(57)【要約】【課題】  ＭＲＩ診断装置等の強力な磁石が設置された室内に磁性体が侵入する事を警告する手段として、検知機近傍の磁性体のみを検知し、遠方の磁性体を検知しない演算処理と、磁性体の移動方向や移動速度による影響を抑制する演算処理によって、使用者に対して適切な告知を行う磁性体検知機の提供を図る。【解決手段】  磁束密度の変化の検出感度を高めるために複数の磁気センサを備え、その検出信号の交流信号成分を演算して各磁気センサの直流バラツキを除去し、遠方の磁性体によって発生する同相信号成分を除去する演算し、移動方向の違いによる波高値の違いを防ぐために絶対値を演算し、移動速度の違いによる影響を抑制するために時間積分を行うことによって、近傍の磁性体のみを検出対象とする。【選択図】図１
2009014351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束密度を検出する磁気センサと、閾値を入力する閾値入力機能と、比較機能と、該比較機能の結果を告知する告知機能からなる磁性体検知機において、
同相信号成分を除去する同相信号除去演算機能と、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を加算する加算演算機能を備え、
前記磁気センサを検知空間の周囲に複数配置し、該複数の磁気センサを同時に動作させ、各磁気センサから検出された検出信号の同相信号成分をそれぞれ同相信号除去演算機能を用いて除去し、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較することを特徴とする磁性体検知機。
【請求項２】
前記磁性体検知機において、
前記磁気センサの検出信号から交流成分のみを取り出す交流成分演算機能と、該交流成分から前記同相信号除去演算機能により同相信号を除去することで得られた同相信号成分除去信号の絶対値を演算する絶対値演算機能と、該絶対値を時間積分演算する積分演算機能を備え、
該積分演算機能により得られた複数の積分値を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較することを特徴とする請求項１に記載の磁性体検知機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体検知機に関し、詳しくは、遠方の磁性体の動きによる影響を抑制することを可能にする磁性体検知機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療診断に欠かせない装置として、ＭＲＩ(Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）診断装置がある。この装置は、核磁気共鳴現象を利用して生体内の内部の情報を画像化する方法であり、強力な磁石を必要とする。近年、分解能向上と処理速度の向上のために、１．５Ｔ（テスラ）や３Ｔといった極めて強力な磁石を使用したＭＲＩ診断装置が開発されつつある。このような強力な磁石は、一般的に超伝導磁石を使用する。
【０００３】
磁石が強力になると、当然ではあるが磁性体を引き付ける力も強くなる。鉄などの磁性体でできたドライバなどの工具や酸素ボンベなどの医療器具を診断室に持ち込んだ場合、これらが吸い寄せられて装置に貼り付いてしまう。強力な力で貼り付いたドライバ等の工具は、人間の力では外すことができない。これらを外すには、一旦超伝導磁石を停止しなければならないが、停止や再起動するには数日程の時間が掛かり、その間診断することができない。その他にも多額の費用も必要とする。したがって、一度起動した超伝導磁石は常時動作させ、特別な理由がない限り停止しない。
【０００４】
磁性体の工具や医療器具を誤って診断室に持ち込んだ場合、被検者や検査技師等に磁性体が衝突して怪我等をする危険性もある。したがって、診断室に磁性体を持ち込むことは絶対に行ってはならない。被検者を診断室に運搬する場合も、アルミ等の非磁性体でできた専用のストレッチャーを使用する必要がある。
【０００５】
検査技師や関係する看護士は、磁石の危険性について周知しており、基本的に磁性体の持ち込みはしない。被検者については、検査技師等が事前にペースメーカ等の体内磁性体の有無を確認するので問題はない。しかし、検査技師等が完全な知識を持っているとは限らない。例えば、フェライトは金属ではないので、磁石に付かないように見えるが、磁性体である。このような磁性体と思っていない物を持ち込む場合がある。検査中に被検者が緊急状態になり、看護士が酸素ボンベ等を持ち込んでしまう場合もある。ＭＲＩ診断装置について詳しく知らない看護士もいる。磁石について何も知らない作業者が、診察室の整備のために脚立や工具などを持ち込む場合もある。
