(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を検知するための感磁部と該感磁部の磁束変化を検出するコイルとをそれぞれ含む一対の磁気センサと、
該一対の感磁部とともに磁気回路を構成する長手状の結合部材とを有し、
該一対の感磁部の感磁方向と該結合部材の長手方向とが、該一対の感磁部において共通して印加される磁界を前記一対のコイルが等しく検知できる程度に一致しており、
該結合部材は、比透磁率が１００以上の磁性材料、前記感磁部を構成する磁性材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料、又は磁気センサの感磁部材料と同一の磁性材料により構成されるものであって、
前記一対のセンサのコイルからの出力を差動させて磁気を検出する磁気検出装置。
【請求項２】
前記結合部材は、複数の結合部材片からなり、
該複数の結合部材片は、前記結合部材の接合部の断面積径以下の隙間を介して、もしくは密着させられて配設されていること、
を特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記隙間には、比透磁率が１００以上の磁性体が配設されていること、
を特徴とする請求項２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記一対のセンサの感磁部および前記結合部材は、一体的に同一の材料により構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記一対のセンサの感磁部は、該感磁部における接合部の断面積径以下の隙間を介して、もしくは密着して配設されていること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項６】
測定対象物と、前記一対のセンサとを磁気シールドで遮蔽する遮蔽手段を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項７】
非磁性体の電気伝導体からなり、少なくとも前記一対のセンサの感磁部を覆い、接地された被覆部を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項８】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
前記結合部材は導電体であり、
該結合部材と電気的に並列に接続される非磁性体の導電材料からなる並列伝導体を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項９】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部は複数本のアモルファスワイヤであり、
該複数本のアモルファスワイヤは電気的に並列に接続されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１０】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
該第一対のセンサの少なくとも一方には、該アモルファスワイヤと電気的に絶縁され、該アモルファスワイヤに沿って結晶金属ワイヤが配設されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１１】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
前記検出コイルの浮遊容量は、該アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動と、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動が連続して発生するように設定されること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１２】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
該アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値、もしくは該アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値から、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値を減じて得られる値を計測すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１３】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
該アモルファスワイヤの通電電流のパルス幅は、前記磁気インピーダンスセンサの磁界に対するインピーダンス変化が顕著である周波数の逆数の半分程度の値を持つこと、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１４】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
該アモルファスワイヤに通電されるパルスはその繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上であること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【請求項１５】
前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、
前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、
該アモルファスワイヤにパルスを通電したときに前記一対の検出コイルに発生する起電力が逆相になるように該一対の検出コイルを電気的に直列に配線すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置に関するものであり、特に、微小な磁界を精度よく検出することのできる磁気検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体細胞が生ずる磁気信号（磁界）の検出の様に、高精度、例えば高い分解能により磁界の検出が可能な磁気検出装置が求められている。かかる状況において、例えば、高周波電流が通電されたアモルファスワイヤ（ワイヤ形状のアモルファス合金）に外部磁界を加えると、そのインピーダンスが変化する磁気インピーダンス（ＭＩ；Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）効果を利用した磁気インピーダンスセンサが提案されている。例えば、特許文献１に記載の磁気センサがそれである。かかる磁気インピーダンスセンサによれば、微小な磁界変化を前記アモルファスワイヤのインピーダンス変化として捉えることができるので、分解能の高い磁界検出が可能にされる。
【０００３】
一方、微小な磁界を生ずる測定対象物を測定する場合には、前述の様な分解能の高いセンサを使用することに加え、地磁気などの外部磁界の影響を低減することが必要である。外部磁界の影響を低減するため、複数のセンサの出力を差動させて検出を行なうことが行なわれている。すなわち、一方のセンサにおいては測定対象物が生ずる磁界と外部磁界の両者を検出させ、他方においては外部磁界のみを検出させる。そして、両者の出力の差分により、前記測定対象物が生ずる磁界のみを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１９８５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の様に、複数のセンサを作動させる場合において、精度よく測定対象物の生ずる磁界を検出するためには、これら複数のセンサが検出する外部磁界が共通するものである必要があると同時に、一方のセンサは測定対象物が生ずる磁界と外部磁界の両者を検出する一方、他方のセンサは外部磁界のみを検出する必要がある。複数のセンサが近接させれば共通する外部磁界を検出することが可能であるが、その場合、複数のセンサの何れにおいても測定対象物の生ずる磁界をも検出してしまう可能性があるという問題があった。
