(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象である硬質の強磁性物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルと，
貯蔵エネルギーを単極性のパルスエネルギーとして迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蓄コンデンサバンクと，
前記貯蔵エネルギーを前記コンデンサバンクから前記コイルに迅速に伝達することによって，前記強磁性物体の残留磁化を増加させるに十分な強度と時間を有し且つ，平均５ガウス未満の磁場強度の短期の単極性の磁場パルスを前記コイルにおいて生成することが可能な，高速かつ大電流の電気スイッチと，
パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路と，
前記磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置と
を備えた，
前記強磁性物体を身に付けたポータルを通過する人物を平均５ガウスの磁場強度を超える危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の残留磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場により前記物体を検出する能力を高める装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記コイルは一対のコイルを含み，前記各コイルは，前記一対のコイル間の領域における他方のコイルの磁場を補強する磁場を生成する請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの前記コイルは，２方向以上から磁場を生成することを可能とするように構成された複数のコイル対を含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記コイルは，前記ポータルを画定する構造に含まれる請求項１記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの前記コイルは，前記ポータルを画定する構造から分離されており，前記ポータルへの進入路に配置される請求項１記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの前記コイルは，複数のコイルを含み，前記装置は複数のコンデンサバンクと複数の電気スイッチとを備え，前記各コイルに別個のコンデンサバンクと別個の電気スイッチを設けることで，前記各コイルが，前記ポータルにおいて独立したタイミングの磁場パルスを生成することを可能にする請求項１記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記コイルは，複数のコイル対を含み，前記装置は，複数のコンデンサバンクと複数の電気スイッチとを備え，前記各コイル対に，別個のコンデンサバンクと別個の電気スイッチを設けることで，前記各コイル対が前記ポータルにおいて独立したタイミングの磁場パルスを生成することを可能にする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記磁場パルスのシーケンスを開始させるための動作検出器を備える請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記磁場パルスのシーケンスを開始させるための位置検出器を備える請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記磁場パルスのシーケンスは，事前にプログラムされた繰り返し率で生成される請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は，ハンドヘルド検出器の下を通過する強磁性物体を検出する能力を高めるためのものである請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は，頭部装着型の装置である請求項１記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記コイルは，頭部の対向する両側に位置する一対のコイルを含み，前記各コイルは，前記一対のコイル間の領域における他方のコイルの磁場を補強する磁場を生成する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