【０００６】
これらの危険性を防ぐためには、ＭＲＩ診断装置の診断室のドアに、磁性体を検知して警告する磁性体検知機を設置することが必要である。
【０００７】
なお、磁性体検知機に似た装置として金属探知機がある。この装置は、金属に流れる渦電流を検出するものであって、アルミ等の非磁性金属も検知する。逆にフェライト等の電流を流さない磁性体は検知できない。したがって、ＭＲＩ診断装置の診断室のドアに金属探知機を用いても意味はない。本発明は磁性体検知機のみに関するものである。
【０００８】
かかる磁性体検知機に関する先行技術として、特開平５−５２９６２号公報（特許文献１）では、２方向のヘルムホルツコイルを用いて交互に均一磁場を発生させ、磁性体の侵入によって発生する磁束密度Ｂの変化を２方向の検知コイルで検知し、その起電力を増幅して検出を行う発明が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−５２９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記特許文献１記載の発明では、磁気センサとして２つの巻線コイルを使用しているが、単位時間的には１つの巻線コイルしか動作していないため、以下のような問題があった。
【００１１】
すなわち、巻線コイルに限らず全ての磁気センサは、磁気センサの設置された場所の磁場を検出するものであって、近傍の小さな磁性体と遠方の大きな磁性体の区別を行うことはできない。したがって、近傍の小さな磁性体を検出する能力を持たせた場合、遠方の大きな磁性体も検出してしまう。このため検知機は、磁性体を所持していない使用者が磁性体検知機を通過した時に、偶然遠くの磁性体が動いた場合、これを検出して警告などの告知を行うこととなる。
【００１２】
これは、磁性体検知機から見た場合、磁気センサが設置された場所の磁束密度Ｂが変化した結果によって告知を行っているだけなので、誤動作ではない。しかし、使用者から見た場合、磁性体を所持していないのに告知されるため、誤動作したと判断してしまう。このような事態が重なった場合、使用者は磁性体検知機に対する信頼を失ってしまう。信頼を失った結果、使用者が実際に磁性体を持ち込んで告知されても無視してしまい、事故が発生してしまう危険性が生じてしまう。
【００１３】
また磁束密度の変化デルタＢの大きさは、磁性体の移動速度によって変化するという現象がある。移動速度が速い場合、デルタＢは大きくなるが、変化する時間は短い。逆に移動速度が遅い場合、変化する時間は長いが、デルタＢは小さくなる。したがって、単純にデルタＢの大きさだけで判定した場合、移動速度の遅い磁性体を検出できない可能性がある。
【００１４】
上記問題点に鑑み、本発明は、遠方の磁性体の影響を抑制するとともに、磁性体の移動速度の影響も抑制し、本検知機を通過する磁性体のみを検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は、磁束密度を検出する磁気センサと、閾値を入力する閾値入力機能と、比較機能と、該比較機能の結果を告知する告知機能からなる磁性体検知機において、同相信号成分を除去する同相信号除去演算機能と、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を加算する加算演算機能を備え、前記磁気センサを検知空間の周囲に複数配置し、該複数の磁気センサを同時に動作させ、各磁気センサから検出された検出信号の同相信号成分をそれぞれ同相信号除去演算機能を用いて除去し、該同相信号除去演算機能により得られた複数の同相信号成分除去信号を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較する構成となっている。
【００１６】
使用者から見た場合、磁性体検知機を通過する近傍の物体に限定して磁性体／非磁性体の判定を行うことが望ましい。検知機を通過しない遠方の物体は、磁性体であってもこれを検出しないことが望ましい。したがって検知機を通過する近傍の磁性体は信号Ｓであり、遠くの磁性体はノイズＮである。
【００１７】
