JP5278962B2 - Temperature measuring system and temperature measuring method using temperature-sensitive magnetic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感温磁性体を用いた温度計測システム及び温度計測方法に関する。 The present invention relates to a temperature measurement system and a temperature measurement method using a temperature-sensitive magnetic material.
悪性腫瘍を治療する手段の一つに、マイクロ波および高周波電流をエネルギー源とした温熱療法がある。この温熱療法を行う際には、患部の温度が目標温度に達したことを確認しなければならない。温度計測技術としては、赤外線を利用したサーマルカメラが存在するが、これは主として表面温度の測定の利用に限られており、赤外線が透過できない生体内部の温度を測ることはできない。そのため、患部の温度を計測するためには、サーミスタや熱電対等の温度プローブを侵襲的に体内に差し込むことが考えられるが、かかる方法では患者へ苦痛を与えることになるといった問題や、感染症を招くなど衛生的にも問題があった。 One method for treating malignant tumors is hyperthermia using microwaves and high-frequency currents as energy sources. When performing this thermotherapy, it is necessary to confirm that the temperature of the affected area has reached the target temperature. As a temperature measurement technique, there is a thermal camera using infrared rays, but this is mainly limited to the use of surface temperature measurement, and the temperature inside a living body through which infrared rays cannot be transmitted cannot be measured. Therefore, in order to measure the temperature of the affected area, it is conceivable to insert a temperature probe such as a thermistor or a thermocouple invasively. However, such a method may cause problems for the patient and infectious diseases. There were also problems with hygiene such as inviting.
このような問題を解決するものとして、これまでに、ワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測できる技術が考えられ、開示されている。例えば、特許文献１には、永久磁石と、その永久磁石の周囲を覆う、キュリー点の異なる複数の感温磁性体と、を有する温度計測素子を被計測部に配置し、温度計測素子から温度に依存して漏洩する漏洩磁束を、温度計測素子から離れた位置に配置した磁気センサで検出し、その出力に基づいて被計測部の温度を計測する温度計測方法が開示されている。
As a technique for solving such a problem, a technique capable of measuring the temperature of a measurement target part from a wirelessly distant position has been conceived and disclosed. For example, in
しかし、上記特許文献１に開示されている温度計測方法では、被計測部に配置する温度計測素子（温度プローブ）が、永久磁石及び複数の感温磁性体からなる複層構造をしているため、各層を薄膜化したとしても小型化には限界があるという問題が残っていた。
However, in the temperature measurement method disclosed in
そこで、本発明者らは上記問題を解決すべく、ワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測でき、かつ、小型化することが容易な温度プローブを用いる温度計測方法及び温度計測システムを発明し、特許出願（特願２００８−１６３２２６、以下、「先の出願」という。）した。先の出願にかかる発明によって、上記問題は解決できたと考えられる。 Therefore, in order to solve the above problems, the present inventors have developed a temperature measurement method and a temperature measurement system using a temperature probe that can measure the temperature of a measurement target portion from a wirelessly separated position and that can be easily downsized. Invented and filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2008-163226, hereinafter referred to as “previous application”). It is considered that the above problems have been solved by the invention according to the previous application.
しかしながら、先の出願にかかる発明では、被計測部が温度計測中に移動する場合には、被計測部の温度を正確に計測できなくなる虞があった。より具体的には、先の出願にかかる発明は、感温磁性体を被計測部に配置し、該感温磁性体の温度に依存して変化する磁場の磁束ベクトルを検知するものであるが、被計測部が温度計測中に移動した場合、磁束ベクトルの変化が、感温磁性体がキュリー点に達したことに因るものであるのか、磁気センサや磁場発生源に対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを判別することが容易ではなかった。 However, in the invention according to the previous application, when the measured portion moves during temperature measurement, there is a possibility that the temperature of the measured portion cannot be accurately measured. More specifically, in the invention according to the previous application, a temperature-sensitive magnetic body is arranged in a measurement target part, and a magnetic flux vector of a magnetic field that changes depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body is detected. If the measured part moves during temperature measurement, whether the change in magnetic flux vector is due to the temperature-sensitive magnetic body reaching the Curie point, the measured part with respect to the magnetic sensor or magnetic field source It was not easy to determine whether or not it was due to relative movement.
そこで本発明は、感温磁性体が配置された被計測部が磁気センサや磁場発生源に対して相対的に移動する場合であっても、ワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測できる温度計測システム及び該システムを用いた温度計測方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention measures the temperature of the measured part from a wirelessly distant position even when the measured part where the temperature-sensitive magnetic material is arranged moves relative to the magnetic sensor or the magnetic field generation source. It is an object to provide a temperature measurement system that can be used and a temperature measurement method using the system.
第一の本発明は、被計測部に配置される、任意のキュリー点を有する感温磁性体と、被計測部から離れた場所で磁場を発生させる磁場発生源と、感温磁性体の温度に依存して変化する磁場の磁束ベクトルを検知する、複数の磁気センサと、を備えており、複数の磁気センサは、感温磁性体と磁場発生源との間に備えられるとともに、計測時には磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定されており、複数の磁気センサによって、少なくとも２軸方向で磁束ベクトルの変化を検知することができる、温度計測システムを提供することによって上記課題を解決する。 The first aspect of the present invention includes a temperature-sensitive magnetic body having an arbitrary Curie point, a magnetic field generation source that generates a magnetic field at a location away from the measurement target, and the temperature of the temperature-sensitive magnetic body. A plurality of magnetic sensors for detecting a magnetic flux vector of a magnetic field that changes depending on the magnetic field, and the plurality of magnetic sensors are provided between the temperature-sensitive magnetic body and the magnetic field generation source, and at the time of measurement, the magnetic field Resolving the above problem by providing a temperature measurement system in which the relative position and orientation with respect to the source are fixed, and a change in the magnetic flux vector can be detected in at least two axial directions by a plurality of magnetic sensors. To do.
第一の本発明および以下に説明する第二の本発明（これらをまとめて、単に「本発明」ということがある。）において、「感温磁性体」とは、組成比の変更、添加物の添加、熱処理などによってキュリー点を任意に設定できる磁性材料からなる磁性体を意味する。本発明に用いることができる磁性材料の具体例としては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトなどを挙げることができる。温熱療法を行う際の患部温度計測のために本発明を用いる場合は、キュリー点を４３度程度に設定できる磁性材料を選択することが好ましい。そのような磁性材料の具体例としては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトなどを挙げることができる。
また、「磁場発生源」とは、磁場を発生させられるものであれば特に限定されず、具体例として、コイル、超伝導コイル、永久磁石などを挙げることができる。そして、「離れた場所」とは、好ましくは２０ｃｍ以下であり、より好ましくは、１０ｃｍ以下であり、最も好ましくは、５ｃｍ以下である。被計測部（感温磁性体）と磁場発生源とが離れ過ぎると、磁気センサによって磁束ベクトルの変化を検知することが困難になる。
さらに、「磁気センサ」とは、磁場の磁束ベクトルの変化を検出できるものであれば特に限定されず、具体例として、コイル、ホール素子、磁気抵抗効果素子、フラックス・ゲートセンサ、ファラデー素子、超伝導量子干渉素子などを挙げることができる。
さらに、「磁気センサは、・・・計測時には磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定」とは、少なくとも本発明の温度計測システムを用いて温度計測を行う際には磁気センサと磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定されていることを意味し、温度計測時以外には磁気センサと磁場発生源との相対的な位置および姿勢を変更できても良いことを意味する。
さらに「複数の磁気センサによって、少なくとも２軸方向で磁束ベクトルの変化を検知することができる」とは、１つの磁気センサでは所定の１軸方向について磁束ベクトルの変化量を検知することができるため、少なくとも２つの磁気センサを用いて２軸方向以上について磁束ベクトルの変化量を検知することを意味する。
In the first aspect of the present invention and the second aspect of the present invention described below (collectively, these may be simply referred to as “the present invention”), “thermosensitive magnetic substance” means a change in composition ratio, additive This means a magnetic body made of a magnetic material in which the Curie point can be arbitrarily set by addition of heat treatment or heat treatment. Specific examples of the magnetic material that can be used in the present invention include Ni—Zn based ferrite and Mn—Cu—Zn based ferrite. When using the present invention for measuring the temperature of an affected area when performing thermotherapy, it is preferable to select a magnetic material that can set the Curie point to about 43 degrees. Specific examples of such a magnetic material include Ni—Zn based ferrite and Mn—Cu—Zn based ferrite.
The “magnetic field generation source” is not particularly limited as long as it can generate a magnetic field, and specific examples include a coil, a superconducting coil, and a permanent magnet. The “distant place” is preferably 20 cm or less, more preferably 10 cm or less, and most preferably 5 cm or less. If the part to be measured (temperature-sensitive magnetic body) and the magnetic field generation source are too far apart, it will be difficult to detect a change in the magnetic flux vector by the magnetic sensor.
