는 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)만이 존재하는 것을 확인할 수 있다. At this time, the measurement head 510 shown in Fig. 1 has two excitation solenoid coils 512 and 513 that excite the signal to the sample, while the modified measurement head 520 has one excitation solenoid coil It can be confirmed that only the solenoid coil 522 exists.

이 때, 도 1에 도시된 측정 헤드(510)에서는 두 개의 여기 솔레노이드 코일(512, 513)을 이용하여 시료(514)에 신호를 여기하기 위해, 두 개의 여기 솔레노이드 코일(512, 513) 간의 기하학적 위치 조정(calibration) 작업이 반드시 필요하였다. 그러나, 이러한 위치 조정 작업은 매우 정교한 조정을 필요로 하는 작업이기 때문에 제품을 생산할 때 제작 비용과 제작 시간을 증가시키는 원인이 될 수 있었다. 또한, 위치 조정이 정교한지 여부에 따라 제품마다 검출 결과의 편차도 발생할 수 있었다.At this time, in the measuring head 510 shown in FIG. 1, the two excitation solenoid coils 512 and 513 are used to excite the signal to the sample 514, A calibration operation was necessary. However, since such a position adjustment operation is a work requiring a very precise adjustment, it may cause an increase in production cost and production time when the product is produced. Also, depending on whether or not the position adjustment is precise, deviation of the detection result may be generated for each product.

따라서, 본 발명에서는 도 5에 도시된 변형된 측정 헤드(520)와 같이 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)만을 이용하여 시료(523)에 신호를 여기하여 비선형 마그네틱 파티클의 존재 여부를 검출할 수 있는 기술을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, it is possible to excite a signal to the sample 523 using only one excitation solenoid coil 522 like the modified measurement head 520 shown in FIG. 5 to detect the presence of nonlinear magnetic particles Technology.

즉, 도 1에 도시된 측정 헤드(510)에서 두 개의 여기 솔레노이드 코일(512, 513)을 통해 시료(514)에 신호를 인가하는 작업을 변형된 측정 헤드(520)에서는 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)만으로 처리할 수 있다. That is, the operation of applying a signal to the sample 514 through the two excitation solenoid coils 512 and 513 in the measuring head 510 shown in FIG. 1 is performed by one excitation solenoid coil 522).

이를 위해서, 변형된 측정 헤드(520)에 포함된 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)에는 컴바이너를 통해 두 개의 신호를 혼합한 입력 혼합 신호가 인가될 수 있다. 이 때, 두 개의 신호는 Adding에 상응하게 혼합되는 것으로, 혼합된 이후에도 두 개의 신호에는 변화가 없고 서로 영향을 주지 않을 수 있다. To this end, an input mixed signal obtained by mixing two signals through a combiner may be applied to one excitation solenoid coil 522 included in the modified measurement head 520. At this time, the two signals are mixed corresponding to the adding, and after mixing, the two signals do not change and may not affect each other.

따라서, 변형된 측정 헤드(520)에 포함된 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)은 입력 혼합 신호가 인가되면, 입력 혼합 신호에 포함된 두 개의 신호에 상응하게 혼합된 형태의 자기장을 생성할 수 있다. Accordingly, one excitation solenoid coil 522 included in the modified measurement head 520 can generate a mixed-type magnetic field corresponding to two signals included in the input mixed signal when the input mixed signal is applied .

이와 같이 변형된 측정 헤드(520)를 이용하여 시료(523)에 비선형 마그네틱 파티클의 존재 여부를 검출함으로써, 여기 솔레노이드 코일의 제작 비용과 위치 조정 작업에 필요한 비용을 절감하는 효과를 가져올 수 있다.By detecting the presence of nonlinear magnetic particles in the sample 523 using the deformed measuring head 520, it is possible to reduce the manufacturing cost of the excitation solenoid coil and the cost required for the position adjusting operation.