検出対象である硬質の強磁性物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルと，
貯蔵エネルギーを単極性のパルスエネルギーとして迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蓄コンデンサバンクと，
前記貯蔵エネルギーを前記コンデンサバンクから前記コイルに迅速に伝達することによって，前記強磁性物体の残留磁化を増加させるに十分な強度と時間を有し且つ，平均５ガウス未満の磁場強度の短期の単極性の磁場パルスを前記コイルにおいて生成することが可能な，高速かつ大電流の電気スイッチと，
パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路と，
前記磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置と
を備えた，
前記強磁性物体を身に付けた人物を平均５ガウスの磁場強度を超える危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の残留磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場によりハンドヘルド検出器の下を通過する前記物体を検出する能力を高める装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記コイルは複数のコイルを含み，前記各コイルは，他のコイルとは異なる角度の力線を有する磁場を生成することによって，多様な磁力線パターンを生成する請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
検出対象である硬質の強磁性物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルと，
貯蔵エネルギーを単極性のパルスエネルギーとして迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蔵コンデンサバンクと，
前記貯蔵エネルギーを前記コンデンサバンクから前記コイルに迅速に伝達し，前記強磁性物体の残留磁化を増加させるに十分な強度と時間を有し且つ，平均５ガウス未満の磁場強度の短期の単極性の磁場パルスを前記コイルにおいて生成することが可能な，高速かつ大電流の電気スイッチと，
パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路と，
前記磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置と
を備えた，
眼窩に存在する前記強磁性物体を身に付けた人物を平均５ガウスの磁場強度を超える危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の残留磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場により前記物体を検出する能力を高める頭部装着型装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記コイルは，頭部の対向する両側に位置する一対のコイルを含み，前記各コイルは，前記一対のコイル間の領域における他方のコイルの磁場を補強する磁場を生成する請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記コイルは複数のコイル対を含み，前記各コイル対のコイルは，頭部の対向する両側に位置し，前記コイル間の領域における他方のコイルの磁場を補強する磁場を生成する請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