Further, the “magnetic sensor” is not particularly limited as long as it can detect a change in the magnetic flux vector of the magnetic field. Specific examples include a coil, a Hall element, a magnetoresistive element, a flux gate sensor, a Faraday element, A conduction quantum interference device can be used.
Furthermore, “the magnetic sensor is fixed at the time of measurement relative to the magnetic field generation source is fixed” means that at least the temperature measurement is performed using the temperature measurement system of the present invention. This means that the relative position and orientation with respect to the source are fixed, and that the relative position and orientation between the magnetic sensor and the magnetic field source may be changed except during temperature measurement. .
Furthermore, “a plurality of magnetic sensors can detect a change in magnetic flux vector in at least two axial directions” means that one magnetic sensor can detect the amount of change in magnetic flux vector in a predetermined one axial direction. This means that the amount of change in the magnetic flux vector is detected in two or more axial directions using at least two magnetic sensors.
本発明では、磁場発生源は交流電流を流したコイルであることが好ましく、磁気センサもコイルであることが好ましい。かかる形態とすることによって、システムの耐久性の向上とコストの低減が可能になる。また、半導体素子において生じるｃｒｏｓｓ‐ａｘｉｓ ｅｆｆｅｃｔを完全に除去できるというメリットもある。 In the present invention, the magnetic field generation source is preferably a coil through which an alternating current flows, and the magnetic sensor is also preferably a coil. By adopting such a configuration, the durability of the system can be improved and the cost can be reduced. In addition, there is a merit that the cross-axis effect generated in the semiconductor element can be completely removed.
上記第一の本発明において、磁場発生源から発生される磁場の磁束の方向と、磁気センサが検知できる磁束ベクトルの変化の方向とが、直交するように磁場発生源および複数の磁気センサが配設されていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the magnetic field generation source and the plurality of magnetic sensors are arranged so that the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source is orthogonal to the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected by the magnetic sensor. It is preferable to be provided.
本発明において、「磁場の磁束の方向」とは、感温磁性体やその他の周囲の物からの影響を受けていない状態で、磁場発生源から発生される磁場の磁束の方向を意味する。また、「磁気センサが検知できる磁束ベクトルの変化の方向」とは、磁気センサが磁束ベクトルの変化量を検知することができる特定の方向を意味する。磁束ベクトルの方向が変化した際、磁気センサは、特定の方向に変化した磁束ベクトルの量を検知することができる。例えば、磁気センサがコイルである場合、磁気センサは、そのコイルの中心軸の方向に変化した磁束ベクトルの量を検知することができる。さらに、「磁場発生源から発生される磁場の磁束の方向と、磁気センサが検知できる磁束ベクトルの変化の方向とが、直交する」とは、磁気センサが設置されたそれぞれの場所において、（感温磁性体を配置しない状態における）磁場発生源から発生される磁場の磁束に対して磁気センサが検知できる磁束ベクトルの変化の方向がほぼ直交することを意味する。磁場発生源から発生される磁場の磁束の方向と、磁気センサが検知できる磁場の磁束ベクトルの変化の方向とを直交させることにより、磁場発生源から発生される磁場の磁束ベクトルの変化を磁気センサによって検知しやすくなる。 In the present invention, the “direction of magnetic flux of the magnetic field” means the direction of magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source without being affected by the temperature-sensitive magnetic body or other surrounding objects. The “direction of change in magnetic flux vector that can be detected by the magnetic sensor” means a specific direction in which the magnetic sensor can detect the amount of change in the magnetic flux vector. When the direction of the magnetic flux vector changes, the magnetic sensor can detect the amount of the magnetic flux vector that has changed in a specific direction. For example, when the magnetic sensor is a coil, the magnetic sensor can detect the amount of the magnetic flux vector that has changed in the direction of the central axis of the coil. Furthermore, “the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source and the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected by the magnetic sensor are orthogonal” means that in each location where the magnetic sensor is installed, This means that the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected by the magnetic sensor is substantially orthogonal to the magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source (in the state where no warm magnetic material is disposed). By making the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source orthogonal to the direction of the change of the magnetic flux vector of the magnetic field that can be detected by the magnetic sensor, the magnetic sensor detects the change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source. Makes it easier to detect.
上記第一の本発明において、複数の磁気センサが、磁場の中心磁束の方向に対して直交する方向の面内に配置されていることが好ましい。本発明において、「中心磁束」とは、磁場発生源の中心軸にほぼ平行な磁束を意味する。すなわち、磁場発生源がコイルの場合は、該コイルの中心軸にほぼ平行な磁束を意味し、磁場発生源が磁石の場合は、該磁石のＮ極（またはＳ極）からＳ極（またはＮ極）に向かう方向にほぼ平行な磁束を意味する。かかる形態とすることによって、複数の磁気センサが配置される面を横切る磁束ベクトルの変化を検知しやすくなる。 In the first aspect of the present invention, the plurality of magnetic sensors are preferably arranged in a plane perpendicular to the direction of the central magnetic flux of the magnetic field. In the present invention, the “center magnetic flux” means a magnetic flux substantially parallel to the central axis of the magnetic field generation source. That is, when the magnetic field generation source is a coil, it means a magnetic flux substantially parallel to the central axis of the coil, and when the magnetic field generation source is a magnet, the N pole (or S pole) to the S pole (or N pole) of the magnet. This means magnetic flux almost parallel to the direction toward the pole. By adopting such a configuration, it becomes easy to detect a change in the magnetic flux vector that crosses the surface on which the plurality of magnetic sensors are arranged.
上記第一の本発明において、複数の磁気センサが、それぞれ磁場発生源から等距離になるように配置されていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that the plurality of magnetic sensors are arranged so as to be equidistant from the magnetic field generation source.
上記第一の本発明において、電気的に直列に接続された２つの磁気センサを有する第１磁気センサ対と、電気的に直列に接続された他の２つの磁気センサを有する第２磁気センサ対と、を備えていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, a first magnetic sensor pair having two magnetic sensors electrically connected in series and a second magnetic sensor pair having two other magnetic sensors electrically connected in series And are preferably provided.
上記第一の本発明において、第１磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサは、対向して設けられるとともに、それぞれ検知できる磁束ベクトルの変化の方向が磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢であり、第２磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサは、対向して設けられるとともに、それぞれ検知できる磁束ベクトルの変化の方向が磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢であり、第１磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサの配列方向と、第２磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサの配列方向とが直交していることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair are provided to face each other, and the direction in which the change of the magnetic flux vector that can be detected is perpendicular to the direction of the magnetic flux of the magnetic field The two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair are provided opposite to each other, and each has a posture in which the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of the magnetic flux of the magnetic field. The arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the magnetic sensor pair is preferably orthogonal to the arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair.
上記第一の本発明において、第１磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち一方と、第２磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち一方とが、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置され、第１磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち他方と、第２磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち他方とが、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置されていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected by one of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and one of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair is Change in magnetic flux vector that can be detected by the other of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and the other of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair, which are arranged at substantially the same position in an orthogonal posture. It is preferable that they are arranged at substantially the same position in a posture in which the directions are orthogonal.
上記第一の本発明において、複数の磁気センサからの信号を検出するロックインアンプと、該ロックインアンプに参照信号を入力するリファレンスコイルと、を備えていることが好ましい。かかる形態とすることによって、例えば、磁場発生源に印加される電流や電圧が不明な場合であっても、磁場発生源から発生する磁束の変化をリファレンスコイルで検知することで、ロックインアンプへの参照信号として利用できる。かかる形態では、温度計測中はリファレンスコイルと磁場発生源との相対的な位置を固定することが好ましい。 The first aspect of the present invention preferably includes a lock-in amplifier that detects signals from a plurality of magnetic sensors, and a reference coil that inputs a reference signal to the lock-in amplifier. By adopting such a configuration, for example, even when the current or voltage applied to the magnetic field generation source is unknown, the change in the magnetic flux generated from the magnetic field generation source is detected by the reference coil, so that the lock-in amplifier Can be used as a reference signal. In such a form, it is preferable to fix the relative position of the reference coil and the magnetic field generation source during temperature measurement.
上記第一の本発明において、少なくとも磁場発生源と複数の磁気センサとが一体の装置であることが好ましい。さらに、リファレンスコイルなどが一体とされていても良い。かかる形態とすることによって、温度計測中における磁場発生源と複数の磁気センサとの相対的な位置および姿勢を固定することなどが容易になる。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that at least the magnetic field generation source and the plurality of magnetic sensors are an integrated device. Furthermore, a reference coil or the like may be integrated. With this configuration, it becomes easy to fix the relative positions and postures of the magnetic field generation source and the plurality of magnetic sensors during temperature measurement.
