JP2008064746A - Magnetic body sensor system - Google Patents

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Takayuki Oka
孝之 岡
Yosuke Suzuki
洋介 鈴木
Takuo Shiraishi
卓夫 白石
Morihiro Wada
守弘 和田
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic body sensor system, using direct-current magnetic field, which can miniaturize a magnetic field generating device and can detect magnetic particles with high sensitivity. <P>SOLUTION: The magnetic body sensor system 2 includes: a support 4 on which nonmagnetized magnetic particles 1 are retained in a planar state; magnetic field generating means 12 for applying direct-current magnetic field to the magnetic particles 1; minute vibrating means 40 for moving the support 4 so that the magnetic particles 1 move into and out of the magnetic field; and a magnetic body sensor 3 for detecting a change in the magnetic field as the magnetic particles 1 move into and out of the magnetic field. The minute vibrating means 40 minutely vibrates the support 4 so that the magnetic particles 1 move into and out of the magnetic field repeatedly. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁性体センサ装置に関し、特に、磁性体粒子を検出することで測定対象物を分析するバイオセンサとして使用するのに好適な磁性体センサ装置に関する。   The present invention relates to a magnetic sensor device, and more particularly to a magnetic sensor device suitable for use as a biosensor for analyzing a measurement object by detecting magnetic particles.

従来、磁性体粒子を検出する磁性体センサ装置として、磁性体センサが磁場の中に配置され、支持体に保持された磁性体粒子の移動に伴う磁場の変化を磁性体センサで検出するものが提案されており、この場合の磁場生成手段として、交流磁場を印加するもの(特許文献1)および直流磁場を印加するもの(特許文献2)が知られている。
特表2001−524675号公報 特表2004−519666号公報
Conventionally, as a magnetic sensor device for detecting magnetic particles, a magnetic sensor is arranged in a magnetic field, and a magnetic sensor detects a change in the magnetic field accompanying the movement of the magnetic particles held on a support. As a magnetic field generation means in this case, one that applies an alternating magnetic field (Patent Document 1) and one that applies a DC magnetic field (Patent Document 2) are known.
JP 2001-524675 A JP-T-2004-519666

上記特許文献1の交流磁場を用いるものでは、磁場生成装置が大型化するという問題があり、また、上記特許文献2の直流磁場を用いるものでは、磁場生成装置を小型化できるメリットがあるものの、磁性体粒子の高感度な検出を実現するためには、強磁場中で働く(ダイナミックレンジが広くかつ分解能が高い)高性能センサの開発が別途必要となるという問題があった。   In the thing using the alternating current magnetic field of the above-mentioned patent documents 1, there is a problem that a magnetic field generator becomes large, and in the thing using the direct-current magnetic field of the above-mentioned patent documents 2, there is a merit which can miniaturize a magnetic field generator, In order to realize highly sensitive detection of magnetic particles, there has been a problem that it is necessary to separately develop a high-performance sensor that works in a strong magnetic field (wide dynamic range and high resolution).

本発明は、従来技術の上記諸問題に鑑み、磁場生成装置を小型化できる直流磁場を用い、しかも、磁性体粒子の高感度な検出が可能な磁性体センサ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a magnetic sensor device that uses a DC magnetic field that can reduce the size of a magnetic field generation device and that can detect magnetic particles with high sensitivity. .

この発明による磁性体センサ装置は、磁気を帯びていない磁性体粒子を平面状に保持する支持体と、磁性体粒子に直流磁場を印加する磁場生成手段と、磁性体粒子の磁場内への出入りに伴う磁場の変化を検出する磁性体センサとを備えている磁性体センサ装置において、磁性体粒子が磁場内に繰り返し出入りするように支持体および磁場生成手段のいずれかを微細振動させる振動手段をさらに備えていることを特徴とするものである。   A magnetic sensor device according to the present invention includes a support for holding magnetic particles that are not magnetized in a plane, magnetic field generating means for applying a DC magnetic field to the magnetic particles, and the magnetic particles entering and exiting the magnetic field. And a magnetic body sensor device that detects a change in the magnetic field associated with the magnetic field sensor, the vibration means for finely vibrating either the support or the magnetic field generation means so that the magnetic particles repeatedly enter and exit the magnetic field. Furthermore, it is characterized by providing.