【０００６】
このように、複数のセンサを差動させて磁界の検出を行なう場合、依然改善すべき問題があった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、複数のセンサを差動させて磁界の検出を行なう場合に、精度のよい検出を可能にする磁気検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための本願第１の発明は、（ａ）磁界を検知するための感磁部と該感磁部の磁束変化を検出するコイルとをそれぞれ含む一対の磁気センサと、（ｂ）該一対の感磁部とともに磁気回路を構成する長手状の結合部材とを有し、（ｃ）該一対の感磁部の感磁方向と該結合部材の長手方向とが、該一対の感磁部において共通して印加される磁界を前記一対のコイルが等しく検知できる程度に一致しており、（ｄ）該結合部材は、比透磁率が１００以上の磁性材料、前記感磁部を構成する磁性材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料、又は磁気センサの感磁部材料と同一の磁性材料により構成されるものであって、（ｅ）前記一対のセンサのコイルからの出力を差動させて磁気を測定する磁気検出装置である。
【発明の効果】
【０００９】
前記第１の発明によれば、前記一対のセンサの感磁部は、比透磁率が１００以上の磁性材料（具体的には、例えばフェライト、パーマロイ、アモルファス合金などの保磁力の小さい磁性材料など）、前記感磁部を構成する磁性材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料（具体的には、例えばコバルト−鉄−シリコン−ボロン合金（Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ合金）など）、又は磁気センサの感磁部材料と同一の磁性材料により構成される前記結合部材とはともに磁気回路を構成するので、前記一対のセンサの両方において環境磁界や磁気的バックグラウンドノイズなどの外部磁界が等しく印加され、これを検出することができる。また前記一対のセンサの一方のみに測定対象物が生ずる磁界を検出させ、前記一対のセンサの出力を差動させることにより、外部磁界の影響を低減し、前記測定対象物が生ずる磁界のみを精度よく検出することができる。
【００１０】
また、本願の第２の発明は、前記第１の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記結合部材は、複数の結合部材片からなり、（ｂ）該複数の結合部材片は、前記結合部材の接合部の断面積径以下の隙間を介して、もしくは密着させられて配設されていること、を特徴とする。このようにすれば、前記結合部材が複数の結合部材片からなる場合であって、前記一対の磁気センサを磁気回路上に厳密には直列とならない場合であっても、これら一対のセンサに印加される外部磁界を平準化することができ、前記第１の発明と同様の効果が得られる。また、このようにすれば、前記１つの磁気回路を構成する結合部材が複数の結合部材片からなる場合において、該複数の結合部材片が電気的に接続されるか否かを選択的に設計することが可能となる。なお、本明細書においては、磁気回路を構成する要素が、一の磁気回路上に磁束が連続するように設けられることを「磁気回路上に直列」という。
【００１１】
また、本願の第３の発明は、前記第２の発明に係る磁気検出装置において、前記隙間には、比透磁率が１００以上の磁性体が配設されていること、を特徴とする。このようにすれば、前記結合部材が複数の結合部材片からなる場合であって、前記一対の磁気センサを磁気回路上に厳密には直列とならない場合であっても、前記第２の発明と同様の効果が得られる。
【００１２】
また、本願の第４の発明は、前記第１の発明に係る磁気検出装置において、前記一対のセンサの感磁部および前記結合部材は、一体的に同一の材料により構成されていること、を特徴とする。このようにすれば、前記感磁部と前記結合部材との特性においてロット間のばらつきがなく、均一性が増すとともに、感磁部と結合部材とは一体的に成形されるので、その製造が容易となる。
【００１３】
また、本願の第５の発明は、前記第１乃至第４の発明に係る磁気検出装置において、前記一対のセンサの感磁部は、該感磁部における接合部の断面積径以下の隙間を介して、もしくは密着して配設されていること、を特徴とする。このようにすれば、１対のセンサの間隔が小さくされることから、磁気検出装置全体の大きさを小さくすることができる。
【００１４】
また、本願の第６の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、測定対象物と、前記一対のセンサとを磁気シールドで遮蔽する遮蔽手段を有すること、を特徴とする。このようにすれば、測定対象物と、前記一対のセンサとを磁気シールドで遮蔽されるので、外部磁界が一対のセンサや測定対象物が生ずる磁界に与える影響が更に低減され、より精度のよい磁界の検出を行なうことができる。
【００１５】
また、本願の第７の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、非磁性体の電気伝導体からなり、少なくとも前記一対のセンサの感磁部を覆い、接地された被覆部を有すること、を特徴とする。このようにすれば、感磁部が帯電している場合に生じるノイズなどが測定結果に及ぼす影響を低減することができる。
【００１６】
また、本願の第８の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）前記結合部材は導電体であり、（ｄ）該結合部材と電気的に並列に接続される非磁性体の導電材料からなる並列伝導体を有すること、を特徴とする。このようにすれば、アモルファスワイヤからなる感磁部を流れる電流量を大きくすることができる。
【００１７】
また、本願の第９の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部は複数本のアモルファスワイヤであり、（ｃ）該複数本のアモルファスワイヤは電気的に並列に接続されていること、を特徴とする。このようにすれば、結合部材が複数本のアモルファスワイヤから成るので、結合部材を流れる電流量を大きくすることができる。
【００１８】
また、本願の第１０の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）前記一対のセンサの少なくとも一方には、該アモルファスワイヤと電気的に絶縁され、該アモルファスワイヤに沿って結晶金属ワイヤが配設されていること、を特徴とする。このようにすれば、前記結晶金属ワイヤを用いて電気的ノイズのみを分離して検出可能となるので、磁気センサの出力から該電気的ノイズを差し引くことにより、磁気センサの出力から電気的ノイズを取り除いた精度のよい計測が可能となる。
【００１９】
また、本願の第１１の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）前記検出コイルの浮遊容量は、該アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動と、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動が連続して発生するように設定されること、を特徴とする。このようにすれば、磁気インピーダンスセンサの出力波形がブロード化し、ノイズの影響を受けにくい測定が可能となる。
【００２０】