ある磁場に磁性体を置いた場合、その磁性体によって影響される磁束密度の変化デルタＢは距離の２乗に反比例するという特性を持っている。したがって、ある距離に設置した磁性体と、その距離の２倍の距離に置いた４倍の大きさの磁性体によって発生する磁束密度の変化デルタＢは全く同じものであり、磁気センサはこれを区別することが原理的に不可能である。先程の信号ＳとノイズＮは使用者が自分の都合で勝手に区別しているものであって、磁気センサから見た場合、両者は全く同一のものである。
【００１８】
しかし、磁気センサが検出する磁束密度の変化デルタＢの大きさは、単純に磁性体の大きさと距離だけで決定するものではない。磁性体の透磁率μや、静磁場の方向や、磁性体と磁気センサのベクトル的な位置関係などによって大きく変化する。近傍にある他の磁性体の形状や位置などの影響もあり、実際には複雑多岐なパラメータによって大きく異なる。
【００１９】
ゲート状の検知空間に２つの磁気センサを水平に配置した場合、磁気センサから見た近傍の磁性体までの距離やベクトル（角度）は大きく異なる。一方、磁気センサから見た遠方の磁性体までの距離やベクトル（角度）は、多少の違いはあるが大きな違いではない。したがって、近傍の磁性体による磁束密度の変化デルタＢのベクトルやスカラ量はセンサの位置によって大きく異なるが、遠方の磁性体による磁束密度の変化デルタＢの距離やベクトルはセンサの位置に関係なくほぼ同一である。
【００２０】
同一のベクトル変化による磁気センサの出力変化は基本的に同一である。すなわち磁気センサの同相信号成分とは、遠方の磁性体によって発生するものであり、同相でない信号成分は近傍の磁性体によって発生すると判断することができる。
【００２１】
同相信号かどうかを判定するには、複数の磁気センサを備え、ゲート状の検知空間の周囲に配置し、かつ同時に動作されば良い。各磁気センサの出力のうち、同相成分を抽出し、これを減算すれば遠方の磁性体の影響を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明は、前記磁性体検知機において、前記磁気センサの検出信号から交流成分のみを取り出す交流成分演算機能と、該交流成分から前記同相信号除去演算機能により同相信号を除去することで得られた同相信号成分除去信号の絶対値を演算する絶対値演算機能と、該絶対値を時間積分演算する積分演算機能を備え、該積分演算機能により得られた複数の積分値を前記加算演算機能で加算し、該加算演算機能により得られた加算信号と閾値とを前記比較機能により比較する構成を採用し得る。
【００２３】
もう一つの問題として、磁性体の移動速度による影響がある。磁性体を高速で移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは大きくなるが、変化している時間は短くなる。逆に磁性体を低速で移動した場合、磁束密度の変化デルタＢは小さくなるが、変化している時間は長くなる。
【００２４】
これは自転車等の発電機（ダイナモ）による発電と原理的には同じである。発電機を早く回せば電球が明るく光り、ゆっくり回せば暗くなる。一見、早く回した方が出力される電力量（エネルギー）が大きくなるように見える。しかし、実際には１回転で発生する電力量は、回転速度に関係なく一定である。早く回すことによって単位時間に発生する電力量が多くなることによって、電球の明るさ＝電力＝電力量／時間が大きくなっただけである。
【００２５】
ある磁性体が磁気センサの近傍を同一条件で通過した時に、磁気センサの位置で発生する磁気エネルギーは、通過速度に関係なく一定である。したがって、磁束密度の変化デルタＢではなく、磁気エネルギーで評価すれば、磁性体の速度に関係なく、これを検知することが可能である。磁気エネルギーは、磁束密度の変化デルタＢを時間で積分した値であり、特に複雑な演算は必要としない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にかかる磁性体検知機によれば、遠方の磁性体の動きによって発生する磁束密度の変化デルタＢの影響を抑制することができるので、検出目標である近傍の磁性体のみを検出することが可能である。
【００２７】
また、磁性体の移動速度の影響も抑制することができるので、磁性体の検出結果の信頼性を高く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】
【００２８】
