(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の強度を検出できる第１のセンサユニットと、当該第１のセンサユニットと電気的に接続され、かつ所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第２のセンサユニットと、
前記第１のセンサユニット、前記第２のセンサユニットのうちの少なくとも前記第１のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、
前記被測定物移動手段によって被測定物が移動されたとき、前記第１のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第１のセンサユニットから得られる信号と、前記第２のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、
を備え、
前記第１のセンサユニット及び前記第２のセンサユニットは、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備えることを特徴とする磁性体分析装置。
【請求項２】
前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットが隔てて設置される所定の間隔が、１ｍｍ以上であって、かつ５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁性体分析装置。
【請求項３】
前記所定の間隔が、５ｍｍ以上であって、かつ３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁性体分析装置。
【請求項４】
前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットが差動形式で接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性体分析装置。
【請求項５】
磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備える第１のセンサユニットと、前記半導体磁気抵抗素子と前記磁場発生手段とを備え、前記第１のセンサユニットと電気的に接続され、かつ前記第１のセンサユニットと所定の間隔を隔てて設置される第２のセンサユニットと、前記第１のセンサユニット、前記第２のセンサユニットのうちの少なくとも前記第１のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記第１のセンサユニットから得られる信号と、前記第２のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備えた磁性体分析装置に適用される磁性体分析方法であって、
前記被測定物移動手段によって被測定物を移動させる被測定物移動ステップと、
前記被測定物移動ステップにおいて被測定物が移動されたとき、前記第１のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第１のセンサユニットによって出力された信号と前記第２のセンサユニットによって出力された信号とを検出する信号検出ステップと、
前記信号検出ステップにおいて検出された前記第１のセンサユニットによって出力された信号と前記第２のセンサユニットによって出力された信号との差分をとって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出ステップと、
を含むことを特徴とする磁性体分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に含まれる磁性体量を定量的に測定する装置及びこの装置に適用される磁性体分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療診断や環境計測などの分野において、物質に含まれる微量の磁性体量を測定する要請がある。このような測定にあっては、磁性体の高い検出精度が求められるため、特に検出信号のノイズ成分を除去して高いＳ／Ｎ比(Signal to Noise)を得ることが重要になる。
信号のノイズは、様々な原因によって発生し、測定環境が原因で発生するものがある。このようなノイズを環境ノイズといい、例えば、測定環境に高周波電源があることに起因して発生するハムノイズ、モータがあることによって発生するモーターノイズや振動ノイズを総称していう。このうち、ハムノイズは、検出信号に５０Ｈｚないし６０Ｈｚの周期的な信号が混入するノイズであって、特に信号の検出に与える影響が大きいノイズであることが知られている。なお、ハムノイズは、電源ノイズ、あるいはハミングノイズともいわれている。
【０００３】
ハムノイズは、信号の検出環境下に交流電源が置かれていることによってレベルが変化することによって起こる。このため、従来の磁性体量の測定は、測定環境の電源の配置やオン、オフの状態によってはハムノイズのために再現性が低下し、測定結果の信頼性が低いという不具合を有する。
このような不具合を解消するため、ロックインアンプを用いた測定に代表される位相検波という方法によって特定の周波数ノイズを除去する構成が知られている。位相検波法は、検出すべき信号をノイズの周波数と大きく相違する周波数で変調する。そして、変調した周波数に同期した信号のみを取り出すことによって検出信号からノイズと検出の目的となった信号とを切り分けている。
【０００４】
このような位相検波を用いた方法は、光学の分野では検出信号の変調が容易であるため、目的の信号を高い精度で検出することができる。
ところで、磁性体量の測定にあっては、一般的に、磁気のセンサに使用される磁場を変調することによって検出信号の周波数を変調する。磁気周波数を変調して行う磁性体量の測定方法の従来例としては、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載された発明では、電磁石を用いて検出信号の周波数を変調し、ハムノイズを除去することにより高Ｓ／Ｎ比で磁性体量の検出信号を得ている。