이 때, 도 1에 도시된 측정 헤드(510)에 포함된 두 개의 여기 솔레노이드 코일(512, 513)과 변형된 측정 헤드(520)에 포함된 하나의 여기 솔레노이드 코일(522)은 각각 도선의 굵기나 감은 횟수 등이 상이하게 제작될 수 있다.At this time, the two excitation solenoid coils 512 and 513 included in the measurement head 510 shown in FIG. 1 and one excitation solenoid coil 522 included in the modified measurement head 520 are each made of the thickness The number of times of winding and the like can be made differently.

도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치를 이용한 시뮬레이션 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.6 to 10 are views showing an example of a simulation result using a nonlinear magnetic particle detection apparatus according to the present invention.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 먼저 도 6는 본 발명에 따라 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 생성되는 입력 혼합 신호를 검출한 것일 수 있다.Referring to FIGS. 6 to 10, first, FIG. 6 illustrates detection of an input mixed signal generated for detecting nonlinear magnetic particles according to the present invention.

이 때, 입력 혼합 신호는 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 더하여 혼합한 것이므로, 고주파의 정현파 신호에 해당하는 주파수와 저주파의 정현파 신호에 해당하는 주파수가 합쳐진 형태로 검출될 수 있다.In this case, since the input mixed signal is a mixture of a high-frequency sinusoidal signal and a low-frequency sinusoidal signal, it can be detected as a combination of a frequency corresponding to a high-frequency sinusoidal signal and a frequency corresponding to a low-frequency sinusoidal signal.

이 후, 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위해 측정 헤드에 포함된 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 입력 혼합 신호를 인가하여 자기장을 발생시킬 수 있다.Thereafter, an input mixing signal may be applied to an excitation solenoid coil included in the measurement head to detect the nonlinear magnetic particles to generate a magnetic field.

이 때, 검출을 수행하는 시료에 도 7과 같은 신호를 발생시키는 비선형 마그네틱 파티클이 존재한다고 가정한다면, 측정 헤드에 포함된 검출 솔레노이드 코일에 의해 도 8과 같은 형태의 출력 신호가 검출될 수 있다. 즉, 도 6과 같은 형태의 입력 혼합 신호가 도 8과 같이 변형되어 검출될 수 있다.Assuming that a non-linear magnetic particle for generating a signal as shown in FIG. 7 exists in the sample to be detected at this time, an output signal of the type shown in FIG. 8 can be detected by the detection solenoid coil included in the measurement head. That is, the input mixed signal of the form as shown in FIG. 6 can be detected and modified as shown in FIG.

이 때, 도 8과 같이 변경된 신호의 주파수 영역을 확인하면, 도 10와 같이 하모닉 피크(harmonic peak)(1010)들이 나타날 수 있다. At this time, if the frequency domain of the changed signal is checked as shown in FIG. 8, harmonic peaks 1010 may be generated as shown in FIG.

또한, 검출을 수행하는 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하지 않는 경우에는 도 9와 같이 하모닉 피크가 나타나지 않을 수 있다. 이 때, 증폭기(amplifier)나 배율기(multiplier) 또는 필터(filter) 등의 비선형 소자에 의해서 어느 정도의 왜곡이 발생할 수는 있지만, 이 왜곡 값들은 이미 알려진 특성이기 때문에 주파수 필터를 통해 제거가 가능할 수 있다.In the case where non-linear magnetic particles are not present in the sample to be detected, the harmonic peak may not appear as shown in FIG. At this time, some distortion may occur due to a nonlinear element such as an amplifier, a multiplier, or a filter. However, since these distortion values are known characteristics, they can be removed through a frequency filter have.