この磁性体センサ装置によると、支持体に保持された磁性体粒子が磁場内に出入りすることによって、磁束密度が変化し、これが磁性体センサで検出される。この磁性体センサ装置は、磁化可能な磁性体粒子を含んでいるサンプル中の磁性体粒子の量を測定することにより測定対象物の分析を行うバイオセンサとして好適に使用される。このようなバイオセンサは、例えば、DNA−DNA、抗体−抗原、またはリガンド−受容体の間に作用する結合力を単一分子レベルで測定することができる。   According to this magnetic body sensor device, the magnetic particle held by the support body enters and exits the magnetic field, whereby the magnetic flux density changes, and this is detected by the magnetic body sensor. This magnetic sensor device is suitably used as a biosensor for analyzing a measurement object by measuring the amount of magnetic particles in a sample containing magnetizable magnetic particles. Such a biosensor can measure, for example, the binding force acting between DNA-DNA, antibody-antigen, or ligand-receptor at the single molecule level.

磁性体粒子を磁場内に繰り返し出入りさせるには、支持体を微細振動させてもよく、磁場生成手段を微細振動させてもよい。   In order to repeatedly bring the magnetic particles into and out of the magnetic field, the support may be finely vibrated, or the magnetic field generating means may be finely vibrated.

磁場生成手段としては、電磁石または永久磁石が使用される。永久磁石は、例えば、ネオジム磁石とされるが、これに限定されるものではない。   An electromagnet or a permanent magnet is used as the magnetic field generating means. The permanent magnet is, for example, a neodymium magnet, but is not limited thereto.

磁性体センサとしては、磁場検出用コイル、磁気インピーダンスセンサ、ホールセンサなどの磁場の変化を検出可能な種々のセンサを使用できる。磁性体粒子を磁場内に周期的に出入りさせることにより、安価な磁場検出用コイルを使用しても高感度な検出ができる。信号処理手段は、磁性体センサの出力信号の中から微細振動の振動周波数に同期した周波数の信号を抽出するものとされる。   As the magnetic sensor, various sensors capable of detecting a change in the magnetic field such as a magnetic field detection coil, a magnetic impedance sensor, and a Hall sensor can be used. By causing the magnetic particles to periodically enter and exit the magnetic field, highly sensitive detection can be performed even if an inexpensive magnetic field detection coil is used. The signal processing means extracts a signal having a frequency synchronized with the vibration frequency of the fine vibration from the output signal of the magnetic sensor.

微細振動は、例えば、電磁石を固定側に、永久磁石を可動側に取り付けて、電磁石に交互に生成される磁極に応じて永久磁石に引力および斥力を繰り返し作用させることで可能となる。永久磁石を固定側、電磁石を可動側に取り付けるようにしてもよい。この微細振動は、ボイスコイルモータの原理を利用したものであるが、微細振動装置は、この方式に限られるものではなく、圧電素子を有する振動発生装置など種々のものが適用できる。   For example, the fine vibration can be achieved by attaching an electromagnet to the fixed side and a permanent magnet to the movable side, and repeatedly applying an attractive force and a repulsive force to the permanent magnet according to the magnetic poles alternately generated in the electromagnet. You may make it attach a permanent magnet to a fixed side and an electromagnet to a movable side. This fine vibration uses the principle of the voice coil motor, but the fine vibration device is not limited to this method, and various devices such as a vibration generator having a piezoelectric element can be applied.