【特許文献１】米国特許第６０４６５８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、電磁石を用いて検出信号の周波数を変調するため、電磁石のコイルがインダクタンスよって発熱し、このためにコイルが破損するおそれがある。
また、変調された信号は、印加された磁場強度が大きいほど大きくなるが、コイルの巻き数によって大きい磁場強度を得た場合には発熱量も増大する。このため、特許文献１の発明では、電磁石にギャップが狭い環状コア型のものを用い、ギャップ内で磁場を発生させる。そして、このギャップ内に被測定物となる磁性体を置き、磁性体の磁性体量を測定する。
【０００６】
このため、特許文献１の発明は、測定可能な被測定物のサイズが制限されて測定汎用性が低いという欠点を有している。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能であって、かつ測定の汎用性が高い磁性体分析装置及びこの装置に適用される磁性体分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の磁性体分析装置は、磁場の強度を検出できる第１のセンサユニットと、当該第１のセンサユニットと電気的に接続され、かつ所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第２のセンサユニットと、前記第１のセンサユニット、前記第２のセンサユニットのうちの少なくとも前記第１のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記被測定物移動手段によって被測定物が移動されたとき、前記第１のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第１のセンサユニットから得られる信号と、前記第２のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備え、前記第１のセンサユニット及び前記第２のセンサユニットは、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような発明によれば、磁場の強度を検出できる第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットを互いに電気的に接続し、かつ所定の間隔を隔てて配置することができる。また、被測定物を、第１のセンサユニット、第２のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場変化を検出可能な範囲を通って移動させることができる。さらに、被測定物が移動されたとき、第１のセンサユニットから得られる信号と第２のセンサユニットから得られる信号とを使って被測定物の磁性体量にかかる情報を検出することができる。
【０００９】
このため、第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットのうちの一方によって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号を検出し、他方によって検出のバックグラウンドとなるノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって検出された信号から被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができる。
【００１０】
このような本発明は、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
また、このような本発明は、被測定物を、第１のセンサユニット、第２のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場変化を検出可能な範囲を通って移動させ、被測定物の磁性体量を検出する。このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析装置を提供することができる。
【００１１】
また、このような発明によれば、被測定物に静磁場を印加することによって被測定物を磁化し、磁場センサ部に印加された磁場を磁性体量に応じて変化させる。さらに、磁場の変化を磁場センサ部の電気特性の変化によって検出することができる。このため、比較的簡易な構成によって被測定物の磁性体量を検出することができる。
また、このような発明によれば、第１のセンサユニットの出力信号と第２のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットが隔てて設置される所定の間隔が、１ｍｍ以上であって、かつ５０ｍｍ以下であることを特徴とする。
このような発明によれば、第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを、ハムノイズ等が等しくて、かつ互いに他方の磁場発生手段が発生する磁場の影響を受けない適正な距離を隔てて設置することができる。
【００１３】
また、本発明の磁性体分析装置は、前記所定の間隔が、５ｍｍ以上であって、かつ３０ｍｍ以下であることを特徴とする。
このような発明によれば、第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを、ハムノイズ等が等しくて、かつ互いに他方の磁場発生手段が発生する磁場の影響を受けないより適正な距離を隔てて設置することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記磁場センサ部が、半導体磁気抵抗素子であることを特徴とする。
このような発明によれば、入手が容易であって、かつ比較的簡易な構成であり、さらに検出精度が高い構成を用いて本発明の磁性体分析装置を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットが差動形式で接続されることを特徴とする。
