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高温超伝導を用いたSQUID磁気顕微鏡システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09555128
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 計測・制御工学
研究機関九州大学

研究代表者

円福 敬二  九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (20150493)

研究分担者 茅根 一夫  セイコーインスツルメント株式会社, 技術総括部, 課長
吉田 啓二 (吉田 敬二)  九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (80108670)
木須 隆暢  九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (00221911)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
1999年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1998年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1997年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワードSQUIDセンサ / 磁気顕微鏡 / 磁気微粒子 / 免疫診断 / 磁気マーカー / 高温超伝導 / 1 / fノイズ / バイクリスタル接合 / SQUID / 磁気センサ / ジョセフソン素子 / バイクリスタル基板 / ノイズ / 磁束ノイズ
研究概要

本研究では液体窒素温度で動作する高性能SQUID磁気センサ、及び本センサを用いた磁気顕微鏡システムを開発しバイオ計測に応用することを目的としている。具体的にはナノメータサイズの磁気微粒子を磁気マーカーとして用い、バイオ計測の基本となる免疫反応を磁気的に検出するシステムを開発した。本研究で得られた成果の概要は以下の通りである。(1)傾角30度のバイクリスタル接合を用いて高性能SQUIDを再現性良く作製する技術を確立した。本技術は世界の多くの研究機関で採用されており大きな評価を得ている。(2)SQUIDセンサの低周波雑音を大幅に改善し、白色雑音と同じレベルにまで減少させることに成功した。センサを構成するジョセフソン接合と磁界検出コイルから発生する低周波ノイズの発生原因を明らかにし、これらを防止する方法を開発しその有効性をを実証した。(3)ナノメータサイズの磁気微粒子から発生する磁界を高感度に測定する顕微鏡システムを開発した。すなわち、センサと試料の間隔をミリメーター以下に近接させるためのセンサ冷却方法や磁気微粒子を磁化するための磁界印加法を開発した。(4)本システムを用いて免疫反応(抗原-抗体の結合反応)を磁気的に検出する実験を行った。このシステムでは抗体を磁気微粒子で標識(マーキング)し、磁気マーカーからの磁界をSQUIDにより測定し、抗原-抗体の結合反応を検出する。測定の結果、本システムにより従来の光学的方法に比べて10倍高感度に反応の検出が可能であることを世界で始めて実証した。今後、本システムを改良することにより従来に比べて100倍高感度なシステムを開発することは可能である。本研究を契機として世界各国でSQUID免疫診断システムの開発が開始されており、今後の急速な進展が期待できる。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (50件)

  • [文献書誌] 円福敬二: "高温超伝導量子干渉磁気センサーの高性能化"応用物理. 66. 377-380 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani: "Effect of capacitive feedback on the characteristics of de SQUID coupled to a multiturn input coil"J. Appl. Phys.. 82. 457-463 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 円福敬二: "超伝導SQUID応用の新展開"電子情報通信学会論文誌. J82-CII. 367-375 (1999)

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  • [文献書誌] K. Enpuku: "Resonant characteristics of high Tc de SQUID caused by large dielectric constant of SrTiO_< 3>"IEEE Trans. Appl. Supercond.. 7. 3355-3358 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani: "High Performance dc SQUID utilizing a bicrystal junction with 30 degree misorientation angle"Jpn. J. Appl. Phys. 36. L1092-L1095 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Recent development of high Tc dc SQUID magnetometer"IEICE Trans. Electronics. E80-C. 1240-1246 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Beyer: "Low-noise YBaCuO single Kyer dc SQUID magnetometer based bicrystal junctions with 30-degree misorientation angle"Appl. Phys. Lett. 72. 203-205 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani: "Properties of Josephson junction fabricated on bicrystal substrate with different misorientation angle"Jpn. J. Appl. Phys.. 37. L718-L721 (1998)

