Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6964859B2 - Magnetic material position search system and position search method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6964859B2 - Magnetic material position search system and position search method - Google Patents

Magnetic material position search system and position search method Download PDF

Info

Publication number
JP6964859B2
JP6964859B2 JP2017085649A JP2017085649A JP6964859B2 JP 6964859 B2 JP6964859 B2 JP 6964859B2 JP 2017085649 A JP2017085649 A JP 2017085649A JP 2017085649 A JP2017085649 A JP 2017085649A JP 6964859 B2 JP6964859 B2 JP 6964859B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
pickup
magnetic field
magnetic material
central axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017085649A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018185174A (en
Inventor
一孝 水戸部
タット ロイ トン
元 齊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akita University NUC
Original Assignee
Akita University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akita University NUC filed Critical Akita University NUC
Priority to JP2017085649A priority Critical patent/JP6964859B2/en
Publication of JP2018185174A publication Critical patent/JP2018185174A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6964859B2 publication Critical patent/JP6964859B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Description

本願は磁場の磁束密度の変化を検出することにより、磁性体の位置を探索する位置探索システム及び位置探索方法に関する。 The present application relates to a position search system and a position search method for searching the position of a magnetic material by detecting a change in the magnetic flux density of a magnetic field.

近年において、化学療法に比べて副作用が少なく、手術療法に比べ悪性腫瘍を低侵襲に治療する手段である温熱療法(ハイパーサーミア)が注目されている。温熱療法とは、マイクロ波や高周波電流をエネルギー源として腫瘍組織を加温する療法であり、40℃〜45℃に持続的に加温されると抗腫瘍効果が発生することを利用したものである。 In recent years, hyperthermia (hyperthermia), which has fewer side effects than chemotherapy and is a means for treating malignant tumors with less invasiveness than surgical therapy, has attracted attention. Hyperthermia is a therapy that heats tumor tissue using microwaves or high-frequency current as an energy source, and utilizes the fact that an antitumor effect occurs when the tumor tissue is continuously heated to 40 ° C to 45 ° C. be.

特許文献1には、感温磁性体を体内等の被計測部に配置し、感温磁性体から離れた場所から磁場を発生させることで、感温磁性体を誘導加熱し被計測部を加温する方法が記載されている。 In Patent Document 1, a temperature-sensitive magnetic material is placed in a measured portion such as inside the body, and a magnetic field is generated from a place away from the temperature-sensitive magnetic material to induce and heat the temperature-sensitive magnetic material to add the measured portion. The method of heating is described.

国際公開第2009/088062号International Publication No. 2009/088062

特許文献1の方法では、被計測部に配置された感温磁性体の位置を適切に把握できないため、感温磁性体が磁場発生源の中心軸から外れている場合があった。感温磁性体が磁場発生源の中心軸から外れている状態で、磁場を発生させると、感温磁性体に印加させる磁場の磁束密度(磁束ベクトル)が減少し、感温磁性体の発熱効率が低下する虞があった。また、感温磁性体の温度を検知するための信号のSN比が低下する虞があった。 In the method of Patent Document 1, since the position of the temperature-sensitive magnetic material arranged in the measured portion cannot be appropriately grasped, the temperature-sensitive magnetic material may be deviated from the central axis of the magnetic field generation source. When a magnetic field is generated while the temperature-sensitive magnetic material is off the central axis of the magnetic field generation source, the magnetic flux density (magnetic flux vector) of the magnetic field applied to the temperature-sensitive magnetic material decreases, and the heat generation efficiency of the temperature-sensitive magnetic material decreases. May decrease. In addition, there is a risk that the SN ratio of the signal for detecting the temperature of the temperature-sensitive magnetic material may decrease.

そこで本願では、磁性体の位置を探索する位置探索システム及び位置探索方法を開示する。 Therefore, in the present application, a position search system and a position search method for searching the position of a magnetic material are disclosed.

本発明者らは鋭意検討の結果、磁場を発生させるとともに、該磁場の磁束密度の変化を検出することにより、磁性体の位置を探索することが可能であることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that it is possible to search for the position of a magnetic material by generating a magnetic field and detecting a change in the magnetic flux density of the magnetic field.

本願では、上記知見に基づき、上記課題を解決する手段の1つとして、
磁性体の位置を探索するシステムであって、磁場を発生させる磁場発生源と、前記磁場の磁束密度の変化を検出することが可能な少なくとも1つの磁気センサと、を備え、前記磁性体が存在し得る領域を、前記磁場を印加しながら前記磁場発生源とともに前記磁気センサを移動させることによって、前記磁気センサに前記磁束密度の変化を検出させる走査を行い、前記走査の際に前記磁気センサによって検出される前記磁束密度の変化に基づいて、前記領域のうち前記磁性体が存在する位置を探索する、位置探索システム、
を開示する。
In the present application, based on the above findings, as one of the means for solving the above problems,
A system for searching the position of a magnetic material, which comprises a magnetic field generation source for generating a magnetic field and at least one magnetic sensor capable of detecting a change in the magnetic flux density of the magnetic field, and the magnetic material exists. By moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying the magnetic field, scanning is performed so that the magnetic sensor detects a change in the magnetic flux density, and the magnetic sensor performs scanning during the scanning. A position search system that searches for the position where the magnetic material exists in the region based on the detected change in magnetic flux density.
To disclose.

「前記磁場の磁束密度の変化」とは、磁性体の透磁率に依存する磁場の磁束密度の変化を意味する。
「前記磁性体が存在し得る領域」とは、磁性体の透磁率に依存する磁場の磁束密度の変化を、磁気センサが検出可能な領域を意味する。
The "change in the magnetic flux density of the magnetic field" means a change in the magnetic flux density of the magnetic field depending on the magnetic permeability of the magnetic material.
The “region in which the magnetic material can exist” means a region in which the magnetic sensor can detect a change in the magnetic flux density of the magnetic field depending on the magnetic permeability of the magnetic material.

前記位置システムは、前記磁気センサを3つ以上備え、前記磁気センサは前記磁束密度の変化を電圧の変化として出力するものであり、前記3つ以上の磁気センサから任意に選ばれる2つの前記磁気センサから出力された前記電圧の差が5μV以下の範囲であるとともに、前記2つの磁気センサから出力された前記電圧の平均値と前記2つの磁気センサ以外の前記磁気センサから出力された前記電圧との差がそれぞれ5μV以下の範囲となる位置Bを特定することが好ましい。 The position system includes three or more of the magnetic sensors, the magnetic sensor outputs a change in the magnetic flux density as a change in voltage, and two magnetics arbitrarily selected from the three or more magnetic sensors. The difference between the voltages output from the sensors is in the range of 5 μV or less, and the average value of the voltages output from the two magnetic sensors and the voltage output from the magnetic sensors other than the two magnetic sensors. It is preferable to specify the position B in which the difference between the two is in the range of 5 μV or less.

前記位置探索システムは、前記3つ以上の磁気センサから任意に選ばれる前記2つの磁気センサから出力された前記電圧の差が5μV以下の範囲となる位置Aを特定し、前記位置Aから、前記2つの磁気センサから出力された電圧の差を5μV以下の範囲に維持しながら前記走査を行い、前記位置Bを特定することが好ましい。 The position search system identifies a position A in which the difference between the voltages output from the two magnetic sensors arbitrarily selected from the three or more magnetic sensors is in the range of 5 μV or less, and from the position A, the position A is described. It is preferable to specify the position B by performing the scanning while maintaining the difference between the voltages output from the two magnetic sensors in the range of 5 μV or less.

前記位置探索システムは、前記磁場発生源の中心軸の軌跡が閉じるように、磁場を印加しながら前記磁場発生源とともに前記磁気センサを移動させることによって、前記領域を前記3つ以上の磁気センサに走査させる試行を2回以上行い、前記磁気センサから出力された電圧に基づいて、前記磁場発生源の中心軸が前記磁性体に最も接近した試行を判定し、前記最も接近した試行の前記軌跡上又は前記軌跡の内側に前記中心軸が存在する位置からさらに前記走査を行い、前記位置Aを特定することが好ましい。 The position search system transfers the region to the three or more magnetic sensors by moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying a magnetic field so that the locus of the central axis of the magnetic field generation source is closed. Two or more trials for scanning are performed, and based on the voltage output from the magnetic sensor, the trial in which the central axis of the magnetic field generation source is closest to the magnetic material is determined, and on the trajectory of the closest trial. Alternatively, it is preferable to further perform the scanning from the position where the central axis exists inside the locus to specify the position A.

「前記磁場発生源の中心軸」とは磁場発生源から生じる磁場の中心軸を意味し、磁場発生源がコイルの場合はコイルの中心軸である。 The "central axis of the magnetic field generation source" means the central axis of the magnetic field generated from the magnetic field generation source, and when the magnetic field generation source is a coil, it is the central axis of the coil.

前記試行における前記軌跡が円形となるように前記磁場発生源及び前記磁気センサを移動させることが好ましい。
また、前記3つ以上の磁気センサから出力された前記電圧のうち少なくとも1つが0V以下となる前記試行を除くことが好ましい。
It is preferable to move the magnetic field generation source and the magnetic sensor so that the locus in the trial is circular.
Further, it is preferable to exclude the trial in which at least one of the voltages output from the three or more magnetic sensors is 0 V or less.

前記位置探索システムは、前記試行毎に、前記3つ以上の磁気センサのそれぞれから出力された前記電圧のうち最大値を抽出し、抽出された前記最大値を比較して、最も小さい最大値(Vmax_min)を抽出し、前記試行毎に抽出した前記Vmax_minを比較して、前記Vmax_minが最も大きい前記試行を前記最も接近した試行として判定することが好ましい。 The position search system extracts the maximum value of the voltages output from each of the three or more magnetic sensors for each trial, compares the extracted maximum values, and compares the extracted maximum values with the smallest maximum value (the smallest maximum value (). It is preferable to extract V max_min), compare the V max_min extracted for each trial, and determine the trial with the largest V max_min as the closest trial.

前記位置探索システムが、前記位置Bから前記中心軸と平行な方向に前記走査を行い、前記3つ以上の磁気センサから出力された前記電圧の平均値と前記磁気センサの移動距離との関係から、前記磁性体の位置を探索することが好ましい。 The position search system performs the scanning from the position B in a direction parallel to the central axis, and from the relationship between the average value of the voltages output from the three or more magnetic sensors and the moving distance of the magnetic sensors. , It is preferable to search for the position of the magnetic material.

前記中心軸と直交する平面上における前記中心軸から略等距離となる該平面上の位置に前記3つ以上の磁気センサが配置されることが好ましい。なお、「略等距離」とは、前記中心軸と直交する平面上における前記中心軸とそれぞれの磁気センサとの距離の差が、磁性体の大きさの1/10の範囲内であることを表す。ここでの磁性体の大きさとは、磁性体の最も大きい長さを表すが、磁性体が粒子状の粉体である場合は、磁性体の粒径ではなく、磁性体が分布する範囲における最も大きい長さを表す。
また、前記中心軸を中心とする円周上において、前記3つ以上の磁気センサが等間隔に配置されることが好ましい。
It is preferable that the three or more magnetic sensors are arranged at positions on the plane which are substantially equidistant from the central axis on the plane orthogonal to the central axis. The term "substantially equidistant" means that the difference in distance between the central axis and each magnetic sensor on a plane orthogonal to the central axis is within the range of 1/10 of the size of the magnetic material. show. The size of the magnetic material here represents the largest length of the magnetic material, but when the magnetic material is a granular powder, it is not the particle size of the magnetic material but the largest in the range in which the magnetic material is distributed. Represents a large length.
Further, it is preferable that the three or more magnetic sensors are arranged at equal intervals on the circumference centered on the central axis.