第二の本発明は、任意のキュリー点を有する感温磁性体を被計測部に配置するとともに、被計測部から離れた場所に設置された磁場発生源から磁場を発生させ、感温磁性体および磁場発生源の間に、磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定された複数の磁気センサを配置し、感温磁性体の温度に依存して変化する磁場の磁束ベクトルの変化を、複数の磁気センサによって、少なくとも２軸方向で検知することにより、被計測部の温度を計測する温度計測方法を提供することによって上記課題を解決する。 The second aspect of the present invention arranges a temperature-sensitive magnetic body having an arbitrary Curie point in a measured part, and generates a magnetic field from a magnetic field generation source installed at a location distant from the measured part. A plurality of magnetic sensors with fixed positions and postures relative to the magnetic field generation source are arranged between the magnetic field generation source and the magnetic field magnetic flux vector that changes depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body. The above-mentioned problem is solved by providing a temperature measurement method for measuring the temperature of the measurement target part by detecting in at least two axial directions by a plurality of magnetic sensors.
上記第二の本発明において、磁気センサとしてコイルを用いることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, a coil is preferably used as the magnetic sensor.
上記第二の本発明において、磁場発生源から発生される磁場の磁束の方向と、磁気センサが検知できる磁束ベクトルの変化の方向とが、直交するように磁場発生源および複数の磁気センサを配置することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the magnetic field generation source and the plurality of magnetic sensors are arranged so that the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the magnetic field generation source is orthogonal to the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected by the magnetic sensor. It is preferable to do.
上記第二の本発明において、磁場の中心磁束の方向に対して直交する方向の面内に複数の磁気センサを配置することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable to dispose a plurality of magnetic sensors in a plane perpendicular to the direction of the center magnetic flux of the magnetic field.
上記第二の本発明において、複数の磁気センサが、それぞれ磁場発生源から等距離になるように配置することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable that the plurality of magnetic sensors are arranged so as to be equidistant from the magnetic field generation source.
上記第二の本発明において、電気的に直列に接続された２つの磁気センサを有する第１磁気センサ対と、電気的に直列に接続された他の２つの磁気センサを有する第２磁気センサ対とを用いることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, a first magnetic sensor pair having two magnetic sensors electrically connected in series, and a second magnetic sensor pair having two other magnetic sensors electrically connected in series Are preferably used.
上記第二の本発明において、第１磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサを、対向させるとともに、それぞれ検知できる磁束ベクトルの変化の方向が磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢となるように設け、第２磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサを、対向させるとともに、それぞれ検知できる磁束ベクトルの変化の方向が磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢となるように設け、第１磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサの配列方向と、第２磁気センサ対に備えられる２つの磁気センサの配列方向とが、直交するように第１磁気センサ対および第２磁気センサ対を配置することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair are opposed to each other, and the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of the magnetic flux of the magnetic field. The two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair are opposed to each other, and provided so that the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of the magnetic flux of the magnetic field. The first magnetic sensor pair and the second magnetic sensor pair are arranged so that the arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the magnetic sensor pair is orthogonal to the arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair. It is preferable to do.
上記第二の本発明において、第１磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち一方と、第２磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち一方とを、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置し、第１磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち他方と、第２磁気センサ対が有する２つの磁気センサのうち他方とを、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the direction of change in the magnetic flux vector that can detect one of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and one of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair is Change in magnetic flux vector that can be detected at the substantially same position in an orthogonal posture, and to detect the other of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and the other of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair It is preferable to arrange at substantially the same position in a posture in which the directions are orthogonal.
上記第二の本発明において、複数の磁気センサからの信号の検出にロックインアンプを用い、該ロックインアンプの参照信号として、リファレンスコイルからの信号を用いることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable to use a lock-in amplifier for detecting signals from a plurality of magnetic sensors, and to use a signal from a reference coil as a reference signal for the lock-in amplifier.
本発明によれば、磁場発生源から発生される磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に設置された感温磁性体の温度変化に因るものであるのか、磁気センサに対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを見極め、磁気センサや磁場発生源に対して被計測部が相対的に移動する場合であってもワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測することができる。 According to the present invention, whether or not the change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source is due to the temperature change of the temperature-sensitive magnetic body installed in the measurement target part, is measured with respect to the magnetic sensor. If the measured part moves relative to the magnetic sensor or the magnetic field source, the measured part can be wirelessly separated from the remote location. Temperature can be measured.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is merely an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited by this embodiment, and various modified embodiments can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible.
本発明は、磁場発生源から発生された磁場の磁束ベクトルが、被計測部に配置された感温磁性体の温度に依存して変化することを利用している。まず、このような感温磁性体を用いた温度計測の原理について説明した後、本発明について説明する。 The present invention utilizes the fact that the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source changes depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body arranged in the measurement target part. First, the principle of temperature measurement using such a temperature-sensitive magnetic material will be described, and then the present invention will be described.
＜感温磁性体を用いた温度計測の原理＞
図１は、感温磁性体を用いた温度計測の原理を説明するための図である。図中の破線矢印は交流磁場の磁束線を示している。図１（ａ）は、感温磁性体１の温度がキュリー点未満のときの状態を示しており、図１（ｂ）は、感温磁性体１の温度がキュリー点以上のときの状態を示している。
<Principle of temperature measurement using thermosensitive magnetic material>
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of temperature measurement using a temperature-sensitive magnetic material. Broken line arrows in the figure indicate magnetic flux lines of an alternating magnetic field. FIG. 1 (a) shows a state when the temperature of the temperature-sensitive
感温磁性体１は、目標とする任意の温度にキュリー点を設定した磁性材料からなる磁性体である。また、磁場発生源２は、電源４から交流電流を流すことによって交流磁場を発生させるコイル（以下「駆動コイル」という。）である。さらに、磁気センサ３は、後に説明するように、駆動コイル２から発生する交流磁場の磁束ベクトルの変化を検知するコイル（以下「ピックアップコイル」という。）である。ピックアップコイル３は、感温磁性体１と駆動コイル２との間に配置されることが好ましく、駆動コイル２とピックアップコイル３は互いの軸方向が直交するように配置されることが好ましい。かかる形態とすることによって、後に説明するように、駆動コイル２から発生され、感温磁性体１の温度に依存して変化する磁束ベクトルの変化を、ピックアップコイル３によって検知しやすくなる。
The temperature-sensitive
感温磁性体１の温度が感温磁性体１のキュリー点より低ければ、感温磁性体１は高い誘磁率を有する。そのため、図１（ａ）に示すように、駆動コイル２から発生した交流磁場の磁束が感温磁性体１に引き付けられ、磁束ベクトルが曲げられる。このとき、駆動コイル２とピックアップコイル３とが互いの軸方向が直交するように配置されていると、磁束ベクトルの直交成分の変位に比例してピックアップコイル３に発生する誘導起電力が大きくなり、電圧計５で検知される電位が大きくなる。
If the temperature of the temperature-sensitive
一方、感温磁性体１の温度が感温磁性体１のキュリー点以上となった場合には、感温磁性体１の磁性は空気と同程度になっている。そのため、図１（ｂ）に示すように、駆動コイル２から発生した交流磁場の磁束は感温磁性体１に引き付けられずにほぼ直進する。このとき、駆動コイル２とピックアップコイル３とが互いの軸方向が直交するように配置されていると、磁束ベクトルとピックアップコイル３の軸はほぼ直交する。そのため、ピックアップコイル３に発生する誘導起電力は、感温磁性体１の温度がキュリー点未満である場合に比べて減少する。
On the other hand, when the temperature of the temperature-sensitive
このように、感温磁性体１の温度を上昇させていくと、キュリー点の付近でピックアップコイル３に発生する誘導起電力が急激に変化し、その変化はピックアップコイル３に接続された電圧計５で確認することができる。つまり、感温磁性体１を被計測部に配置して、感温磁性体１から離れた場所で交流磁場を発生させ、感温磁性体１の温度に依存するその交流磁場の磁束ベクトルの変化を検知することによって、感温磁性体１の周辺（被計測部）の温度が任意の温度（感温磁性体１のキュリー点）以上になっていることを確認することができる。
As described above, when the temperature of the temperature-sensitive
＜本発明の温度計測システム＞
本発明の温度計測システムは、上記した感温磁性体を用いた温度計測を利用するものである。上記した温度計測の原理の説明では、温度計測中に被計測部（感温磁性体）が磁気センサに対して相対的に移動する場合を考慮していない。したがって、磁場発生源から発生された磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に配置された感温磁性体の温度変化に因るものであるのか、磁気センサや磁場発生源に対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを判別できず、被計測部の温度を正確に計測できない場合があった。これは、磁束ベクトルの変化を１つの磁気センサによって１軸方向でしか検知していないことに因る。本発明では、以下に説明するように、複数の磁気センサを用いて少なくとも２軸方向で磁束ベクトルの変化を検知することによって、感温磁性体を設置した被計測部が磁気センサや磁場発生源に対して相対的に移動する場合であっても、ワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測することができる。
<Temperature measurement system of the present invention>
The temperature measurement system of the present invention utilizes temperature measurement using the above-described temperature-sensitive magnetic material. The above description of the principle of temperature measurement does not consider the case where the measurement target (temperature-sensitive magnetic body) moves relative to the magnetic sensor during temperature measurement. Therefore, whether the change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source is due to the temperature change of the temperature-sensitive magnetic material arranged in the measurement target part or not is measured against the magnetic sensor or the magnetic field generation source. In some cases, the temperature of the measured part cannot be accurately measured because it is impossible to determine whether the part is due to relative movement. This is because a change in magnetic flux vector is detected only in one axial direction by one magnetic sensor. In the present invention, as will be described below, by measuring a change in the magnetic flux vector in at least two axial directions using a plurality of magnetic sensors, the measurement target portion on which the temperature-sensitive magnetic body is installed becomes a magnetic sensor or a magnetic field generation source. Even if it moves relative to, the temperature of the measured part can be measured from a wirelessly separated position.