このような発明によれば、第１のセンサユニットの出力信号と第２のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の磁性体分析方法は、磁場強度に応じて電気的特性が変化する半導体磁気抵抗素子と、当該半導体磁気抵抗素子及び前記被測定物に静磁場を印加する磁場発生手段と、を備える第１のセンサユニットと、前記半導体磁気抵抗素子と前記磁場発生手段とを備え、前記第１のセンサユニットと電気的に接続され、かつ前記第１のセンサユニットと所定の間隔を隔てて設置される第２のセンサユニットと、前記第１のセンサユニット、前記第２のセンサユニットのうちの少なくとも前記第１のセンサユニットが磁場変化を検出可能な範囲を通って被測定物を移動させる被測定物移動手段と、前記第１のセンサユニットから得られる信号と、前記第２のセンサユニットから得られる信号とを差分演算する信号処理回路を含み、当該信号処理回路によって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段と、を備えた磁性体分析装置に適用される磁性体分析方法であって、前記被測定物移動手段によって被測定物を移動させる被測定物移動ステップと、前記被測定物移動ステップにおいて被測定物が移動されたとき、前記第１のセンサユニットのみが磁場変化を検出可能な範囲を前記被測定物が通る期間に前記第１のセンサユニットによって出力された信号と前記第２のセンサユニットによって出力された信号とを検出する信号検出ステップと、前記信号検出ステップにおいて検出された前記第１のセンサユニットによって出力された信号と前記第２のセンサユニットによって出力された信号との差分をとって被測定物の磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
このような発明によれば、磁場の強度を検出できる第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットを互いに電気的に接続し、かつ所定の間隔を隔てて配置することができる。また、被測定物を、第１のセンサユニット、第２のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って移動させることができる。さらに、被測定物が移動されたとき、第１のセンサユニットから得られる信号と第２のセンサユニットから得られる信号とを使って被測定物の磁性体量にかかる情報を検出することができる。
【００１７】
このため、第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットのうちの一方によって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号を検出し、他方によって検出のバックグラウンドとなるノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって検出された信号から被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができる。
【００１８】
このような本発明は、ハムノイズの影響を受け難いために高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
また、このような本発明は、被測定物を、第１のセンサユニット、第２のセンサユニットのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って移動させ、被測定物の磁性体量を検出する。このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁性体分析装置は、第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットを備えたことによって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号とノイズ信号とを別々に検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができるので、高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
【００２０】
また、このような本発明は、このため、分析できる被測定物の形状やサイズに制限がなく、測定の汎用性が高い磁性体分析装置を提供することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、比較的簡易な構成によって被測定物の磁性体量を検出することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットを１ｍｍ以上であって、かつ５０ｍｍ以下の適正な距離を隔てて設置することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、前記第１のセンサユニットと前記第２のセンサユニットを５ｍｍ以上であって、かつ３０ｍｍ以下のより適正な距離を隔てて設置することができる。
【００２１】
また、本発明の磁性体分析装置は、磁場センサ部に半導体磁気抵抗素子用いたことによって製作が容易であって、かつ比較的簡易な構成であり、検出精度が高い磁性体分析装置を実現することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを差動形式で接続し、両者の出力信号の差を出力するのに適した構成を実現することができる。
また、本発明の磁性体分析装置は、信号処理回路によって第１のセンサユニットから得られる信号と第２のセンサユニットから得られる信号とを差分演算するので、第１のセンサユニットの出力信号と第２のセンサユニットの出力信号との差を出力するのに適した構成を実現することができる。
【００２２】
また、本発明の磁性体分析方法は、第１のセンサユニット及び第２のセンサユニットによって被測定物の磁性体量にかかる信号を含む信号とノイズ信号とを別々に検出することができる。そして、両方の信号を比較することによって被測定物の磁性体量にかかる信号とノイズ信号とを分離することができるので、高い精度で磁性体量を測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照して本発明にかかる磁性体分析装置及び磁性体分析方法の実施の形態を説明する。
