2018 Fiscal Year Annual Research Report
室温動作のセンサで最高感度を有する高周波駆動薄膜磁界センサの開発と生体磁気計測
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16H04378
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
薮上 信 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00302232)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 磁界センサ / 生体磁気計測 / 磁性薄膜 / 高周波駆動 / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)センサ素子の開発：作製歩留まりが良好な直線コプレーナ線路形のセンサ素子を開発した。磁性薄膜（CoNbZr薄膜）、誘電体薄膜（SrTiO薄膜）、バイアス印加用永久磁石薄膜から構成されるセンサ素子を一体的に作製した。一様磁界を与えるセンサ素子と比較しておおむね50～70％の感度を得た。これによりバイアス磁界印加に伴う1/fノイズ増大を抑制可能な見通しを得た。
(2)ディテクタ等の高精度化：DMTD回路のアンプ、コンパレータ等を低ノイズ、高い温度安定性を持つ部品に改良した。センサ素子と回路との接続をインピーダンスを整合したフリップチップボンディングを使用したセンサモジュールを開発した。フリップチップボンディングによるセンサモジュールの感度は1.7 GHz以下であれば平均で90％以上とほぼ維持されていることを確認した。
(3)高速ADコンバータおよびFPGAによる処理回路：高速高分解能ADコンバータ（サンプリング周波数約100MHz、16ビット）とFPGA(Field-Programmable Gate Array)を用いてキャリアの振幅変化および位相差を検出する処理回路を開発した。開発した処理回路で、アナログDMTD回路とタイムインターバルアナライザを組み合わせたシステムと同等の磁界検出分解能を得た。心磁界は検出できたが、磁気シールドルーム内における機械的ノイズが支配的であり、P波の検出には至っていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
センサ素子はほぼ目標感度を得る見通しを得たが、代表者の異動により使用する磁気シールドルームを変えたことに伴い、シールドルーム内のセットアップで機械的振動等がノイズとして入っている影響等により、心磁界P波の検出には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
・磁気シールドルームを異動先への移設したことにより元の磁気シールドルームでの実験が可能になったため、心磁界測定の環境が改善し、測定精度等が向上すると考えられる。
・フリップチップボンディングで高周波特性を向上させたセンサモジュール（数10個のセンサ素子）を作製し、これを心磁界測定へ適用する予定である。
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