前記位置探索システムにおいて、前記磁場発生源及び前記磁気センサがコイルであることが好ましい。 In the position search system, it is preferable that the magnetic field generation source and the magnetic sensor are coils.

前記位置探索システムは、前記磁気センサからの信号を検出するロックインアンプと、前記ロックインアンプに参照信号を入力する抵抗器と、を備えることが好ましい。 The position search system preferably includes a lock-in amplifier that detects a signal from the magnetic sensor and a resistor that inputs a reference signal to the lock-in amplifier.

前記磁性体が任意のキュリー点を有する感温磁性体であることが好ましい。 It is preferable that the magnetic material is a temperature-sensitive magnetic material having an arbitrary Curie point.

本願では、上記知見に基づき、上記課題を解決する手段の1つとして、
磁性体の位置を探索する方法であって、前記磁性体が存在し得る領域を、磁場を印加しながら磁場発生源とともに磁気センサを移動させることによって、前記磁気センサに前記磁場の磁束密度の変化を検出させる走査を行い、前記走査の際に前記磁気センサによって検出される前記磁束密度の変化に基づいて、前記領域のうち前記磁性体が存在する位置を探索する、位置探索方法、
を開示する。
In the present application, based on the above findings, as one of the means for solving the above problems,
A method of searching for the position of a magnetic material, in which a magnetic flux density of the magnetic field is changed in the magnetic sensor by moving the magnetic sensor together with a magnetic field generation source while applying a magnetic field in a region where the magnetic material can exist. A position search method for searching for a position in the region where the magnetic material exists based on a change in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor during the scan.
To disclose.

本開示の磁性体の位置探索システム及び位置探索方法によれば、目視等では探索できない磁性体に対しても、磁性体が存在する範囲を特定することができる。 According to the magnetic body position search system and the position search method of the present disclosure, it is possible to specify the range in which the magnetic material exists even for the magnetic material that cannot be searched visually.

位置システム10を説明する外観斜視図である。It is an external perspective view explaining the position system 10. 位置システム10を上方から観察した図である。It is a figure which observed the position system 10 from above. 磁場印加検出手段3を図2のIIIの方向から観察した図である。It is a figure which observed the magnetic field application detection means 3 from the direction of III of FIG. 最も接近した試行に基づいて、位置A、位置Bを特定するに際して、磁性体100の相対移動を示して説明する図である。It is a figure which shows and explains the relative movement of a magnetic body 100 when specifying a position A and a position B based on the closest trial. 実施例に係る位置システムを説明する図である。It is a figure explaining the position system which concerns on Example. 中心軸O及び中心Zの距離が0mmのときの試行における、相対軌道の角度と、ピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the relative orbital angle and the pickup voltage in the trial when the distance between the central axis O and the center Z is 0 mm. 中心軸O及び中心Zの距離が10mmのときの試行における、相対軌道の角度と、ピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the relative orbital angle and the pickup voltage in the trial when the distance between the central axis O and the center Z is 10 mm. 中心軸O及び中心Zの距離が30mmのときの試行における、相対軌道の角度と、ピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the relative orbital angle and the pickup voltage in the trial when the distance between the central axis O and the center Z is 30 mm. 中心軸O及び中心Zの距離が50mmのときの試行における、相対軌道の角度と、ピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the relative orbital angle and the pickup voltage in the trial when the distance between the central axis O and the center Z is 50 mm. 磁性体がxy平面から垂直方向上側に10mmの位置に配置されている場合において、x軸上を磁性体の中心軸Xが相対移動(−10mm〜10mm)するときの、中心軸Xの位置とピックアップ電圧との関係を示す結果である。When the magnetic material is arranged at a position 10 mm upward in the vertical direction from the xy plane, the position of the central axis X when the central axis X of the magnetic material moves relative to the x-axis (-10 mm to 10 mm). This is a result showing the relationship with the pickup voltage. 磁性体がxy平面から垂直方向上側に20mmの位置に配置されている場合において、x軸上を磁性体の中心軸Xが相対移動(−10mm〜10mm)するときの、中心軸Xの位置とピックアップ電圧との関係を示す結果である。When the magnetic material is arranged at a position 20 mm upward in the vertical direction from the xy plane, the position of the central axis X when the central axis X of the magnetic material moves relative to the x-axis (-10 mm to 10 mm). This is a result showing the relationship with the pickup voltage. x軸上を磁性体の中心軸Xが相対移動(−10mm〜55mm)するときの、中心軸Xの位置とピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the position of the central axis X and the pickup voltage when the central axis X of the magnetic material moves relative (-10 mm to 55 mm) on the x-axis. 位置Bから磁場検出手段を駆動コイルの中心軸Oに平行な方向に移動させたときの、磁場印加検出手段及び磁性体の距離とピックアップ電圧との関係を示す結果である。This is a result showing the relationship between the distance between the magnetic field application detecting means and the magnetic material and the pickup voltage when the magnetic field detecting means is moved from the position B in a direction parallel to the central axis O of the drive coil.

本願は、磁性体が存在し得る領域を、磁場を印加しながら磁場発生源とともに磁気センサを移動させることによって、磁気センサに磁場の磁束密度の変化を検出させる走査を行い、該走査の際に磁気センサによって検出される上記磁束密度の変化に基づいて、上記領域のうち磁性体が存在する位置を探索する、位置探索システム及び位置探索方法を開示するものである。
ここで、「磁場の磁束密度の変化」とは、磁性体の透磁率に依存する磁場の磁束密度の変化を意味する。「磁性体が存在し得る領域」とは、磁性体の透磁率に依存する磁場の磁束密度の変化を、磁気センサが検出可能な領域を意味する。
In the present application, a scan is performed in which a magnetic sensor is made to detect a change in the magnetic flux density of the magnetic field by moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying a magnetic field in a region where a magnetic material can exist. Disclosed is a position search system and a position search method for searching a position where a magnetic material exists in the region based on a change in the magnetic flux density detected by a magnetic sensor.
Here, the "change in the magnetic flux density of the magnetic field" means a change in the magnetic flux density of the magnetic field depending on the magnetic permeability of the magnetic material. The “region in which a magnetic material can exist” means a region in which a magnetic sensor can detect a change in the magnetic flux density of a magnetic field depending on the magnetic permeability of the magnetic material.

以下において、磁場発生源に駆動コイルを用い、磁気センサにピックアップコイルを用いた形態を説明するが、本開示の位置探索システム及び位置探索方法はこれに限定されない。
また、以下の形態においては、駆動コイルとピックアップコイルとは、磁場印加検出ユニットに備えられている。
Hereinafter, a mode in which a drive coil is used as the magnetic field generation source and a pickup coil is used as the magnetic sensor will be described, but the position search system and the position search method of the present disclosure are not limited to this.
Further, in the following forms, the drive coil and the pickup coil are provided in the magnetic field application detection unit.

1.磁性体の位置探索システム10
図1に、位置探索システム10が磁性体100の位置を探索する様子を示した。位置探索システム10は、磁場を発生させる駆動コイル1(磁場発生源)と、該磁場の磁束密度の変化を検出することが可能な3つのピックアップコイル2(磁気センサ)と、を具備する磁場印加検出手段3を備える。
1. 1. Magnetic material position search system 10
FIG. 1 shows how the position search system 10 searches for the position of the magnetic material 100. The position search system 10 applies a magnetic field including a drive coil 1 (magnetic field generation source) for generating a magnetic field and three pickup coils 2 (magnetic sensors) capable of detecting changes in the magnetic flux density of the magnetic field. The detection means 3 is provided.

1.1.磁性体100
磁性体100は、磁性を帯びることが可能な材料であれば特に限定されないが、強磁性体であることが好ましい。具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性体材料を含む強磁性体を挙げることができる。また、強磁性体としてはキュリー点を任意に設定できる感温磁性体を用いることが好ましい。
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を含む磁性体である。感温磁性体に用い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。なお、温熱療法(ハイパーサーミア)を行う際の患部温度計測のために用いる場合は、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、位置探索システム10を用いて感温磁性体の位置を探索する場合は、感温磁性体の温度がキュリー点以下の温度であることが好ましい。キュリー点以上の温度であると、感温磁性体の透磁率が急激に減少するためである。
1.1. Magnetic material 100
The magnetic material 100 is not particularly limited as long as it is a material capable of being magnetized, but is preferably a ferromagnetic material. Specific examples thereof include ferromagnets containing magnetic materials such as iron, cobalt, and nickel. Further, as the ferromagnet, it is preferable to use a temperature-sensitive magnetic material in which the Curie point can be arbitrarily set.
The temperature-sensitive magnetic material is a magnetic material containing a magnetic material whose Curie point can be arbitrarily set by changing the composition ratio, adding additives, heat treatment, or the like. Specific examples of the magnetic material used for the temperature-sensitive magnetic material include Ni-Zn-based ferrite and Mn-Cu-Zn-based ferrite. When used for measuring the temperature of the affected area when performing hyperthermia (hyperthermia), it is preferable to select a magnetic material capable of setting 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.
Further, when searching for the position of the temperature-sensitive magnetic material using the position search system 10, it is preferable that the temperature of the temperature-sensitive magnetic material is a temperature equal to or lower than the Curie point. This is because the magnetic permeability of the temperature-sensitive magnetic material sharply decreases when the temperature is equal to or higher than the Curie point.

1.2.磁場印加検出手段3
磁場印加検出手段3は、駆動コイル1(磁場発生源)、及びピックアップコイル2(磁気センサ)を具備する。
1.2. Magnetic field application detecting means 3
The magnetic field application detecting means 3 includes a drive coil 1 (magnetic field generation source) and a pickup coil 2 (magnetic sensor).

