2023 Fiscal Year Research-status Report
実験室外の一般環境での脳磁図計測を可能にするウェアラブル磁気シールドの開発
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22K18438
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
関野 正樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伏見 幹史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (50907938)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2026-03-31
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| Keywords | 生体計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳磁図は、ニューロンが集団的に発火した際に生じる磁場を、頭部の表面に置いた磁気センサで検出し、脳活動のダイナミクスを捉える手法である。従来は特殊な設備である磁気シールドルームの中で測定する必要があった。本研究では、被験者の頭部にヘルメットのように装着できるウェアラブル磁気シールドを開発し、小型磁気センサと組み合わせて脳磁図を測定できることを示す。従来のシールドとは異なり、シールド装置の中心から外れた位置にもセンサを配置する点に技術的課題があり、逆問題に基づく独自のコイル設計手法と多点同時磁場制御によって、これを解決する。令和4年度に構築したヘルメット型シールド装置に磁気センサを組み込み、センサ信号をフィードバックさせるPID制御法によりコイルの電流を調整し、内部磁場を効果的に遮蔽するシステムを構築した。このシステムを用いて、地磁気環境下で41.3dB、磁気シールドルーム内で14.8dBの遮蔽効果を実現した。また、令和4年度に設計した磁場の0次（均一）成分を補償する3つのコイルに加え、1次の傾斜磁場に対応する5つのコイルを設計した。静磁場に対するマックスウェル方程式と多重極展開に基づき、0次コイルを含む8つのコイルを立方体フレーム上に試作した。また、移動状態でのリアルタイム制御とその遮蔽率評価を行うため、磁気センサの光学トラッキングシステムを導入した。試作した立方体コイルを用いて、地磁気環境下でシールド装置の中心から外れた位置でも、中心と同等の約30dBの磁気遮蔽効果が得られることを確認した。すなわち、ヘルメットの中心から離れた位置にセンサを配置しても遮蔽性能を維持できるようなウェアラブル磁気シールドが実現可能なことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度はウェアラブル磁気シールドのコイルの製作と制御手法の設計を計画しており、その計画を概ね順調に遂行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に構築した3軸磁気シールドシステムに対する多軸同時制御器を設計し、脳磁図計測システムの構築と評価に取り組む。
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