微細振動の周波数は、例えば、50〜300Hz、その振幅は、0.1〜2mm程度とされる。また、支持体(磁性体粒子)の移動速度は、50mm/sec以上、好ましくは、100mm/sec以上とされる。   The frequency of fine vibration is, for example, 50 to 300 Hz, and the amplitude is about 0.1 to 2 mm. Further, the moving speed of the support (magnetic particles) is 50 mm / sec or more, preferably 100 mm / sec or more.

微細振動手段は、磁気遮蔽箱と、磁気遮蔽箱を貫通するように設けられ先端部に支持体が載置される支持軸と、磁気遮蔽箱および支持軸のいずれか一方に設けられた永久磁石と、同他方に設けられて永久磁石に引力および斥力を交互に作用させる電磁石と、電磁石に交流電流を印加する交流電源とを備えているものとされることが好ましい。このような微細振動手段は、例えば、磁気遮蔽箱と、磁気遮蔽箱を前後に貫通するように設けられ先端部に支持体が設けられた支持軸と、支持軸の中央部分に支持軸と同心に設けられた円筒型永久磁石と、永久磁石の前および/または後において支持軸と同心になるように磁気遮蔽箱に固定された少なくとも1つの電磁石と、電磁石に交流電流を印加する交流電源とを備えているものとされる。   The fine vibration means includes a magnetic shielding box, a support shaft provided so as to penetrate the magnetic shielding box, and a support is placed on the tip, and a permanent magnet provided on one of the magnetic shielding box and the support shaft. And an electromagnet that is provided on the other side and alternately applies an attractive force and a repulsive force to the permanent magnet, and an AC power source that applies an AC current to the electromagnet. Such a fine vibration means includes, for example, a magnetic shielding box, a support shaft that is provided so as to penetrate the magnetic shielding box in the front-rear direction, and a support body provided at a tip portion, and a support shaft that is concentric with the support shaft at a central portion. A cylindrical permanent magnet provided on the magnet, at least one electromagnet fixed to the magnetic shielding box so as to be concentric with the support shaft before and / or after the permanent magnet, and an AC power source for applying an AC current to the electromagnet It is supposed to be equipped with.

磁性体センサは、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップを有する磁気回路と、磁気回路に巻かれてギャップ内の磁気抵抗の変化を検出する少なくとも1つの検出用コイルとを備えていることが好ましい。   The magnetic sensor includes a magnetic circuit made of a highly permeable material and partially having a detection gap, and at least one detection coil that is wound around the magnetic circuit and detects a change in magnetoresistance in the gap. It is preferable.

高透磁性材料としては、電磁軟鉄、パーマロイ(Fe−Ni合金)などが好適であるが、これに限定されるものではない。磁場生成手段は、磁気回路に磁気を供給するものとされる。この場合、検出用コイルは、複数回巻きとされ、磁性体粒子が検出用ギャップを通過することによって引き起こされる磁気抵抗の変化をコイル両端の電位差として検出するものであることが好ましい。検出用コイルにより検出された信号は、積算されることが好ましく、積算回数は、好ましくは、10〜500回とされる。検出用コイルは、検出用ギャップ内に配置されるのではなく、磁気回路に一体化されるように巻き付けられる。検出用コイルの径は、検知対象の大きさには影響されずに、磁気回路を形成している高透磁性材料の径に応じて決定される。検出用コイルは、磁気回路のうちのいずれか1カ所に設ければよいが、これに限定されるものではなく、例えば、検出用ギャップを介して1対設けるようにしてもよい。   As the highly magnetically permeable material, electromagnetic soft iron, permalloy (Fe—Ni alloy) and the like are suitable, but are not limited thereto. The magnetic field generating means supplies magnetism to the magnetic circuit. In this case, the detection coil is preferably wound a plurality of times and detects a change in magnetic resistance caused by the magnetic particles passing through the detection gap as a potential difference between both ends of the coil. The signals detected by the detection coil are preferably integrated, and the number of integrations is preferably 10 to 500 times. The detection coil is not disposed in the detection gap, but is wound so as to be integrated with the magnetic circuit. The diameter of the detection coil is determined according to the diameter of the highly permeable material forming the magnetic circuit without being affected by the size of the detection target. The detection coils may be provided in any one of the magnetic circuits, but the present invention is not limited to this. For example, a pair of detection coils may be provided via a detection gap.