1.2.1.駆動コイル1
駆動コイル1は交流を流すことが可能なコイルである。交流を流すことが可能なコイルを用いることで、位置探索システム10全体の耐久性の向上とコストの低減が可能となる。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。
コイルはリッツ線(銅線(例えば、直径0.08mmの銅線)をエナメル等で被覆絶縁した細線を100本撚り合せて1本にした導線)から形成されることが好ましい。リッツ線を用いることにより、高周波電流を流す際に表皮効果による抵抗値の増大が起こらず、また、コイル自体の発熱を冷却することができる。
コイルの外径、内径、厚さ、巻数については、必要に応じて適宜設定することができる。なお、コイルの内径の拡大又は巻数の増大は、コイルのインダクタンスを上昇させることができるため、コイルの中心軸から離れた位置であっても磁束密度の大きさを高めることができるようになるが、大型の電源が必要になる。温熱療法(ハイパーサーミア)に用いる場合は、コイルの厚さが薄い方が、取り扱いが容易になる。
1.2.1. Drive coil 1
The drive coil 1 is a coil capable of passing alternating current. By using a coil capable of passing alternating current, it is possible to improve the durability of the entire position search system 10 and reduce the cost. Further, there is an advantage that the cross-axis effect generated in the semiconductor element can be completely removed.
The coil is preferably formed of a litz wire (a conductor obtained by twisting 100 thin wires obtained by coating and insulating a copper wire (for example, a copper wire having a diameter of 0.08 mm) with enamel or the like). By using the litz wire, the resistance value does not increase due to the skin effect when a high frequency current is passed, and the heat generated by the coil itself can be cooled.
The outer diameter, inner diameter, thickness, and number of turns of the coil can be appropriately set as needed. Note that increasing the inner diameter of the coil or increasing the number of turns can increase the inductance of the coil, so that the magnitude of the magnetic flux density can be increased even at a position away from the central axis of the coil. , Requires a large power supply. When used for hyperthermia (hyperthermia), the thinner the coil, the easier it is to handle.

1.2.2.ピックアップコイル2
ピックアップコイル2はコイルであり、検出される磁束密度の変化を電圧の変化として出力することができる。
コイルはリッツ線から形成されることが好ましい。リッツ線を用いることにより、高周波電流を流す際に表皮効果による抵抗値の増大が起こらず、また、コイル自体の発熱を冷却することができる。さらに、リッツ線に用いる銅線の断面積を上記に例示したように小さくすることで高周波磁場による渦電流の発生を抑制し、ピックアップコイル自身が磁場を乱す影響を低減させることができる。
コイルの外径、内径、厚さ、巻数については、必要に応じて適宜設定することができる。なお、コイルの内径が小さいと出力される電圧が低下するが、磁束密度の歪み(変化)を検出する空間分解能は向上する。一方で、コイルの内径が大きいと出力される電圧が向上するが、磁束密度の歪み(変化)を検出する空間分解能は低下する。コイルの厚さは薄い方がコイルを位置探索システムに配置し易くなる。
1.2.2. Pickup coil 2
The pickup coil 2 is a coil, and a change in the detected magnetic flux density can be output as a change in voltage.
The coil is preferably formed from litz wire. By using the litz wire, the resistance value does not increase due to the skin effect when a high frequency current is passed, and the heat generated by the coil itself can be cooled. Further, by reducing the cross-sectional area of the copper wire used for the litz wire as illustrated above, it is possible to suppress the generation of eddy current due to the high frequency magnetic field and reduce the influence of the pickup coil itself disturbing the magnetic field.
The outer diameter, inner diameter, thickness, and number of turns of the coil can be appropriately set as needed. If the inner diameter of the coil is small, the output voltage will decrease, but the spatial resolution for detecting distortion (change) in the magnetic flux density will improve. On the other hand, if the inner diameter of the coil is large, the output voltage is improved, but the spatial resolution for detecting the distortion (change) of the magnetic flux density is lowered. The thinner the coil, the easier it is to place the coil in the position search system.

また、図1に示した磁場印加検出手段3においては、ピックアップコイル2は、ピックアップコイル2a、2b、2cの3つからなる(以下において、「ピックアップコイル2」は、ピックアップコイル2a、2b、2cを全て含めたものを指すことがある。)。
ピックアップコイルの数が3つであると、磁性体100が存在し得る領域のうち磁性体100が存在する範囲を、駆動コイル1の中心軸上にまで特定することができ、磁性体100の位置を推定することが容易になる。
Further, in the magnetic field application detecting means 3 shown in FIG. 1, the pickup coil 2 is composed of three pickup coils 2a, 2b, and 2c (hereinafter, the "pickup coil 2" is the pickup coils 2a, 2b, and 2c. It may refer to the one including all.).
When the number of pickup coils is three, the range in which the magnetic body 100 exists in the region where the magnetic body 100 can exist can be specified up to the central axis of the drive coil 1, and the position of the magnetic body 100 can be specified. Is easy to estimate.

図2は、磁場印加検出手段3を上方から観察した図である。ここで、xy平面は、駆動コイルの中心軸Oに直交し、かつ、ピックアップコイル2の上面に接する平面である。 FIG. 2 is a view of the magnetic field application detecting means 3 observed from above. Here, the xy plane is a plane orthogonal to the central axis O of the drive coil and in contact with the upper surface of the pickup coil 2.

図2に示したように、ピックアップコイル2は、中心軸Oと直交する平面上における中心軸Oから略等距離となる該平面上の位置に配置されることが好ましい。これは、中心軸Oと直交する平面上に全てのピックアップコイル2が含まれ、かつ、該平面上の中心軸Oからピックアップコイル2までの距離のそれぞれが略等距離にあることを意味する。なお、ピックアップコイル2の中心が中心軸Oと直交する平面上に含まれることがより好ましい。また、中心軸Oからピックアップコイル2までの距離がそれぞれ等距離であることがより好ましい。これにより、ピックアップコイル2に印加される駆動コイル1の磁場が均一になるため、磁性体100の位置探索精度が向上する。
ここで、「略等距離」とは、中心軸Oと直交する平面上における該中心軸Oとそれぞれのピックアップコイルとの距離の差が、磁性体の大きさの1/10の範囲内であることを表す。なお、ここでの磁性体の大きさとは、磁性体の最も大きい長さを表すが、磁性体が粒子状の粉体である場合は、磁性体の粒径ではなく、磁性体が分布する範囲における最も大きい長さを表す。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the pickup coil 2 is arranged at a position on the plane which is substantially equidistant from the central axis O on the plane orthogonal to the central axis O. This means that all the pickup coils 2 are included on a plane orthogonal to the central axis O, and the distances from the central axis O on the plane to the pickup coils 2 are approximately equidistant. It is more preferable that the center of the pickup coil 2 is included in a plane orthogonal to the central axis O. Further, it is more preferable that the distances from the central axis O to the pickup coil 2 are equidistant. As a result, the magnetic field of the drive coil 1 applied to the pickup coil 2 becomes uniform, so that the position search accuracy of the magnetic body 100 is improved.
Here, "substantially equidistant" means that the difference in distance between the central axis O and each pickup coil on a plane orthogonal to the central axis O is within the range of 1/10 of the size of the magnetic material. Represents that. The size of the magnetic material here represents the longest length of the magnetic material, but when the magnetic material is a granular powder, it is not the particle size of the magnetic material but the range in which the magnetic material is distributed. Represents the largest length in.

図3は、図2のIIIで示した方向から観察した磁場印加検出手段3の側面図である。
図3に示したように、駆動コイル1の中心軸Oに直交し、かつ、駆動コイル1の上面に接する平面と、駆動コイル1の中心軸Oに直交し、かつ、ピックアップコイル2の上面に接する平面(xy平面)との距離hは5mm以上15mm以下であることが好ましく、8mm以上12mm以下であることがより好ましい。
距離hが上記範囲に含まれるように駆動コイル1及びピックアップコイル2を配置することにより、ピックアップコイル2の磁束密度の変化を検出する感度が向上し、磁性体100が存在し得る領域を拡大できる。すなわち、磁性体100とピックアップコイル2との距離がある程度離れていても、磁性体100の透磁率に依存する磁場の磁束密度の変化をピックアップコイル2により検出可能になる。
FIG. 3 is a side view of the magnetic field application detecting means 3 observed from the direction shown in FIG. 2III.
As shown in FIG. 3, a plane orthogonal to the central axis O of the drive coil 1 and in contact with the upper surface of the drive coil 1 and orthogonal to the central axis O of the drive coil 1 and on the upper surface of the pickup coil 2. The distance h from the contact plane (xy plane) is preferably 5 mm or more and 15 mm or less, and more preferably 8 mm or more and 12 mm or less.
By arranging the drive coil 1 and the pickup coil 2 so that the distance h is included in the above range, the sensitivity for detecting the change in the magnetic flux density of the pickup coil 2 can be improved, and the region where the magnetic body 100 can exist can be expanded. .. That is, even if the magnetic body 100 and the pickup coil 2 are separated to some extent, the change in the magnetic flux density of the magnetic field depending on the magnetic permeability of the magnetic body 100 can be detected by the pickup coil 2.

また、中心軸Oを中心とする円周上において、ピックアップコイル2が等間隔に配置されることが好ましい。これにより、磁場印加検出手段3を走査させるときの磁束密度の変化を検出できる範囲が最大となる。また、中心軸Oが磁性体の中心軸に一致した条件において、ピックアップコイル2から出力される電圧がそれぞれ等しくなるため、磁性体の位置探索アルゴリズムが簡易になる。図1では、中心軸Oと2つのピックアップコイル2とから形成される角のうち小さい方の角度はそれぞれ120°となるように配置されている。 Further, it is preferable that the pickup coils 2 are arranged at equal intervals on the circumference centered on the central axis O. As a result, the range in which the change in the magnetic flux density when the magnetic field application detecting means 3 is scanned is maximized. Further, under the condition that the central axis O coincides with the central axis of the magnetic material, the voltages output from the pickup coils 2 become equal to each other, so that the position search algorithm of the magnetic material becomes simple. In FIG. 1, the smaller of the angles formed by the central axis O and the two pickup coils 2 is arranged so as to be 120 °, respectively.

ピックアップコイル2の駆動コイル1の中心軸Oからの距離は使用条件に応じて適宜設定することができるが、当該距離が近いほど磁束密度の変化を大きく検出することができる。
ここで、ピックアップコイル2の駆動コイル1の中心軸Oからの距離とは、中心軸Oからの最短距離を表す。
また、図1、図2に示されるように、駆動コイル1の内側にピックアップコイル2が配置されることが好ましい。
The distance of the drive coil 1 of the pickup coil 2 from the central axis O can be appropriately set according to the usage conditions, but the shorter the distance, the larger the change in the magnetic flux density can be detected.
Here, the distance of the drive coil 1 of the pickup coil 2 from the central axis O represents the shortest distance from the central axis O.
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, it is preferable that the pickup coil 2 is arranged inside the drive coil 1.

また、磁性体100の影響を受けない状態において、ピックアップコイル2に誘導起電力が発生しないような姿勢で、ピックアップコイル2が固定されていることが好ましい。具体的には、図1〜図3に示されるように、ピックアップコイル2の外周を含む面が印加される磁場に平行な方向となるような姿勢で固定されていることが好ましく、ピックアップコイル2の中心軸と駆動コイルの中心軸Oとが直交する姿勢であることがより好ましい。 Further, it is preferable that the pickup coil 2 is fixed in a posture in which an induced electromotive force is not generated in the pickup coil 2 in a state where it is not affected by the magnetic material 100. Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, it is preferable that the surface including the outer periphery of the pickup coil 2 is fixed in a direction parallel to the applied magnetic field, and the pickup coil 2 is preferably fixed. It is more preferable that the central axis of the drive coil and the central axis O of the drive coil are orthogonal to each other.