즉, 특정 주파수의 하모닉 피크의 검출 여부에 따라, 시료에 비선형 마그네틱 파티클의 존재 여부를 판단할 수 있으며, 이것이 FMMD 방식의 작동원리에 해당할 수 있다.That is, depending on whether or not a harmonic peak of a specific frequency is detected, it is possible to determine whether or not a non-linear magnetic particle exists in the sample, and this may correspond to the operating principle of the FMMD method.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법은 기본 주파수를 기반으로 생성된 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 혼합하여 입력 혼합 신호를 생성한다(S1110).Referring to FIG. 11, a method for detecting a nonlinear magnetic particle based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention generates an input mixed signal by mixing a high frequency sine wave signal generated based on a fundamental frequency and a low frequency sine wave signal (S1110).

이 때, 본 발명에 따른 컴바이너로 RF 컴바이너와 가산 증폭기 중에서 어느 것을 사용할지는 FMMD를 구현하는 사용자 및 관리자에 의해 설정될 수 있다.At this time, which of the RF combiner and the adder is used as a combiner according to the present invention can be set by a user and an administrator implementing FMMD.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법은 비선형 마그네틱 파티클을 검출하기 위한 시료가 통과하는 측정 헤드에 자기장을 발생시키기 위해, 측정 헤드에 포함된 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 입력 혼합 신호를 인가한다(S1120).Further, a method of detecting a nonlinear magnetic particle based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention is a method of detecting a nonlinear magnetic particle by using a single excitation coil included in a measurement head, in order to generate a magnetic field in a measurement head through which a sample for detecting non- excitation solenoid coil (S1120).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법은 자기장에 기반하여 시료가 방출하는 출력 신호를 측정 헤드에 포함된 적어도 하나의 검출(detection) 솔레노이드 코일을 이용하여 검출하고, 출력 신호의 주파수 영역을 분석하여 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는지 여부를 검출한다(S1130).According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a nonlinear magnetic particle based on a single excitation coil, the method including detecting at least one detection solenoid coil included in a measuring head, , And analyzes the frequency domain of the output signal to detect whether non-linear magnetic particles are present in the sample (S1130).

이와 같은 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법을 통해 FMMD를 구현할 때, 두 개의 여기(excitation) 솔레노이드 코일 간의 비율과 기하학적 위치 등을 정교하게 조정(calibration)하는 작업을 생략함으로써 제품 양산 시 비용을 절감할 수 있다.When FMMD is implemented through such a nonlinear magnetic particle detection method, it is possible to reduce costs in mass production by omitting precise calibration of the ratio and geometrical position between two excitation solenoid coils.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 방법은 먼저 기본 주파수를 이용하여 고주파의 정현파 신호와 저주파의 정현파 신호를 생성한다(S1210).Referring to FIG. 12, in a non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil according to an embodiment of the present invention, a high frequency sinusoidal signal and a low frequency sinusoidal signal are generated using a fundamental frequency (S1210).

이 후, 제1 증폭기로 고주파의 정현파 신호의 강도를 증폭시키고, 제2 증폭기로 저주파의 정현파 신호의 강도를 증폭시킨다(S1220).Thereafter, the intensity of the high-frequency sinusoidal signal is amplified by the first amplifier, and the intensity of the low-frequency sinusoidal signal is amplified by the second amplifier (S1220).

이 때, 제1 증폭기와 제2 증폭기는 입력 혼합 신호의 특성에 따라 각각에 상응하는 강도로 신호의 강도를 증폭시킬 수 있다.At this time, the first amplifier and the second amplifier can amplify the intensity of the signal at a strength corresponding to each of the characteristics of the input mixed signal.

이 후, 컴바이너를 이용하여 강도가 증폭된 두 개의 신호를 더하여 혼합한다(S1230).Thereafter, the two signals having the amplified intensity using the combiner are added and mixed (S1230).

또한, 컴바이너는 전자적 수동 소자에 상응할 수 있다. 따라서, 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 손실이 발생할 수 있다.In addition, the combiner may correspond to an electronic passive element. Therefore, loss may occur in the process of mixing two signals.