また、本願の第１２の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値、もしくは該アモルファスワイヤの通電電流の通電開始により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値から、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により前記検出コイルに発生する誘導電圧の変動を該変動のピークを含む範囲で積算した値を減じて得られる値を計測すること、を特徴とする。このようにすれば、磁気インピーダンスセンサを用いた磁気信号の検出において、感度を高めつつノイズの影響を低減させることができる。
【００２１】
また、本願の第１３の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）該アモルファスワイヤの通電電流のパルス幅は、前記磁気インピーダンスセンサの磁界に対するインピーダンス変化が顕著である周波数の逆数の半分程度の値を持つこと、を特徴とする。このようにすれば、磁気インピーダンスセンサの感度が高感度とされる。
【００２２】
また、本願の第１４の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ａ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｂ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｃ）該アモルファスワイヤに通電されるパルスはその繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上であること、を特徴とする。このようにすれば、磁気インピーダンスセンサの感度が高感度とされる。
【００２３】
また、本願の第１５の発明は、前記第１乃至第５の発明に係る磁気検出装置において、（ｒ）前記一対のセンサは磁気インピーダンスセンサであり、（ｍ）前記磁気センサの感磁部はアモルファスワイヤであり、（ｙ）該アモルファスワイヤにパルスを通電したときに前記一対の検出コイルに発生する起電力が逆相になるように該一対の検出コイルを電気的に直列に配線すること、を特徴とする。このようにすれば、前記一対の検出コイルは該アモルファスワイヤにパルスを通電したときに前記一対の検出コイルに発生する起電力が逆相になるように接続されているので、両検出コイルの出力の差分を取るための回路が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の磁気検出装置のセンサヘッドの構成の一例を拡大して示した図である。
【図２】本実施例の磁気検出装置において、センサヘッドを駆動するための電気信号を入力するとともに、センサヘッドからの出力信号を処理するための回路部の構成の要部を説明する図である。
【図３】アモルファスワイヤに印可されるパルス信号の繰り返し周波数とセンサの感度との関係を説明する図である。
【図４】アモルファスワイヤに印加されるパルス信号と検出コイルに発生する誘導電圧の波形を対比させて示した図である。
【図５】本実施例の磁気検出装置における回路部の構成の図２とは別の要部を説明する図である。
【図６】本実施例の磁気検出装置によって細胞組織の磁気検出を行なう場合の態様を説明する図であって、磁気検出装置のセンサヘッド周辺の構成を拡大して説明する図である。
【図７】本発明の磁気検出装置により得られた磁界強度の時間変化を表した図である。図７（ａ）は測定対象物を設けなかった場合、図７（ｂ）はモルモットの膀胱の平滑筋細胞組織を測定対象物とした場合である。
【図８】図７（ａ）の実験結果をフーリエ解析したものである。図８（ｂ）は図８（ａ）の一部の周波数を拡大した図である。
【図９】図７（ｂ）の実験結果をフーリエ解析したものである。図９（ｂ）は図９（ａ）の一部の周波数を拡大した図である。
【図１０】本発明の磁気検出装置における結合部材の別の態様を説明する図である
【図１１】ワイヤに磁界を印可した場合のワイヤ内の磁界の強さをシミュレーションにより表した図である。
【図１２】隙間と断面積径との比と磁界強度の落ち込みとの関係を示した図である。
【図１３】結合部材の中央に位置する結合部材片のみが、両端の結合部材片とは異なった磁性体によって構成される場合のワイヤ内の磁界の強さをシミュレーションにより表した図である。図１１に対応する図である。
【図１４】結合部材の別の実施態様を説明する図であって、図１０に対応する図である。
【図１５】センサおよび結合部材のさらに別の態様を説明する図であって、図１０に対応する図である。
【図１６】センサおよび結合部材のさらに別の態様を説明する図であって、図１０に対応する図である。
【図１７】センサにおいて、結合部材として複数のアモルファスワイヤが設けられる態様を説明する図である。
【図１８】センサにおいて、結合部材としてのアモルファスワイヤと結晶金属ワイヤとが設けられる態様を説明する図である。
【図１９】図１８に示す検出コイルを含んで構成される磁気検出装置の構成の要部を説明する図であって、図２に対応する図である。
【図２０】本発明の磁気検出装置の別の実施例における構成を説明する図であり、図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の磁気検出装置１０の構成の一例を示した図である。図１に示すように、磁気検出装置１０は磁界を検出するためのセンサヘッド１１と、そのセンサヘッド１１を駆動するための電流を供給するとともにセンサヘッド１１から出力される電気信号を処理するための回路部２１とを有して構成されている。このうちセンサヘッド１１は、一対の磁気センサ１２ａおよび１２ｂ（以下、これらを区別しない場合には「磁気センサ１２」という。）を含んで構成される。磁気センサ１２のうち、一方の磁気センサ１２ａは測定対象物５０（図５など参照）が生ずる磁界を検出するための測定用センサ１２ａであり、他方の磁気センサ１２ｂは、その測定対象物５０からの磁界を検出しない一方、地磁気などの測定対象物５０以外によって生ずる磁界である外部磁界を検出する参照用センサ１２ｂである。両磁気センサ１２はかかる目的を達成する様に、すなわち、参照用磁気センサ１２ｂが測定対象物５０からの磁界を検出しない様に配設されている。本実施例では例えば、測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂは両者の間が５０ｍｍだけ離れるように配設されている。
【００２７】
本実施例においては、これら磁気センサ１２は磁気インピーダンスセンサであり、それぞれ、感磁部の磁束変化を検出する検出コイル１３（後述する検出コイル１３ａと１３ｂとを区別しない場合、「検出コイル１３」という。）と、後述する結合部材としてのアモルファスワイヤ１４を含んで構成されている。また検出コイル１３はそれぞれ、中空のコイル状に設けられており、コイルの両端の電圧を後述する電気回路を用いて検出することができるようにされており、本実施例においてはその一方が接地されている。具体的には、測定用センサ１２ａに設けられた検出コイル１３ａの両端の電位差ｖｏｕｔ＿ａおよび参照用センサ１２ｂに設けられた検出コイル１３ｂの両端の電位差ｖｏｕｔ＿ｂが検出可能とされている。これら測定用センサ１２ａに設けられた検出コイル１３ａと参照用センサ１２ｂに設けられた検出コイル１３ｂとは同一形状で、例えば、線径６０μｍ、内径０．２ｍｍ、巻数５００、長さ１０ｍｍのコイルである。
【００２８】
また、検出コイル１３の中空部分には、アモルファスワイヤ１４が通されている。本実施例においては、図１に示す様にアモルファスワイヤ１４は長手方向に延びる棒状の形状を有しており、一本のアモルファスワイヤ１４が検出コイル１３ａの中空部分と検出コイル１３ｂの中空部分とを通る（貫く）様に配設されている。すなわち、本実施例のアモルファスワイヤ１４は、両磁気センサ１２を磁気回路上で結合する結合部材としても機能している。
【００２９】