1.3.磁性体100の探索
位置探索システム10は、磁性体100が存在し得る領域を、磁場を印加しながら駆動コイル1とともにピックアップコイル2を移動させることによって、ピックアップコイル2に磁場の磁束密度の変化を検出させる走査(以下、「磁場印加検出手段による走査」ということがある。)を行い、該走査の際にピックアップコイル2によって検出される磁束密度の変化に基づいて、上記領域のうち磁性体100が存在する位置を探索することを1つの特徴としている。
以下に好ましい形態について説明する。
1.3. Search for magnetic body 100 The position search system 10 causes the pickup coil 2 to change the magnetic flux density of the magnetic field by moving the pickup coil 2 together with the drive coil 1 while applying a magnetic field in the region where the magnetic body 100 can exist. Scanning to be detected (hereinafter, may be referred to as "scanning by a magnetic field application detecting means") is performed, and the magnetic material 100 in the above region is based on the change in the magnetic flux density detected by the pickup coil 2 during the scanning. One of the features is to search for the position where is present.
The preferred embodiment will be described below.

位置探索システム10は、ピックアップコイル2が磁束密度の変化を電圧の変化として出力するものであり、3つのピックアップコイル2から任意に選ばれる2つのピックアップコイルから出力された電圧(以下において、「ピックアップ電圧」ということがある。)の差が5μV以下の範囲であるとともに、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の平均値と上記2つのピックアップコイル2以外のピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧との差がそれぞれ5μV以下の範囲となる位置Bを特定することが好ましい。
これにより、磁性体存在領域のうち磁性体100が存在する範囲を、駆動コイル1の中心軸上にまで特定することができる。
なお、3つのピックアップコイル2から任意に選ばれる2つのピックアップコイル2から出力された電圧の差は3μV以下であることがより好ましく、1μV以下であることが更に好ましく、0.5μV以下であることが特に好ましく、0Vであることが最も好ましい。差が0Vに近づくほど磁性体の位置を探索する精度が向上する。また、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の平均値と上記2つのピックアップコイル2以外のピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧との差は3μV以下であることがより好ましく、1μV以下であることが更に好ましく、0.5μV以下であることが特に好ましく、0Vであることが最も好ましい。差が0Vに近づくほど磁性体の位置を探索する精度が向上する。
In the position search system 10, the pickup coil 2 outputs a change in magnetic flux density as a change in voltage, and the voltage output from two pickup coils arbitrarily selected from the three pickup coils 2 (hereinafter, "pickup"). The difference between (sometimes referred to as “voltage”) is in the range of 5 μV or less, and the average value of the pickup voltages output from the above two pickup coils 2 and the pickup coils 2 other than the above two pickup coils 2 are output. It is preferable to specify the position B in which the difference from the pickup voltage is in the range of 5 μV or less.
Thereby, the range in which the magnetic body 100 exists in the magnetic body existing region can be specified up to the central axis of the drive coil 1.
The difference in voltage output from the two pickup coils 2 arbitrarily selected from the three pickup coils 2 is more preferably 3 μV or less, further preferably 1 μV or less, and 0.5 μV or less. Is particularly preferable, and 0 V is most preferable. The closer the difference is to 0V, the higher the accuracy of searching for the position of the magnetic material. Further, the difference between the average value of the pickup voltages output from the two pickup coils 2 and the pickup voltages output from the pickup coils 2 other than the two pickup coils 2 is more preferably 3 μV or less, and more preferably 1 μV or less. Is more preferable, 0.5 μV or less is particularly preferable, and 0 V is most preferable. The closer the difference is to 0V, the higher the accuracy of searching for the position of the magnetic material.

位置Bは、3つのピックアップコイル2から任意に選ばれる2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の差が5μV以下の範囲となる位置Aを特定し、位置Aから、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の差を5μV以下の範囲に維持しながら磁場印加検出手段による走査を行うことにより特定されることが好ましい。
これにより、位置Bの特定を簡易に行える。
なお、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の差は3μV以下であることがより好ましく、1μV以下であることが更に好ましく、0.5μV以下であることが特に好ましく、0Vであることが最も好ましい。差が0Vに近づくほど磁性体の位置を探索する精度が向上する。
また、上記2つのピックアップコイル2及び位置Aの関係から、磁性体100が存在し得る領域を、位置Aを含む上記2つのピックアップコイル2から等距離にある平面(以下において、「xz平面」ということがある。)上にまで特定することが可能である。よって、位置Aから位置Bへの移動はxz平面に平行な方向に移動していると言える。
At position B, a position A in which the difference between the pickup voltages output from the two pickup coils 2 arbitrarily selected from the three pickup coils 2 is within a range of 5 μV or less is specified, and from the position A, the above two pickup coils 2 are specified. It is preferable to specify by scanning with the magnetic field application detecting means while maintaining the difference of the pickup voltage output from the above in the range of 5 μV or less.
As a result, the position B can be easily specified.
The difference between the pickup voltages output from the two pickup coils 2 is more preferably 3 μV or less, further preferably 1 μV or less, particularly preferably 0.5 μV or less, and 0 V. Is the most preferable. The closer the difference is to 0V, the higher the accuracy of searching for the position of the magnetic material.
Further, from the relationship between the two pickup coils 2 and the position A, the region where the magnetic material 100 can exist is referred to as a plane equidistant from the two pickup coils 2 including the position A (hereinafter, referred to as "xz plane"). It may be possible to identify up to the above. Therefore, it can be said that the movement from the position A to the position B is moving in the direction parallel to the xz plane.

また、位置Aは、駆動コイル1の中心軸Oの軌跡が閉じるように、磁場を印加しながら駆動コイル1とともにピックアップコイル2を移動させることによって、磁性体100が存在し得る領域をピックアップコイル2に走査させる試行を2回以上行い、ピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧に基づいて、駆動コイル1の中心軸Oが磁性体100に最も接近した試行を判定し、該最も接近した試行の軌跡上又は軌跡の内側に中心軸Oが存在する位置からさらに磁場印加検出手段による走査を行うことにより特定されることが好ましい。
これにより、位置Aの特定を簡易に行える。
Further, the position A is a region where the magnetic body 100 can exist by moving the pickup coil 2 together with the drive coil 1 while applying a magnetic field so that the locus of the central axis O of the drive coil 1 is closed. Is performed twice or more, and based on the pickup voltage output from the pickup coil 2, the trial in which the central axis O of the drive coil 1 is closest to the magnetic body 100 is determined, and the locus of the closest trial is determined. It is preferable to specify by further scanning with the magnetic field application detecting means from the position where the central axis O exists on the upper side or the inner side of the locus.
As a result, the position A can be easily specified.

上記試行における軌跡が円形となるように駆動コイル1及びピックアップコイル2を移動させることが好ましい。これにより、中心軸Oの軌跡の中心と磁性体100とが最も接近した試行を判定することができる。なお、円形の半径は、適宜設定することができるが、駆動コイル1の中心軸Oからピックアップコイル2までの距離の半分以下であることが好ましい。例えば5mm以上10mm以下である。これにより、最も接近した試行を判定する精度が向上する。 It is preferable to move the drive coil 1 and the pickup coil 2 so that the locus in the above trial is circular. Thereby, it is possible to determine the trial in which the center of the locus of the central axis O and the magnetic material 100 are closest to each other. The circular radius can be set as appropriate, but is preferably less than half the distance from the central axis O of the drive coil 1 to the pickup coil 2. For example, it is 5 mm or more and 10 mm or less. This improves the accuracy of determining the closest trial.

ピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧のうち少なくとも1つが0V以下となる試行を除くことが好ましい。これにより、最も接近した試行を判定する精度が向上する。
上記試行における軌跡同士は重ならないことが好ましい。これにより、少ない試行回数で広い範囲を走査することができる。
It is preferable to exclude trials in which at least one of the pickup voltages output from the pickup coil 2 is 0 V or less. This improves the accuracy of determining the closest trial.
It is preferable that the trajectories in the above trial do not overlap with each other. This makes it possible to scan a wide range with a small number of trials.

また、上記最も接近した試行の判定は、試行毎に、3つのピックアップコイル2のそれぞれから出力されたピックアップ電圧のうち最大値を抽出し、抽出された最大値を比較して、最も小さい最大値(Vmax_min)を抽出し、試行毎に抽出したVmax_minを比較して、Vmax_minが最も大きい試行を上記最も接近した試行として判定することが好ましい。
これにより、最も接近した試行を判定する精度が向上する。
Further, in the determination of the closest trial, the maximum value of the pickup voltages output from each of the three pickup coils 2 is extracted for each trial, and the extracted maximum values are compared to obtain the smallest maximum value. It is preferable to extract (V max_min), compare the extracted V max_min for each trial, and determine the trial with the largest V max_min as the closest trial.
This improves the accuracy of determining the closest trial.

これについて図2を用いて説明する。
図2の中心軸Oを囲む最も小さい円は、中心軸Oの軌跡が円形となるように上記試行を行ったときの、xy平面における中心軸O(磁場印加検出手段3)から見た磁性体100の中心軸Xの相対軌道を表している。
なお、相対軌道を用いた理由は、図示を容易にするための便宜的なものである。
This will be described with reference to FIG.
The smallest circle surrounding the central axis O in FIG. 2 is a magnetic material seen from the central axis O (magnetic field application detecting means 3) in the xy plane when the above trial is performed so that the locus of the central axis O is circular. It represents the relative orbit of the central axis X of 100.
The reason for using the relative orbit is for convenience to facilitate the illustration.

発明者らは、3つのピックアップコイル2の中で相対軌道の中心Zまでの距離が最も遠いピックアップコイル2b(最遠のピックアップコイル)に着目し、
(1)中心軸Xが最遠ピックアップコイル2bに最も近い位置(X)でのピックアップ電圧が最大となり、最も遠い位置(X)でのピックアップ電圧は最小となること、
(2)最遠ピックアップコイル2bが中心軸Xに近づくほど(中心軸Oが相対軌道の中心Zに近づくほど)、最遠ピックアップコイル2bから出力されるピックアップ電圧の最大値が増加することから、
上記試行毎の最遠ピックアップコイルのピックアップ電圧の最大値を比較することにより、最も接近した試行を判定できると考えた。
The inventors focused on the pickup coil 2b (the farthest pickup coil) having the longest distance to the center Z of the relative orbit among the three pickup coils 2.
(1) The pickup voltage at the position where the central axis X is closest to the farthest pickup coil 2b (X 1 ) is the maximum, and the pickup voltage at the farthest position (X 2 ) is the minimum.
(2) As the farthest pickup coil 2b approaches the central axis X (the closer the central axis O approaches the center Z of the relative orbit), the maximum value of the pickup voltage output from the farthest pickup coil 2b increases.
It was considered that the closest trial could be determined by comparing the maximum value of the pickup voltage of the farthest pickup coil for each trial.

また、ここで、最も接近した試行に基づいて位置A、位置Bを特定する方法の一例を、図4を用いて説明する。図4はxy平面上の駆動コイル1の中心軸Oから見た磁性体100の動き(相対移動)を表している。また、図4のyz平面はxy平面及びxz平面に直交する平面である。よって、磁性体100はこれらの平面を含むxyz空間を相対移動することとなる。なお、図4に示す移動前の磁性体100は、最も接近した試行における閉じた軌跡上又は軌跡の内側に駆動コイル1の中心軸Oが位置しているときの、磁性体100の相対的な位置を表している。 Further, here, an example of a method of specifying the position A and the position B based on the closest trial will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the movement (relative movement) of the magnetic body 100 as seen from the central axis O of the drive coil 1 on the xy plane. Further, the yz plane of FIG. 4 is a plane orthogonal to the xy plane and the xz plane. Therefore, the magnetic material 100 moves relative to the xyz space including these planes. The magnetic body 100 before movement shown in FIG. 4 is relative to the magnetic body 100 when the central axis O of the drive coil 1 is located on the closed locus or inside the locus in the closest trial. It represents the position.