この発明による磁性体センサ装置によると、磁性体粒子を磁場内に周期的に出入りさせることで、磁性体センサで得られる信号のS/N比を向上させることができ、これにより、装置の小型化が可能な直流磁場を用いてかつ高感度な検出が可能となる。   According to the magnetic sensor device of the present invention, the S / N ratio of the signal obtained by the magnetic sensor can be improved by periodically bringing the magnetic particles into and out of the magnetic field, thereby reducing the size of the device. High-sensitivity detection is possible using a direct-current magnetic field that can be realized.

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、この発明による磁性体センサ装置を模式的に示している。   FIG. 1 schematically shows a magnetic sensor device according to the present invention.

磁性体センサ装置は、磁気を帯びていない磁性体粒子(1)を平面状に保持する支持体(4)と、磁性体粒子(1)に直流磁場を印加する磁場生成手段(12)と、磁性体粒子(1)が磁場内に周期的に出入りするように支持体(4)を微細振動させる微細振動手段(40)と、支持体(4)の磁場内への出入りに伴う磁場の変化を検出する磁性体センサ(3)と、磁性体センサ(3)の出力信号の中から微細振動の振動周波数に同期した周波数の信号を抽出する信号処理手段(7)とを備えている。   The magnetic sensor device includes a support (4) that holds magnetic particles (1) that are not magnetized in a planar shape, a magnetic field generation means (12) that applies a DC magnetic field to the magnetic particles (1), Microvibration means (40) for microvibrating the support (4) so that the magnetic particles (1) periodically enter and exit the magnetic field, and changes in the magnetic field as the support (4) enters and exits the magnetic field. And a signal processing means (7) for extracting a signal having a frequency synchronized with the vibration frequency of the fine vibrations from the output signal of the magnetic sensor (3).

この磁性体センサ装置によると、支持体(4)を微細振動させることにより、磁性体粒子(1)が磁場内に周期的に出入りすることになり、これに伴う磁性体センサ(3)の出力信号の中から、信号処理手段(7)によって微細振動の振動周波数に同期した周波数の信号を抽出することにより、S/N比の高い測定が可能となる。   According to this magnetic sensor device, by finely vibrating the support (4), the magnetic particles (1) periodically enter and exit the magnetic field, and the output of the magnetic sensor (3) associated therewith By extracting a signal having a frequency synchronized with the vibration frequency of the fine vibrations by the signal processing means (7) from the signal, measurement with a high S / N ratio becomes possible.

上記において、直流磁場を生成する磁場生成手段(12)、微細振動を付与する微細振動手段(40)および磁場変化を検出する磁性体センサ(3)としては、種々のものが使用できるが、図2に磁性体センサ(3)の好ましい実施形態、図3に微細振動手段(40)の好ましい実施形態をそれぞれ示す。   In the above, as the magnetic field generation means (12) for generating a DC magnetic field, the fine vibration means (40) for applying fine vibration, and the magnetic sensor (3) for detecting a magnetic field change, various types can be used. 2 shows a preferred embodiment of the magnetic sensor (3), and FIG. 3 shows a preferred embodiment of the fine vibration means (40).

図2において、磁性体センサ(3)は、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップ(G)を有する磁気回路(11)と、検出用ギャップ(G)内の磁気抵抗の変化を検出する検出用コイル(13)とを備えており、磁気回路(11)に磁気を供給する磁場生成手段(12)を内蔵している。   In FIG. 2, a magnetic sensor (3) is a magnetic circuit (11) made of a highly permeable material and partially having a detection gap (G), and detects a change in magnetoresistance in the detection gap (G). And a magnetic field generation means (12) for supplying magnetism to the magnetic circuit (11).