以下に、具体的な実施形態を例示して、本発明の温度計測システムについて説明する。本発明の温度計測システムでは、磁気センサは磁場発生源から離れ過ぎていないことが好ましい。磁場発生源と磁気センサとが離れ過ぎていると、磁場発生源から発生する磁場の磁束ベクトルの変化を磁気センサで検知することが困難になるためである。したがって、以下に説明する実施形態では、磁場発生源（駆動コイル）から発生されて磁気センサ（ピックアップコイル）を横切る磁場の磁束が、駆動コイルの中心軸に対して平行であると見なせる程の近い位置に、駆動コイル及び磁気センサが設置されているとする。 The temperature measurement system of the present invention will be described below by exemplifying specific embodiments. In the temperature measurement system of the present invention, it is preferable that the magnetic sensor is not too far from the magnetic field generation source. This is because if the magnetic field generation source and the magnetic sensor are too far apart, it is difficult to detect a change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source with the magnetic sensor. Therefore, in the embodiment described below, the magnetic flux generated from the magnetic field generation source (driving coil) and crossing the magnetic sensor (pickup coil) is close enough to be considered to be parallel to the central axis of the driving coil. It is assumed that a drive coil and a magnetic sensor are installed at the position.
１．第１実施形態
図２は、本発明の温度計測システムの一例について、各構成の位置関係を概略的に示す斜視図である。なお、図２では、各構成の位置関係を見やすくするため、導線などは省略している。図３は、図２に示した矢印ＩＩの方向から本発明の温度計測システムの一例を見た様子に、温度計測に用いる電源やロックインアンプなどを加えて示した概略図である。図２及び図３において、図１と同様の構成のものには同じ符号を付し、適宜、説明を省略する。
1. First Embodiment FIG. 2 is a perspective view schematically showing the positional relationship of each component in an example of the temperature measurement system of the present invention. In FIG. 2, conductive wires and the like are omitted for easy understanding of the positional relationship between the components. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the temperature measurement system of the present invention seen from the direction of arrow II shown in FIG. 2 with the addition of a power source and a lock-in amplifier used for temperature measurement. 2 and 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本発明の温度計測システムは複数の磁気センサを備えている。図２及び図３に示した温度計測システム１０の場合は、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがそれぞれ磁気センサを構成している。
The temperature measurement system of the present invention includes a plurality of magnetic sensors. In the case of the
温度計測システム１０では、図３に示すように、対向して設けられたピックアップコイル３ａ、３ｂが電気的に直列に接続されている。以下、このように電気的に直列に接続されたピックアップコイル（磁気センサ）を「磁気センサ対」という。ピックアップコイル３ａ、３ｂは第１磁気センサ対を構成している。ピックアップコイル３ａの温度計測中の姿勢とピックアップコイル３ｂの温度計測中の姿勢とは同一であり、ピックアップコイル３ａが検知できる磁束ベクトルの変化の方向（ピックアップコイル３ａの中心軸方向）とピックアップコイル３ｂが検知できる磁束ベクトルの変化の方向（ピックアップコイル３ｂの中心軸方向）とが重なるように配置されている。このようにピックアップコイル３ａ、３ｂを配置することによって、ピックアップコイル３ａ、３ｂの間を横切る磁束の変化を検知することができる。
In the
ピックアップコイル３ａ、３ｂと同様に、対向して設けられるとともに電気的に直列に接続されたピックアップコイル３ｃ、３ｄは、第２磁気センサ対を構成している。ピックアップコイル３ｃの温度計測中の姿勢とピックアップコイル３ｄの温度計測中の姿勢とは同一であり、ピックアップコイル３ｃが検知できる磁束ベクトルの変化の方向（ピックアップコイル３ｃの中心軸方向）とピックアップコイル３ｄが検知できる磁束ベクトルの変化の方向（ピックアップコイル３ｄの中心軸方向）とが重なるように配置されている。このようにピックアップコイル３ｃ、３ｄを配置することによって、ピックアップコイル３ｃ、３ｄの間を横切る磁束の変化も検知することができる。
Similarly to the pickup coils 3a and 3b, the pickup coils 3c and 3d provided opposite to each other and electrically connected in series constitute a second magnetic sensor pair. The posture of the pickup coil 3c during temperature measurement is the same as the posture of the
ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、温度計測中において、互いに相対的な位置および姿勢が固定されており、駆動コイル２とピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの相対的な位置および姿勢も固定されている。そのため、実際に温度計測システム１０を作製する際には、駆動コイル２とピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを一体化させた装置を用いることが好ましい。ただし、感温磁性体の大きさなど、温度計測毎の条件に応じて、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの互いの相対的な位置および姿勢や、駆動コイル２とピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの相対的な位置および姿勢を変更することが好ましい場合があるため、駆動コイル２およびピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの位置および姿勢は、計測時以外に変更できる構成にしておくことが好ましい。
The pickup coils 3a, 3b, 3c, and 3d have their relative positions and postures fixed during temperature measurement, and the relative positions and postures of the
また、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、感温磁性体１と駆動コイル２との間に配置されていることが好ましい。かかる形態とすることによって、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化をピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって検知しやすくなる。
The pickup coils 3a, 3b, 3c, and 3d are preferably disposed between the temperature-sensitive
さらに、感温磁性体１などの影響を受けていないときの駆動コイル２から発生される磁場の磁束の方向と、温度計測中のピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれの中心軸の方向は直交していることが好ましい。すなわち、図２に示すように、駆動コイル２の中心軸（一点鎖線ｘ）と、ピックアップコイル３ａ、３ｂの中心軸（一点鎖線ｙ）が直交しており、駆動コイル２の中心軸（一点鎖線ｘ）と、ピックアップコイル３ｃ、３ｄの中心軸（一点鎖線ｚ）も直交していることが好ましい。かかる形態とすることによって、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化をピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって検知しやすくなる。
Further, the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the
また、第１磁気センサ対に備えられるピックアップコイル３ａ、３ｂの配列方向と、第２磁気センサ対に備えられるピックアップコイル３ｃ、３ｄの配列方向とが直交していることが好ましく、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが同一面内に配置されていることが好ましい。すなわち、一点鎖線ｙと一点鎖線ｚは直交していることが好ましい。さらに、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、同一面内において、それぞれ駆動コイル２から等距離の位置に設置されることが好ましい。このようにピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを配置することによって、ピックアップコイル３ａ、３ｂの配列方向の軸（Ｙ軸）とピックアップコイル３ｃ、３ｄの配列方向の軸（Ｚ軸）で構成される面を横切る磁束の変化を検知することが容易になる。
The arrangement direction of the pickup coils 3a and 3b provided in the first magnetic sensor pair is preferably orthogonal to the arrangement direction of the pickup coils 3c and 3d provided in the second magnetic sensor pair. 3b, 3c and 3d are preferably arranged in the same plane. That is, it is preferable that the dashed-dotted line y and the dashed-dotted line z are orthogonal. Furthermore, it is preferable that the
Ｙ軸とＺ軸とで構成される面を横切る磁束の変化を検知することによって、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に設置された感温磁性体１の温度変化に因るものであるのか、第１磁気センサ及び第２磁気センサに対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを見極めやすくなる。すなわち、被計測部が第１磁気センサ対及び第２磁気センサ対に対して相対的に移動した場合、第１磁気センサ対及び第２磁気センサ対での測定結果（電圧）を経時的に見ると、振動成分として現れるが、感温磁性体１がキュリー点に達した場合、第１磁気センサ対及び第２磁気センサ対での測定結果（電圧）は０に近づく。したがって、第１磁気センサ対及び第２磁気センサ対の電圧の波形を動的に見れば、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に設置された感温磁性体１の温度変化に因るものであるのか、第１磁気センサ対及び第２磁気センサ対に対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを見極めることができる。
By detecting a change in the magnetic flux across the plane constituted by the Y axis and the Z axis, a change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the
磁気センサからの信号の検出には、ロックインアンプを用いることが好ましい。温度計測システム１０では、図３に示すように、ピックアップコイル３ａ、３ｂ（第１磁気センサ対）からの電気信号はロックインアンプ７ａに入力されるように、ピックアップコイル３ａ、３ｂとロックインアンプ７ａとが接続されている。また、ピックアップコイル３ｃ、３ｄ（第２磁気センサ対）からの電気信号はロックインアンプ７ｂに入力されるように、ピックアップコイル３ｃ、３ｄとロックインアンプ７ｂとが接続されている。
A lock-in amplifier is preferably used to detect a signal from the magnetic sensor. In the
さらに、温度計測システム１０にはリファレンスコイル６が備えられており、リファレンスコイル６は、ロックインアンプ７ａ、７ｂにそれぞれ電気的に接続されている。駆動コイル２に流れる電流や電圧がわからない場合であっても、駆動コイル２から発生する磁束をリファレンスコイル６で検知することで、リファレンスコイル６からの電気信号をロックインアンプ７ａ、７ｂへの参照信号として利用することができる。したがって、第１磁気センサ対に発生する誘導起電力はロックインアンプ７ａで同期検波することによって周囲のノイズを低減させ、検出感度を向上させることができる。第２磁気センサ対に発生する誘導起電力はロックインアンプ７ｂで同期検波することによって周囲のノイズを低減させ、検出感度を向上させることができる。
Further, the