まず、磁性体100はy軸と平行な方向(1)に沿って相対移動し、2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の差が5μV以下の範囲内にある相対位置A’に移動する。このとき、実際の磁場印加検出手段3は位置Aに存在することとなる。そして、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の差が5μV以下の範囲内にあることを維持しながら、磁性体100はx軸と平行な方向(2)に沿って相対移動し、上記2つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧の平均値と、もう1つのピックアップコイル2から出力されたピックアップ電圧との差が5μV以下の範囲内にある相対位置B’に移動する。このとき、実際の磁場印加検出手段3は位置Bに存在することとなる。
なお、相対位置A’、相対位置B’を特定するための磁性体100の相対移動(磁場印加検出手段3の移動)は図4に示した方法に限定されず、例えば、図4に示す磁性体100をx、y、z成分の全てを含む方向、xy平面に平行な方向、又はx軸と平行な方向に相対移動させて相対位置A’を特定してもよく、相対位置A’から相対位置B’を特定する際にxz平面に平行な方向に相対移動させてもよい。
First, the magnetic material 100 moves relative to each other along the direction (1) parallel to the y-axis, and moves to the relative position A'where the difference between the pickup voltages output from the two pickup coils 2 is within a range of 5 μV or less. .. At this time, the actual magnetic field application detecting means 3 exists at the position A. Then, while maintaining that the difference between the pickup voltages output from the two pickup coils 2 is within the range of 5 μV or less, the magnetic material 100 moves relative to each other along the direction (2) parallel to the x-axis. The difference between the average value of the pickup voltages output from the two pickup coils 2 and the pickup voltage output from the other pickup coil 2 moves to the relative position B'within a range of 5 μV or less. At this time, the actual magnetic field application detecting means 3 exists at the position B.
The relative movement of the magnetic body 100 for specifying the relative position A'and the relative position B'(movement of the magnetic field application detecting means 3) is not limited to the method shown in FIG. 4, and for example, the magnetism shown in FIG. The relative position A'may be specified by relatively moving the body 100 in a direction including all of the x, y, and z components, a direction parallel to the xy plane, or a direction parallel to the x-axis, and from the relative position A'. When specifying the relative position B', it may be relatively moved in a direction parallel to the xz plane.

また、位置探索システム10は、位置Bから駆動コイル1の中心軸Oと平行な方向に磁場印加検出手段3による走査を行い、3つのピックアップコイル2から出力されるピックアップ電圧の平均値とピックアップコイル2の移動距離との関係から、磁性体100の位置を探索することができる。
なお、上記関係から、磁場印加検出手段3(ピックアップコイル2)と磁性体100との距離を推定できるため、これにより磁性体100が存在する位置を推定することが可能となる。
なお、予め磁性体100及び磁場印加検出手段3(ピックアップコイル2)の距離とピックアップ電圧との関係を測定しておくと、さらに磁性体100が存在する位置を推定する精度が向上する。
Further, the position search system 10 scans from the position B in a direction parallel to the central axis O of the drive coil 1 by the magnetic field application detecting means 3, and the average value of the pickup voltages output from the three pickup coils 2 and the pickup coil. The position of the magnetic material 100 can be searched from the relationship with the moving distance of 2.
From the above relationship, the distance between the magnetic field application detecting means 3 (pickup coil 2) and the magnetic body 100 can be estimated, which makes it possible to estimate the position where the magnetic body 100 exists.
If the relationship between the distance between the magnetic material 100 and the magnetic field application detecting means 3 (pickup coil 2) and the pickup voltage is measured in advance, the accuracy of estimating the position where the magnetic material 100 exists is further improved.

以上、本開示の位置探索システムの一実施形態を説明したが、本開示の位置探索システムはこれに限定されない。 Although one embodiment of the position search system of the present disclosure has been described above, the position search system of the present disclosure is not limited to this.

上記一実施形態において、磁場発生源として駆動コイルを用いたが、位置探索システムに用いることができる磁場発生源はこれに限定されず、磁場を発生させることが可能であればよい。具体例としては、超電導コイル、永久磁石などを挙げることができる。 In the above embodiment, the drive coil is used as the magnetic field generation source, but the magnetic field generation source that can be used in the position search system is not limited to this, and any magnetic field can be generated. Specific examples include superconducting coils and permanent magnets.

上記一実施形態において、磁気センサとしてピックアップコイルを用いたが、位置探索システムに用いることができる磁気センサはこれに限定されず、磁束密度の変化を検出することができればよい。具体例としては、ホール素子、磁気抵抗素子、フラックス・ゲートセンサ、ファラデー素子、超電導量子干渉素子などが挙げられる。しかしながら、磁気センサによって検出される磁束密度の変化を電圧の変化として出力できるものが好ましい。
また、上記一実施形態において3つの磁気センサを用いたが、位置探索システムに用いることができる磁気センサの数はこれに限定されず、磁性体が存在し得る領域のうち磁性体が存在する位置を探索することができればよく、少なくとも1つあればよい。磁気センサの数が2つであると、磁性体が存在し得る領域のうち磁性体が存在する位置を、2つの磁気センサから等距離にある平面上にまで特定することが可能である。磁気センサの数が4つ以上であると、磁気センサの数が3つのときよりも高精度で磁性体の位置を探索することができる。
In the above embodiment, the pickup coil is used as the magnetic sensor, but the magnetic sensor that can be used in the position search system is not limited to this, and it is sufficient that the change in the magnetic flux density can be detected. Specific examples include Hall elements, magnetoresistive elements, flux gate sensors, Faraday elements, superconducting quantum interference elements, and the like. However, it is preferable that the change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor can be output as a change in voltage.
Further, although three magnetic sensors are used in the above embodiment, the number of magnetic sensors that can be used in the position search system is not limited to this, and the position where the magnetic body exists in the region where the magnetic material can exist is not limited to this. It suffices if it is possible to search for, and at least one is sufficient. When the number of magnetic sensors is two, it is possible to specify the position where the magnetic material exists in the region where the magnetic material can exist even on a plane equidistant from the two magnetic sensors. When the number of magnetic sensors is four or more, the position of the magnetic material can be searched with higher accuracy than when the number of magnetic sensors is three.

位置探索システムは磁気センサからの信号を検出するロックインアンプと、ロックインアンプに参照信号を入力する抵抗器と、をさらに備えていることが好ましい。これにより、磁束密度の変化の検出誤差を低減できる。 The position search system preferably further includes a lock-in amplifier that detects a signal from a magnetic sensor and a resistor that inputs a reference signal to the lock-in amplifier. As a result, the detection error of the change in the magnetic flux density can be reduced.

また、磁性体が存在し得る領域を、磁場を印加しながら磁場発生源とともに磁気センサを移動させることによって、磁気センサに上記磁束密度の変化を検出させる走査を行うための手段は特に限定されない。例えば、磁場発生源及び磁気センサをロボットアームに接続し、そのロボットアームをコントローラーによって操作して、コントローラーから得られる磁場印加検出手段の位置情報や磁気センサから得られる磁束密度の変化の情報等をコンピュータによって処理することにより上記走査を制御する形態が挙げられる。 Further, the means for causing the magnetic sensor to detect the change in the magnetic flux density by moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying the magnetic field in the region where the magnetic material can exist is not particularly limited. For example, a magnetic field generation source and a magnetic sensor are connected to a robot arm, and the robot arm is operated by a controller to obtain position information of a magnetic field application detecting means obtained from the controller, information on changes in magnetic flux density obtained from the magnetic sensor, and the like. Examples thereof include a form in which the scanning is controlled by processing by a computer.

2.位置探索方法
次に位置探索システム10を用いた、磁性体の位置探索方法を説明する。
2. Position Search Method Next, a position search method for a magnetic material using the position search system 10 will be described.

本開示の位置探索方法は、磁性体の位置を探索する方法であって、磁性体が存在し得る領域を、磁場を印加しながら駆動コイル(磁場発生源)とともにピックアップコイル(磁気センサ)を移動させることによって、ピックアップコイルに上記磁場の磁束密度の変化を検出させる走査を行い、該走査の際にピックアップコイルによって検出される磁束密度の変化に基づいて、上記領域のうち磁性体が存在する位置を探索するものである。 The position search method of the present disclosure is a method of searching the position of a magnetic material, and moves a pickup coil (magnetic sensor) together with a drive coil (magnetic flux generation source) in a region where the magnetic material can exist while applying a magnetic field. By causing the pickup coil to perform scanning to detect a change in the magnetic flux density of the magnetic field, and based on the change in the magnetic flux density detected by the pickup coil during the scanning, a position in the above region where the magnetic material exists. Is to search for.

位置探索方法の好ましい形態については、位置探索システム10に記載した機能に対応する方法のいずれも適用することができる。 As for the preferred form of the position search method, any of the methods corresponding to the functions described in the position search system 10 can be applied.

以上、本開示の位置探索システム及び位置探索方法によれば、磁性体が存在する位置を探索することができる。よって、例えば温熱療法を行う際に、体内に注入された感温磁性体が存在する範囲を予め探索することができ、その後に行う磁場印加による感温磁性体の誘導加熱の発熱効率を向上させることや、感温磁性体の温度を検知するための信号のSN比を向上させることが可能になる。また、温熱療法以外では、地中に埋まっている地雷や貴金属製品などの探索にも適用できる。 As described above, according to the position search system and the position search method of the present disclosure, the position where the magnetic material exists can be searched. Therefore, for example, when performing hyperthermia, the range in which the temperature-sensitive magnetic material injected into the body exists can be searched in advance, and the heat generation efficiency of the induction heating of the temperature-sensitive magnetic material by applying a magnetic field thereafter is improved. In addition, it is possible to improve the SN ratio of the signal for detecting the temperature of the temperature-sensitive magnetic material. In addition to hyperthermia, it can also be applied to search for land mines and precious metal products buried in the ground.

以下、実施例に基づいて位置探索システム及び位置探索方法について説明するが、本開示の位置探索システム及び位置探索方法はこれに限定されない。 Hereinafter, the position search system and the position search method will be described based on the examples, but the position search system and the position search method of the present disclosure are not limited to this.