なお、本実施例においては、結合部材としてアモルファスワイヤ１４が用いられているが、結合部材が両磁気センサ１２を磁気的に直列に結合するためには、結合部材としては、比透磁率が１００以上の磁性材料、感磁部を構成する材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料、又は感磁部と同一の磁性材料により構成されることが望ましい。
【００３０】
本実施例においては、アモルファスワイヤ１４は、例えば長さ７２ｍｍ、線径３０μｍのものが用いられる。アモルファスワイヤ１４の両端には、そのアモルファスワイヤ１４に電流ｉｉｎを印加することができるように配線が設けられている。図１の例においては、アモルファスワイヤ１４の一端に後述する発振器２２からの電流ｉｉｎが印加されるようになっており、他端は接地されている。すなわち、本実施例においてアモルファスワイヤ１４のうち、磁気センサ１２の検出コイル１３内に位置する部分は感磁部として機能している。
【００３１】
また本実施例においては、アモルファスワイヤ１４のうち、両検出コイル１３によって挟まれる内側において、電気伝導体からなる並列伝導体１８が、アモルファスワイヤ１４と電気的に並列になる様に接続されている。このようにすれば、その並列伝導体１８を含むアモルファスワイヤ１４の両端の抵抗が、アモルファスワイヤ１４単体の場合よりも、すなわち並列伝導体１８がない場合よりも減少することからより多くの電流を流すことができる。すなわち、本実施例のように、磁気センサ１２として磁気インピーダンスセンサが用いられる場合、アモルファスワイヤ１４により大電流を流すことができれば、磁気センサ１２の分解能（検出性能）の向上が可能となる。具体的には例えば、前記並列伝導体１８としては、線径０．７ｍｍ、長さ４５ｍｍの銅線が用いられる。ここで、並列伝導体１８は非磁性であるので、磁気センサ１２の検出に影響を与えない。
【００３２】
また本実施例においては、センサヘッド１１において、磁気センサ１２の表面および裏面を覆う被覆部１６が設けられている。この被覆部１６は電気伝導体からなり、接地されている。これにより、周囲における電界の変動が磁気センサ１２に及ぼす影響を低減することができる。具体的には本実施例においては、被覆部１６は導電性フィルムによって構成されている。この被覆部は、磁気センサ１２が基板上に設けられる場合には、その基板の表面および裏面を覆う様にしてもよい。また、これらに加えて側面を覆う様にしても良い。また、少なくとも表面が覆う様にされても良い。
【００３３】
また、本実施例においては、センサヘッド１１は外部磁界の影響を低減するための遮蔽部２０が設けられており、磁気センサ１２や測定対象物５０はその遮蔽部２０内に配設されるようになっている。この遮蔽部２０は比較的大きい透磁率を有する物質、例えばパーマロイなどによってセンサヘッド１１を囲むようにして構成されている。
【００３４】
図２は、図１に示す本実施例の磁気検出装置１０のうち、センサヘッド１１と、回路部２１の構成の一部であってセンサヘッド１１との入出力を行なう部分とを説明する図である。回路部２１は、前記センサヘッド１１を駆動するための電気信号ｉｉｎを入力するとともに、センサヘッド１１からの出力信号Ｖｏｕｔ＿ａ、Ｖｏｕｔ＿ｂを処理し、センサヘッド１１において検出された磁界強度に関する情報を算出する。また、本実施例においては、回路部２１には、具体的には例えばモニタなどの表示装置である出力装置９０が接続されており、算出されたセンサヘッド１１における磁界強度に関する情報が表示される。なお、出力装置９０は本発明の磁気検出装置１０に必須ではなく、例えば、算出されたセンサヘッド１１における磁界強度に関する情報が他の機器に電子的な情報として伝達されるようにしてもよい。
【００３５】
図２に示す回路部２１のうち、発振器２２からは、アモルファスワイヤ１４に通電される電流ｉｉｎなどの元となるパルス信号、すなわち矩形波が生成される。この矩形波は、アンプ２４によって所定の増幅が行なわれ、アモルファスワイヤ１４に印加される。本実施例においては例えば、パルス信号の振幅が２〜３Ｖとなるように増幅が行なわれる。図３はアモルファスワイヤに印可されるパルス信号の繰り返し周波数とセンサの感度との関係の一例を説明する図である。この図３に示されるセンサの感度が良好となる繰り返し周波数が選択される。具体的には図３の例においては、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上においてはセンサの感度がほぼ一定であるので、繰り返し周波数が１０ｋＨｚとされる。また、パルス幅は、磁気インピーダンスセンサが高感度化するように、予め実験的にあるいはシミュレーションにより得られた値とされる。具体的には、アモルファスワイヤ１４のインピーダンス変化が最も顕著な周波数が１０ＭＨｚである場合には、パルス幅が５０ｎｓとなり、デューティー比は０．０００５となる。
【００３６】
サンプルホールド回路２６、３０はそれぞれ、検出コイル１３ａ、１３ｂの両端電位差、すなわち両端における電圧の差（起電力）が入力される。このサンプルホールド回路２６、３０においては、アモルファスワイヤ１４に印加するパルス信号の立ち上がり（通電開始）によりコイルに発生する誘導電圧について、その立ち上がり（図４の時刻ｔ１）からピーク（図４の時刻ｔ２）を含む時間範囲において積分して出力を行なう。具体的には例えば前記時間範囲は１０ｎｓ〜５０ｎｓのように設定される。このため、サンプルホールド回路２６、３０には前述の発振器２２によって出力されるパルス信号が入力されており、サンプルホールド回路２６、３０はこのパルス信号の立ち上がりをスイッチとして作動を行なう。また、バッファアンプ２８、３２はそれぞれ、サンプルホールド回路２６、３０の出力を差動アンプ３４へ流す。
【００３７】
なお、検出コイル１３においては、図４に示す様に、アモルファスワイヤ１４に印加されるパルス信号における立ち上がり（通電開始）によって検出コイル１３に発生する誘導電圧の波形と、パルス信号における立ち下がり（通電遮断）によって検出コイル１３に発生する誘導電圧との変動とが連続して発生するよう、すなわち、パルス信号における立ち上がり（通電開始）によって検出コイル１３に発生する誘導電圧の波形とパルス信号における立ち下がり（通電遮断）によって検出コイル１３に発生する誘導電圧との波形との間に誘導電圧が例えば０に留まる時間がないようにされている。前述の検出コイル１３の形状として例示した、線径６０μｍ、内径０．２ｍｍ、巻数５００、長さ１０ｍｍのコイルは、本実施例においてこの条件を満たすものである。
【００３８】
図２に戻って、差動アンプ３４は、これらバッファアンプ２８、３２を介して出力されたサンプルホールド回路２６、３０のそれぞれの出力の差分を増幅してｖｏｕｔとして出力する。具体的には、測定用センサ１２ａの検出コイル１３ａに関連するバッファアンプ２８を介したサンプルホールド回路２６の出力と、参照用センサ１２ｂの検出コイル１３ｂに関連するバッファアンプ３２を介したサンプルホールド回路３０の出力との差が算出されて出力される。
【００３９】
図５は、本実施例の磁気検出装置１０における回路部２１の構成の別の要部を説明する図である。具体的には、図２の差動アンプ３４の出力ｖｏｕｔの更なる処理が行なわれる部分を説明する図である。すなわち、回路部２１は、図２に示された回路と図５に示された回路とを含んで構成される。なお、差動アンプ３４は図２および図５の両方に重複して描かれている。
【００４０】
具体的には、差動アンプ３４の出力ｖｏｕｔは、ハイパスフィルタ３６によって所定の周波数、例えば０．３Ｈｚより低い周波数成分は遮断される。また、アンプ３８によって所定の増幅が行なわれる。続いてローパスフィルタによって、所定の周波数、例えば３０Ｈｚより高い周波数成分が遮断される。さらにノッチフィルタ４２によって特定の周波数、例えば６０Ｈｚの周波数成分が遮断された後、アンプ４４による所定の増幅が行なわれ、更にノッチフィルタ４６により別の特定の周波数、例えば１８０Ｈｚの周波数成分が遮断され、出力Ｅｏｕｔ（Ｖ）が出力される。この出力Ｅｏｕｔ（Ｖ）を予め得られている換算方法によって磁界強度に変換することにより、測定対象物５０の発生する磁界強度を得ることができる。