本発明にかかる磁性体検知機は、同時に動作し、検出空間の周囲に配置する複数の磁気センサによって、遠方の磁性体の移動による磁束密度の変化デルタＢの同相成分を除去すると共に、移動速度に影響される磁束密度の変化デルタＢの大きさではなく、通過によって発生する磁気エネルギーを検出することによって、磁性体の有無を判定することを最大の特徴とする。以下、本発明にかかる磁性体検知機の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示す概略説明図である。すなわち、本磁性体検知機は、磁気センサ１と交流成分演算機能２と同相信号除去演算機能３と絶対値演算機能４と積分演算機能５からなる複数の演算ブロック６と、加算演算機能７と閾値入力機能８と比較機能９と告知機能１０から構成されている。
【００３０】
交流成分演算機能２は、積分演算機能１１と減算演算機能１２から構成されている。また、同相信号除去演算機能３は、加算演算機能１３と除算演算機能１４と減算演算機能１５から構成されている。
【００３１】
次に順を追って、図１に示す構成態様が有効であることを説明する。
最初に磁気センサ１によって磁性体１６を検出する原理を説明する。
図２に磁界内に磁気センサ１のみが設置された状態を示す。模式的に直流磁束密度Ｂのベクトルを四角錐で表現する。磁気センサ１にはスカラ量Ｂｔ１を持つ直流磁束密度１７が印加されている。検出軸１８と直流磁束密度１７の方向は立体角θ１の関係にある。磁気センサ１が検出するものは、検出軸１８の方向のスカラ成分のみであり、このスカラ量をＢｓ１とする。
なお、磁気センサ１の形状は実際の形状を表すものではなく、模式的に示したものである。
【００３２】
磁界内に磁性体１６が入って来た状態を図３に示す。磁性体１６によって、直流磁束密度１７が直流磁束密度１９に変化する。スカラ量がＢｔ１からＢｔ２に変化し、立体角もθ１からθ２に変化する。その結果磁気センサ１の検出軸２の方向成分のスカラ量がＢｓ１からＢｓ２にデルタＢｓ１２だけ変化し、磁性体が磁界内に入ってきたことを検知することができる。
【００３３】
次に磁気センサ１の検出信号によって告知機能１０を動作させる基本的な方法を以下説明する。
図４に磁気センサ１の近傍で磁性体１６をある方向に動かした時の磁束密度Ｂｆの変化を示す。地球上には３０μＴ程度の地磁気があり、近傍に強力な磁石がない場合は、この地磁気が印加された状態で磁束密度Ｂが変化する。図４を見て判るように、磁気センサ１の出力信号Ｂｆは３１．４μＴを中心に変化している。
【００３４】
この信号を最も簡単に検出する方法として、図５に示すように比較機能９を用いた構成がある。磁気センサ１の検出信号Ｂｆと閾値入力機能８の閾値を比較機能９を用いて判定し、告知機能１０を動作させるものである。図４より、閾値として３１．８μＴ程度に設定すれば、磁性体１６を検知して告知することが可能である。
【００３５】
次に、磁気センサ１の感度と距離の関係を説明する。
図６に枠形状で模式的に表現した検知空間２０と１個の磁気センサ１を配置した例を示す。図６の磁気センサ１の水平面上で検出する磁束密度Ｂの感度の比率を模式的に表現したものを図７に示す。磁束密度の変化は距離の２乗に反比例するので、図７より磁気センサ１の座標から離れるにしたがって、感度比が低下していることが判る。検知空間２０のうち、センサ１の反対側を通過する磁性体の感度は極めて小さくなり、場合によっては検出できないことがある。１個の磁気センサ１では検知空間２０全体をカバーすることは不可能である。
【００３６】
次に、図８に磁気センサ２１を追加した場合の検知空間２０を示す。磁気センサを２個配置することにより、図９に示すように感度比の低下を抑制することが可能になる。図８では２個の磁気センサ1、２１のみを示したが、縦方向にも複数の磁気センサを配置し、検知空間２０全体をカバーさせる。したがって、複数の磁気センサを検知空間２０の周囲に配置する必要がある。
【００３７】
なお、図８では水平方向に２個の磁気センサ１、２１を配置して説明したが、磁気センサは検知空間２０の周囲であれば問題がなく、上下方向でも良い。
【００３８】
図１０に例としてＢ１〜Ｂ８で示す８個の磁気センサの出力Ｂｎを示す。図１０に示すように各磁気センサの出力の中心は、３１．３〜３１．９μＴとバラバラである。これは、磁気センサが工業製品であるので、バラツキは０ではないためである。また、地磁気は時間によって多少変化する。磁気センサ自体にも温度特性や経時変化などがあり、常に出力の中心が一定とは限らない。なお、図１０では８個の磁気センサの出力値を示したが、複数個であれば数量については規定しない。