図1は、本発明にかかる磁性体分析装置の一実施形態を説明するための図である。本実施形態の磁性体分析装置は、磁場の強度を検出できる第１センサユニット１ａ、第１センサユニット１ａと所定の間隔を隔てて設置された磁場の強度を検出できる第２センサユニット１ｂと、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂのうち少なくとも一つが磁場を検出可能な範囲を通って被測定物（以下、サンプルと記す）４を移動させる被測定物移動手段を有する磁性体分析装置である。
【００２４】
図１に示した構成では、サンプル４を支持する基材３、基材を固定するための固定台１６、固定されたサンプル４を移動させる駆動用モータ１７によって被測定物移動手段を構成する。このような構成によれば、サンプル４を第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂのうち少なくとも一つが磁場を検出できる範囲内において移動させることができる。
【００２５】
さらに、本実施形態の磁性体分析装置は、サンプル４が移動されたとき、第１センサユニット１ａから得られる信号と第２センサユニット１ｂから得られる信号とを使ってサンプルの磁性体量にかかる情報を検出する磁性体量検出手段を有している。本実施形態の磁性体量検出手段は、第１センサユニット１ａから得られる信号と第２センサユニット１ｂから得られる信号を使って差分演算する信号処理回路である。この信号処理回路については後述するものとする。第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂは、信号処理回路によって電気的に接続されている。
【００２６】
また、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂは、各々が、磁場強度に応じて電気的特性が変化する磁場センサ５、磁場センサ５及びサンプル４に静磁場を印加する磁場発生部６を備えている。磁場センサ５、磁場発生部６は、基体２に固定されてユニット化されている。なお、図示した構成では、磁場発生部６は、一方向（矢線Ｂで示す）の磁力線で表される磁界を発生する。
【００２７】
本実施形態の磁場センサ５は、半導体磁気抵抗素子であって、磁界内で発生したローレンツ力によって電気特性が変化する半導体薄膜を用いている。半導体薄膜としては、例えば、インジウムアンチモンなどの化合物半導体、シリコンなどの半導体が用いられる。ただし、本実施形態は、このような部材の半導体薄膜の磁場センサを用いる構成に限定されるものでなく、磁界によって電気特性が変化する部材であればどのような部材を用いるものであってもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、磁場センサ５の電気抵抗の変化を電気特性の変化として検出している。電気抵抗の変化は、信号の電圧変化、電流変化として測定することができる。
磁場発生部６は、永久磁石またはコイルに直流電流を流す形態の電磁石を用いて構成することができるが、磁場強度の安定性の点から永久磁石が好ましい。磁場発生部６に永久磁石を用いる場合、小型でありながら強い磁場を印加できるサマリウムコバルト磁石、ネオジウム磁石などが好ましい。磁場発生部６の磁場強度は、磁場センサ５の半導体薄膜が強磁場下で高感度であることから、５００エルステッド以上、好ましくは１０００エルステッド以上、より好ましくは１５００エルステッド以上である。
【００２９】
図２は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂとの設置位置の距離ａを説明するための図である。距離ａは、１ｍｍ以上であって、かつ５０ｍｍ以下が望ましい。さらに、距離ａは、５ｍｍ以上であって、かつ３０ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、距離ａは、図示するように、並んで配置された第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂの互いに内側の基体２の面間の距離で表される。
【００３０】
図３は、本実施形態の磁性体分析装置におけるサンプル４の移動方向について説明するための図である。なお、本明細書では、オペレータがサンプル４を移動させることを走査とも記す。
図３（ａ）に示すように、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂの磁場センサ５は、方向Ａ1にサンプル４が移動したとき、磁場発生部６によって印加された磁場の変化を検出する。検出された磁場の変化は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂから検出信号として出力される。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示したように、第２センサユニット１ｂは、方向Ａ2にサンプル４が移動したときにも磁場発生部６によって印加された磁場の変化を検出する。なお、図３（ｂ）では第２センサユニット１ｂのみに矢線Ａ2を記しているが、第１センサユニット１ａも同様に、方向Ａ2にサンプル４が移動したときの磁場の変化を検出できることは言うまでもない。
【００３２】
すなわち、サンプル４は、磁場発生部６が発生する磁場によって磁化される。磁化されたサンプル４が磁力線を垂直に横切って磁場中を移動することによって磁場の磁束密度が変化する。
サンプル４の磁化の程度はサンプル４の磁性体量によって変化し、磁場の磁束密度の変化はサンプル４の磁化の程度によって変化する。そして、半導体磁気抵抗素子である磁場センサ５の抵抗値は、サンプル４の磁化の程度によって変化する。したがって、磁場センサ５の抵抗値の変化量を検出することによってサンプル４の磁性体量が定量できる。
【００３３】
図４は、磁場センサ５の抵抗値の変化を検出する構成の具体例を示した図である。抵抗値の変化を検出するには、図４に示すように磁場センサ５と直列に抵抗体４１を接続し、一方をグランド４２に、もう一方を外部電圧４３に接続し、その中点ｐの電位変化を計測することで可能である。ただし、本実施形態は、図４に示した構成によって磁場センサ５の抵抗変化を検出するものに限定されるものではない。なお、また抵抗体４１は、固定抵抗でも半導体磁気抵抗素子でもよい。
【００３４】