【００４１】
図６は、本実施例の磁気検出装置１０によって細胞組織の磁気検出を行なう場合の態様を説明する図であって、磁気検出装置１０のセンサヘッド１１周辺の構成を拡大して説明する図である。図６（ａ）はセンサヘッド１１を平面に置いて磁気センサ１２の長手方向を横から水平に見た図であり、図６（ｂ）はセンサヘッド１１を平面に置いて磁気センサ１２の長手方向に向かって水平に見た図である。
【００４２】
図６の例は、測定対象物５０は生体細胞組織である場合の例である。すなわち、測定用センサ１２ａの上方には、測定対象物５０である生体細胞組織を生存状態に維持するために樹脂容器５２が配設されている。なお、図６において磁気センサ１２は基板６０に取り付けられており、その基板６０の上に樹脂容器５２を支持するために樹脂板５６が基板６０から延設されている。また、測定対象物５０と測定用センサ１２ａとの距離は、その測定対象物５０が生ずる磁界が測定用センサ１２ａによって測定可能な程度となるように、樹脂容器５２の底板の厚さや樹脂板５６によって調整される。なお、センサヘッド１１は前記基板６０を含むように定義されることも可能である。
【００４３】
樹脂容器５２には測定対象物５０である生体細胞組織を保存するためのクレブス液５４が注入されており、測定対象物５０はそのクレブス液５４中に浸されることにより生存状態が維持されている。なお、図６には図示されていないが、クレブス液５４は測定対象物５０が維持されるのに適切な温度とされており、また、その温度を保持するための加温装置やクレブス液５４の循環装置などが設けられてもよい。
【００４４】
（実験例）
以下、上述の本発明の磁気検出装置１０により、測定対象物５０としてモルモットの膀胱の平滑筋細胞組織の活動電流を測定するための実験例について説明する。図７は、本発明の磁気検出装置１０により得られた磁界強度の時間変化を表した図である。このうち、図７（ａ）は測定対象物５０を設けなかった場合、すなわち外部磁界のみの磁界強度の時間変化を表している。また、図７（ｂ）はモルモットの膀胱の平滑筋細胞組織を測定対象物５０とした場合の磁界強度の時間変化を表している。この場合、アモルファスワイヤ１４と測定対象物５０との距離が１〜３ｍｍとなるようにされている。また、クレブス液は３０〜３５℃とされている。
【００４５】
本発明の磁気検出装置１０においては、その出力は測定用センサ１２ａの検出出力と参照用センサ１２ｂの検出出力との差分とされるので、本来的にはその出力は０になることが理想であり、図７（ａ）の場合に検出される磁界強度はノイズとなる。図７（ａ）の磁界強度は、後述する図７（ｂ）の場合、すなわち測定対象物５０を測定する場合と比較して、十分小さいノイズレベルとなっていることがわかる。一方図７（ｂ）によれば、測定対象物５０が生ずる磁界強度が十分な分解能によって検出されていることがわかる。
【００４６】
図８および図９は、それぞれ前述の図７（ａ）および図７（ｂ）として得られた実験結果をフーリエ解析したものであり、図８（ｂ）および図９（ｂ）はそれぞれ図８（ａ）および図９（ａ）の一部の周波数を拡大した図である。特に図８（ｂ）と図９（ｂ）とを比較すると、本発明の磁気検出装置１０によれば、１０ｐＴ以下の分解能により磁界強度の検出を行なうことができることがわかる。
【００４７】
前述の実施例によれば、本発明の磁気検出装置１０において、磁気センサ１２の感磁部は、比透磁率が１００以上の磁性材料、感磁部を構成する磁性材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料、又は磁気センサ１２の感磁部と同一の磁性材料により構成される結合部材１４としてのアモルファスワイヤにより磁気回路上に直列に結合されるので、磁気センサ１２の両方において環境磁界や磁気的バックグラウンドノイズなどの外部磁界が等しく印加され、これを検出することができる。また測定用センサ１２ａに測定対象物が生ずる磁界を検出させ、参照用センサ１２ｂの出力を差動させることにより、外部磁界の影響を低減し、測定対象物５０が生ずる磁界のみを精度よく検出することができる。
【００４８】
また、前述の実施例によれば、非磁性体の電気伝導体からなり、磁気センサ１２の検出コイル１３を覆い、接地された被覆部１６を有するので、磁気センサ１２が帯電している場合に生じる電界ノイズなどが測定結果に及ぼす影響を低減することができる。
【００４９】
また、前述の実施例によれば、磁気センサ１２は磁気インピーダンスセンサ（ＭＩセンサ）であり、結合部材１４はアモルファスワイヤであり、結合部材１４と電気的に並列に接続される非磁性体の導電材料からなる並列伝導体１８を有するので、アモルファスワイヤ１４を流れる電流量を大きくすることができる。
【００５０】
また、前述の実施例によれば、磁気センサ１２は、検出コイル１３を有する磁気インピーダンスセンサであり、結合部材１４はアモルファスワイヤであり、検出コイル１３の浮遊容量は、アモルファスワイヤ１４の通電電流の通電開始により検出コイルに発生する誘導電圧と、該アモルファスワイヤの通電電流の通電遮断により検出コイルに発生する誘導電圧の変動が連続して発生するように設定されるので、磁気インピーダンスセンサの出力波形がブロード化し、ノイズの影響を受けにくい測定が可能となる。
【００５１】
また、前述の実施例によれば、磁気センサ１２は、検出コイル１３を有する磁気インピーダンスセンサであり、結合部材１４はアモルファスワイヤであり、検出コイルの誘導電圧のピークを含む範囲で積算した値を計測するので、磁気インピーダンスセンサにおいて、パルス状の電流が感磁部に加えられる際に、該パルスの立ち上がりに応じた感磁部の磁界変化を検出することができる。この感磁部の磁界には、感磁部自身が生ずる磁界と感磁部における外部磁界とを含む。
【００５２】
また、前述の実施例によれば、磁気センサ１２は磁気インピーダンスセンサであり、結合部材１４はアモルファスワイヤであり、アモルファスワイヤの通電電流のパルス幅は、前記磁気インピーダンスセンサの磁界に対するインピーダンス変化が顕著である周波数の逆数の半分程度の値を持つので、磁気インピーダンスセンサの感度が高感度とされる。
【００５３】
また、前述の実施例によれば、磁気センサ１２は磁気インピーダンスセンサであり、結合部材１４はアモルファスワイヤであり、該アモルファスワイヤに通電されるパルスはその繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上であるので、磁気インピーダンスセンサの感度が高感度とされる。
【００５４】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００５５】
図１０は、本発明の磁気検出装置における結合部材１４の別の態様を説明する図である。前述の実施例１においては、結合部材１４は一本の棒状に長手方向に延びる形状を有していたが、図１０の例においては、結合部材１４は３つの結合部材片１４ａ、１４ｂ、１４ｃからなっている。また、結合部材片１４ａ、１４ｂの間には隙間Ｔ１が、結合部材片１４ｂ、１４ｃの間には隙間Ｔ２が、それぞれ設けられている。このとき、磁気センサ１２の検出コイル１３を貫くように配設されている結合部材片１４ａ、１４ｃが感磁部として機能している。
【００５６】