【００３９】
したがって図５の構成では、閾値入力機能８を磁気センサの数量だけ備え、１個づつ常に調整し続けなければならない。この調整には専門的な知識が必要であり、一般の使用者が調整するのは極めて困難であり、現実的ではない。
【００４０】
図５の構成で問題になる根本的な理由は、磁気センサの出力Ｂｎに直流成分があり、その直流成分にバラツキが発生することである。そこで、図１１に示すように、磁気センサの検出信号のうち、交流成分のみを取り出す交流成分演算機能２を備えることで解決できる。具体的な交流成分演算機能２の構成方法として、積分機能１１と減算機能１２を組み合わせる方法や、電気的にコンデンサと抵抗を用いて直流成分を除去する方法などがある。
【００４１】
図１１の構成を用いて得られる磁束密度Ｂｆの交流成分信号ｂｆを、図１２に示す。直流成分がないため、閾値を５００ｎＴ程度に設定すれば、磁性体１６の通過の有無を判定することが可能である。この構成を使用すれば、複数の磁気センサを備えても、１個づつ閾値を調整する必要がなくなる。
【００４２】
しかし、磁性体１６が移動する方向は必ずしも同じ方向ではなく、反対方向から移動する場合もある。また、移動速度も一定ではなく、速い場合や遅い場合もある。図１３に、磁性体１６が図１２で示した反対方向から遅い速度で移動した場合の磁気センサの出力Ｂｓの交流成分信号ｂｓを示す。
図１３に示すように、ｂｓの波高値の大きい極性は負側であり、閾値を５００ｎＴ程度に設定した場合、ｂｆは検出できるが、ｂｓは検出することが不可能である。
【００４３】
磁性体１６がどちらの方向から移動しても大きな波高値で検出する方法として、図１４に示すような絶対値演算機能４を備える方法がある。絶対値演算機能４の構成方法としては、数値演算を行う方法の他に、電気的にダイオードブリッジ等を使用して構成する方法などがある。
【００４４】
図１５に、図１４の絶対値演算機能４を追加した場合の出力｜ｂｆ｜、｜ｂｓ｜を示す。図１５に示す通り、磁性体１６がどちらの方向から移動しても、大きな波高値で検出することが可能である。
【００４５】
しかし、磁性体１６の移動速度が遅い場合の信号｜ｂｓ｜は、移動速度が速い場合の信号｜ｂｆ｜より小さな波高値である。これは、磁性体１６が移動することによって発生するエネルギーがｂｆとｂｓで同じにも係わらず、通過に要する時間がｂｓの方が長いため、波高値が低くなったためである。
【００４６】
そこで、｜ｂｎ｜を時間で積分する積分演算機能５を追加する構成を図１６に示す。積分演算機能５の構成方法としては、数値演算を行う方法の他に、電気的にコンデンサと抵抗で構成する方法などがある。
【００４７】
図１７に、図１６の積分演算機能５を追加した場合の出力ＤＳｆ、ＤＳｓを示す。図１７より、磁性体１６の移動速度の影響を抑制し、ほぼ同じ値を示していることを示す。図１７の場合、閾値を２００ｎＴ・ｓｅｃ程度に設定すれば、ＤＳｆもＤＳｓも検知することが可能である。このように変化量（デルタ）を積分する演算手法をデルタ・シグマ演算法と呼ぶ。
【００４８】
図１８に、複数の磁気センサを備えた場合の構成を示す。各磁気センサの演算処理を行う機能ブロック６を複数備え、それらの出力信号ＤＳｎを加算機能７を用いて加算し、比較機能９で比較する。この方法によって、磁性体１６が検知空間２０を通過する位置や、移動方向や、移動速度に関係なく検出することが可能になった。
【００４９】
図１０で示した８個の磁気センサの出力信号Ｂｎは、図４で使用した磁性体１６より小さな磁性体２２を用いた。この信号を図１８で示した演算処理機能を用いて得られた結果ＤＳを、図１９に示す。図４より小さな磁性体２２であっても検出することが可能であることを確認した。
【００５０】
次に、遠方の磁性体の影響の抑制について以下説明する。
近傍の小さな磁性体２２を検出可能という意味は、遠方の大きな磁性体２３も検出可能であるという意味と同義である。図２０に磁性体がほとんど動いていない時の各磁気センサの信号Ｂｎを示し、図１８に示した演算処理を行ったＤＳの値を図２２に示す。同様に、図２１に遠方で大きな磁性体２３が動いた時の各磁気センサの信号Ｂｎを示し、ＤＳの値を図２３に示す。
【００５１】
図１０と図２０と図２１の３つを比較すると、ほとんど違いが無いように見える。しかし、図１９に示した近傍で小さな磁性体２２が移動した場合と、図２１に示した遠方で大きな磁性体２３が移動した場合は、大きなＤＳ値を示していることが判る。