磁気回路(11)は、正面から見てU字状でその断面が方形とされたU字状部(11a)と、U字状部(11a)の両端部に設けられて検出用ギャップ(G)を介して対向するプローブ部(11b)(11c)とからなる。このプローブ部(検出用ギャップ(G)が形成されている磁気回路(11)の部分)(11b)(11c)の先端部(11d)(11e)は、先細り形状、すなわち四角錐とされている。磁場生成手段(12)は、永久磁石とされており、これにより、直流磁場が磁気回路に供給されている。検出用コイル(13)は、一方のプローブ部(磁気回路(11)の検出用ギャップ(G)近傍部分)(11c)に設けられている。   The magnetic circuit (11) includes a U-shaped portion (11a) having a U-shape when viewed from the front and a square cross section, and detection gaps (G) provided at both ends of the U-shaped portion (11a). ) Through the probe portions (11b) and (11c). The probe portions (the portions of the magnetic circuit (11) in which the detection gap (G) is formed) (11b) and the tip portions (11d) and (11e) of the 11c are tapered, that is, a quadrangular pyramid. . The magnetic field generation means (12) is a permanent magnet, whereby a direct-current magnetic field is supplied to the magnetic circuit. The detection coil (13) is provided in one probe portion (a portion near the detection gap (G) of the magnetic circuit (11)) (11c).

この磁気回路(11)を使用した磁性体センサ(3)によると、次のような原理で磁性体粒子(1)が検出される。   According to the magnetic sensor (3) using the magnetic circuit (11), the magnetic particles (1) are detected based on the following principle.

1.支持体(4)に保持された磁性体粒子(1)が検出用ギャップ(G)を通過することによって、検出用ギャップ(G)の磁気抵抗が変化(検出用ギャップ(G)内に磁性体粒子(1)が位置したときに磁気抵抗が低下)する。 1. When the magnetic particles (1) held on the support (4) pass through the detection gap (G), the magnetic resistance of the detection gap (G) changes (the magnetic substance in the detection gap (G) When the particle (1) is positioned, the magnetic resistance decreases).

2.検出用ギャップ(G)での磁気抵抗の変化によって磁気回路(11)中の磁束密度が変化(磁気抵抗が低下した場合には、磁束密度が増加)する。 2. The magnetic flux density in the magnetic circuit (11) changes due to the change in the magnetic resistance in the detection gap (G) (the magnetic flux density increases when the magnetic resistance decreases).

3.磁気回路(11)に巻かれた検出用コイル(13)の内部の磁束密度が変化することによって、検出用コイル(13)に誘導電圧が生じる。 3. When the magnetic flux density inside the detection coil (13) wound around the magnetic circuit (11) changes, an induced voltage is generated in the detection coil (13).

4.この誘導電圧の電位差を信号処理手段(5)により出力信号として検出する。 4). The potential difference between the induced voltages is detected as an output signal by the signal processing means (5).

図3において、微細振動手段(40)は、鉄製の磁気遮蔽箱(41)と、磁気遮蔽箱(41)を前後に貫通するように設けられ前端部に支持体(4)が設けられた支持軸(42)と、支持軸(42)の中央部分に支持軸(42)と同心に設けられた円筒型ネオジム磁石(43)と、ネオジム磁石(43)の前後において支持軸(42)と同心になるように磁気遮蔽箱(41)に固定された1対の電磁石(44)(45)と、電磁石(44)(45)に交流電流を印加する交流電源(46)とを備えている。   In FIG. 3, the fine vibration means (40) includes an iron magnetic shielding box (41) and a support provided with a support (4) at the front end thereof so as to penetrate the magnetic shielding box (41) in the front-rear direction. A shaft (42), a cylindrical neodymium magnet (43) provided concentrically with the support shaft (42) in the center of the support shaft (42), and concentric with the support shaft (42) before and after the neodymium magnet (43) A pair of electromagnets (44) and (45) fixed to the magnetic shielding box (41) and an AC power source (46) for applying an alternating current to the electromagnets (44) and (45) are provided.