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  • [文献書誌] K. Enpuku: "High performance de SQUID fabricated on SrTiO3 bicrystal substrate with 30 degree misorientation angle"Advances in Superconductivity. 10. 1091-1094 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Distortion of voltage versus flux relation of de SQUID coupled to multiturn input coil de to input coil resonance"Appl. Superconductivity. 5. 419-424 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Direct-coupled high Tc dc SQUID magnetometers on SrTiO_3 substrate"Jpn. J. Appl. Phys.. 37. 4796-4773 (1998)

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  • [文献書誌] K. Enpuku: "Relationship between critical current fluctuation of superconducting bicrystal junction and junction parameters"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L433-L435 (1999)

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  • [文献書誌] T. Minotani: "Noise properties of high Tc de-SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree misorientation angle"Advances in Superconductivity. 11. 1221-1224 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Advances in high Tc SQUID magnetometer"Recent advances in Biomagnetism. 1-4 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Detection of magnetic nanoparticles with SQUID magnetometer and application to immunoassays"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L1102-L1105 (1999)

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  • [文献書誌] K. Enpuku: "High Tc de SQUID utilizing bicrystal junctions with 30 degree misorientation angle"IEEE Trans. Appl. Supercond.. 9. 3109-3112 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Transport and noise properties of high Tc bicrystal junctions"Supercon. Sci. Technol.. 12. 792-794 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani, K. Enpuku and Y. Kuroki: "Effect of capacitive feedback on the characteristics of direct current supercondcting quantum interference device coupled to a multiturn input coil"J. Appl. Phys.. vol. 82, no. 1. 457-463 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Maruo and T. Minotani: "Resonant characteristics of high TィイD2cィエD2 dc SQUID caused by large dielectic constant of SrTiOィイD23ィエD2"IEEE Trans. Appl. Supercond.. vol. 7, no. 2. 3355-3358 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani, S. Kawakami, T. Kiss, Y. Kuroki and K. Enpuku: "High performance dc superconductiong quantum interference device utilizing a biocrystal junction with 30ィイD1oィエD1 misorientation angle"Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 36, no. 8B. L1092-L1095 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Recent development of high TィイD2cィエD2 dc SQUID magnetometer"IEICE Trans. Electronics. vol. E80-C, no. 10. 1240-1246 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Beyer, D. Drung, F. Ludwig, T. Minotani and K. Enpuku: "Low-noise YBaィイD22ィエD2CuィイD23ィエD2OィイD27-xィエD2 single later dc superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer based on bicrystal junctions with 30ィイD1oィエD1 misorientation angle"Appl. Phys. Lett.. vol. 72, no. 2. 203-205 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani, S. Kawakami, Y. Kuroki and K. Enpuku: "Properties of Josephson junction fabricated on bicrystal substrate with different misorientation angles"Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 37, no. 6B. L718-L721 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani and S. Kawakami: "High performance dc SQUID fabricated on SrTiOィイD23ィエD2 bicrystal substrate with 30-degree misorientation angle"Advances in Superconductivity. vol. X. 1091-1094 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku and T. Minotani: "Distortion of voltage vs flux relation of dc SQUID coupled to multitrun input coil due to input coil resonance combined with capacitive feedback effect"Applied Superconductivity. vol. 5, nos. 7-12. 419-424 (1998)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani, A. Mandori, F. Shiraishi, J. Beyer, D. Drung and F. Ludwig: "Direct-coupled high TィイD2cィエD2 dc superdonducting quantum interference device magnetometers on SrTiOィイD23ィエD2 substrate : Theoretical description and comparison with experiment"Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 37, no. 9A. 4796-4773 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani, F. Shiraishi and A. Kandori: "Relationship between critical fluctuation of supercondcting bicrystal junction and junction parameters"Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 38, no. 4B. L433-L435 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Minotani, F. Shiraishi, A. Kandori, Y. Kuroki and K. Enpuku: "Noise properties of high Tc dc-SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree misorientation angle"Advances in Superconductivity. vol. XI. 1221-1224 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Enpuku: "Advances in high Tc SQUID magnetometer"Recent Advances in Biomagnetism K (Tohoku Univ. Press, eds. T. Yoshimoto et al. 1999). 1-4