(位置探索システム)
図5に実施例に係る位置探索システムの概略図を示した。実施例に係る位置探索システムは駆動コイル及び3つのピックアップコイル1、2、3を備えた磁場印加検出手段を備えており、その他に、ファンクションジェネレータ(株式会社エヌエフ回路設計ブロック、WF1944A)及びバイポーラ増幅器(株式会社エヌエフ回路設計ブロック、BP4610)からなる高周波交流電源と、ピックアップコイル1、2、3からの信号をそれぞれ検出する3台のロックインアンプ1、2、3(Ametek.Inc.、Signal Recovery 7265型DSP)と、ロックインアンプに参照信号を入力する0.5Ωの無誘導抵抗と、磁場印加検出手段を移動させるためのロボットアーム(株式会社安川電機、MOTOMAN−SIA 10F、位置決め精度誤差0.1mm)及び該ロボットアームを制御するコントローラーを具備する制御用コンピュータと、該制御用コンピュータから得られる磁場印加検出手段の位置情報及び磁気センサから得られる磁束密度の変化の情報を処理する計測用コンピュータと、を備え、図5に示すように接続されている。
また、探索対象の磁性体には、イオン交換水1gに感温磁性体1gを分散させたものを用いている。
(Position search system)
FIG. 5 shows a schematic diagram of the position search system according to the embodiment. The position search system according to the embodiment includes a magnetic field application detecting means including a drive coil and three pickup coils 1, 2, and 3. In addition, a function generator (NF Circuit Design Block Co., Ltd., WF1944A) and a bipolar amplifier. (NF Circuit Design Block Co., Ltd., BP4610) and three lock-in amplifiers 1, 2 and 3 (Ametek. Inc., Signal Recovery) that detect signals from pickup coils 1, 2 and 3, respectively. 7265 type DSP), 0.5Ω non-inductive resistance that inputs a reference signal to the lock-in amplifier, and a robot arm for moving the magnetic field application detection means (Yasukawa Electric Co., Ltd., MOTOMAN-SIA 10F, positioning accuracy error 0) .1 mm) and a control computer equipped with a controller to control the robot arm, and a measurement for processing the position information of the magnetic field application detecting means obtained from the control computer and the information on the change in magnetic flux density obtained from the magnetic sensor. It is equipped with a computer and is connected as shown in FIG.
Further, as the magnetic material to be searched, one in which 1 g of the temperature-sensitive magnetic material is dispersed in 1 g of ion-exchanged water is used.

駆動コイルは、材料にリッツ線(直径0.08mmの銅線をエナメルで被覆絶縁した細線を100本撚り合せて1本にした導線)を使用した、外径118mm、内径76mm、厚さ9mm、巻数20turnであるコイルを用い、中心軸が鉛直となるように配置した。
ピックアップコイル1、2、3は、材料にリッツ線(直径0.08mmの銅線をエナメルで被覆絶縁した細線を100本撚り合せて1本にした導線)を使用した、外径12.5mm、内径10mm、厚さ5mm、巻数10turnであるコイルを用いた。
また、駆動コイルとピックアップコイルとは、図1〜図3に倣って配置した。駆動コイルの中心軸Oからピックアップコイルまでの距離はそれぞれ21.8mmである。駆動コイルの中心軸Oに直交し、かつ、駆動コイルの上面に接する平面と、駆動コイルの中心軸Oに直交し、かつ、ピックアップコイルの上面に接する平面(xy平面)との距離は11mmである。
xy平面の定義は上述の一実施形態と同様である。
The drive coil uses a litz wire (a conductor wire obtained by twisting 100 thin wires of 0.08 mm diameter copper wire coated with enamel to form one), and has an outer diameter of 118 mm, an inner diameter of 76 mm, and a thickness of 9 mm. A coil having 20 turns was used and arranged so that the central axis was vertical.
The pickup coils 1, 2 and 3 have an outer diameter of 12.5 mm and are made of a litz wire (a conductor wire obtained by twisting 100 thin wires in which a copper wire having a diameter of 0.08 mm is coated with enamel and insulating it into one wire). A coil having an inner diameter of 10 mm, a thickness of 5 mm, and a number of turns of 10 turns was used.
Further, the drive coil and the pickup coil are arranged according to FIGS. 1 to 3. The distances from the central axis O of the drive coil to the pickup coil are 21.8 mm, respectively. The distance between the plane orthogonal to the central axis O of the drive coil and in contact with the upper surface of the drive coil and the plane (xy plane) orthogonal to the central axis O of the drive coil and in contact with the upper surface of the pickup coil is 11 mm. be.
The definition of the xy plane is the same as in one embodiment described above.

高周波交流電源は、2560Hzの正弦波交流をファンクションジェネレータで生成し、バイポーラ増幅器により8Appに増幅して駆動コイルに印加するものであり、それにより駆動コイルの周囲に磁場が発生する。
3台のロックインアンプは、それぞれに接続されたピックアップコイルから出力されたピックアップ電圧を同期検波し計測するものである。なお、ピックアップコイルは駆動コイルから印加される磁場の磁束密度の変化を検出するために、予め磁性体を設置せずに、駆動コイルから磁場を印加した状態で、ロックインアンプのオフセット機能を用いて、3つのピックアップ電圧を0Vに規格化(キャリブレーション)しておく。
計測用コンピュータは、それぞれのロックインアンプとはGPIBインターフェースで接続されており、制御用コンピュータとはLANケーブルで接続されている。そして、LabVIEW2012(National Instruments)で作成した自動計測プログラムにより、ピックアップ電圧のリアルタイム電圧波形を表示し、制御用コンピュータから受信した磁場印加検出手段の位置情報とピックアップ電圧の情報とを関係付けて計測用コンピュータに保存する。
制御用コンピュータはVC++2008を用いて開発した自動制御プログラムにより、ロボットアームを正確に移動させることができる。
The high-frequency AC power supply generates a sine wave AC of 2560 Hz with a function generator, amplifies it to 8 App by a bipolar amplifier, and applies it to the drive coil, whereby a magnetic field is generated around the drive coil.
The three lock-in amplifiers synchronously detect and measure the pickup voltage output from the pickup coil connected to each of them. In addition, in order to detect the change in the magnetic flux density of the magnetic field applied from the drive coil, the pickup coil uses the offset function of the lock-in amplifier with the magnetic field applied from the drive coil without installing a magnetic material in advance. Then, the three pickup voltages are standardized (calibrated) to 0V.
The measurement computer is connected to each lock-in amplifier by a GPIB interface, and is connected to the control computer by a LAN cable. Then, the real-time voltage waveform of the pickup voltage is displayed by the automatic measurement program created by LabVIEW 2012 (National Instruments), and the position information of the magnetic field application detecting means received from the control computer and the information of the pickup voltage are associated with each other for measurement. Save to computer.
The control computer can accurately move the robot arm by the automatic control program developed using VC ++ 2008.

感温磁性体は組成比がFe:CuO:ZnO:MgO=49:7:30:14(mol%)であるものを用い、表面が金で被膜されている(特開2011−251042号に基づいて作製した)。感温磁性体の粒径は50μm以上150μm以下の粉体である。なお、キュリー点は43℃である。 The temperature-sensitive magnetic material has a composition ratio of Fe 2 O 3 : CuO: ZnO: MgO = 49: 7: 30: 14 (mol%), and its surface is coated with gold (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-251042). Made based on the issue). The particle size of the temperature-sensitive magnetic material is a powder of 50 μm or more and 150 μm or less. The Curie point is 43 ° C.

このような構成の位置検索システムを用いて、磁性体の位置を探索する下記の実験を行った。 Using the position search system with such a configuration, the following experiment was conducted to search for the position of the magnetic material.

[磁性体の位置探索実験]
本実験は、磁性体の中心(純水に分散した磁性体を収容した容器の中心)を通る鉛直な直線を磁性体の中心軸Xとしたとき、駆動コイルの中心軸Oが上記中心軸Xから外れている場合における、磁性体の位置を探索するものである。なお、本実験は印加する磁場の磁束密度によって磁性体が誘導加熱されないように、十分低い磁束密度で行った。また、磁性体が未設置の状態における、xy平面における駆動コイルの中心軸Oから該平面の垂直方向上側10mmの磁束密度は0.576mTであった。
[Magnetic material position search experiment]
In this experiment, when a vertical straight line passing through the center of the magnetic material (the center of the container containing the magnetic material dispersed in pure water) is defined as the central axis X of the magnetic material, the central axis O of the drive coil is the central axis X. This is to search for the position of the magnetic material when it deviates from. This experiment was performed at a sufficiently low magnetic flux density so that the magnetic material would not be induced and heated by the magnetic flux density of the applied magnetic field. Further, the magnetic flux density of 10 mm above the central axis O of the drive coil in the xy plane in the vertical direction was 0.576 mT in the state where the magnetic material was not installed.

<最も接近した試行の判定>
(実験操作)
xy平面から垂直方向上側に20mmの位置に磁性体を固定し、磁場印加検出手段を中心軸Oに直交する平面に平行な方向に半径5mmで円回転させる試行を行った。
円回転させた位置は、磁場印加検出手段を円回転させたときのxy平面上における中心軸O(磁場印加検出手段)から見た中心軸Xの軌跡を相対軌道としたとき、中心軸Oと相対軌道の中心Zとの距離が0mm、10mm、30mm、50mmとなる位置で行った。
<Judgment of the closest trial>
(Experimental operation)
An attempt was made to fix the magnetic material at a position 20 mm above the xy plane in the vertical direction and rotate the magnetic field application detecting means in a circle with a radius of 5 mm in a direction parallel to the plane orthogonal to the central axis O.
The position of the circular rotation is the central axis O when the locus of the central axis X seen from the central axis O (magnetic field application detecting means) on the xy plane when the magnetic field application detecting means is rotated in a circle is taken as a relative orbit. The distance from the center Z of the relative orbit was 0 mm, 10 mm, 30 mm, and 50 mm.

(結果)
駆動コイルの中心軸Oと相対軌道の中心Zとの距離が0mm、10mm、30mm、50mmとなるそれぞれの試行の結果を図6〜図9に示した。図6〜図9では、相対軌道における円の角度(時計回りを+方向とした。)を横軸とした。図6に示した相対軌道の拡大図の白点上に磁性体の中心軸Xがある状態を0°としている。図7〜図9における0°の位置も同様である。また、図中のVp1、Vp2、Vp3はピックアップコイル1、2、3のそれぞれのピックアップ電圧を表している。
(result)
The results of each trial in which the distances between the center axis O of the drive coil and the center Z of the relative orbit are 0 mm, 10 mm, 30 mm, and 50 mm are shown in FIGS. 6 to 9. In FIGS. 6 to 9, the angle of the circle in the relative orbit (clockwise is defined as the + direction) is defined as the horizontal axis. The state in which the central axis X of the magnetic material is on the white point in the enlarged view of the relative orbit shown in FIG. 6 is defined as 0 °. The same applies to the 0 ° position in FIGS. 7 to 9. Further, Vp1, Vp2, and Vp3 in the figure represent the pickup voltages of the pickup coils 1, 2, and 3, respectively.

図6〜図9から、磁場印加検出手段を円回転させたとき、磁性体と各ピックアップコイルとの相対的な位置が周期的に変動することにより、各ピックアップ電圧も周期的に変化していることが確認できた。 From FIGS. 6 to 9, when the magnetic field application detecting means is rotated in a circle, the relative positions of the magnetic material and each pickup coil change periodically, so that each pickup voltage also changes periodically. I was able to confirm that.