３対のコイルを含み，各コイル対は，他のコイル対に対して直交するように配置される請求項１８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，動作中の磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置の近傍にいる人の内部又は表面の強磁性物体を検出する装置又は機器の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩは，手術を行うことなく人体の内部を撮影し，検査するのに極めて有益な手段となっている。ＭＲＩは，他の手段では区別することのできない，正常組織と病変組織，脂肪と筋肉，また，体内の互いに隣接する構造を区別することができる。ＭＲＩは，安全な電波と強磁場を用いて，コンピュータで処理される情報を生成して画像を形成する。現在，米国では約１０，０００台のＭＲＩ装置が使用されている。
【０００３】
より高品質でより高解像度のものが求められることから，静磁場の強度は，過去２５年の間に着実に増加し，１テスラの何分の１であったものが，現状では３テスラの磁石が一般的になっている。最新のＭＲＩ用磁石は，超伝導磁石であり，起動コストが高いため，常に磁石を作動しておく必要性が生じる。これらの超伝導ＭＲＩ磁石は，緊急時に瞬時に停止することができない。
【０００４】
より大規模な磁場を生成するＭＲＩ磁石を小規模な空間に設置することを可能にするため，現代のＭＲＩ装置の多くは，アクティブ磁気シールドを搭載している。磁石室の外部の最大磁場は，通常５ガウスに制限されている。上記要件を満たしつつ，現代のＭＲＩのより大規模な静磁場のための空間サイズを最小限に抑えるために，これらのＭＲＩはアクティブシールドを用いる。アクティブシールドは，空間的勾配（ｄＢ／ｄｚ）を増加させる。ここで，Ｂは磁場強度であり，ｚはＭＲＩ用磁石のアイソセンタ（isocenter）からの距離である。
【０００５】
ＭＲＩ磁石の強磁場は，ＭＲＩ磁石の磁場が作用する範囲にある強磁性物体を引き付ける。この引力によって，強磁性物体は，高速でＭＲＩ磁石に接近する。引力は，空間的勾配（ｄＢ／ｄｚ）と磁場強度Ｂとの積に関係する。大規模磁場及び急峻な空間的勾配を有する最新のＭＲＩ装置は，比較的小さなサイズの物体に対して強い力を与え得る。例えば，典型的な１．５テスラのＭＲＩの近くでヘアピンを離すと，速度４０ＭＰＨに達し得ることが知られている。
【０００６】
引き付けられた飛翔体によるリスク及びその結果起こる被害が，よく知られている。例えば，２００１年には，撮影中に強磁性物体である酸素ボンベが磁石に引き付けられて，６歳の男児が死亡した。しかし，小さな物体でさえも危険となり得る。例えば，頭部をＭＲＩ内部に置いて横になったＭＲＩ患者のヘアピンが装置の内径中心に引き付けられたために，そのヘアピンを患者の鼻腔から手術によって除去しなければならなかった。また，ある別のＭＲＩ患者は，ポケットに爪切りを入れたままにしているのを忘れていた。その患者は，ＭＲＩ磁石の内部で，爪切りを取り出そうとした。爪切りは，手から滑り落ち，患者の目に直撃して，患者は失明した。ペースメーカーや，埋め込み型除細動器，頭蓋内動脈瘤クリップ等のデバイスが埋め込まれた患者などの人物への生命にかかわる危険もある。
【０００７】
受動型の強磁性体検出システムで，小さな強磁性物体を検出するのは困難である。これは，数ある要因の中でも特に，強磁性の集合体が作用することにより局所磁場が擾乱するためである。強磁性物体の検出率もまた，その物体のこれまでの磁場への暴露に依存する。典型的な地球環境では，物体には約０．５ガウスの地球磁場がかかっている。
【０００８】
受動型の強磁性体検出装置，つまり環境磁場にのみ依存している検出装置は，磁性体の通過に関連する歪みの痕跡を探知する。他の要因に加えて，物体の磁性度（Ｍ）が，強磁性物体の検出率に直接影響する。他の全ての条件が等しい場合，物体の磁性度が高いほど，その物質はより検出されやすい。図１は，地球磁場のようなわずかな磁場の存在下で，比較的純粋な軟鉄などの強磁性物質の磁性度が著しく増加することを示している。
【０００９】
０．５ガウスの地球の周辺磁気環境による強磁性物体の磁性度の著しい増加は，軟鋼のような半硬質磁性体では発生しない場合がある。図２は，感知できるほどの磁化を軟鋼に起こすには０．５ガウスを超える磁場をかける必要があることを示している。半硬質磁性体の最近の磁気履歴が地球磁場によるものだけの場合，受動型の強磁性体検出装置によってこの物体を検出するのは更に困難となる。
【００１０】