이 후, 제3 증폭기로 컴바이너에서 출력되는 혼합 신호의 강도를 증폭하여 입력 혼합 신호를 생성한다(S1240).Thereafter, the third amplifier amplifies the intensity of the mixed signal output from the combiner to generate an input mixed signal (S1240).

즉, 컴바이너에서 두 개의 신호를 혼합하는 과정에서 발생하는 손실에 대응하여 혼합 신호의 강도를 증폭할 수 있다.In other words, the intensity of the mixed signal can be amplified in response to the loss caused by mixing two signals in the combiner.

이 후, 입력 혼합 신호를 하나의 여기(excitation) 솔레노이드 코일에 인가한다(S1250).Thereafter, the input mixed signal is applied to one excitation solenoid coil (S1250).

이 때, 하나의 여기 솔레노이드 코일은 두 개의 주파수에 상응하도록 자기장을 생성할 수 있다.At this time, one excitation solenoid coil can generate a magnetic field corresponding to two frequencies.

이 후, 적어도 하나의 검출(detection) 솔레노이드 코일을 이용하여 자기장에 의해 시료가 방출하는 출력 신호를 검출한다(S1260).Thereafter, at least one detection solenoid coil is used to detect an output signal emitted by the sample by the magnetic field (S1260).

이 후, 출력신호의 주파수 영역을 분석한다(S1270).Thereafter, the frequency domain of the output signal is analyzed (S1270).

이 후, 주파수 영역에서 하모닉 피크(harmonic peak)가 검출되는지 여부를 판단한다(S1275).Thereafter, it is determined whether a harmonic peak is detected in the frequency domain (S1275).

단계(S1275)의 판단결과 주파수 영역에서 하모닉 피크가 검출되면, 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하는 것으로 판단한다(S1280).If it is determined in step S1275 that a harmonic peak is detected in the frequency domain, it is determined that non-linear magnetic particles exist in the sample (S1280).

또한, 단계(S1275)의 판단결과 주파수 영역에서 하모닉 피크가 검출되지 않으면, 시료에 비선형 마그네틱 파티클이 존재하지 않는 것으로 판단한다(S1290).If it is determined in step S1275 that no harmonic peak is detected in the frequency domain, it is determined that there is no non-linear magnetic particle in the sample (S1290).

이상에서와 같이 본 발명에 따른 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the apparatus and method for detecting a nonlinear magnetic particle based on a single excitation coil according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined.

110, 311: 고주파 생성 모듈 111, 121, 312, 314, 316: 증폭기
112: 고주파 여기 솔레노이드 코일 120, 313: 저주파 생성 모듈
122: 저주파 여기 솔레노이드 코일 130, 510: 측정 헤드
140, 514, 523: 시료
150, 319, 511, 521: 검출 솔레노이드 코일
210: 신호 생성부 220: 신호 인가부
230: 검출부 310: 검출 장치 영역
315: 컴바이너 317: 단일 여기 솔레노이드 코일
318: 시료 통과 경로 512, 513, 522: 여기 솔레노이드 코일
520: 변형된 측정 헤드 1010: 하모닉 피크110, 311: high frequency generating module 111, 121, 312, 314, 316: amplifier
112: high frequency excitation solenoid coil 120, 313: low frequency generating module
122: low frequency excitation solenoid coil 130, 510: measuring head
140, 514, 523:
150, 319, 511, 521: detection solenoid coil
210: Signal Generation Unit 220:
230: detection unit 310: detection device area
315: Combiner 317: Single excitation solenoid coil
318: sample passage path 512, 513, 522: solenoid coil
520: Modified measuring head 1010: Harmonic peak

Claims

A signal generator for generating an input mixed signal by mixing a high frequency sine wave signal generated based on the fundamental frequency and a low frequency sine wave signal;
A signal applicator for applying the input mixing signal to one excitation solenoid coil included in the measuring head to generate a magnetic field in the measuring head through which the sample passes to detect nonlinear magnetic particles; And
Detecting an output signal emitted by the sample based on the magnetic field using at least one detection solenoid coil included in the measurement head and analyzing a frequency region of the output signal to detect the nonlinear magnetic particles Detecting unit < RTI ID = 0.0 >
And a second excitation coil coupled to the first excitation coil and the second excitation coil.