【００５２】
使用者から見た場合、検知空間２０を通過する近傍の磁性体のみを信号Ｓとして検出し、検知空間２０から遠方の磁性体はノイズＮとして検出しないことが望ましい。しかし、磁気センサ単体から見た場合、どちらも同じ信号であり、図１８の演算処理では区別することはできない。
【００５３】
ここで図２４に、磁気センサ１と磁気センサ２１から遠方の位置にある大きな磁性体２３によって変化する磁束密度Ｂのベクトルの模式図を示す。大きな磁性体２３の近傍ではベクトルが大きく変化しているが、磁気センサ１及び磁気センサ２１の位置でのベクトル変化Ｂ１ＡとＢ２Ａは小さい。また２つのベクトル変化Ｂ１ＡとＢ２Ａのスカラ量は、ほぼ同じである。
【００５４】
また図２５に、磁気センサ１と磁気センサ２１の近傍かつほぼ中間の位置にある小さな磁性体２２によって変化する磁束密度Ｂのベクトルの模式図を示す。小さな磁性体２２が小さいため、磁気センサ１及び磁気センサ２１の位置でのベクトル変化Ｂ１ＢとＢ２１Ｂは小さい。また２つのベクトル変化Ｂ１ＢとＢ２Ｂのスカラ量は、ほぼ同じである。
【００５５】
図２４と図２５に示す磁気センサ１及び磁気センサ２１の位置でのスカラ量の変化は、ほぼ同じであり区別することはできない。これは、磁性体までの距離Ｌ１ＡとＬ２Ａ及びＬ１ＢとＬ２Ｂがほぼ同じであるためである。
【００５６】
しかし、磁気センサ２１の位置でのベクトル変化の向きが逆であるという違いがある。すなわち、遠方の磁性体によって発生するベクトルの変化Ｂ１ＡとＢ２Ａは同相であるが、近傍の磁性体によって発生するベクトルの変化Ｂ１ＢとＢ２Ｂは同相ではないという特徴を持っている。これは、磁性体との角度θ１Ａとθ２Ａはほぼ同じであるが、θ１Ｂとθ２Ｂには大きな違いがあるためである。
【００５７】
図２６に、磁気センサ１と磁気センサ２１の近傍かつ片方に寄った位置にある小さな磁性体２２によって変化する磁束密度Ｂのベクトルの模式図を示す。この場合２つのベクトル変化Ｂ１ＣとＢ２Ｃのスカラ量は、同じではない。すなわち、同相成分の大きさは同じではないという意味になる。
【００５８】
図２４と図２５図２６の結果から、遠方にある磁性体によって発生する磁束密度Ｂの変化は、同相でほぼ同じ大きさであることが判る。したがって、各センサから同相成分を減算すれば、遠方の磁性体の影響を抑制することが可能になる。同相成分を求める方法には色々な方法があるが、最も簡単な方法として平均値を求める方法がある。平均値を求める方法としては、図１に示すように加算演算機能１３と除算演算機能１４を行う方法の他に、電気的に加算回路と抵抗分圧で構成する方法などがある。
【００５９】
図１０と図２０と図２１で示した８個の磁気センサ1が検出した磁束密度Ｂｎを交流成分信号ｂｎに変換したものと、それらの同相成分である平均値ｂａｖを図２７と図２８と図２９に示す。近傍の小さな磁性体２２が動いた場合の図２７では、各センサの交流成分信号ｂｎがバラバラに変化し、その平均値ｂａｖの変化は小さい。磁性体がほとんど動いていない場合の図２８では、各センサの交流成分信号ｂｎがバラバラに変化し、その平均値ｂａｖの変化は小さい。遠方の大きな磁性体２３が動いた場合の図２９では、各磁気センサの交流成分信号ｂｎがほぼ同じ位相で、かつ、ほぼ同じ大きさで変化し、その平均値ｂａｖも同じように変化することが判る。
【００６０】
図２７と図２８と図２９で示した各磁気センサの交流成分信号ｂｎから平均値ｂａｖを減算した同相信号除去演算値ｂｄｎを、図３０と図３１と図３２に示す。遠方で大きな磁性体２３が動いていない図３０と図３１では、ほとんど交流成分信号ｂｎと同相信号除去演算値ｂｄｎの波形の変化がないが、遠方で大きな磁性体２３が動いている図３２では、同相信号除去演算値ｂｄｎが大幅に小さくなっていることが判る。
【００６１】
各磁気センサが出力する磁束密度Ｂの交流信号成分ｂｎから同相成分ｂａｖを減算した同相信号除去演算値ｂｄｎを求め、その絶対値｜ｂｄｎ｜を積分して各磁気センサ単位の積分値ｄｓｎを求め、その加算値（デルタ・シグマ）を求める構成を図１に示す。
【００６２】