各電磁石(44)(45)は、鉄製のリング状ヨーク(44a)(45a)と、ヨーク(44a)(45a)の外周に巻かれたコイル(44b)(45b)とからなり、各ヨーク(44a)(45a)のネオジム磁石(43)に対向する面には支持軸(42)の移動時にネオジム磁石(43)との干渉を避ける環状凹部(44c)(45c)が形成されている。   Each electromagnet (44) (45) is composed of an iron ring-shaped yoke (44a) (45a) and a coil (44b) (45b) wound around the outer periphery of the yoke (44a) (45a). Annular recesses (44c) and (45c) that avoid interference with the neodymium magnet (43) when the support shaft (42) is moved are formed on the surfaces of the 44a and (45a) facing the neodymium magnet (43).

ネオジム磁石(43)は、前側がS極(またはN極)、後側がN極(またはS極)とされており、各電磁石(44)(45)のコイル(44b)(45b)は、前側の電磁石コイル(44b)と後側の電磁石コイル(45b)とで電流の向きが常に逆になるように結線されている。したがって、前側のコイル(44b)に前向きに電流が流されて、この電磁石(44)からネオジム磁石(43)に引力が作用する場合には、後側のコイル(45b)に後向きに電流が流されて、この電磁石(45)からネオジム磁石(43)に斥力が作用することになる。こうして、交流電流の周波数と同じ周波数で支持軸(42)が微細振動させられる。   The neodymium magnet (43) has an S pole (or N pole) on the front side and an N pole (or S pole) on the rear side, and the coils (44b) and (45b) of each electromagnet (44) (45) The electromagnet coil (44b) and the rear electromagnet coil (45b) are connected so that the direction of current is always reversed. Therefore, when a forward current flows through the front coil (44b) and an attractive force acts on the neodymium magnet (43) from the electromagnet (44), a current flows backward through the rear coil (45b). Thus, a repulsive force acts on the neodymium magnet (43) from the electromagnet (45). Thus, the support shaft (42) is finely vibrated at the same frequency as that of the alternating current.

なお、上記においては、支持体(4)を微細振動させるものとしたが、これは、相対的なもので、磁性体粒子(1)が磁場内に周期的に出入りするようにすればよいので、図1において、支持体(4)の方を固定しておいて、磁場生成手段(12)を微細振動手段(40)によって微細振動させるようにしてもよい。その一例を図4に示す。   In the above, the support (4) is finely vibrated, but this is a relative one so that the magnetic particles (1) may periodically enter and exit the magnetic field. In FIG. 1, the support (4) may be fixed and the magnetic field generating means (12) may be finely vibrated by the fine vibrating means (40). An example is shown in FIG.

図4において、磁性体センサ装置は、磁気を帯びていない磁性体粒子(1)を平面状に保持する支持体(4)と、磁性体粒子(1)に直流磁場を印加する磁場生成手段(12)と、磁性体粒子(1)が磁場内に周期的に出入りするように磁場生成手段(12)を微細振動させる微細振動手段(40)と、支持体(4)の磁場内への出入りに伴う磁場の変化を検出する磁性体センサ(3)と、磁性体センサ(3)の出力信号の中から微細振動の振動周波数に同期した周波数の信号を抽出する信号処理手段(図示略)とを備えている。   In FIG. 4, the magnetic sensor device includes a support (4) that holds magnetic particles (1) that are not magnetized in a planar shape, and magnetic field generation means (a magnetic field generating means (1) that applies a DC magnetic field to the magnetic particles (1). 12), fine vibration means (40) for finely vibrating the magnetic field generating means (12) so that the magnetic particles (1) periodically enter and exit the magnetic field, and the support (4) entering and exiting the magnetic field. A magnetic sensor (3) for detecting a change in the magnetic field accompanying the magnetic field, and signal processing means (not shown) for extracting a signal having a frequency synchronized with the vibration frequency of the fine vibration from the output signal of the magnetic sensor (3) It has.