強磁性物体の中には磁化するのが更に難しい物体もある。女性の髪に使われるヘアピンのような硬質強磁性物体の場合，ＭＲＩ磁石が内在する空間の入口付近で典型的に存在する１〜５ガウスの磁場をかけても十分に磁化されない可能性がある。ヘアピンの磁化曲線を図３に示す。
【００１１】
可能な解決策としては，ポータル（portal）又はワンド（wand）構造の能動型磁気検出装置，つまり，磁場を生成する永久磁石やコイルを備える検出装置がある。この装置は，硬質強磁性物体をも磁化するのに十分な強度の磁場を生成し得る。しかし，強磁場の使用は人体に危険を及ぼす。例えば，頭蓋内動脈瘤クリップを使用している人の場合，強磁場がかかることによってクリップが曲がり，脳出血を起こす可能性がある。心臓ペースメーカーの場合，強磁場ではタイミング信号を発生しなくなったり，再プログラム化されてしまう可能性もある。このようなリスク及び他の多くのリスクを考慮し，アメリカ食品医薬品局，国際非電離放射線防護委員会などは，一般の人の磁場への安全暴露限度を５ガウスと定めている。上述したように，５ガウスの磁場は，半硬質又は硬質磁化材料を磁化するには不十分である。
【００１２】
従来技術の説明
発明者ボルトゥバ（Votruba）による米国特許第４，９９０，８５０号は，強磁性物質の検出装置及び方法を開示している。開示されているように，大型の永久磁石が生成する主磁場を使用して，強磁性物体の有無を検出する。効果的に検出するためには，磁束コンセントレータを有する２つのホール効果センサが用いられる。ホール検出装置は互いに隣接するように配置され，ほぼ同じ磁場を検出するように配置される。ホールセンサに過度の負荷がかかるのを防ぐため，両センサは印加される主磁場に垂直に配向される。
【００１３】
主磁場を使用することにより幾分感度が高まるものの，上述のように５ガウスの安全限界が設定されているため，より硬質な強磁性物体は磁化されず，この種の物体の検出はやはり困難である。更に，センサ対の位置及び配向に対する制約及び磁場の一様性のため，この装置はポータル又はハンドヘルドワンドへの利用には適していない。
【００１４】
発明者ジェファース他（Jeffers et al）による米国特許第５，６８９，１８４号は，２つのコイルを用いて磁場を印加し，検出率を高めることを開示している。好適な実施形態では，「ペースメーカーに影響する磁場をはるかに下回る約２エルステッドの定常磁場が発生するように直流電圧を設定する。」［２−５４］と述べている。上述したように，磁場を５ガウス未満に維持することでは，硬質強磁性物質を磁化することはできない。また，印加される磁場によるセンサに対する負荷を抑えるためには，センサの配向も極めて固有のものでなければならない。更に，主磁場を生成することによる副作用のひとつとして発生する同相雑音や熱雑音を除去するために，特殊な回路構成を用いる必要がある。
【００１５】
発明者ズィポット他（Czipott et al）による米国特許第７，３１５，１６６号は，直流磁場又は超低周波の交流磁場を用いて，渦電流の誘発を避けることについて検討している。上述の安全性の理由から，磁場強度は５ガウスの直流又はＲＭＳ磁場に制限される。そのため，硬質強磁性物体の検出率を著しく向上させることはできない。印加する磁場をセンサに対して配向する必要があることについても述べている。
【００１６】
発明者マッセンジル他（Massengill et al）による米国特許第７，２３９，２２３号では，ハンドヘルド磁石を用いて強磁性物質を磁化している。安全性を考慮し，前記特許は，５０〜２００ Ｏｅの範囲の磁石を使用すること［８−２２］と，「ハンドヘルド磁石から頭部又は他の身体部分への好ましい距離は約２〜３インチである」［８−２３］ことを提案している。スクリーニングを受けている人との距離は変動し，また，オペレータに左右されるため，印加される磁場は変動する。したがって，上述の５ガウスを超える磁場に関する安全性の問題が生じる可能性がある。更に，スクリーニングを受けている人の体全体に亘って磁石を移動させる実際のスクリーニングプロセスは，不注意で身体の一部のスクリーニングをしそこなう可能性があるために問題である。また，体全体に亘って磁石を移動させる全工程には多大な時間がかかる。
【００１７】
強磁性体検出装置でスキャンする前に，磁気的に硬い合金を含む強磁性物質を確実に磁化する，安全で効果的かつ信頼性の高い方法が求められている。この磁化プロセスは，認められている磁場の安全レベルを超えることなく，また，特別な磁場センサの配向や構成を要することなく行われなければならない。