以上述べたように、本実施形態の磁性体分析装置は、磁場の変化を検出して検出信号を出力することができる。しかし、このとき、磁性体分析装置が置かれた環境にある他の機器が発生したハムノイズも第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂに検出される。この結果、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂから出力される検出信号には、本来検出すべきサンプル４の磁性体量を示す信号と、ハムノイズとが含まれる。
【００３５】
より具体的には、ハムノイズは、磁場発生部６によって発生した磁場を５０〜６０Ｈｚの周波数で乱し、磁場センサ５上における磁束密度を変化させる。このため、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂによってハムノイズが検出されることになる。
このような検出信号からハムノイズを除いて磁性体量を示す信号だけを得るため、本実施形態は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂを差動形式で接続する。そして、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂで得られた検出信号を差分して出力するように信号処理回路を構成する。
【００３６】
第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂがハムノイズを検出して出力する信号は、互いに同位相、同強度となる。このため、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂの出力信号の差分をとることによって簡易かつ適正にハムノイズを除去することができる。
図５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の信号処理回路を説明するための図である。図５（ａ）は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂが出力したアナログ信号である検出信号をそのまま差分演算する差動アンプ５１とした信号処理回路を構成した例を示している。差動アンプ５１から出力されたアナログ信号は、出力された後にデジタル信号に変換されて後の処理に使用される。
【００３７】
また、図５（ｂ）は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂが出力したアナログ信号である検出信号をデジタル信号化した後に差分演算する差動演算器５２として信号処理回路を構成した例を示している。
本実施形態の磁性体分析装置では、差分演算される検出信号がアナログ信号、デジタル信号のいずれであってもよく、差動アンプ５１、差動演算器５２のいずれを採用するものであってもよい。差動演算アンプ５１または差動演算器５２から出力された信号を、以降差分信号Ｓとも記す。
【００３８】
以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂでは、図１に矢線Ｂで示した磁力線で表される磁場が形成される。このような第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂを使ってサンプル４の磁性体量を検出する場合、サンプル４を、少なくとも１つのセンサユニットが有する磁場センサ５上において走査する。つまり、本実施形態では、矢線Ａ1で示した方向または矢線Ａ2で示した方向にサンプル４を走査するものとする。
【００３９】
矢線Ａ1の方向にサンプル４を走査する場合、サンプル４の位置によっては例えば第１センサユニット１ａにのみ磁場の変化が検出され、第２センサユニット１ｂには磁場の変化が検出されない期間が生じる。磁場の変化が検出されない期間、第２センサユニット１ｂにはハムノイズを含むノイズ信号だけが検出される。このため、このような期間に第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂで得られた検出信号の差分を求めることによって磁場の変化を検出した信号を差分信号Ｓとして得ることができる。
【００４０】
また、サンプル４を矢線Ａ2で示す方向に走査した場合、第２センサユニット１ｂの磁場センサ５のみが磁場の変化をハムノイズ等と共に検出し、第１センサユニット１ａはハムノイズ等のみを検出する。このため、矢線Ａ1の方向にサンプル４を走査したのと同様に、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂで得られた検出信号の差分を求めることによって磁場の変化を検出した信号を差分信号Ｓとして得ることができる。
【００４１】
なお、このような演算においては、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂ間の距離ａが短いほどハムノイズ除去の効果が大きい。しかし、距離ａが短くなることによって第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂそれぞれの磁場発生部６の干渉が予測される。このような理由によって、本実施形態は、前記したように、距離ａの適正な範囲を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下と設定した。
【００４２】
次に、以上述べた本実施形態の磁性体分析装置を用いて行った磁性体量の測定の実験の一例を説明する。
実験は、図１に示した構成の磁性体分析装置を使い、図３（ｂ）に示したように、第２センサユニット１ｂに対してのみ矢線Ａ2で示す方向にサンプル４を走査して行った。本実験では、矢線Ａ2で示す方向にサンプル４を走査して得られた差分信号Ｓを２５回積算して差分信号Ｓ全体の値に対するばらつきを小さくしている。
【００４３】
また、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂの各部の条件を以下に記す。
・磁場センサ５    インジウムアンチモンからなる化合物半導体
・磁場発生部６    永久磁石（サマリウムコバルト製、磁石強度〜２０００エルステッド（基体２の側面のうち磁場センサ５と平行な面上で測定））。