The method according to claim 1,
The magnetic field
Wherein the first magnetic field corresponds to a sum of a first magnetic field generated corresponding to the high frequency sinusoidal signal and a second magnetic field generated corresponding to the low frequency sinusoidal signal.

The method according to claim 1,
The detection unit
Linear magnetic particle based on a single excitation coil, characterized in that it is determined whether or not a harmonic peak is detected in the frequency domain and that the nonlinear magnetic particle exists in the sample when the harmonic peak is detected Particle detection device.

The method of claim 3,
The detection unit
Wherein the detecting unit detects whether the harmonic peak is detected when a signal including two frequencies in the frequency domain is detected in a deformed form.

The method according to claim 1,
The signal generator
And mixing the sinusoidal signal of the high frequency and the sinusoidal signal of the low frequency to generate the input mixed signal by using a combiner to add and mix the two signals.

The method of claim 5,
The signal generator
The intensity of the high frequency sine wave signal and the intensity of the low frequency sine wave signal are respectively amplified using the first amplifier and the second amplifier and input to the combiner and mixed in the combiner using the third amplifier And amplifies the intensity of the output signal to generate the input mixed signal.

The method of claim 5,
The combiner
(RF) combiner corresponding to the characteristics of the input mixed signal, an adder, and an electronic device capable of performing an addition operation of an analog signal. The non-linear magnetic particle detector .

The method according to claim 1,
The at least one sensing solenoid coil
Wherein the measuring head is located at a center of the one of the excitation solenoid coils inside the measuring head.

Generating an input mixed signal by mixing a high frequency sine wave signal generated based on the fundamental frequency and a low frequency sine wave signal;
Applying the input mixing signal to an excitation solenoid coil included in the measurement head to generate a magnetic field in the measurement head through which the sample for detecting nonlinear magnetic particles passes; And
Detecting an output signal emitted by the sample based on the magnetic field using at least one detection solenoid coil included in the measurement head and analyzing a frequency region of the output signal to detect the nonlinear magnetic particles Detecting whether or not it exists
Wherein the nonlinear magnetic particle detection method comprises the steps < RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >

The method of claim 9,
The magnetic field
Wherein the first magnetic field corresponds to a sum of a first magnetic field generated corresponding to the high frequency sinusoidal signal and a second magnetic field generated corresponding to the low frequency sinusoidal signal.

The method of claim 9,
The detecting step
Determining whether a harmonic peak is detected in the frequency domain; And
And determining that the nonlinear magnetic particle is present in the sample when the harmonic peak is detected. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

The method of claim 11,
The verifying step
And detecting whether the harmonic peak is detected when a signal in which two frequencies are combined in the frequency domain is detected in a deformed form.

The method of claim 9,
The generating step
And combining the sinusoidal wave signal of the high frequency and the sinusoidal wave signal of the low frequency to generate the input mixed signal by using a combiner to add and mix the two signals.

14. The method of claim 13,
The generating step
Amplifying the intensity of the high-frequency sine-wave signal and the intensity of the low-frequency sine-wave signal using a first amplifier and a second amplifier, respectively, and inputting the amplified signal to the combiner; And
And amplifying the intensity of the mixed signal output from the combiner using a third amplifier to generate the input mixed signal. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

14. The method of claim 13,
The combiner
A non-linear magnetic particle detection method based on a single excitation coil, characterized in that it corresponds to any one of an RF (Radio Frequency) combiner corresponding to the characteristics of the input mixed signal, an addition amplifier, .

The method of claim 9,
The at least one sensing solenoid coil
Wherein the measuring head is located at a center of the one of the excitation solenoid coils inside the measuring head.