【００１８】
発明の簡単な概要
一形態によると，本発明は，強磁性物体を身に付けたポータルを通過する人物を危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場により前記物体を検出する能力を高める装置を提供する。該装置は，検出対象の物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルを備える。該装置は，貯蔵エネルギーを迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蔵コンデンサバンクを備える。該装置は，貯蔵エネルギーをコンデンサバンクからコイルに迅速に伝達することによって，短期の単極性の磁場パルスを，前記コイルにおいて生成することが可能な高速かつ大電流の電気スイッチを備える。該装置は，パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路を備える。該装置は，磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置を備える。
【００１９】
他の形態によると，本発明は，強磁性物体を身に付けた人物を危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場によりハンドヘルド検出器の下を通過する前記物体を検出する能力を高める装置を提供する。該装置は，検出対象の物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルを備える。該装置は，貯蔵エネルギーを迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蔵コンデンサバンクを備える。該装置は，貯蔵エネルギーをコンデンサバンクからコイルに迅速に伝達することによって，短期の単極性の磁場パルスを，前記コイルにおいて生成することが可能な高速かつ大電流の電気スイッチを備える。該装置は，パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路を備える。該装置は，磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置を備える。
【００２０】
更に他の形態によると，本発明は，眼窩に位置する強磁性物体を身に付けた人物を危険なレベルの磁場に曝すことなく，前記物体の磁化を増加させることによって，前記物体が生成する磁場により前記物体を検出する能力を高める頭部装着型装置を提供する。該装置は，検出対象の物体の領域に位置する磁場を生成する少なくとも１つのコイルを備える。該装置は，貯蔵エネルギーを迅速に放出することが可能な電気エネルギー貯蔵コンデンサバンクを備える。該装置は，前記貯蔵エネルギーを前記コンデンサバンクから前記コイルに迅速に伝達し，短期の単極性の磁場パルスを，前記コイルにおいて生成することが可能な高速かつ大電流の電気スイッチを備える。該装置は，パルス状の磁場が存在していない期間中，磁場センサデータを取得することが可能なサンプルホールド回路を備える。該装置は，磁場パルスの生成のタイミング及びシーケンス，並びにセンサデータサンプルホールド処理を制御するマイクロプロセッサ制御装置を備える。
【００２１】
本発明の一特徴によると，短い単極性のパルス状の磁場を生成する。この磁場は，硬質の強磁性物質を磁化するのに十分な磁場強度と時間で，一般の人が曝されても安全と認識されているレベルである平均５ガウスの磁場強度を超えない程度に低いパルスデューティーサイクルで生成される。これにより安全に磁化が行われる。コンデンサバンクから，所望の磁場有効範囲及び磁場配向を実現するように構成されたコイルアセンブリにエネルギーが放出されることで，磁場パルスが生成される。動作又は位置検出器を用いることで，このパルスは，人物が存在するときにだけ有効になる。コイルアセンブリは，強磁性体検出器の前方又は内部に配置される。
【００２２】
本発明の一特徴によると，磁化パルスにより生成される磁場の効果がセンサ出力データに現れないように，磁化パルスの間にセンサのサンプリングとデータの保持が行われる。そのため，特別なセンサ配向や構造，コモンモードの信号補正は必要ない。コイルの平均磁場エネルギーが低いため，大規模な電力供給の要件は不要である。複数のコイルを備え，それに対して連続してパルスを生成することで，３つ（ｘ，ｙ，ｚ）の軸全てに磁化を生成させてもよい。
