2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of digital CW EPR spectrometer for in-vivo applications
| Project/Area Number |
16K14275
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
赤羽 英夫 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (00552077)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 生体用電子スピン共鳴分光器 / デジタル電子スピン共鳴分光器 / 磁気共鳴分光法 / EPR / FPGA |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生体用電子スピン共鳴 (EPR) 分光器の高感度化、低コスト化を目指したデジタルEPR分光器を開発する目的として、平成29年度は、デジタルEPR分光器の低ノイズ化に関する以下の２つの研究を主に行った。
①超低位相ノイズ高周波生成回路の開発：低位相ノイズ電圧制御オシレータ(VCO, ~3GHz)と2個の低付加位相ノイズ分周器から高周波生成回路を製作した。この高周波生成回路は、送信波とADC用のクロック信号を生成することができ、送信波とADCにおける標本化を同期させることにより、EPR信号に含まれる送信波に由来する位相ノイズを低減することに成功した。また、VCOの制御は、周波数カウンタをFPGA上に実装し、目的の周波数との差を積算し帰還することにより行った。
②反射波低減のための同調・整合回路の最適化：同調・整合回路に入力する制御信号に低域通過フィルタを挿入し、電源に由来するノイズの影響を抑えた。 同調用に用いているRF可変容量コンデンサと固定コンデンサの比を最適化し、共振周波数の変動域を共振周波数（750MHz）に対して数MHz程度に抑えることにより、RF可変容量コンデンサの損失に起因するQ値の低下と、制御信号の揺らぎに起因する反射波を低減することができた。
期間全体では、従来の生体用アナログEPR分光器を主に構成する高周波位相検波回路、磁場変調復調回路、共振器自動同調・整合制御回路を全てデジタル信号処理で置き換えることに成功した。また、開発したデジタルEPR分光器とイメージング用磁気回路を組み合わせることにより、マウス頭部に分布させたフリーラジカルの3次元画像の取得に成功した。
|