ここで、隙間Ｔ１およびＴ２は、前記結合部材の断面積径以下の長さとされているか、もしくは結合部材片１４ａ、１４ｂおよび１４ｂ、１４ｃは密着させられて配設されている。このようにすることにより、隙間からの磁束の漏れを小さくするとともに、隙間への外部からの磁束の侵入を低減することができる。なお断面積径とは断面が円形状でない場合に、その断面と等しい断面積を有する円の直径である。また隙間Ｔ１およびＴ２は、好適には同じ値とされるが、上記条件を満たす限り異なってもよい。なお、結合部材片１４ａ、１４ｂ間および１４ｂ、１４ｃ間が密着されていない場合には、前記隙間Ｔ１を介して対向する結合部材片１４ａおよび１４ｂの各端部間、および前記隙間Ｔ２を介して対向する結合部材片１４ｂ、１４ｃの各端部間を図示しない導体によって電気的に接続されており、結合部材片１４ａ乃至１４ｃを前記パルス電流が流れるようにされている。なお、磁気センサ１２の感磁部として機能しない結合部材片１４ｂには前記パルス電流が流れる必要がないことから、結合部材片１４ｂを介して対向する結合部材片１４ａ、１４ｃの端部間を図示しない導体によって電気的に接続してもよい。
【００５７】
図１１は、長さ２０ｍｍ、直径４０μｍのワイヤにワイヤの長手方向に並行な５０μＴの磁界を印可した場合のワイヤ内のワイヤの長手方向の磁界の強さをシミュレーションにより表した図である。図１１（ａ）は、実施例１における結合部材１４の場合、すなわち、結合部材１４が一本の棒状の部材からなる場合である。磁界強度は結合部材１４（ワイヤ）の中央を中心として対称に分布している。従って、測定用センサ１２ａと参照用センサ１２ｂとをワイヤの中央を対称とした位置に配設することにより、等しい環境磁界を測定しうる。
【００５８】
図１１（ｂ）は、本実施例における結合部材１４の場合、すなわち、結合部材１４は結合部材片１４ａ、１４ｂ、１４ｃからなる場合である。結合部材片１４ａ、１４ｃの長さはそれぞれ２ｍｍであり、結合部材片１４ｂの長さは１６ｍｍである。また、隙間Ｔ１およびＴ２はそれぞれワイヤの断面積径と等しい０．０４ｍｍ（４０μｍ）である。この場合、隙間の位置すなわち＋８ｍｍと−８ｍｍの位置でそれぞれ磁界の強度に落ち込みが見られるが、その落ち込みは小さく、磁束の漏れが小さい。また、図１１（ａ）の場合と同様、磁界強度は結合部材１４（ワイヤ）の中央を中心として対称に分布している。従って、測定用センサヘッド１２ａと参照用センサ１２ｂとをワイヤの中央を対称とした位置に配設することにより、等しい環境磁界を測定しうる。
【００５９】
一方、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の場合と同様、結合部材１４は結合部材片１４ａ、１４ｂ、１４ｃからなる場合である。結合部材片１４ａ、１４ｃの長さはそれぞれ２ｍｍであり、結合部材片１４ｂの長さは１６ｍｍである点も図１１（ｂ）と同様である。一方、隙間Ｔ１およびＴ２はそれぞれワイヤの断面積径よりも大きい０．１ｍｍ（１００μｍ）である。この場合、隙間の位置すなわち＋８ｍｍと−８ｍｍの位置でそれぞれ磁界の強度に落ち込みが見られるが、その落ち込みが大きく、０近くまで落ち込んでいる。すなわち、磁束の漏れが大きく、また外部からの磁束の侵入も大きい。従って、このようなワイヤにおいては結合部材片１４ａ、１４ｃにそれぞれ対応して設けられた測定用センサ１２ａと参照用センサ１２ｂとによって等しい環境磁界を測定することは困難となる。
【００６０】
図１２は、隙間と断面積径との比とその隙間における磁界強度の落ち込みとの関係を示した図である。図１２に示す様に、隙間と断面積径との比が１よりも小さくなるとその隙間における磁界強度の落ち込みが急激に大きくなる。すなわち、隙間の大きさが断面積径の大きさよりも大きくなると磁界強度の落ち込みが大きくなり、その隙間を介した２つの結合部材片が磁気回路上で直列であるのと同等の効果がもはや得られないことがわかる。
【００６１】
なお、本実施例においても磁気センサ１２に磁気インピーダンスセンサが用いられる場合には、測定用センサ１２ａの中空部分を通る結合部材１４ａと参照用センサ１２ｂの中空部分を通る結合部材１４ｂとは、電気伝導体１８によって電気的に接続される。これによりアモルファスワイヤからなる結合部材１４ａおよび結合部材１４ｂに電流が印可される。
【００６２】
また、上述の実施例においては結合部材片１４ａ、１４ｂ、１４ｃはいずれも同一の磁性体であってもよいし、中央に位置する結合部材片１４ｂのみが、結合部材片１４ａ、１４ｃとは異なった磁性体によって構成されてもよい。なお、結合部材片の数は本実施例のように３つに限られないが、前述の様に結合部材１４全体として見た場合に、中心を対称に磁界強度が分布することにより、測定用センサ１２ａと参照用センサ１２ｂとによって等しい外部磁界（環境磁界）の検出が可能となるので、結合部材片の構成も結合部材１４の長手方向中央を中心として対称な形状となることが望ましい。
【００６３】
また、磁気センサ１２に対応する結合部材片１４ａおよび１４ｃ以外の結合部材片１４ｂは、比透磁率が１００以上の磁性体であることが望ましい。これを満たさない場合、結合部材１４における磁界強度の分布に変曲点が生じ、長さ方向の位置に対して急激な磁界強度の変動が生じる可能性があるためである。
【００６４】
図１３は、中央に位置する結合部材片１４ｂのみが、結合部材片１４ａ、１４ｃとは異なった磁性体によって構成される場合のワイヤの長手方向の磁界の強さを、図１１と同様の条件によりシミュレーションにより表した図である。このうち図１３（ａ）乃至（ｃ）において、結合部材片１４ａ、１４ｃの比透磁率は１５０００とされる。また、図１３（ａ）においては結合部材片１４ｂの比透磁率は５０００、図１３（ｂ）においては１０００、図１３（ｃ）においては１００の場合に対応している。
【００６５】
図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）を比較すると、結合部材片１４ｂの比透磁率が１００以上である図１３（ａ）および図１３（ｂ）の場合は、いずれも結合部材１４における磁界強度の分布が結合部材１４の長手方向の中央を中心として対称であり、かつ滑らかに変化している。一方、結合部材片１４ｂの比透磁率が１００である図１３（ｃ）の場合は、結合部材１４における磁界強度の分布が結合部材１４の長手方向の中央を中心として対称であるものの、その分布に変曲点が生じており、これ以上急激な変化であれば、測定用センサ１２ａと参照用センサ１２ｂとによって等しい外部磁界（環境磁界）の検出が困難となる。
【００６６】
また、図１１の例においては、隙間Ｔ１およびＴ２は単なる隙間であったが、図１４に示す様に、隙間Ｔ１およびＴ２に、結合部材１４を構成する磁性体とは異なる磁性体６２ａ、６２ｂを挟み込む様にしてもよい。この場合であっても前述の場合と同様の理由により、比透磁率が１００以上の磁性体であることが望ましい。
【００６７】
前述の実施例２によれば、結合部材１４が複数の結合部材片１４ａ、１４ｂ、１４ｃからなる場合であって、磁気センサ１２が磁気回路上に厳密には直列とならない場合であっても、これら磁気センサ１２に印加される外部磁界を平準化することができ、実施例１と同様の効果が得られる。
【００６８】
また、前述の実施例２によれば、隙間Ｔ１、Ｔ２には、比透磁率が１００以上の磁性体が配設されているので、結合部材１４が複数の結合部材片１４ａ、１４ｂ，１４ｃからなる場合であって、前記測定用センサ１２ａおよび検出用センサ１２ｂを磁気回路上に厳密には直列とならない場合であっても、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６９】
図１５は、本発明の磁気検出装置における磁気センサ１２および結合部材１４のさらに別の態様を説明する図である。前述の実施例１および実施例２においては、測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂはそれぞれ検出部としての検出コイル１３とその中心を貫くアモルワスワイヤが結合部材１４として用いられていた。しかしながら、磁気センサ１２が磁気インピーダンスセンサである場合、パルス電流が印可されたアモルファスワイヤそのものの両端電圧を検出することによっても磁界の検出が可能である。
【００７０】