【００２３】
本発明の前述の及び他の特徴は，本発明が関係する技術の当業者にとって，添付の図面を参照し，以下の記述を読むことで明らかになる：
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】軟鉄の初期磁化を示すグラフ。
【図２】軟鋼の初期磁化を示すグラフ。
【図３】硬鉄の初期磁化を示すグラフ。
【図４】１つの磁化コイルを有するポータルの概略斜視図。
【図５】装置のタイミング図。
【図６】磁場パルス生成回路の概略図。
【図７】磁化コイルｘ，ｙ，ｚを有するポータルの概略斜視図。
【図８】磁化コイルを有するハンドヘルド強磁性体検出装置の概略斜視図。
【図８Ａ】図８のハンドヘルド検出装置の側面図。
【図９】３つの磁化コイルを有するハンドヘルド強磁性体検出装置の概略斜視図。
【図９Ａ】図９のハンドヘルド検出装置の側面図。
【図１０】頭部装着型の強磁性体検出装置の概略斜視図。
【図１１】装置の電気論理回路のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は，一態様によれば，地球磁場によってそれほど磁化されていない強磁性物体は，磁化された後しばらくの間かなりのレベルの磁化を保持するという事実を利用することができる。この性質を残磁性と称する。例えば，１００ガウスの磁場を印加されたヘアピンは，その後かなり長期間に亘って，磁化の約半分のレベルを保持する。そのため，強磁性物体への磁場の印加と，その物体のスクリーニングを行う行為とを同時に行う必要はない。
【００２６】
図１１は，本発明の電気論理回路のブロック図である。本発明の一連の事象はマイクロプロセッサＵ４によって制御される。装置に電力が供給されると，マイクロプロセッサＵ４は，センサＳ１〜Ｓｎのシステムチェックを行い，サンプルホールド回路Ｕ１，アナログ・デジタル変換器Ｕ２，パルス生成器Ｕ３，及び動作センサＤ１の動作を確認する。その後，マイクロプロセッサＵ４は，表示器，アラームディスプレイ及び音声アラームＡ１を順に作動させて各々の動作を確認する。センサＳ１〜Ｓｎは，マイクロプロセッサＵ４によって磁場環境に対して正常化される。
【００２７】
そしてマイクロプロセッサＵ４は，動作検出器Ｄ１がセンサアレイＳ１〜Ｓｎに向かって移動してくる物体又は人物の動作を検出するまで，スタンバイモードに入る。物体又は人物がセンサアレイに接近していることを示す信号が，動作検出器Ｄ１からマイクロプロセッサＵ４に送信される。その結果，マイクロプロセッサは信号を出力して，磁場パルス生成回路Ｕ３を起動させる。磁場パルス生成回路Ｕ３は，コンデンサバンクに貯蔵されているエネルギーをコイルＬ２に放電することにより，接近している物体又は接近している人物の表面にある強磁性物質の磁化を試みる。磁化パルスの効果が十分に消散すると，マイクロプロセッサＵ４は，サンプルホールド回路Ｕ１に信号を出力し，サンプルホールド回路Ｕ１は，第１のセンサをサンプリングし，得た値をＣ４に保持する。マイクロプロセッサＵ４は信号を送信し，ホールドコンデンサＣ４に記憶された電圧値をアナログ・デジタル変換器Ｕ２に読込ませる。その後，マイクロプロセッサＵ４はコマンドを出力し，第１のセンサＳ１からのデジタル信号値をアナログ・デジタル変換機Ｕ２からマイクロプロセッサＵ４に転送する。
【００２８】
前記センサのサンプルホールド処理，アナログ・デジタル変換及び記憶のルーチンを，最後のセンサＳｎの読込みと記憶が行われるまで繰り返す。
【００２９】
マイクロプロセッサＵ４がセンサアレイＳ１〜Ｓｎから強磁性物質の存在を示す信号を検出すると，該マイクロプロセッサＵ４は，マイクロプロセッサＵ４のファームウェアによって定義される期間に，適当な映像及び音声アラームに信号を出力する。
【００３０】
アラーム表示シーケンスが終了すると，マイクロプロセッサＵ４は，動作検出器Ｄ１に，該物体又は人物がまだポータルのすぐ近くを移動しているかどうかを判断するよう問い合わせる。動作が検出された場合，マイクロプロセッサＵ４は再び磁場パルス生成回路に信号を送信し，前記センサデータ取得シーケンスを開始する。
【００３１】