図１０と図２０と図２１で示した８個の磁気センサが検出した磁束密度Ｂｎを図１８で示した演算処理によって求めたＤＳ値と、図１で示した演算処理によって求めた加算値（デルタ・シグマ）を、図３３と図３４と図３５に示す。図３３より、近傍の小さな磁性体２２が動いた場合、どちらの演算処理でもこれを検知することが可能であることが判る。図３４より、磁性体がほとんど動いていない場合は、どちらの演算処理でも検知していないことが判る。図３５より、近傍の小さな磁性体２３が動いた場合、図１８の演算処理ではこれを検知してしまうが、図１の演算処理ではこれを検知ないことが判る。図１に示す演算処理を行うことによって、使用者から見た場合の信号Ｓである近傍の磁性体を検出し、ノイズＮである遠方の磁性体を検出しないことが可能になる。
【００６３】
図３６に、遠方の大きな磁性体２３と近傍の小さな磁性体２２が同時に動いた時の各磁気センサの出力Ｂｎを示す。図２６を見ると、大きな磁性体２３と小さな磁性体２２が動いたタイミングがどこであるのかを判別することは不可能である。このＢｎに対し、図１８の演算処理と図１の演算処理を行った結果を図３７に示す。図１８の演算処理結果であるＤＳ値では、大きな磁性体２３と小さな磁性体２２の区別ができない。しかし、図１の演算処理結果であるデルタ・シグマ値では、小さな磁性体２２が動いたことを区別することが可能であることが判る。
【００６４】
なお、図１の演算処理結果、デルタ・シグマの値は、図１８の演算処理結果ＤＳより小さな値になる。これは、どのような状態であっても必ず同相成分を含んでいるので、この分小さくなってしまうためである。全体的に信号Ｓが小さくなっても、ノイズＮがさらに小さくなるため、総合的なＳ／Ｎ比は大きくなる。Ｓ／Ｎが高くなれば、使用者から見た誤動作が低減されるので、信頼性が高くなる。
【００６５】
図１の機能を具体的に構成する方法には、色々な方法がある。図３８に示すように、磁束密度Ｂを電気に変換する磁気センサの出力を、オペアンプや抵抗やコンデンサ等によって構成するアナログ演算回路２４で処理しても可能である。また、図３９に示すように、磁束密度Ｂを電気に変換する磁気センサの出力を、アナログ値からディジタル値に変換するアナログ・ディジタル変換回路２５を用いて数値に変換し、以降数値処理を行う演算装置２６を用いる方法もある。その他にも磁束密度Ｂを機械的に変換して機構的に処理したり、これらを複数組み合わせる方法もある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明にかかる磁性体検知機の構成態様を示す概略説明図である。
【図２】磁界内に磁気センサを設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。
【図３】磁界内に磁気センサと磁性体を設置した場合の磁束密度を示す概略説明図である。
【図４】磁気センサが磁性体を検出した時の出力結果例の概略説明図である。
【図５】比較機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の概略説明図である。
【図６】検知空間と１個の磁気センサの構成例の概略説明図である。
【図７】１個の磁気センサの感度比の概略説明図である。
【図８】検知空間と２個の磁気センサの構成例の概略説明図である。
【図９】２個の磁気センサの感度比の概略説明図である。
【図１０】８個の磁気センサが近傍の小さな磁性体を検出した時の出力結果例の概略説明図である。
【図１１】交流成分演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の概略説明図である。
【図１２】交流成分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図１３】逆方向から遅い速度で移動する磁性体の交流成分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図１４】絶対値演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の概略説明図である。
【図１５】絶対値演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図１６】積分演算機能を用いて磁性体を告知する機能構成例の概略説明図である。
【図１７】積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図１８】複数の磁気センサを用いて磁性体を告知する機能構成例の概略説明図である。