また、相対軌道の中心Zから最も近い位置に配置されているピックアップコイル1のピックアップ電圧1に着目すると、図6、図7、図においては、相対軌道上の磁性体がピックアップコイル1に最も近い位置におけるピックアップ電圧1の絶対値が最も大きくなり、図においては、相対軌道上の磁性体がピックアップコイル1に最も遠い位置におけるピックアップ電圧1の絶対値が最も大きくなっていることが分かった。
一方で、相対軌道の中心Zから最も遠い位置に配置されているピックアップコイル(以下、「最遠ピックアップコイル」ということがある。)2、3が、相対軌道上の磁性体に最も近づいたときのピックアップ電圧2、3(ピックアップ電圧2、3の最大値)に着目すると、相対軌道の中心Zが中心軸Oから離れるにつれて、ピックアップ電圧が減少する傾向があることが分かった。
このことから、各試行において、最遠ピックアップコイルの最大値を比較することにより、中心軸Oが磁性体(相対軌道の中心Z)に最も接近した試行を判定することができると考えられる。
Focusing on the pickup voltage 1 of the pickup coil 1 arranged at the position closest to the center Z of the relative orbit , in FIGS. 6, 7, and 9 , the magnetic material on the relative orbit is the closest to the pickup coil 1. It was found that the absolute value of the pickup voltage 1 at the closest position was the largest, and in FIG. 8 , the absolute value of the pickup voltage 1 at the position where the magnetic material on the relative orbit was farthest from the pickup coil 1 was the largest. ..
On the other hand, when the pickup coils (hereinafter, sometimes referred to as "farthest pickup coils") 2 and 3 arranged at the position farthest from the center Z of the relative orbit are closest to the magnetic material on the relative orbit. Focusing on the pickup voltages 2 and 3 (maximum values of the pickup voltages 2 and 3), it was found that the pickup voltage tends to decrease as the center Z of the relative orbit moves away from the central axis O.
From this, it is considered that the trial in which the central axis O is closest to the magnetic material (center Z of the relative orbit) can be determined by comparing the maximum values of the farthest pickup coils in each trial.

ここで、駆動コイルの中心軸Oが磁性体に最も接近した試行を判定する際に、1回の試行における3つのピックアップ電圧のそれぞれの最大値を比較し、最も小さい最大値(Vmax_min)を出力したピックアップコイルを最遠ピックアップコイルであると判断して考えると、図6からは、ピックアップ電圧1、2、3の最大値が同じであるため、ピックアップコイル1、2、3のいずれもが最遠ピックアップコイルと判断される。図7からは、ピックアップ電圧2、3の最大値がピックアップ電圧1の最大値よりも小さいため、ピックアップコイル2、3が最遠ピックアップコイルと判断される。
一方で、図8、図9からは、ピックアップ電圧1の最大値がピックアップ電圧2、3の最大値よりも小さいため、ピックアップコイル1が最遠ピックアップコイルと判断されてしまう。
Here, when determining the trial in which the central axis O of the drive coil is closest to the magnetic material, the maximum values of the three pickup voltages in one trial are compared, and the smallest maximum value (V max_min ) is determined. Considering that the output pickup coil is the farthest pickup coil, from FIG. 6, since the maximum values of the pickup voltages 1, 2 and 3 are the same, all of the pickup coils 1, 2 and 3 are used. Judged as the farthest pickup coil. From FIG. 7, since the maximum value of the pickup voltages 2 and 3 is smaller than the maximum value of the pickup voltage 1, it is determined that the pickup coils 2 and 3 are the farthest pickup coils.
On the other hand, from FIGS. 8 and 9, since the maximum value of the pickup voltage 1 is smaller than the maximum value of the pickup voltages 2 and 3, the pickup coil 1 is determined to be the farthest pickup coil.

このように、図8、図9における試行の最遠ピックアップコイルは実際の最遠ピックアップコイルとは異なって判断される。しかしながら、中心軸Oが磁性体に最も接近した試行の判断は、各試行の最も小さい最大値(Vmax_min)を比較してその中で最大となる試行を最も接近した試行として判定するものであるため、図6〜図9から判断される各試行のVmax_minを比較すると、図6の試行が最も接近した試行であると判断できる。
なお、後述するように、最も接近した試行の判定の精度を向上させるために、ピックアップコイルから出力されたピックアップ電圧の少なくとも1つが0V以下となる試行(図8、図9に係る試行)を除いて最も接近した試行の判定を行ってもよい。
As described above, the trial farthest pickup coil in FIGS. 8 and 9 is determined differently from the actual farthest pickup coil. However, the determination of the trial in which the central axis O is closest to the magnetic material is to compare the smallest maximum value (V max_min ) of each trial and determine the trial having the largest value as the closest trial. Therefore , when the V max_min of each trial judged from FIGS. 6 to 9 is compared, it can be determined that the trial of FIG. 6 is the closest trial.
As will be described later, in order to improve the accuracy of the determination of the closest trial, at least one of the pickup voltages output from the pickup coil is 0 V or less (trials according to FIGS. 8 and 9) are excluded. The closest trial may be determined.

なお、上記相対軌道の中心Zに最も近いピックアップコイル1のピックアップ電圧1の最大値に着目し、試行毎のピックアップ電圧1の最大値を比較すると、図7に係る試行が駆動コイルの中心軸Oが磁性体(相対軌道の中心Z)に最も接近した試行として判定されてしまう。 Focusing on the maximum value of the pickup voltage 1 of the pickup coil 1 closest to the center Z of the relative orbit, and comparing the maximum value of the pickup voltage 1 for each trial, the trial according to FIG. 7 is the central axis O of the drive coil. Is determined as the trial closest to the magnetic material (center Z of the relative orbit).

<2つのピックアップ電圧の差が所定の範囲内となる位置Aの探索>
図6の結果から、ピックアップ電圧2、3の差が角度0°のときは0.48μVであり、角度180°のときは0.48μVであり、角度360°のときは0.44μVであった。ここで、ピックアップ電圧2、3の差が5μV以下の範囲に含まれるときの磁性体の位置を相対位置A’とすることができる(差が0Vに近づくほど好ましい)。よって、ここでは角度0°、180°、360°となる磁性体の位置のいずれも相対位置A’とすることができる。なお、このときの磁場印加検出手段の位置が位置Aである。
また、ピックアップコイル2、3と位置Aから、磁性体は位置Aを含むピックアップコイル2、3から等距離にある平面(xz平面)上に存在していることが分かる。
<Search for position A where the difference between the two pickup voltages is within a predetermined range>
From the results of FIG. 6, the difference between the pickup voltages 2 and 3 was 0.48 μV when the angle was 0 °, 0.48 μV when the angle was 180 °, and 0.44 μV when the angle was 360 °. .. Here, the position of the magnetic material when the difference between the pickup voltages 2 and 3 is included in the range of 5 μV or less can be set as the relative position A'(the closer the difference is to 0 V, the more preferable). Therefore, here, any of the positions of the magnetic materials having angles of 0 °, 180 °, and 360 ° can be set as relative positions A'. The position of the magnetic field application detecting means at this time is the position A.
Further, from the pickup coils 2 and 3 and the position A, it can be seen that the magnetic material exists on a plane (xz plane) equidistant from the pickup coils 2 and 3 including the position A.

<2つのピックアップ電圧の平均値とその他のピックアップ電圧との差が所定の範囲内となる位置Bの探索>
(実験操作)
xy平面とxz平面とが重なるx軸上を磁性体が−10mm〜10mmの間を相対移動するように、磁場印加検出手段による走査を行った。その結果を、中心軸Xの相対軌道とともに図10、図11に示した。なお、図10、図11における0mmは駆動コイルの中心軸Oと、磁性体の中心軸Xとが重なる位置である。
<Search for position B where the difference between the average value of the two pickup voltages and the other pickup voltages is within a predetermined range>
(Experimental operation)
Scanning was performed by the magnetic field application detecting means so that the magnetic material relatively moves between -10 mm and 10 mm on the x-axis where the xy plane and the xz plane overlap. The results are shown in FIGS. 10 and 11 together with the relative orbit of the central axis X. Note that 0 mm in FIGS. 10 and 11 is a position where the central axis O of the drive coil and the central axis X of the magnetic material overlap.

(結果)
図10は、xy平面から垂直方向上側に10mmの位置に磁性体を固定した場合、図11は、xy平面から垂直方向上側に20mmの位置に磁性体を固定した場合の、相対軌道における中心軸Xの位置とピックアップ電圧との関係を示している。
図10、図11から、中心軸Xがx軸上を相対移動するように、磁場印加検出手段を走査させると、ピックアップ電圧2、3がほぼ一致することが分かった。また、中心軸Xが中心軸O(x=0)に接近するほど、3つのピックアップ電圧が一致する傾向を確認できた。
また、図10、図11の0mmにおけるピックアップ電圧2、3の平均値と、該平均値とピックアップ電圧1との差を算出すると、それぞれ2.49μV、1.24μVであった。ここで、ピックアップ電圧2、3の平均値とピックアップ電圧1と差が5μV以下の範囲に含まれるときの磁性体の位置を相対位置B’とすることができる(差が0Vに近づくほど好ましい)。よって、ここでは図10、図11のいずれの場合も、角度が0°となる磁性体の位置を相対位置B’とすることができる。なお、このときの磁場印加検出手段の位置が位置Bである。
(result)
FIG. 10 shows the central axis in the relative orbit when the magnetic material is fixed at a position 10 mm upward in the vertical direction from the xy plane, and FIG. 11 shows the central axis in the relative orbit when the magnetic material is fixed at a position 20 mm upward in the vertical direction from the xy plane. The relationship between the position of X and the pickup voltage is shown.
From FIGS. 10 and 11, it was found that when the magnetic field application detecting means was scanned so that the central axis X moved relative to the x-axis, the pickup voltages 2 and 3 were substantially the same. Further, it was confirmed that the closer the central axis X is to the central axis O (x = 0), the more the three pickup voltages tend to match.
Further, when the average values of the pickup voltages 2 and 3 at 0 mm in FIGS. 10 and 11 and the difference between the average value and the pickup voltage 1 were calculated, they were 2.49 μV and 1.24 μV, respectively. Here, the position of the magnetic material when the difference between the average value of the pickup voltages 2 and 3 and the pickup voltage 1 is within a range of 5 μV or less can be set as the relative position B'(the closer the difference is to 0 V, the more preferable). .. Therefore, here, in both cases of FIGS. 10 and 11, the position of the magnetic material whose angle is 0 ° can be set as the relative position B'. The position of the magnetic field application detecting means at this time is the position B.

<磁性体の位置に対するピックアップ電圧の変化の検討>
図6〜図9の0°、180°、図11の結果を用いて、上記x軸上を磁性体が−10mm〜55mmの間を相対移動するときの、相対軌道における中心軸Xの位置とピックアップ電圧との関係を図12に示した。
図12に示したpickup coil 1は、中心軸Xが中心軸Oに重なる位置(図12の0mm)における磁場印加検出手段の側面(y軸方向)から見たピックアップコイル1のx軸上の範囲を示したものである。
<Examination of changes in pickup voltage with respect to the position of the magnetic material>
Using the results of 0 °, 180 °, and FIG. 11 of FIGS. 6 to 9, the position of the central axis X in the relative orbit when the magnetic material moves relative to the x-axis between -10 mm and 55 mm. The relationship with the pickup voltage is shown in FIG.
The pick-up coil 1 shown in FIG. 12 is a range on the x-axis of the pickup coil 1 as viewed from the side surface (y-axis direction) of the magnetic field application detecting means at a position where the central axis X overlaps the central axis O (0 mm in FIG. 12). Is shown.