動作検出器Ｄ１によって動作が検知されない場合，該動作検知器Ｄ１がセンサアレイＳ１〜Ｓｎに近づく物体又は人物を再び検出するまで，マイクロプロセッサＵ４はスタンバイモードに戻る。
【００３２】
図４に，本発明の一態様による実施形態を示す。磁化コイル１は，センサアレイ構造２又は強磁性体検出器のポータルへの入口に配置することができる。図４において，構成要素を分解図に示す。磁化コイル１はコイル配列の一例である。磁化コイル１は，強磁性ポータル自体の開口部の寸法とほぼ同じ面積を包囲する。動作検出器３はアレイの起動と，磁化シーケンスの開始に用いられる。
【００３３】
磁化シーケンスに含まれる事象を示す図５を参照すると，本発明のこの実施形態の動作をよりよく理解することができる。スクリーニングを受ける人物がポータルに接近すると，動作検出器が作動し，マイクロプロセッサに対して入力信号パルス４を生成する。その後，マイクロプロセッサがパルス５を生成し，それにより，コンデンサバンクの電気スイッチが入り，コンデンサバンクに貯蔵されていたエネルギーが磁化コイル１に放出される（図４参照）。それに応じて，コイル１は磁場パルス波形を生成する。生成されたパルスの波形は６として示され（図５），指数関数的に減衰する性質を有する。１００〜３００マイクロ秒の磁化パルス幅で，対象の強磁性物体を十分に磁化することができる。同様に重要なことに，磁化パルスによって生成された磁場の影響の範囲内で，このパルス幅が強磁性物体に引き起こす並進又は回転変位は，極小から無視できる程度である。磁化パルスによって引き起こされた全ての残効が消散するのに十分な時間（約２０ミリ秒）をおいて，マイクロプロセッサは，図５においてシーケンス７として示される一連の磁化センサのサンプリングルーチンを開始し，ｎ個全てのセンサのサンプリングが終了するまで，サンプリングされた各々がアナログ・デジタル変換器によってデジタル値に変換され保持される。ｎはアレイにおけるセンサの数である。
【００３４】
一連のセンササンプリング及びアナログ・デジタル変換プロセスの終了後，動作検出器が強磁性体検出器の作動を維持すべきと感知した場合，別の磁化パルスが生成される。これらの磁化パルスはそう頻繁に生成される必要はない。１秒間に５フィートという非常に速いペースで歩く人の場合，前進する１歩毎に磁化パルスを生成するためには，毎２００ミリ秒ごとに磁化パルスが必要であろう。
【００３５】
２００マイクロ秒の磁化パルスが２００秒ごとに生成されると，磁化パルス列のデューティーサイクルは０．１パーセントである。このとき，磁化器が３００ガウスのパルス磁場を生成するように構成されている場合，磁場強度の平均は０．３ガウスとなり，これは一般の人に対して安全であると考えられ，認められている平均磁場レベルをかなり下回っている。
【００３６】
図６は，磁化パルス生成回路の一例を示す。マイクロプロセッサからの正のパルスがＪ１に入力され，トランジスタＱ１を作動させる。それに応じて，トランジスタＱ１は，ＨＥＸＦＥＴ Ｑ２を閉じ，コンデンサバンクＣ１，Ｃ２，Ｃ３をコイルＬ１に接続させる。これらの構成要素は，高速かつ大電流のスイッチ装置の一例として提示するに過ぎないことを理解されたい。コンデンサバンクＣ１，Ｃ２，Ｃ３は，マイクロプロセッサからのパルス間に，Ｒ３を介し，電源電圧で充電される。コンデンサバンクＣ１，Ｃ２，Ｃ３は，実効直列抵抗を低減し，貯蔵エネルギー全体を増加させるよう並列に構成されている。コンデンサバンクＣ１，Ｃ２，Ｃ３はコンデンサ配列の一例である。これとは異なるｓ個のコンデンサを用いてもよい。より低い実効直列抵抗を用いた場合，より大きな電流パルスが生成され，その結果，磁場強度のピークがより高くなる。
【００３７】
本発明の一態様による他の実施形態を図７に示す。センサアレイがポータルアセンブリ１２の縦部分に収容される。強磁性物体を最大限に磁化するため，強磁性物体の一番長い軸に沿って磁場を印加する。３つのコイル又は３対のコイル８，９，１０は，それぞれｘ，ｙ，ｚ平面に直交するように配置される。各コイル又は各対のコイルは，それぞれに関連付けられたコンデンサバンク及び電気スイッチを有する。各対のコイルは，該コイル間の領域で互いに補強する磁場を生成する。強磁性物体の形や向きは変化するので，一方向以上に磁場を印加することで改良された磁化が起こる。磁場を３つの直交する方向から印加すると，磁場軸と強磁性物体の最長軸との差は最大で４５度となる。
【００３８】