なお、リファレンスコイル６の設置位置および姿勢は、リファレンスコイル６が駆動コイル２からの磁束を安定して検知できれば特に限定されない。ただし、リファレンスコイル６は駆動コイル２から発せられる高周波磁場を検知して同期することを目的として設置されるため、磁束ベクトルが変わったときにロックインアンプ７ａ、７ｂへ送る参照信号が減衰しにくい位置であることが好ましい。したがって、リファレンスコイル６は、図２に示すように、駆動コイル２と感温磁性体１との間に備えられることが好ましい。また、リファレンスコイル６は駆動コイル２やピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと一体の装置として構成することが可能であり、かかる観点からは、リファレンスコイル６は駆動コイル２の中心軸上に備えられていることが好ましい。
The installation position and orientation of the
上記したように、本発明の温度計測システムによれば、磁場発生源から発生される磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に設置された感温磁性体の温度変化に因るものであるのか、磁気センサに対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを見極めることができる。そのため、磁気センサや磁場発生源に対して被計測部が相対的に移動する場合であってもワイヤレスで離れた位置から被計測部の温度を計測することができる。 As described above, according to the temperature measurement system of the present invention, the change in the magnetic flux vector of the magnetic field generated from the magnetic field generation source is due to the temperature change of the temperature-sensitive magnetic body installed in the measurement target part. It can be determined whether this is due to the relative movement of the part to be measured with respect to the magnetic sensor. Therefore, even when the measurement target moves relative to the magnetic sensor or the magnetic field generation source, the temperature of the measurement target can be measured from a wirelessly separated position.
また、本発明の温度計測システムは殆ど全ての温熱療法に適用可能なため、既存の誘導加熱、マイクロ波による温熱療法機器に組み込むことが可能である。そして、本発明の温度計測システムによれば、腫瘍温度を非接触・非侵襲でモニターできるため、患者に与える負担および感染リスクを軽減することができる。 Further, since the temperature measurement system of the present invention can be applied to almost all thermotherapy, it can be incorporated into existing induction heating and microwave thermotherapy equipment. According to the temperature measurement system of the present invention, since the tumor temperature can be monitored in a non-contact / non-invasive manner, the burden on the patient and the risk of infection can be reduced.
本発明の温度計測システムを温熱療法に適用する場合には、感温磁性体に、誘導加熱しやすい発熱材料を併用することが好ましい。誘導加熱しやすい発熱材料の具体例としては、Ｆｅ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔなどの金属や、これらの金属のうち一種又は複数種を主成分とした合金などを挙げることができる。特に温熱療法の際に用いる場合は、人体への影響などを考慮して、上記金属及び合金のうち、Ａｕなどの金属やそれら金属からなる合金を選択することが好ましい。このように、感温磁性体に誘導加熱しやすい発熱材料を併用することによって、体外から高周波磁場を印加する温熱療法の発熱効率を向上させることが可能になり、低出力の電源による低磁束密度での治療が可能になるため、電源設備の小型化が可能となる。 When the temperature measurement system of the present invention is applied to thermotherapy, it is preferable to use a heat-generating material that is easy to induce heating in the thermosensitive magnetic material. Specific examples of the heat-generating material that is easily induction-heated include metals such as Fe, Au, Ti, and Pt, and alloys containing one or more of these metals as main components. In particular, when used in the case of hyperthermia, it is preferable to select a metal such as Au or an alloy made of these metals among the above metals and alloys in consideration of the influence on the human body. In this way, it is possible to improve the heat generation efficiency of thermotherapy that applies a high-frequency magnetic field from outside the body by using a heat-sensitive material that is easy to induce heating in the temperature-sensitive magnetic body, and low magnetic flux density by a low-output power source Therefore, it is possible to reduce the size of the power supply equipment.
本発明の温度計測システムで温度計測できる場所は生体内に限らず、非磁性体の対象であれば適用できる。したがって、磁場を透過する材料であれば固体、液体、気体に対して適用が可能であるため、従来はサーミスタや熱電対を用いて有線で計測せざるを得なかった物体内部の温度をワイヤレスで計測することができる。 The place where the temperature can be measured by the temperature measurement system of the present invention is not limited to a living body, but can be applied to any non-magnetic target. Therefore, any material that transmits a magnetic field can be applied to solids, liquids, and gases, so the temperature inside an object that conventionally had to be measured by wire using a thermistor or thermocouple can be wirelessly connected. It can be measured.
これまでの本発明の説明では、ピックアップコイルが駆動コイル及び感温磁性体の間に配置され、駆動コイルとピックアップコイルの軸方向が直交するように配置される形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されない。駆動コイル及びピックアップコイルは温度計測時に互いの相対的位置および姿勢が固定されており、感温磁性体、駆動コイル、及びピックアップコイルは互いに影響を受ける程度に近い位置に配置されていれば良い。ただし、感温磁性体と駆動コイルとの間にピックアップコイルを配置することが好ましく、さらに駆動コイルとピックアップコイルとの軸方向を互いに直交させることがより好ましい。かかる形態とすることによって、温度計測中にピックアップコイルに生じる誘導起電力の変化（磁束ベクトルの変化）を検知しやすくなる。 In the description of the present invention so far, the form in which the pickup coil is disposed between the drive coil and the temperature-sensitive magnetic body and the axial direction of the drive coil and the pickup coil are orthogonal to each other is illustrated. The invention is not limited to such a form. The relative position and posture of the drive coil and the pickup coil are fixed at the time of temperature measurement, and the temperature-sensitive magnetic body, the drive coil, and the pickup coil may be arranged at positions that are close to each other. However, it is preferable to arrange the pickup coil between the temperature-sensitive magnetic body and the drive coil, and it is more preferable that the axial directions of the drive coil and the pickup coil are orthogonal to each other. By adopting such a form, it becomes easy to detect a change in induced electromotive force (change in magnetic flux vector) generated in the pickup coil during temperature measurement.
また、これまでの本発明の説明では、磁気センサ対が２対備えられる形態について説明したが、本発明はかかる形態に限定されず、さらに多くの磁気センサ対を用いることも可能である。多くの磁気センサ対を用いた場合、感温磁性体の移動を高感度に検知することができると考えられる。ただし、磁気センサ対の数を増やせば、それに応じて必要となる検出器（ロックインアンプ）の数も増える。 In the description of the present invention so far, the embodiment in which two magnetic sensor pairs are provided has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and more magnetic sensor pairs can be used. When many magnetic sensor pairs are used, it is considered that the movement of the temperature-sensitive magnetic body can be detected with high sensitivity. However, if the number of magnetic sensor pairs is increased, the number of required detectors (lock-in amplifiers) is increased accordingly.
また、これまでの本発明の説明では、１つの感温磁性体を用いた形態を例示しているが、本発明では複数の感温磁性体を用いることができる。キュリー点が異なる複数の感温磁性体を被計測部に設置することによって、複数の目標温度を検知することが可能である。すなわち、本発明は上述した温熱療法への利用に限定されない汎用的な非接触温度計測技術であり、異なる任意のキュリー点を有する複数の感温磁性体を用いることで、連続的な温度計測が可能になる。 Moreover, although the form using one temperature-sensitive magnetic body was illustrated in description of this invention so far, in this invention, a some temperature-sensitive magnetic body can be used. It is possible to detect a plurality of target temperatures by installing a plurality of temperature-sensitive magnetic bodies having different Curie points in the measurement target part. That is, the present invention is a general-purpose non-contact temperature measurement technique that is not limited to use in the above-described thermotherapy, and by using a plurality of thermosensitive magnetic bodies having different arbitrary Curie points, continuous temperature measurement can be performed. It becomes possible.