図１５に示す本実施例の磁気センサ１２および結合部材１４においては、両者はアモルファス素材によって一体的に形成されている。すなわち、測定用センサ１２ａの感磁部、参照用センサ１２ｂの感磁部、および結合部材１４が一部材として設けられている。この場合、結合部材に印可される電流や磁気センサ１２の両端電圧は図１５に例示する様な位置によって入力もしくは検出される。このような場合であっても、測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂは結合部材１４によって磁気回路上において直列にされているので、実施例１と同様の効果が得られる。
【００７１】
前述の実施例３によれば、磁気センサ１２の感磁部および結合部材１４は、一体的に同一の材料により構成されているので、製造が容易となる。
【実施例４】
【００７２】
図１６は、本発明の磁気検出装置における磁気センサ１２および結合部材１４のさらに別の態様を説明する図である。前述の実施例においては、測定用センサ１２ａは測定対象物５０が生ずる磁界を検出する一方、参照用磁気センサ１２ｂは、その測定対象物５０からの磁界を検出しないことを目的として、所定の間隔だけ離れるように配設された。一方、本実施例においては、例えば、図１６に示す様に、前述の様に磁気センサ１２が磁気インピーダンスセンサであって、検出コイルを有さず、アモルファスワイヤ１４が検出部１３を兼ねる構成の場合において、参照用磁気センサ１２ｂが測定対象物５０からの磁界を検出しない範囲において、両者を近接して配置させられている。この場合、実施例２において説明した様に、測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂとが磁気的に直列とされる場合と同様の効果を得るためには、測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂとの隙間が、結合部材としてのアモルファスワイヤ１４の断面積径以下の隙間となるようにされる。
【００７３】
前述の実施例４によれば、磁気センサ１２の感磁部は、結合部材１４の断面積径以下の隙間を介して、もしくは密着して配設されていること、を特徴とする。このようにすれば、磁気センサ１２の間隔が小さくされることから、磁気検出装置全体の大きさを小さくすることができる。
【実施例５】
【００７４】
図１７は、本発明の磁気検出装置における磁気センサ１２の別の態様を説明する図である。前述の実施例においては、磁気センサ１２の検出コイル１３の中空部分を貫くように結合部材として一本のアモルファスワイヤ１４が設けられたが、図１７の例においては、複数のアモルファスワイヤ１４が設けられている点において異なる。図１７においては、複数のアモルファスワイヤ１４が検出コイル１３の両端に設けられたボビン６２に設けられた複数の孔にそれぞれ一本ずつ通されることにより、複数のアモルファスワイヤ１４が接触することなく検出コイル１３の中を貫いている。
【００７５】
このようにすれば、複数本のアモルファスワイヤにより、結合部材１４全体での表皮電流を大きくすることができ、磁気インピーダンスセンサの分解能が向上する。
【実施例６】
【００７６】
また、図１８は、検出コイル１３のさらに別の態様を説明する図である。図１８の例においては、図１７の場合と同様に検出コイル１３の両端にボビン６２が取り付けられており、そのボビン６２には複数の孔が設けられている。結合部材１４としてのアモルファスワイヤ１４に加えて、該アモルファスワイヤ１４と絶縁された結晶金属ワイヤ６４が、それぞれボビン６２の複数の孔に通されている。この結晶金属ワイヤ６４としては、アモルファスワイヤと同等の電気的特性、具体的には例えば抵抗値が近似する金属ワイヤが用いられ、例えば、ニクロム線などが用いられる。
【００７７】
磁気センサ１２の周囲にある物体のインピーダンスが変化すると電気的ノイズが発生するが、アモルファスワイヤに通電して磁界強度の検出を行なうと、検出された磁界強度は前記電気的ノイズを含んだものとなる。一方結晶金属ワイヤに通電を行なって磁界強度の検出を行なうと、その電気的ノイズを検出することができる。従って、このような構成の磁気センサ１２を用いる場合、アモルファスワイヤに通電して磁界の検出を行なった後、結晶金属ワイヤに通電して同様に磁界を検出し、両者の差分を算出しこれを検出された磁界強度とすることで、より精度のよい検出ができる。かかる構成は、特に生体を検出対象とする場合に有効である。
【００７８】
図１９は、図１８に示す検出コイル１３を用いて構成されるセンサヘッド１０１と回路部７１とを含んで構成される磁気検出装置１００の構成の要部を説明する図である。図１９は、前述の実施例における図２に対応する図である。図１９において、回路部７１は図２の磁気検出装置１０における回路部２１に対応するものである。すなわち、図１９に示された回路部７１は、その一部であって、センサヘッド１０１との入出力を行なう部分である。図１９に示された回路部７１のうち、発振器７２、７３はそれぞれ図２の発振器２２に対応する。この発振器７２、７３からは、アモルファスワイヤ１４および結晶金属ワイヤ６４にそれぞれに通電される電流ｉｉｎなどの元となるパルス信号、すなわち矩形波が生成される。また、発振器７２、７３から発信されたパルス信号（矩形波）は、図２のアンプ２４に対応するアンプ７４、７５によってそれぞれ所定の増幅が行なわれ、アモルファスワイヤ１４および結晶金属ワイヤ６４にそれぞれ印加される。発振器７２およびアンプ７４によるアモルファスワイヤ１４へのパルス信号の印可と発振器７３およびアンプ７５による結晶金属ワイヤ６４へのパルス信号の印可とは、例えば予め定められた所定時間ごとに交互に行なわれる。
【００７９】
図２のサンプルホールド回路２６に対応するサンプルホールド回路７６、７７にはそれぞれ、検出コイル１３ａの両端電位差（起電力）が入力される。サンプルホールド回路７６は前記発振器７２がアモルファスワイヤ１４に電流を印可した場合の検出コイル１３ａの電圧を検出するためのものであり、サンプルホールド回路７７は前記発振器７３が結晶金属ワイヤ６４に電流を印可した場合の検出コイル１３ａの電圧を検出するためのものである。また、バッファアンプ７８、７９は、図２におけるバッファアンプ２８に対応するもので、それぞれサンプルホールド回路７６、７７からの出力を後段に流す。
【００８０】
図２のサンプルホールド回路３０に対応するサンプルホールド回路８０、８１にはそれぞれ、検出コイル１３ｂの両端電位差（起電力）が入力される。サンプルホールド回路８０は前記発振器７２がアモルファスワイヤ１４に電流を印可した場合の検出コイル１３ｂの電圧を検出するためのものであり、サンプルホールド回路８１は前記発振器７３が結晶金属ワイヤ６４に電流を印可した場合の検出コイル１３ｂの電圧を検出するためのものである。また、バッファアンプ８２、８３は、図２におけるアンプ３２に対応するもので、それぞれサンプルホールド回路８０、８１からの出力を後段に流す。
【００８１】
差動アンプ８４および８５は図２の差動アンプ３４に対応する。このうち差動アンプ８４はサンプルホールド回路７６、８０の出力の差分を増幅してｖｏｕｔ＿１として出力する。具体的には、測定用センサ１２ａの検出コイル１３ａに関連するバッファアンプ７８の出力から、参照用センサ１２ｂの検出コイル１３ｂに関連するバッファアンプ８２の出力の差が算出されて出力される。一方、差動アンプ８５はサンプルホールド回路７７、８１の各出力の差分を増幅してｖｏｕｔ＿２として出力する。具体的には、測定用センサ１２ａの検出コイル１３ａに関連するバッファアンプ７９の出力から、参照用センサ１２ｂの検出コイル１３ｂに関連するバッファアンプ８３の出力の差が算出されて出力される。
【００８２】
このように、出力ｖｏｕｔ＿１はアモルファスワイヤ１４に電流を印可した際の出力であるが、磁気検出装置１０の周囲に電気的ノイズ（電界ノイズ）が存在すると、その電気的ノイズの影響を含んだものとなる。一方、出力ｖｏｕｔ＿２は結晶金属ワイヤ６４に電流を印可した差異の出力であり、周囲の磁界の影響を含まず、前記電気的ノイズの影響を含んだものとなる。そこで、出力ｖｏｕｔ＿１から出力ｖｏｕｔ＿２を例えば図示しない差動アンプなどにより減じて得られる値を出力ｖｏｕｔとすることにより、電気的にノイズの影響を低減したさらに精度のよい磁界の検出が可能となる。
