2019 Fiscal Year Annual Research Report
高感度原子磁気センサモジュールをコアとする超低磁場マルチモダリティMRIの実現
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15H01813
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小林 哲生 京都大学, 工学研究科, 教授 (40175336)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光ポンピング / 磁気センサ / 超低磁場 / MRI / MEG / MPI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、まず前年度までに開発を進めてきた小型ガラスセルを組み込んだ1チャネルのコンパクトな光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)モジュールのさらなる高感度化を目的として、一軸のプローブビームレーザをこの小型ガラスセル内の空間的に異なる2箇所を逆向きに通過させることによって環境磁気ノイズを相殺する光学的グラジオメータ型を開発し、実験により感度の向上を実証した。
一方、5cm立方の大型ガラスセルを用いたOPAMに関しては、計測チャネル数を前年までの8チャネルから40チャネルに増加させ，理論的・実験的にノイズの低減効果を検証した。実験においては、計測点から約5 cm離れたループコイルから100 Hz、48 pTの磁場を発生させ、各チャネルに均一白色ガウス雑音を磁気ノイズとして加えた。このときループコイル直下のチャネルで信号対雑音比（SNR）が3.71であった。計測データに主成分分析（PCA）及び独立成分分析（ICA）を適用した結果、チャネル数を5倍に増やすことで約3倍ノイズが低減され、SNRが向上することを確認でき、シミュレーション結果とも良く一致した。加えて、このOPAMを用いてヒトの聴覚誘発脳磁界の計測と，数Hz～100Hzで観測される複数の自発律動に基づく事象関連同期・脱同期に多チャネル計測にも成功し、その有用性を示すことができた。
最後に、OPAMモジュールをコアとする超低磁場マルチモダリティMRIの実現に向けて、プロトン並びに超偏極Xeの遠隔磁気共鳴信号検出ならびにMRIの実現に加え、同一のOPAMモジュールを用いた超常磁性酸化鉄ナノ粒子を対象とした微弱磁気信号の遠隔計測を試み、0.01μmolの磁気粒子（Resovist）からの磁気信号の検出に成功した。これによりMRI、脳磁図、磁気粒子イメージ（MPI）の同時計測が可能であることを示して研究を完結した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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