また、本発明では、温度プローブとして用いている感温磁性体を粉体にすることができる。例えば、感温磁性体（温度プローブ）を、平均粒径１５０μｍ以下程度の粉体にすることによって、生理食塩水等の液体中に分散等させ、注射針を用いて生体内に注射して利用することが可能になる。また、感温磁性体をこのような粉体にすることによって、感温磁性体の熱容量が低下するため、キュリー点付近での温度を高感度に検出することができる。ただし、感温磁性体を生体内に配置する場合に、該感温磁性体がリンパ管を通って移動しない様にするためには、感温磁性体の大きさはある程度大きいことが好ましい。 In the present invention, the temperature-sensitive magnetic material used as the temperature probe can be made into powder. For example, a temperature-sensitive magnetic material (temperature probe) is made into a powder having an average particle diameter of about 150 μm or less, dispersed in a liquid such as physiological saline, and injected into a living body using an injection needle. It becomes possible to do. Moreover, since the heat capacity of the temperature-sensitive magnetic material is reduced by making the temperature-sensitive magnetic material into such powder, the temperature near the Curie point can be detected with high sensitivity. However, when the temperature-sensitive magnetic body is disposed in the living body, the size of the temperature-sensitive magnetic body is preferably large to some extent so that the temperature-sensitive magnetic body does not move through the lymphatic vessel.
感温磁性体を生体内の被計測部に配置するその他の方法としては、固形製剤の注入器を用いる方法が考えられる。この方法用いる場合、感温磁性体の粒径は２ｍｍ以下であることが好ましい。 As another method for arranging the temperature-sensitive magnetic substance in the measurement target part in the living body, a method using a solid preparation injector can be considered. When this method is used, the particle size of the temperature-sensitive magnetic material is preferably 2 mm or less.
さらに、感温磁性体を被計測部に配置するその他の方法としては、感温磁性体をカプセルに封入して被計測部に配置する方法が考えられる。カプセルの粒径が２ｍｍ以下であれば、上記した注入器を用いて生体内に配置することができる。また、カプセルを用いれば、感温磁性体を上記したような誘導加熱しやすい発熱材料とともに封入して被計測部に配置することも容易にできる。さらに、カプセルを用いて感温磁性体などを生体内に配置する場合、感温磁性体などが生体内で拡散することを防止できるという効果や、感温磁性体などが生体に悪影響を及ぼすものであっても、それらを生体から隔離して用いることができるという効果を奏する。カプセルを生体内に配置する場合、カプセルの材質は生体に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、シリコーンや樹脂やチタンなどを用いることができる。 Furthermore, as another method of arranging the temperature-sensitive magnetic body in the measurement target part, a method of placing the temperature-sensitive magnetic substance in a capsule and arranging it in the measurement target part is conceivable. If the capsule has a particle size of 2 mm or less, it can be placed in the living body using the above-described injector. In addition, if a capsule is used, the temperature-sensitive magnetic body can be easily enclosed with the heat-generating material that is easily induction-heated as described above and placed in the measurement target portion. Furthermore, when a thermosensitive magnetic body is arranged in a living body using a capsule, the effect that the thermosensitive magnetic body can be prevented from diffusing in the living body, or the thermosensitive magnetic body has an adverse effect on the living body. Even so, there is an effect that they can be used isolated from the living body. When the capsule is disposed in the living body, the material of the capsule is not particularly limited as long as it does not adversely affect the living body. For example, silicone, resin, titanium, or the like can be used.
また、図２及び図３に示した温度計測システム１０では、２つのピックアップコイルが対になって構成する磁気センサが２つ備えられる形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されない。少なくとも２軸方向で磁束ベクトルの変化を検知できるように複数の磁気センサを備えていれば、磁場発生源から発生される磁場の磁束ベクトルの変化が、被計測部に設置された感温磁性体の温度変化に因るものであるのか、磁気センサに対して被計測部が相対的に移動したことに因るものであるのかを見極め得る。以下において、本発明の温度計測システムのその他の形態を例示して説明する。
Moreover, in the
２．第２実施形態
図４（ａ）は、本発明の温度計測システムの一例である温度計測システム２０について、各構成の位置関係を概略的に示す斜視図である。図４（ｂ）は、温度計測システム２０に備えられるピックアップコイル３ｅ、３ｇを拡大して示す斜視図である。図４（ｂ）は、温度計測システム２０に備えられるピックアップコイル３ｆ、３ｈを拡大して示す斜視図である。なお、図４では、各構成の位置関係を見やすくするため、導線などは省略している。図５は、図４に示した矢印ＩＶの方向から本発明の温度計測システムの一例を見た様子に、温度計測に用いる電源やロックインアンプなどを加えて示した概略図である。図４及び図５において、図１〜図３と同様の構成のものには同じ符号を付し、適宜、説明を省略する。
2. Second Embodiment FIG. 4A is a perspective view schematically showing a positional relationship of each component in a
図４及び図５に示すように、温度計測システム２０はピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにかえてピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを備える以外は、温度計測システム１０と同様の構成である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
温度計測システム２０は、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈがそれぞれ磁気センサを構成している。また、ピックアップコイル３ｅ、３ｆは電気的に直列に接続され、第１磁気センサ対を構成している。同様に、電気的に直列に接続されたピックアップコイル３ｇ、３ｈは、第２磁気センサ対を構成している。ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈは、温度計測中において、互いに相対的な位置および姿勢が固定されており、駆動コイル２とピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈとの相対的な位置および姿勢も固定されている。
In the
また、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈは、感温磁性体１と駆動コイル２との間に配置されていることが好ましい。かかる形態とすることによって、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化をピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈによって検知しやすくなる。
The pickup coils 3e, 3f, 3g, and 3h are preferably disposed between the temperature-sensitive
さらに、感温磁性体１などの影響を受けていないときの駆動コイル２から発生される磁場の磁束の方向と、温度計測中のピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈのそれぞれの中心軸の方向とは、直交していることが好ましい。すなわち、図４に示すように、駆動コイル２の中心軸（一点鎖線ｘ）とピックアップコイル３ｆの中心軸（一点鎖線ｆ）が直交しており、駆動コイル２の中心軸（一点鎖線ｘ）とピックアップコイル３ｇの中心軸（一点鎖線ｇ）も直交している。ピックアップコイル３ｅの中心軸（一点鎖線ｅ）はピックアップコイル３ｆの中心軸（一点鎖線ｆ）に平行であり、ピックアップコイル３ｈの中心軸（一点鎖線ｈ）はピックアップコイル３ｇの中心軸（一点鎖線ｇ）に平行である。かかる形態とすることによって、駆動コイル２から発生される磁場の磁束ベクトルの変化をピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈによって検知しやすくなる。
Furthermore, the direction of the magnetic flux of the magnetic field generated from the
また、ピックアップコイル３ｅ、３ｇは、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置され、ピックアップコイル３ｆ、３ｈも、検知できる磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置されており、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈは、同一面内に配置されている。すなわち、一点鎖線ｅと一点鎖線ｇが直交しており、一点鎖線ｆと一点鎖線ｈが直交している。ただし、ピックアップコイル３ｅとピックアップコイル３ｇとの短絡、ピックアップコイル３ｆとピックアップコイル３ｈとの短絡は防止するようにして、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈが配置されている。このようにピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを配置することによって、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈが備えられる面を横切る磁束の変化を検知することが容易になる。
The pickup coils 3e and 3g are arranged at substantially the same position so that the direction of change in the detectable magnetic flux vector is orthogonal, and the pickup coils 3f and 3h are also substantially in the attitude where the direction of change in the detectable magnetic flux vector is orthogonal. The pickup coils 3e, 3f, 3g, and 3h are arranged in the same plane. That is, the one-dot chain line e and the one-dot chain line g are orthogonal to each other, and the one-dot chain line f and the one-dot chain line h are orthogonal to each other. However, the
温度計測システム２０は、温度計測システム１０と同様の効果を奏することができる。また、温度計測システム１０に比べてピックアップコイルを密集して配置しているため、ピックアップコイル３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈと磁場発生源２などを一体の装置とする場合、該装置を小型化することができると考えられる。
The
３．第３実施形態
図６は、本発明の温度計測システムの一例について、各構成の位置関係を概略的に示す斜視図である。なお、図６では、各構成の位置関係を見やすくするため、導線などは省略している。図７は、図６に示した矢印ＶＩの方向から本発明の温度計測システムの一例を見た様子に、温度計測に用いる電源やロックインアンプなどを加えて示した概略図である。図６及び図７において、図１〜図５と同様の構成のものには同じ符号を付し、適宜、説明を省略する。
