光学式磁界センサとゴーストイメージングを用いた三次元磁界分布情報の取得
| Project/Area Number |
21K04082
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Kochi University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
田上 周路 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (80420503)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
|
|---|
| Keywords | 磁界分布 / 信号源位置推定 / 交流磁界分布 / 光学式磁界センサ / ミラーアレイデバイス / ロックインアンプ / 圧縮センシング / ゴーストイメージング / 磁気ナノ粒子 / 3次元情報 / 誘導コイル / 電磁誘導 / 信号源推定 / 磁界センサ / 三次元計測 / 光ポンピング / アルカリ金属 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
電磁界の空間的評価は，電子機器から発生する電磁ノイズ源の同定や生体内に存在する信号源の位置検出といった産業・医療分野に幅広く利用される．しかし，電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る．
本研究では，交流磁界の三次元分布を光学式磁界センサによって非侵襲に取得する．磁界の三次元分布情報を得る新規手法として，測定用レーザをセンサ内部において直交するように2方向から照射し，それぞれの照射光に単一画素計測の手法を適用する．単一画素計測にはゴーストイメージングの手法を用いることで，それぞれのレーザ光によって得られた信号から三次元磁界分布情報の取得に取り組む．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
光学式磁界センサを用いた三次元磁界分布情報の取得に関して，測定対象を磁気微粒子などの微小磁気信号源とすることで微弱な磁場信号の信号源推定を実施した．高空間分解能化による位置推定精度の向上が期待できるが，測定時間の増大や信号対雑音比の悪化がトレードオフとして存在していた．また，磁気微粒子からの信号発生には励起磁場の印加が必要であり，従来の研究では非常に強力な励起磁場を印加することで磁気微粒子の非線形応答の利用や信号強度の増大を実現していた．一方で，人体へ曝露できる磁界強度はガイドラインによって定められており，これを遵守する必要があった．本研究ではこれらの課題に対し、ゴーストイメージングなどの単一画素計測を測定に組み込み，高空間分解能化や環境磁場ノイズへのロバスト性を実証した．さらに，圧縮センシングを取り入れることで測定時間の短縮を実現し，従来の30％のデータ点数で位置推定が可能であることを実証できた．これらの測定には１マイクロテスラ以下（200 kHz）の励起磁場を使用しており，人体へ曝露可能なガイドラインを遵守しつつ磁気微粒子からの信号取得を実現できた．さらに，単一画素計測の手法を用いて三次元磁界分布情報を取得するアイデアを実証するためのシミュレーションを行い，その妥当性を確認した．
これらの成果は10件の国内会議での発表（うち招待3件）と5件の国際会議での発表（うち招待3件），1件の国内特許申請となった．
|
Report
(3 results)
Research Products
(31 results)