磁性体センサ(3)は、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップ(G)を有する磁気回路(11)と、検出用ギャップ(G)内の磁気抵抗の変化を検出する検出用コイル(13)とを備えており、磁気回路(11)に磁気を供給する磁場生成手段(12)を内蔵している。   The magnetic sensor (3) includes a magnetic circuit (11) made of a highly permeable material and partially having a detection gap (G), and a detection coil for detecting a change in magnetic resistance in the detection gap (G). (13) and has built-in magnetic field generation means (12) for supplying magnetism to the magnetic circuit (11).

微細振動手段(40)は、図3に示したものと類似の構成であり、鉄製の磁気遮蔽箱(41)と、磁気遮蔽箱(41)を前後に貫通するように設けられ前端部に支持体(4)が設けられた支持軸(42)と、支持軸(42)の中央部分に支持軸(42)と同心に設けられた円筒型ネオジム磁石(43)と、ネオジム磁石(43)の前後において支持軸(42)と同心になるように磁気遮蔽箱(41)に固定された1対の電磁石(44)(45)と、電磁石(44)(45)に交流電流を印加する交流電源(46)とを備えている。そして、支持軸(42)がハウジング(47)に固定状態で支持されるとともに、磁気遮蔽箱(41)がハウジング(47)に移動可能に支持されることにより、交流電流の周波数と同じ周波数で磁気遮蔽箱(41)が微細振動するようになされている。   The fine vibration means (40) has a structure similar to that shown in FIG. 3, and is provided so as to penetrate the iron magnetic shielding box (41) and the magnetic shielding box (41) in the front-rear direction. A support shaft (42) provided with a body (4), a cylindrical neodymium magnet (43) provided concentrically with the support shaft (42) in the central portion of the support shaft (42), and a neodymium magnet (43). A pair of electromagnets (44) (45) fixed to the magnetic shielding box (41) so as to be concentric with the support shaft (42) in the front-rear direction, and an AC power source for applying an alternating current to the electromagnets (44) (45) (46). The support shaft (42) is supported by the housing (47) in a fixed state, and the magnetic shielding box (41) is movably supported by the housing (47), so that the frequency of the alternating current is the same. The magnetic shielding box (41) is adapted to vibrate finely.

磁性体センサ(3)は、磁気遮蔽箱(41)と一体に移動するように磁気遮蔽箱(41)に固定されている。   The magnetic sensor (3) is fixed to the magnetic shielding box (41) so as to move integrally with the magnetic shielding box (41).

図4に示した磁性体センサ装置によると、磁性体センサ(3)に内蔵された磁場生成手段(12)を微細振動させることにより、磁性体粒子(1)が磁場内に周期的に出入りすることになり、これに伴う磁性体センサ(3)の出力信号の中から、信号処理手段(7)によって微細振動の振動周波数に同期した周波数の信号を抽出することにより、S/N比の高い測定が可能となる。   According to the magnetic sensor device shown in FIG. 4, the magnetic particles (1) periodically enter and exit the magnetic field by finely vibrating the magnetic field generating means (12) built in the magnetic sensor (3). Therefore, by extracting a signal having a frequency synchronized with the vibration frequency of the fine vibration from the output signal of the magnetic sensor (3) accompanying this, the signal processing means (7) has a high S / N ratio. Measurement is possible.