3. Third Embodiment FIG. 6 is a perspective view schematically showing the positional relationship of each component in an example of the temperature measurement system of the present invention. In FIG. 6, conductive wires and the like are omitted for easy understanding of the positional relationship between the components. FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the temperature measurement system of the present invention seen from the direction of the arrow VI shown in FIG. 6 with the addition of a power source and a lock-in amplifier used for temperature measurement. 6 and 7, the same components as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図６及び図７に示すように、温度計測システム３０は、ピックアップコイル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよびロックインアンプ７ａ、７ｂにかえてピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋとそれらに接続された３つのロックインアンプ７ｉ、７ｊ、７ｋを備える以外は、温度計測システム１０と同様の構成である。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図６及び図７において、一点鎖線ｉはピックアップコイル３ｉの中心軸を示しており、一点鎖線ｊはピックアップコイル３ｊの中心軸を示しており、一点鎖線ｋはピックアップコイル３ｋの中心軸を示している。なお、一点鎖線ｉ、ｊ、ｋは全て同一面内にあり、一点鎖線ｉ、ｊ、ｋを含む面は一点鎖線ｘに直交している。すなわち、ピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋは、駆動コイル２から発生する磁場の磁束と直交する面内に配置されている。また、ピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋは、互いに等距離になるように配置されていることが好ましい。すなわち、ピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋは、隣り合うピックアップコイルの中心軸が１２０°間隔となるように配置されていることが好ましい。かかる形態とすることによって、磁束ベクトルの変化の検出感度が大きくなる。
6 and 7, the alternate long and short dash line i indicates the central axis of the pickup coil 3i, the alternate long and short dash line j indicates the central axis of the pickup coil 3j, and the alternate long and short dash line k indicates the central axis of the
温度計測システム３０では、ピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋからの電気信号がロックインアンプ７ｉ、７ｊ、７ｋに入力され、ピックアップコイル３ｉ、３ｊ、３ｋを含む面内を横切る磁束ベクトルの変化を検知することができる。
In the
温度計測システム３０は、温度計測システム１０と同様の効果を奏することができる。また、温度計測システム１０に比べてピックアップコイル（磁気センサ）の配置が容易であると考えられる。しかしながら、ロックインアンプを３台必要とすることから、コストの面では温度計測システム１０に比べて好ましくない。
The
温度計測システム３０の説明では、３つの磁気センサを用いる形態を例示して説明したが、４つ以上の磁気センサを備える形態も可能である。具体的には、図２に示した形態と同様にピックアップコイルを４つ配置し、その４つのピックアップコイルを互いに電気的に接続せずに、それぞれ別個のロックインアンプに繋いでも本発明の温度計測システムを構成することもできる。このような形態であっても、温度計測システム１０と同様の効果を奏することができる。しかしながら、かかる形態とした場合、ロックインアンプの台数が増えることによってコストが上がるなど、温度計測システム１０に比べて不利な点が多くなる。
In the description of the
これまでの本発明の説明では、ロックインアンプに入力する参照信号としてリファレンスコイルからの電気信号を用いる形態について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。図８は、本発明の温度計測システムのその他の形態例を説明するための図である。図８において、３本の破線矢印は駆動コイル２から発生する交流磁場の磁束線を示している。また、図１〜図７に示したものと同様の構成のものには同じ符号を付し、適宜、説明を省略する。なお、図８では、ピックアップコイル３およびロックインアンプ７を１つずつ示しているが、実際には図２〜図７に示したように、本発明の温度計測システムには複数のピックアップコイルおよびロックインアンプが備えられる。
In the description of the present invention so far, the form in which the electric signal from the reference coil is used as the reference signal input to the lock-in amplifier has been described, but the present invention is not limited to such form. FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the temperature measurement system of the present invention. In FIG. 8, three broken arrows indicate magnetic flux lines of an alternating magnetic field generated from the
図８に示した形態では、発信器８から電力増幅器９へと電気信号が入力され、電力増幅器９から駆動コイル２へと交流電流が流されると、駆動コイル２から交流磁場が発生する。発信器８から電力増幅器９へと電気信号を入力すると同時に、ピックアップコイル３に接続されたロックインアンプ７にも発信器８から電気信号（参照信号）を入力し、ピックアップコイル３に発生する誘導起電力をロックインアンプ７で同期検波することによって周囲の磁場ノイズを低減させ、検出感度を向上させることができる。
In the form shown in FIG. 8, when an electric signal is input from the transmitter 8 to the power amplifier 9 and an alternating current is passed from the power amplifier 9 to the driving
これまでの本発明の説明では、磁場発生源及び磁気センサとしてコイルを用いる形態について説明してきたが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。本発明の温度計測方法は、磁場発生源から磁場を発生させ、温度に依存する感温磁性体の磁性の影響を受けて変化するその磁場の磁束ベクトルの変化を検出することができれば良い。したがって、本発明に用いることができる磁場発生源のコイル以外の具体例としては、超伝導コイル、永久磁石などを挙げることができる。また、磁気センサとしては、コイル以外に、ホール素子、磁気抵抗効果素子、フラックス・ゲートセンサ、ファラデー素子、超伝導量子干渉素子などを挙げることができる。ただし、システムの耐久性の向上、コストの低減、半導体素子において生じるｃｒｏｓｓ‐ａｘｉｓ ｅｆｆｅｃｔの除去などの観点からは、磁場発生源及び磁気センサとしてコイルを用いることが好ましい。 In the description of the present invention so far, the form using the coil as the magnetic field generation source and the magnetic sensor has been described, but the present invention is not limited to such form. The temperature measurement method of the present invention only needs to generate a magnetic field from a magnetic field generation source and detect a change in the magnetic flux vector of the magnetic field that changes under the influence of the temperature-dependent magnetic material. Therefore, specific examples other than the magnetic field generating coil that can be used in the present invention include a superconducting coil and a permanent magnet. In addition to the coil, examples of the magnetic sensor include a Hall element, a magnetoresistive effect element, a flux gate sensor, a Faraday element, and a superconducting quantum interference element. However, from the viewpoint of improving the durability of the system, reducing the cost, and removing cross-axis effect generated in the semiconductor element, it is preferable to use a coil as the magnetic field generation source and the magnetic sensor.
＜本発明の温度計測方法＞
本発明の温度計測方法は、上記した本発明の温度計測システムを用いることによって行う。本発明の温度計測方法の概要については、本発明の温度計測システムの説明で既に行っているため、より具体的な場合についてのみ以下に説明する。
<Temperature measurement method of the present invention>
The temperature measurement method of the present invention is performed by using the above-described temperature measurement system of the present invention. Since the outline of the temperature measurement method of the present invention has already been described in the description of the temperature measurement system of the present invention, only a more specific case will be described below.
計測対象内における感温磁性体の分量や配置された位置が不明確な場合について説明する。まず、測定対象が無い状態で、ピックアップコイルの出力電圧が最小となるように駆動コイルとピックアップコイルとの相対的位置および相対的姿勢を調整し、固定する。この姿勢でのピックアップコイルの出力電圧をＶｍｉｎとする。以後の計測において、駆動コイルとピックアップコイルとの相対的な位置・姿勢を変えない。したがって、もし周囲に磁性体や金属が存在すると、駆動コイルから出る磁束ベクトルが変化し、ピックアップコイルの電圧値はＶｍｉｎより大きくなる。 A case where the amount of the temperature-sensitive magnetic substance in the measurement target and the position where the temperature-sensitive magnetic substance is arranged are unclear will be described. First, in a state where there is no measurement object, the relative position and relative posture of the drive coil and the pickup coil are adjusted and fixed so that the output voltage of the pickup coil is minimized. The output voltage of the pickup coil in this posture is set to V min . In the subsequent measurement, the relative position and orientation of the drive coil and the pickup coil are not changed. Therefore, if the magnetic or metal around there, the magnetic flux vector emanating from the drive coil changes, the voltage value of the pickup coil is greater than V min.
次に、感温磁性体を測定対象の測定したい部位（被計測部）に配置し、ピックアップコイルの出力電圧が最大となるように、感温磁性体を内部に配置した測定対象の位置及び姿勢を調整する。この姿勢でのピックアップコイルの出力電圧をＶｍａｘとする。この作業により、測定対象内に配置された感温磁性体の位置・姿勢・質量に依存することなく、被計測部が目標温度に到達したことを検知できるようになる。 Next, place the temperature-sensitive magnetic body in the part to be measured (measured part) of the measurement target, and position and orientation of the measurement target with the temperature-sensitive magnetic body placed inside so that the output voltage of the pickup coil is maximized Adjust. The output voltage of the pickup coil in this attitude and V max. By this work, it becomes possible to detect that the measurement target has reached the target temperature without depending on the position, posture, and mass of the temperature-sensitive magnetic body arranged in the measurement target.