【実施例７】
【００８３】
図２０は、本発明にかかる磁気検出装置のさらに別の実施例を説明する図である。前述の実施例においては、前述の図２や図１９に示すように、測定用磁気センサ１２ａの出力と参照用磁気センサ１２ｂの出力との差分を差動アンプなどにより得ることにより、環境磁界の影響を低減した。本実施例の磁気検出装置１１０においては、測定用磁気センサ１２ａの検出コイル１３ａと参照用磁気センサ１２ｂの検出コイル１３ｂとが、アモルファスワイヤ１４にパルス電流を印可（通電）したときにこれら検出コイル１３ａおよび１３ｂに発生する起電力が相互に逆相になるようにされるとともに、これら検出コイル１３ａおよび１３ｂが電気的に直列に接続されている。具体的には例えば、検出コイル１３ａと１３ｂとでコイルの巻線方向が同じ向きとされるとともに、検出コイル１３ａおよび１３ｂの同じ側（例えば図２０において検出コイル１３ａの右端および検出コイル１３ｂの右端）が接続され、検出コイル１３ａおよび１３ｂの端部のうち、両者の接続に用いられていない２つの端部（図２０においては検出コイル１３ａの左端および検出コイル１３ｂの左端）の間の電圧が検出されるように配線されている。
【００８４】
図２０において、発振器１２２は図２の発振器２２に対応するもので、アモルファスワイヤ１４に通電される電流ｉｉｎなどの元となるパルス信号、すなわち矩形波が生成される。また、発振器１２２から発信されたパルス信号（矩形波）は、アンプ１２４によって所定の増幅が行なわれ、アモルファスワイヤ１４に印加される。このアンプ１２４は図２のアンプ２４に対応している。
【００８５】
サンプルホールド回路１２６は図２のサンプルホールド回路２６あるいは３０と同様の動作をするもので、前述のように直列に接続された検出コイル１３ａおよび１３ｂの両端電位差が入力される。また、サンプルホールド回路１２６の出力はバッファアンプ１２８を介して、出力ｖｏｕｔとして出力される。
【００８６】
このように、本実施例の磁気検出装置１１０によれば、測定用磁気センサ１２ａの検出コイル１３ａと参照用磁気センサ１２ｂの検出コイル１３ｂとが、アモルファスワイヤ１４にパルス電流を印可（通電）したときにこれら検出コイル１３ａおよび１３ｂに発生する起電力が相互に逆相になるようにされるとともに、これら検出コイル１３ａおよび１３ｂが電気的に直列に接続されているので、検出コイル１３ａおよび１３ｂが共通して検出する地磁気などの外部磁界によって生ずる起電力は相互に打ち消し合うこととなり、直列に接続された検出コイル１３ａおよび１３ｂの両端電位差として検出されるのは、測定対象物５０が発生する磁界に基づく起電力のみとなる。そのため、検出コイル１３ａおよび１３ｂの出力をそれぞれ検出し、差分を算出する差動アンプ（図２の３４）を必要とすることなく、２つのセンサ１２の差動作用により磁気信号の検出をすることができる。
【００８７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００８８】
前述の実施例においては磁気センサ１２として磁気インピーダンスセンサが用いられたが、これに限定されない。例えば、ホール素子などの磁気センサであっても、同様に本発明が適用できる。
【００８９】
また、上述の様に結合部材１４として複数本のアモルファスワイヤが設けられる場合、好適にはこれら複数本のアモルファスワイヤは電気的に並列に接続される。このようにすれば、結合部材１４を流れる電流量を大きくすることができ、結合部材１４の表皮電流が大きくなる。
【００９０】
前述の実施例６においては、金属ワイヤ６４は測定用センサ１２ａおよび参照用センサ１２ｂの両方に設けられたが、これに限られない。かかる結晶金属ワイヤ６４は、磁気センサ１２のうち少なくとも測定用センサ１２ａの検出コイル１３ａに対して設けられれば一定の効果を生ずる。
【００９１】
なお、前述の実施例７においては、検出コイル１３ａと１３ｂとでコイルの巻線方向が同じ向きとされるとともに、検出コイル１３ａおよび１３ｂの同じ側（例えば図２０において検出コイル１３ａの右端および検出コイル１３ｂの右端）が接続され、検出コイル１３ａおよび１３ｂの端部のうち、両者の接続に用いられていない２つの端部（図２０においては検出コイル１３ａの左端および検出コイル１３ｂの左端）の間の電圧が検出されるように配線されたが、このような態様に限定されない。例えば、検出コイル１３ａと１３ｂとでコイルの巻線方向が相互に逆向きとされるとともに、検出コイル１３ａおよび１３ｂの異なる側（例えば図２０において検出コイル１３ａの右端および検出コイル１３ｂの左端）が接続され、検出コイル１３ａおよび１３ｂの端部のうち、両者の接続に用いられていない２つの端部（例えば図２０においては検出コイル１３ａの左端および検出コイル１３ｂの右端）の間の電圧が検出されるように配線されてもよい。すなわち、一対の検出コイル１３ａおよび１３ｂにおいて、共通して検出される磁界によってそれぞれ発生する起電力同士が打ち消し合うように直列に接続され、その直列に接続された一対の検出コイル１３ａおよび１３ｂの両端電位差を検出できればよい。
【００９２】
また、前述の実施例においては、例えば図１０、１４に示すように、磁気センサがコイルを有する磁気インピーダンスセンサの場合、磁気センサ１２ａ、１２ｂの中空部を貫く結合部材片１４ａ、１４ｃはそれぞれ磁気センサ１２ａ、１２ｂから長手方向に結合部材１４ｂ側に突き出して設けられたがこのような態様に限られない。すなわち、結合部材片１４ａ、１４ｃの長さは磁気センサヘッド１２ａ、１２ｂの長さ、より具体的には検出コイル１３ａ、１３ｂの長さと同一にされてもよいし、結合部材１４ｂを長くして検出コイル１３ａ、１３ｂの内部に入りこんでもよい。
【００９３】
また、前述の実施例においては、センサヘッド１１に遮蔽部材２０、被覆部１６が設けられたが、これらはセンサヘッド１１に必須の要件ではなく、これらの一方、あるいは両方が無い場合であっても一定の効果が得られる。
【００９４】
また、前述の実施例２においては、結合部材片１４ａ乃至１４ｃはいずれもアモルファスワイヤによって構成されたが、かかる態様に限られない。すなわち、前記結合部材片１４ａ乃至１４ｃのうち、磁気センサ１２を貫く結合部材片（磁気センサ１２の感磁部に相当する。図１０の例においては結合部材片１４ａおよび１４ｃ）はアモルファスワイヤにより構成される一方、それ以外の結合部材片（図１０の例においては結合部材片１４ｂ）は、例えばフェライト、パーマロイ、アモルファス合金などの保磁力の小さい磁性材料であって、比透磁率が１００以上の磁性材料、前記感磁部を構成する磁性材料の比透磁率の１／１００以上の比透磁率を有する磁性材料により構成されることができる。結合部材片１４ａ乃至１４ｃがこのように構成される場合であっても、前述の実施例２と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、前述の実施例１においては、両検出コイル１３によって挟まれる内側において、電気伝導体からなる並列伝導体１８が、アモルファスワイヤ１４と電気的に並列になる様に接続されたが、かかる並列伝導体１８は必須の要件ではなく、これが無くても一定の効果を得ることができる。
【００９６】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００９７】
１０、１００、１１０：磁気検出装置
１１、１０１：センサヘッド
１２：磁気センサ
１３：検出部（検出コイル）
１４：結合部材（アモルファスワイヤ）
１６：被覆部
１８：並列伝導体
２０：遮蔽部材
５０：測定対象物
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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