図1は、本発明による磁性体センサ装置の基本構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a magnetic sensor device according to the present invention. 図2は、本発明による磁性体センサの1実施形態を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an embodiment of a magnetic sensor according to the present invention. 図3は、本発明による微細振動手段の1実施形態を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the fine vibration means according to the present invention. 図4は、本発明による磁性体センサ装置の他の実施形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the magnetic sensor device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

(1) :磁性体粒子
(3) :磁性体センサ
(4) :支持体
(11):磁気回路
(12):磁場生成手段
(13):検出用コイル
(40):微細振動手段
(41):磁気遮蔽箱
(42):支持軸
(43):ネオジム磁石(永久磁石)
(44)(45):電磁石
(46):交流電源
(G) :検出用ギャップ
(1): Magnetic particles
(3): Magnetic sensor
(4): Support
(11): Magnetic circuit
(12): Magnetic field generation means
(13): Coil for detection
(40): Fine vibration means
(41): Magnetic shielding box
(42): Support shaft
(43): Neodymium magnet (permanent magnet)
(44) (45): Electromagnet
(46): AC power supply
(G): Detection gap

Claims (5)

磁気を帯びていない磁性体粒子を平面状に保持する支持体と、磁性体粒子に直流磁場を印加する磁場生成手段と、磁性体粒子の磁場内への出入りに伴う磁場の変化を検出する磁性体センサとを備えている磁性体センサ装置において、
磁性体粒子が磁場内に繰り返し出入りするように支持体および磁場生成手段のいずれかを微細振動させる振動手段をさらに備えていることを特徴とする磁性体センサ装置。
A support that holds magnetic particles that are not magnetized in a planar shape, a magnetic field generating means that applies a DC magnetic field to the magnetic particles, and a magnet that detects changes in the magnetic field as the magnetic particles enter and exit the magnetic field. In a magnetic sensor device comprising a body sensor,
A magnetic sensor device further comprising vibration means for finely vibrating either the support or the magnetic field generation means so that the magnetic particles repeatedly enter and exit the magnetic field.
振動手段は、支持体を微細振動させるものである請求項1の磁性体センサ装置。   2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the vibrating means vibrates the support. 振動手段は、磁場生成手段を微細振動させるものである請求項1の磁性体センサ装置。   2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the vibration means finely vibrates the magnetic field generation means. 振動手段は、磁気遮蔽箱と、磁気遮蔽箱を貫通するように設けられ先端部に支持体が載置される支持軸と、磁気遮蔽箱および支持軸のいずれか一方に設けられた永久磁石と、同他方に設けられて永久磁石に引力および斥力を交互に作用させる電磁石と、電磁石に交流電流を印加する交流電源とを備えていることを特徴とする請求項1の磁性体センサ装置。   The vibration means includes a magnetic shielding box, a support shaft that is provided so as to penetrate the magnetic shielding box and on which a support is placed, and a permanent magnet that is provided on one of the magnetic shielding box and the support shaft. 2. A magnetic sensor device according to claim 1, further comprising: an electromagnet provided on the other side that causes an attractive force and a repulsive force to act alternately on the permanent magnet; and an alternating current power source that applies an alternating current to the electromagnet. 磁性体センサは、高透磁性材料からなり一部に検出用ギャップを有する磁気回路と、磁気回路に巻かれてギャップ内の磁気抵抗の変化を検出する少なくとも1つの検出用コイルとを備えていることを特徴とする請求項1から4までのいずれかの磁性体センサ装置。   The magnetic sensor includes a magnetic circuit made of a highly permeable material and partially having a detection gap, and at least one detection coil that is wound around the magnetic circuit and detects a change in magnetoresistance in the gap. The magnetic sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101230444B1 (en) * 2010-06-21 2013-02-06 이아이티주식회사 Power measuring device and power measuring method
JP2014219371A (en) * 2013-05-11 2014-11-20 国立大学法人岡山大学 Magnetic characteristic evaluation device

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