【図１９】８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図２０】８個の磁気センサが磁性体を検出していない時の出力結果例の概略説明図である。
【図２１】８個の磁気センサが遠方の大きな磁性体を検出した時の出力結果例の概略説明図である。
【図２２】８個の磁気センサが磁性体を検出していない時の積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図２３】８個の磁気センサが遠方の大きな磁性体を検出した時の積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図２４】２個の磁気センサから遠方に配置した大きな磁性体による磁束密度の変化の概略説明図である。
【図２５】２個の磁気センサの中間の近傍に配置した小さな磁性体による磁束密度の変化の概略説明図である。
【図２６】２個の磁気センサの片方の近傍に配置した小さな磁性体による磁束密度の変化の概略説明図である。
【図２７】８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の交流成分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図２８】８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の交流成分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図２９】８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の交流成分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３０】８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３１】８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の同相信号除去演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３２】８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３３】８個の磁気センサを用いた近傍の小さな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３４】８個の磁気センサを用いた磁性体を検出していない時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３５】８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体を検出した時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３６】８個の磁気センサが遠方の大きな磁性体と近傍の小さな磁性体を同時に検出した時の出力結果例の概略説明図である。
【図３７】８個の磁気センサを用いた遠方の大きな磁性体と近傍の小さな磁性体を同時に検出した時の同相信号除去演算機能と積分演算機能の出力結果例の概略説明図である。
【図３８】アナログ演算回路を用いた磁性体検知機のブロック図である。
【図３９】アナログ・ディジタル変換回路と数値演算機能を用いた磁性体検知機のブロック図である
【符号の説明】
【００６７】
１    磁気センサ
２    交流成分演算機能
３    同相信号除去演算機能
４    絶対値演算機能
５    積分演算機能
６    演算ブロック
７    加算演算機能
８    閾値入力機能
９    比較機能
１０    告知機能
１１    積分演算機能
１２    減算演算機能
１３    加算演算機能
１４    除算演算機能
１５    減算演算機能
１６    磁性体
１７    直流磁束密度
１８    検出軸
１９    直流磁束密度
２０    検知空間
２１    磁気センサ
２２    小さな磁性体
２３    大きさな磁性体
２４    アナログ演算回路
２５    アナログ・ディジタル変換回路
２６    数値演算機能
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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