感温磁性体の周囲の温度が上昇すると、感温磁性体も同様に温められる。やがて感温磁性体の温度はキュリー点に到達し、感温磁性体の透磁率は減少する。その結果、磁束ベクトルの変化量は減少し、ピックアップコイルの出力はＶｍｉｎに近づくことになる。 When the temperature around the temperature-sensitive magnetic body rises, the temperature-sensitive magnetic body is similarly warmed. Eventually, the temperature of the temperature-sensitive magnetic body reaches the Curie point, and the magnetic permeability of the temperature-sensitive magnetic body decreases. As a result, the amount of change in the magnetic flux vector is reduced, and the output of the pickup coil approaches Vmin .
被計測部が目標温度に到達したことを検知する計測アルゴリズムの一例を以下に示す。上記したＶｍｉｎ及びＶｍａｘを用いることで、図９に示す様に、任意の定数ｋを用いた下記計算式から、感温磁性体がキュリー点（Ｔｃ）に達したときのピックアップコイルの電圧値（Ｖ）を求めることができ、ピックアップコイルの電圧値を計測することで、被計測部が目標温度に到達したことを検知できる。
計算式：Ｖ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）×ｋ＋Ｖｍｉｎ
ここで、定数ｋ（０＜ｋ＜１）は、被計測部（及びその周囲）の熱容量、感温磁性体の量、駆動コイルとピックアップコイルの相対的な位置および姿勢によって決まる値であるが、実験的に求めることも可能である。また、加熱過程におけるピックアップコイルの電圧値をリアルタイムに時間微分することで、ピックアップコイルの電圧値の変化量の最大値から、被計測部が目標温度に到達したことを検知することもできる。
An example of a measurement algorithm for detecting that the measured part has reached the target temperature is shown below. By using the above-described V min and V max , as shown in FIG. 9, the voltage of the pickup coil when the temperature-sensitive magnetic body reaches the Curie point (Tc) from the following calculation formula using an arbitrary constant k: The value (V) can be obtained, and by measuring the voltage value of the pickup coil, it can be detected that the measured part has reached the target temperature.
Calculation formula: V = (V max -V min ) × k + V min
Here, the constant k (0 <k <1) is a value determined by the heat capacity of the portion to be measured (and its surroundings), the amount of the temperature-sensitive magnetic body, and the relative positions and postures of the drive coil and the pickup coil. It can also be determined experimentally. Moreover, it is also possible to detect that the measured portion has reached the target temperature from the maximum value of the change amount of the voltage value of the pickup coil by differentiating the voltage value of the pickup coil in the heating process in real time.
感温磁性体と一緒に他の磁性材料または金属材料を併用することで、誘導加熱による発熱効率を向上させた状態で、被計測部が目標温度に到達したことを検知することもできる。この場合、併用した他の材料により磁束ベクトルが曲げられるためピックアップコイルの電圧値にバイアスが生じ、被計測部が目標温度に到達して感温磁性体のキュリー点に到達しても、ピックアップコイルの電圧値はＶｍｉｎまで低下しない。しかし、感温磁性体の透磁率の低下による磁束ベクトルの変化分、つまりピックアップコイルの電圧値の変化量は（駆動コイル、ピックアップコイルおよび他の材料との相対的な位置および姿勢が一定であれば）常に一定であるため、ピックアップコイルの電圧値の変化量から被計測部が目標温度に到達したことを検知することができる。 By using another magnetic material or metal material together with the temperature-sensitive magnetic body, it is possible to detect that the measurement target has reached the target temperature in a state where the heat generation efficiency by induction heating is improved. In this case, since the magnetic flux vector is bent by another material used in combination, a bias occurs in the voltage value of the pickup coil, and even if the measured part reaches the target temperature and reaches the Curie point of the thermosensitive magnetic body, the pickup coil The voltage value does not drop to V min . However, the amount of change in the magnetic flux vector due to the decrease in the magnetic permeability of the temperature-sensitive magnetic material, that is, the amount of change in the voltage value of the pickup coil (if the relative position and orientation of the drive coil, pickup coil and other materials are constant) Since it is always constant, it can be detected from the amount of change in the voltage value of the pickup coil that the measured portion has reached the target temperature.
以上、現時点において実践的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではない。請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。そのような変更を伴う温度計測システム及び温度計測方法も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 Although the present invention has been described above with respect to embodiments that are considered practical and preferred at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. Modifications can be made as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. It should be understood that a temperature measurement system and a temperature measurement method involving such a change are also included in the technical scope of the present invention.
１ 感温磁性体
２ 駆動コイル（磁場発生源）
３ ピックアップコイル（磁気センサ）
４ 交流電源
５ 電圧計
６ リファレンスコイル
７ ロックインアンプ
８ 発振器
９ 電力増幅器
１０、２０、３０ 温度計測システム
1 Temperature-sensitive
3 Pickup coil (magnetic sensor)
4 AC power supply 5
Claims (19)
前記被計測部から離れた場所で磁場を発生させる磁場発生源と、
前記感温磁性体の温度に依存して変化する前記磁場の磁束ベクトルを検知する、複数の磁気センサと、を備えており、
前記複数の磁気センサは、前記感温磁性体と前記磁場発生源との間に備えられるとともに、計測時には前記磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定されており、
前記複数の磁気センサによって、少なくとも２軸方向で前記磁束ベクトルの変化を検知することができる、温度計測システム。 A temperature-sensitive magnetic body having an arbitrary Curie point, which is arranged in the measurement target part;
A magnetic field generation source for generating a magnetic field at a location away from the measurement target part;
A plurality of magnetic sensors that detect a magnetic flux vector of the magnetic field that changes depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body, and
The plurality of magnetic sensors are provided between the temperature-sensitive magnetic body and the magnetic field generation source, and a relative position and posture with the magnetic field generation source are fixed at the time of measurement,
A temperature measurement system capable of detecting a change in the magnetic flux vector in at least two axial directions by the plurality of magnetic sensors.
前記第２磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサは、対向して設けられるとともに、それぞれ検知できる前記磁束ベクトルの変化の方向が前記磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢であり、
前記第１磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサの配列方向と、前記第２磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサの配列方向とが直交している、請求項６に記載の温度計測システム。 The two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair are provided opposite to each other, and the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of magnetic flux of the magnetic field,
The two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair are provided opposite to each other, and the change direction of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of the magnetic flux of the magnetic field,
The temperature according to claim 6, wherein an arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair is orthogonal to an arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair. Measuring system.
前記感温磁性体および前記磁場発生源の間に、前記磁場発生源との相対的な位置および姿勢が固定された複数の磁気センサを配置し、
前記感温磁性体の温度に依存して変化する前記磁場の磁束ベクトルの変化を、前記複数の磁気センサによって、少なくとも２軸方向で検知することにより、前記被計測部の温度を計測する温度計測方法。 A temperature-sensitive magnetic body having an arbitrary Curie point is arranged in the measurement target part, and a magnetic field is generated from a magnetic field generation source installed at a location away from the measurement target part,
Between the temperature-sensitive magnetic body and the magnetic field generation source, a plurality of magnetic sensors whose relative positions and postures with the magnetic field generation source are fixed are arranged,
Temperature measurement for measuring the temperature of the measurement target portion by detecting changes in the magnetic flux vector of the magnetic field, which changes depending on the temperature of the temperature-sensitive magnetic body, in at least two axial directions by the plurality of magnetic sensors. Method.
前記第２磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサを、対向させるとともに、それぞれ検知できる前記磁束ベクトルの変化の方向が前記磁場の磁束の方向に対して直交する姿勢となるように設け、
前記第１磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサの配列方向と、前記第２磁気センサ対に備えられる２つの前記磁気センサの配列方向と、が直交するように前記第１磁気センサ対および前記第２磁気センサ対を配置する、請求項１６に記載の温度計測方法。 The two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair are opposed to each other, and provided so that the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of magnetic flux of the magnetic field,
The two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair are opposed to each other and provided such that the direction of change of the magnetic flux vector that can be detected is orthogonal to the direction of magnetic flux of the magnetic field,
The first magnetic sensor pair and the arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the first magnetic sensor pair and the arrangement direction of the two magnetic sensors provided in the second magnetic sensor pair are orthogonal to each other. The temperature measurement method according to claim 16, wherein the second magnetic sensor pair is arranged.
前記第１磁気センサ対が有する２つの前記磁気センサのうち他方と、前記第２磁気センサ対が有する２つの前記磁気センサのうち他方とを、検知できる前記磁束ベクトルの変化の方向が直交する姿勢で略同位置に配置する、請求項１６に記載の温度計測方法。 An attitude in which one of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and one of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair can be detected are orthogonal to each other. At approximately the same position,
A posture in which the direction of change of the magnetic flux vector that can detect the other of the two magnetic sensors of the first magnetic sensor pair and the other of the two magnetic sensors of the second magnetic sensor pair is orthogonal. The temperature measurement method according to claim 16, wherein the temperature measurement method is arranged at substantially the same position.
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