このように，強磁性物体の磁性を増加させることができる。このように増加した磁性によって，米国特許出願第１０／０９５，５４３号記載の強磁性体検出器の効率の向上が可能となる。
【００３９】
スクリーニングを受ける人物がポータルに近づくと，動作又は位置センサ１１が作動する。センサ１１は，任意の適切な位置に配置されればよい。第１のコンデンサバンクに貯蔵されたエネルギーは，マイクロプロセッサからの出力信号によって１００〜３００マイクロ秒間に一対のｘコイル８に放出される。一対のｘコイル８からの磁場パルスが治まると，マイクロプロセッサは約１ミリ秒待って，強磁性物質の磁区を安定させる。その後，マイクロプロセッサは第２の信号を生成し，第２のコンデンサバンクから一対のｙコイル９にエネルギーを放出させる。一対のｚコイル１０とコンデンサバンクとの組に対して上記プロセスを繰り返す。
【００４０】
全てのコイルからのパルスの生成が完了した後，磁化パルスによって引き起こされた全ての残効が消散するのに十分な時間（約２０ミリ秒）をおいて，マイクロプロセッサは一連の磁場センサのサンプリングルーチンを開始し，サンプリングされた各々がアナログ・デジタル変換器によってデジタル値に変換され保持される。
【００４１】
本発明の一態様による他の実施形態は，ハンドヘルド強磁性体検出器に組み込まれることを含む。この実施形態を図８に示す。センサアレイ１６の感知面に平行で，図８Ａの磁場センサアレイ１６を囲む装置に，コイル１５を埋め込む。マイクロプロセッサからのコマンドに対し，貯蔵エネルギーがコンデンサバンクからコイルに放出され，それにより，コイル１５により生成される磁化パルスの影響の範囲内における強磁性物体が磁化される。このパルスは，ハンドヘルド検出器が対象のエリアを移動するとき，必要に応じて繰り返される。上述のポータルの実施形態と同様，磁化パルスによって引き起こされた全ての残効が消散するのに十分な時間をおいて，センサデータがサンプリングされる。
【００４２】
図８Ａでは，磁力線１７は，コイルの中心線１８から外側に多様な角度をなす。この磁場線がコイルの中心線に対して様々な角度をなす特性により，ハンドヘルド検出器によって対象の領域が検査されることで，強磁性物体は様々な方向の磁場に曝される。強磁性物体の物理的な向きに対する磁場線１７の相対的な配列が物体の磁化に影響を及ぼすので，一方向からの磁力線を用いる場合よりも高い磁化が実現できる。
【００４３】
２組以上のコイルとコンデンサバンクがハンドヘルド検出器に組み込まれた場合，このハンドヘルド検出器にスキャンされる強磁性体を更に多様な角度の磁力線に曝すことが可能である。３つのコイル１８及びセンサアレイ１９を用いた，本発明の一態様によるこのような実施形態を図９に示す。３つのコイル１８に対し，順にパルスが生成され，スキャンされる強磁性物体に作用する磁力線が様々な角度をなす。図９Ａは，３つのコイル１８の重なり合った力線１３を示す。
【００４４】
本発明の他の態様による更に他の実施形態として，頭部装着型の実施形態を図１０に示す。この例は，眼窩に強磁性粒子があるかどうかを感知するのに有益であり得る。３対の直交するコイル２０と２１，２２と２３，２４と２５を示す。センサアレイ２６が目の正面に位置するように示されている。また，他の配置も可能である。マイクロプロセッサが信号を生成すると，一対のコイル（例えば，２０と２１）からの磁場強度が該コイルの間の領域で互いに補強するように，関連付けられたコンデンサバンクが該一対のコイル（例えば２０と２１）にエネルギーを放出する。続いて，マイクロプロセッサは，他の２対のコイル（例えば２２と２３，２４と２５）に対して同様に単極性の磁化パルスを生成する。その後，対象者は，目を動かすように指示されるか，目を動かすような視覚的刺激を受ける。短い時間をおいてから，強磁性体検出センサアレイのサンプルホールドシーケンスが開始され，眼窩における強磁性粒子に関するデジタルデータが取得される。
【００４５】
上述の実施形態を参照して本発明を説明した。本明細書を読み，理解することで，変更や修正がなされるだろう。添付の特許請求の範囲内において，そのような全ての変更や修正は，本発明の１以上の態様を組み合わせた実施形態に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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