図12から、中心軸Xが領域(a)に位置するとき、ピックアップコイル1に近づくほど鎖交する磁束密度の数が増加するが、領域(b)に位置するときピックアップコイル1に近づくほど鎖交する磁束密度の数が減少し、領域(c)に示すように、ピックアップコイル1を通り過ぎると、ピックアップコイル1に鎖交する磁束密度の向きが反転し、0V以下となっていることが確認できる。
よって、最も接近した試行を判定する際に行う試行において、ピックアップ電圧が0V以下となる試行は磁性体がピックアップコイルの外側に位置することを示しているため、ピックアップ電圧の少なくとも1つが0V以下となる試行を除いて、最も接近した試行の判定を行うことでその精度が高まると考えられる。
From FIG. 12, when the central axis X is located in the region (a), the number of magnetic flux densities interlinking increases as it approaches the pickup coil 1, but when it is located in the region (b), the chain increases as it approaches the pickup coil 1. It was confirmed that the number of intersecting magnetic flux densities decreased, and as shown in the region (c), when passing through the pickup coil 1, the direction of the magnetic flux densities interlinking with the pickup coil 1 was reversed and became 0 V or less. can.
Therefore, in the trial performed when determining the closest trial, the trial in which the pickup voltage is 0 V or less indicates that the magnetic material is located outside the pickup coil, so that at least one of the pickup voltages is 0 V or less. It is considered that the accuracy is improved by determining the closest trial except for the above trial.

<磁場印加検出手段と磁性体との距離の推定>
(実験操作)
相対位置B’に磁性体が存在する位置から、磁場印加検出手段を駆動コイルの中心軸と平行な方向に移動させることによって、磁場印加検出手段による走査を行った。
<Estimation of the distance between the magnetic field application detecting means and the magnetic material>
(Experimental operation)
Scanning was performed by the magnetic field application detecting means by moving the magnetic field application detecting means in a direction parallel to the central axis of the drive coil from the position where the magnetic material exists at the relative position B'.

(結果)
図13は、磁場印加検出手段及び磁性体の距離(xy平面から磁性体までの距離)と、ピックアップ電圧との関係を示したものである。
図13より、3つのピックアップ電圧はほぼ一致し、また、磁場印加検出手段が磁性体から離れるにつれてピックアップ電圧が減少することが確認できた。さらに、任意の距離において3つのピックアップ電圧の平均値を算出し、平均値と距離との関係を指数近似すると、高い決定係数(R=0.998)が得られた。
よって、3つのピックアップ電圧の平均値と磁場印加検出手段及び磁性体の距離との関係から、磁場印加検出手段と磁性体との距離を推定することができることが分かった。また、この関係から磁性体の位置を推定できることが分かった。
(result)
FIG. 13 shows the relationship between the distance between the magnetic field application detecting means and the magnetic material (distance from the xy plane to the magnetic material) and the pickup voltage.
From FIG. 13, it was confirmed that the three pickup voltages were almost the same, and that the pickup voltage decreased as the magnetic field application detecting means moved away from the magnetic material. Further, when the average value of the three pickup voltages at an arbitrary distance was calculated and the relationship between the average value and the distance was approximately index-approximate, a high coefficient of determination (R 2 = 0.998) was obtained.
Therefore, it was found that the distance between the magnetic field application detecting means and the magnetic material can be estimated from the relationship between the average value of the three pickup voltages and the distance between the magnetic field application detecting means and the magnetic material. It was also found that the position of the magnetic material can be estimated from this relationship.

Claims (5)

磁性体の位置を探索するシステムであって、
磁場を発生させる磁場発生源と、前記磁場の磁束密度の変化を検出することが可能な3つ以上の磁気センサと、を備え、
前記磁場発生源の中心軸と直交する平面上における前記中心軸から略等距離となる該平面上の位置に前記3つ以上の磁気センサが配置されており、
前記中心軸を中心とする円周上において、前記3つ以上の磁気センサが等間隔に配置されており、
前記磁性体が存在し得る領域を、前記磁場を印加しながら前記磁場発生源とともに前記磁気センサを移動させることによって、前記磁気センサに前記磁束密度の変化を検出させる走査を行い、
前記走査の際に前記磁気センサによって検出される前記磁束密度の変化に基づいて、前記領域のうち前記磁性体が存在する位置を探索する、
位置探索システム。
A system that searches for the position of a magnetic material
A magnetic field generation source for generating a magnetic field and three or more magnetic sensors capable of detecting changes in the magnetic flux density of the magnetic field are provided.
The three or more magnetic sensors are arranged at positions on the plane that are approximately equidistant from the central axis on a plane orthogonal to the central axis of the magnetic field generation source.
The three or more magnetic sensors are arranged at equal intervals on the circumference centered on the central axis.
By moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying the magnetic field in a region where the magnetic material can exist, scanning is performed so that the magnetic sensor detects a change in the magnetic flux density.
Based on the change in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor during the scanning, the position where the magnetic material exists in the region is searched for.
Location search system.
前記磁場発生源及び前記磁気センサがコイルである、請求項1に記載の位置探索システム。 The position search system according to claim 1, wherein the magnetic field generation source and the magnetic sensor are coils. 前記磁気センサからの信号を検出するロックインアンプと、前記ロックインアンプに参照信号を入力する抵抗器と、を備える、請求項1又は2に記載の位置探索システム。 The position search system according to claim 1 or 2 , further comprising a lock-in amplifier that detects a signal from the magnetic sensor and a resistor that inputs a reference signal to the lock-in amplifier. 前記磁性体が任意のキュリー点を有する感温磁性体である、請求項1〜のいずれか1項に記載の位置探索システム。 The position search system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the magnetic material is a temperature-sensitive magnetic material having an arbitrary Curie point. 磁性体の位置を探索する方法であって、
磁場を発生させる磁場発生源と、前記磁場の磁束密度の変化を検出することが可能な3つ以上の磁気センサと、を備え、
前記磁場発生源の中心軸と直交する平面上における前記中心軸から略等距離となる該平面上の位置に前記3つ以上の磁気センサが配置されており、
前記中心軸を中心とする円周上において、前記3つ以上の磁気センサが等間隔に配置されており、
前記磁性体が存在し得る領域を、前記磁場を印加しながら前記磁場発生源とともに磁気センサを移動させることによって、前記磁気センサに前記磁場の磁束密度の変化を検出させる走査を行い、
前記走査の際に前記磁気センサによって検出される前記磁束密度の変化に基づいて、前記領域のうち前記磁性体が存在する位置を探索する、
位置探索方法。
It is a method of searching for the position of a magnetic material.
A magnetic field generation source for generating a magnetic field and three or more magnetic sensors capable of detecting changes in the magnetic flux density of the magnetic field are provided.
The three or more magnetic sensors are arranged at positions on the plane that are approximately equidistant from the central axis on a plane orthogonal to the central axis of the magnetic field generation source.
The three or more magnetic sensors are arranged at equal intervals on the circumference centered on the central axis.
By moving the magnetic sensor together with the magnetic field generation source while applying the magnetic field in the region where the magnetic material can exist, scanning is performed so that the magnetic sensor detects a change in the magnetic flux density of the magnetic field.
Based on the change in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor during the scanning, the position where the magnetic material exists in the region is searched for.
Location search method.
JP2017085649A 2017-04-24 2017-04-24 Magnetic material position search system and position search method Active JP6964859B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017085649A JP6964859B2 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Magnetic material position search system and position search method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017085649A JP6964859B2 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Magnetic material position search system and position search method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018185174A JP2018185174A (en) 2018-11-22
JP6964859B2 true JP6964859B2 (en) 2021-11-10

Family

ID=64355783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017085649A Active JP6964859B2 (en) 2017-04-24 2017-04-24 Magnetic material position search system and position search method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6964859B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7663194B2 (en) * 2021-03-29 2025-04-16 Necネットワーク・センサ株式会社 Fluxgate type magnetic detector
CN116793196A (en) * 2022-03-18 2023-09-22 漳州松霖智能家居有限公司 Scanning device, method and quantifying device of magnetic sensor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427943A (en) * 1981-08-05 1984-01-24 Innovatum, Inc. Apparatus and method for locating and tracking magnetic objects or sources
JPH09257405A (en) * 1996-03-26 1997-10-03 Matsushita Electric Works Ltd Position detection apparatus for buried object
DE60130890T2 (en) * 2001-09-26 2008-08-14 Hilti Ag Inductive sensor arrangement and method for detecting iron objects
GB0124887D0 (en) * 2001-10-17 2001-12-05 Qinetiq Ltd Metal detection apparatus
WO2009088062A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Akita University Temperature measuring method and temperature control method using temperature sensitive magnetic body
JP5278962B2 (en) * 2009-07-24 2013-09-04 国立大学法人秋田大学 Temperature measuring system and temperature measuring method using temperature-sensitive magnetic material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018185174A (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5263894B2 (en) Temperature measurement method and temperature control method using temperature-sensitive magnetic material
JP3091398B2 (en) Magnetic-impedance element and method of manufacturing the same
JP6964859B2 (en) Magnetic material position search system and position search method
US7196514B2 (en) Multi-conductive ferromagnetic core, variable permeability field sensor and method
CN101563032B (en) Method and arrangement for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
CN106843366A (en) A kind of magnetic field adjusting device and method
Hashi et al. Numerical study on the improvement of detection accuracy for a wireless motion capture system
Hashi et al. Wireless magnetic position-sensing system using optimized pickup coils for higher accuracy
Rivas et al. Quasi-static AC FORC measurements for soft magnetic materials and their differential interpretation
JP5278962B2 (en) Temperature measuring system and temperature measuring method using temperature-sensitive magnetic material
JP5486313B2 (en) Apparatus and method for influencing and / or detecting magnetic particles in a working region
JP6421380B2 (en) Magnetic field sensor
US20030151405A1 (en) Variable permeability magnetic field sensor and method
Tonthat et al. Development of an automatic localization system of magnetic particles for hyperthermia therapy
US12287388B2 (en) Magnetic particle imaging device
CN101568294A (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
Zhang et al. Theoretical analysis of the electrical and magnetic field distributions in a toroidal core with circular cross section
Tonthat et al. Position adjustment method and distance estimation method of magnetic field supply and detection unit for magnetic hyperthermia
US9995799B2 (en) System and method for magnetic characterization of induction heating wires
CN104569874A (en) Signal acquisition device based on electromagnetic induction and manufacturing and use method of signal acquisition device
Hashi et al. Wireless magnetic motion capture system—Compensatory tracking of positional error caused by mutual inductance
US11650180B2 (en) Electromagnet for a thermography system
JP2015115551A (en) Amorphous magnetic wire energization heat treatment method and amorphous magnetic wire energization heat treatment apparatus
US20210223336A1 (en) Apparatus and method for improving the sensitivity of magnetic field sensors
CN108322950A (en) A kind of electrical heating method of no magnetic

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200420

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210406

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210831

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211013

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6964859

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250