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Optical measurement of magnetic field distributions for position estimation of magnetic particles

Research Project

Project/Area Number 18K04166
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

Taue Shuji  高知工科大学, システム工学群, 准教授 (80420503)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords交流磁界分布 / 光学式磁界センサ / ミラーアレイデバイス / 位相検波 / ベクトル分布画像 / ロックインアンプ / シングルピクセルイメージング / 電磁界分布計測 / 信号源推定 / 揺らぎ除去 / 光ポンピング / 磁気計測 / 画像計測 / 磁気微粒子 / 磁界分布計測 / アルカリ金属
Outline of Final Research Achievements

To verify signal detection and position estimation by developed system, a weak magnetic field with 70 kHz from a fine metal wire was measured with a sub-mm spatial resolution. As a result of position estimation from the obtained field distribution, the position in the depth direction is 1.41 mm compared to the actual 1.25 mm, and the estimated position is the inside of the used metal wire. Furthermore, by analyzing the phase output from the lock-in amplifier, we demonstrated the detection of vector images of the magnetic field surrounding the metal wire.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「磁界の可視化」は,機器から発生する電磁波の空間的評価や,生体内に存在する信号源の位置検出といった産業・医療分野に利用される.しかし,磁界センサの多くはセンサ部分に金属配線を使用するため,測定対象磁界の歪みや減衰が生じてしまう.本研究では,交流磁界の空間分布を,光学式磁界センサによって非侵襲に高分解能で取得する実証実験を行った.磁界分布を得る新規手法として,測定空間の磁界分布をミラーアレイデバイスを用い,ミラーの走査によって高精細な画像化を実現できた.得られた情報から逆問題を解くことで信号源の位置推定を高精度に実証できた.本手法は簡便な画像診断装置への応用が期待できる.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Signal-source estimation from magnetic field image obtained using atomic magnetometer and digital micro-mirror device.2020

    • Author(s)
      Shuji Taue and Yoshitaka Toyota
    • Journal Title

      Optical Review

      Volume: 27 Issue: 2 Pages: 258-263

    • DOI

      10.1007/s10043-020-00591-y

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アルカリ金属を用いた光学式磁界センサによる交流磁界分布の投影 -信号源位置推定に向けた検討-2020

    • Author(s)
      田中拓充,田上周路,豊田啓孝
    • Journal Title

      信学技報 IEICE Technical Report PEM2020-05

      Volume: 5 Pages: 1-5

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      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] アルカリ金属を用いた光学式磁界センサによる交流磁界分布の投影 -信号源位置推定に向けた検討-2018

    • Author(s)
      田上周路、豊田啓孝
    • Journal Title

      信学技報 IEICE Technical Report

      Volume: PEM2018-5 Pages: 1-5

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  • [Presentation] ゴーストイメージングを用いた磁界分布の画像化2020

    • Author(s)
      田中拓充、田上周路
    • Organizer
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第18回関西学生研究論文講演会
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  • [Presentation] Optical Detection and Ghost Imaging of AC Magnetic Field Generated from Coil2020

    • Author(s)
      Takumi Tanaka and Shuji Taue
    • Organizer
      Information Photonics 2020 (IP'20)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アルカリ金属を用いた光学式磁界センサによる交流磁界分布測定~ ミラーアレイデバイスへのランダムパターン適用によるノイズフロアの低減 ~2020

    • Author(s)
      田中拓充,田上周路,豊田啓孝
    • Organizer
      電子情報通信学会 光応用電磁界計測(PEM)特別研究専門委員会 第2回研究会
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  • [Presentation] 光学式磁界センサを用いた交流磁界分布計測へのゴーストイメージングの適用2020

    • Author(s)
      田上 周路,田中 拓充,豊田 啓孝
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2020
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    • Invited
  • [Presentation] ゴーストイメージングを用いた磁界分布の画像化2020

    • Author(s)
      田上 周路,田中 拓充,豊田 啓孝
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学式磁界センサを用いた磁界強度分布の単一画素計測2019

    • Author(s)
      田中拓充,田上周路
    • Organizer
      2019年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 交流磁界分布の光計測2019

    • Author(s)
      田上周路
    • Organizer
      光科学の最新トレンド 2019
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  • [Presentation] Visualizing AC magnetic fields by using atomic magnetometer and micro-mirror device2019

    • Author(s)
      Shuji Taue
    • Organizer
      The 13th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE'19)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AC magnetic field imaging by using atomic magnetometer and micro-mirror device2019

    • Author(s)
      Shuji Taue, Nao Arita, and Yoshitaka Toyota
    • Organizer
      EMC Europe2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光学式磁界センサを用いた交流磁界強度分布測定2019

    • Author(s)
      田中拓充、田上周路
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      情報フォトニクス研究グループ研究会(秋合宿)
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  • [Presentation] 光学式磁界センサを用いた単一画素計測による交流磁界強度の画像化2019

    • Author(s)
      田中拓充、田上周路
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2019
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  • [Presentation] ゴーストイメージングを用いた磁界分布の画像化2019

    • Author(s)
      田中拓充、田上周路
    • Organizer
      第18回関西学生研究論文講演会
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  • [Presentation] アルカリ金属を用いた光学式磁界センサによる交流磁界分布の投影 ~ 信号源位置推定に向けた検討 ~2018

    • Author(s)
      田上周路,豊田啓孝
    • Organizer
      第二回光応用電磁界計測研究会(PEM研究会)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] AC Magnetic Field Projection with Atomic Magnetometer2018

    • Author(s)
      Shuji Taue and Yoshitaka Toyota
    • Organizer
      Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS2018)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光を用いた磁界分布測定2018

    • Author(s)
      田上周路
    • Organizer
      四国オープンイノベーションワークショップ
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  • [Presentation] Magnetic field imaging with micro mirror array2018

    • Author(s)
      Shuji Taue
    • Organizer
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 高知工科大学 システム工学群 電子・光システム工学教室 光計測工学研究室

    • URL

      http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/taue/

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 光計測工学研究室

    • URL

      http://www.ele.kochi-tech.ac.jp/elelabo/taue/index.html

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] Optical Measurement and Engineering Lab.

    • URL

      http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/taue/

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      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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