センサユニット間の距離ａ    約８ｍｍ
【００４４】
本実験では、図４に示したように、磁場センサ５と抵抗体４１とを直列に接続し、バイアス電圧として５Ｖ印加し、中点ｐの出力をモニターすることによって信号検出した。第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂは、図５（ａ）に示したように、それぞれの出力を差動アンプ５１に入力させて差分信号Ｓを出力する。差分信号Ｓは、その後増幅フィルタ処理等される。なお、増幅等の処理は、信号検出において周知の技術であるから詳細な説明を省く。
【００４５】
本実験で使用したサンプルは、フェライトを含む磁性粒子（Ｄｙｎａｌ社製ＭｙＯｎｅ）であって、量の異なる磁性粒子をポリカーボネートに固定したものである。サンプルの磁性体量は、磁性粒子の量を異ならしめることによって変化する。本実験では、磁性体量が大、中、小、微小、無しの５つのサンプルを用意し、各サンプルの磁性体量を測定した。
【００４６】
さらに、実験では、本発明の磁性体分析装置がハムノイズの影響を受け難いことを確認するため、実験環境に置かれた他の機器をオン、またはオフすることによってハムノイズのない環境とハムノイズが発生している環境とを設定した。そして、各々の環境において同様の条件で磁性体量を検出し、検出結果を比較するものとした。
表１は、本実験の結果を示した表である。本実験では、磁性体量が異なる４つのサンプルを、各々ハムノイズ有り、ハムノイズ無しの環境で測定し、表１に示した結果を得た。表１に示したように、本発明の磁性体分析装置は、ハムノイズの有る環境とハムノイズの無い環境とで略同等とみなせる信号を得ることができた。また、このような結果は、磁性体量の大小によらず全てのサンプルにおいて得られた。
【００４７】
【表１】
0004805631.tif 000002
【００４８】
以上述べたように、本実施形態の磁性体分析装置は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂのうちの一方によってサンプルの磁性体量にかかる信号とノイズとを含む信号を検出し、他方によってノイズ信号を検出することができる。そして、両方の信号の差分をとることによって検出された信号からノイズ信号だけを分離することができる。このため、ハムノイズの影響を受け難く、高い精度でサンプルの磁性体量を測定することができる。
【００４９】
また、本実施形態の磁性体分析装置は、サンプル４を支持できる治具に固定し、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂのうち少なくとも一つが磁場を検出できる範囲を一方向に移動することによって磁界を変化させて磁性体の量を検出することができる。このため、サンプルを保持する特殊な治具等が必要ない。したがって、分析できるサンプルの形状や大きさが制限されず、様々な測定に対して汎用的に使用できる。
【００５０】
また、静磁場を印加することによってサンプルを磁化し、磁場センサ部５と、磁場センサ部５周囲に磁界を発生する磁場発生部６とをユニット化した。このため、磁場センサ部５と磁場発生部６との位置関係が一定に固定され、磁場センサ部５がサンプル４の移動によって起こった磁界の変化を正確に検出することができる。
さらに、このような磁場センサ部５、磁場発生部６を使った第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂは、比較的簡易に構成可能であることから、本実施形態の磁性体分析装置は、簡易な構成でもって被測定物の磁性体量を検出することができるものといえる。
【００５１】
さらに、本実施形態は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂが配置される間隔を１ｍｍ以上であって、かつ５０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以上であって、かつ３０ｍｍ以下に設定している。このような条件を設定することにより、本実施形態の磁性体分析装置は、第１センサユニット１ａ、第２センサユニット１ｂ間で検出されるハムノイズを等しくすることができる。さらに、第１センサユニット１ａまたは第２センサユニット１ｂが他方のセンサユニットの磁場発生部６が発生した磁場の影響を受けることがなく、サンプル４の移動によって起こった磁界の変化を正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の磁性体分析装置及び磁性体分析方法は、医療診断や環境計測などの分野において、物質に含まれる微量の磁性体量を高い感度で検出でき、また、様々な分野において汎用的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態の磁性体分析装置を説明するための図である。
【図２】図１に示した第１センサユニット、第２センサユニットとの設置位置の距離を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態の磁性体分析装置におけるサンプルが走査される方向について説明するための図である。
【図４】図１に示した磁場センサ５抵抗値の変化を検出する構成の具体例を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態の信号処理回路を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ  第１センサユニット、１ｂ  第２センサユニット、２  基体、３  基材
４  サンプル、５  磁場センサ、６  磁場発生部、１６  固定台
１７  駆動用モータ、４１  抵抗体、５１  差動アンプ、５２  差動演算器
【図１】
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【図２】
0004805631.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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