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani, T. Gima, Y. Kuroki, Y. Itoh, M. Yamashita, Y. Katakura and S. Kuhara: "Detection of magnetic nanoparticles with supercondcting quantum interference device (SQUID) magnetometer and application to immunoassays"Jpn. J. Appl. Phys.. vol. 38, no. 10A. L1102-L1105 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani, F. Shiraishi, A. Kandori and S. Kawakami: "High Tc dc SQUID utilizing bicrystal junctions with 30-degree misorientation angle"IEEE Trans. Appl. Supercond.. vol. 9, no. 2. 3109-3112 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Enpuku, T. Minotani, F. Shiraishi, A. Kandori and S. Ohta: "Transport and noise properties of high Tc bicrystal junctions"Supercond. Sci. Technol.. vol. 12. 792-794 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Keji Enpuku: "Relationship between critical current fluctuation of supercondnctiong bicrystal junction parameters"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.38 no.4B. L433-L435 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 円福 敬二: "超伝導SQUID応用の新展開"電子情報通信学会論文誌. Vol.JS2-CII no.7. 367-375 (1999)

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  • [文献書誌] Keji Enpuku: "Detection of magnetic hanoparticles with SQUID magnetometer and application to immunoassays"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.38 no.10A. L1102-L1105 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Enpuku: "High Tc dc SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree wisorientation angle"IEEE Trans. Appl. Supercond.. Vol.9 no.2. 3109-3112 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Enpuku: "Transport and noise properties of high Tc bicrystal junctions"Supercond. Sci. Technol.. Vol.12. 792-794 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Minotani: "Noise properties of high Tc dc-SQUID utilizing bicrystal junction with 30 degree wisorientation angle"Aduances in Superconductiuity. Vol.11. 1221-1224 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Minotani: "Properties of Josephson junction fabricatod on bicrystal substrate wihe defferent misorientation angles" Japanese Journal of Appied phy sics. vol.37,no.6B. L718-L721 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Enpuku: "High performance dc SQUID fabricatod on SrTiO_3 bicrystal substrate with 30 misorien tation augle" Aduances in Superconduc tiuity X. 1091-1094 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Enpuku: "Direct-coupled high Tc dc superconducting guantum interference device magnetcmoters on SrTiU_3 substrate" Japanese Journal of Applied Physics. vol.37,no.9A. 4769-4773 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Enpuku: "Distortion of voltage us flux relation of dc SQUID coupled to mltitarn input coil due to input coil resonance" Applied Superconduc tiuity. vol.5,nos.7-12. 419-424 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 円福 敬二: "傾角30度のバイクリスタル接合を用いた高温超伝導SQUIDの高性能化(II)" 電子情報通信学会技術報告. SCE98-12. 1-6 (1998)

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  • [文献書誌] 美濃谷 直志: "バイクリスタル接合を用いた高温超伝導SQUIDの雑音特性" 電子情報通信学会技術報告. SCE98-28. 19-24 (1998)

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  • [文献書誌] 円福敬二: "高温超伝導量子干渉磁気センサの高性能化" 応用物理. 66巻・4号. 377-386 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Enpuku: "Resonant characteristics of high Tc dc SQUID caused by large dielectric constant of SrTiO_3" IEEE Transactions on Applied Supercondactivity. vol7,no2. 3355-3358 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Minotani: "Effect of Capacitive feedback on the characteristics of direct cartent SQUID coupled to a multiturn input coil" Journal of Applied Physics. vol82,no1. 457-463 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Minotani: "High Performance dc superconducting quantum interference device utitizing a bicrystal junction with 30 degree misorientation angle" Japanese Journal of Applied Physics. vol36.no8B. L1092-L1095 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Enpuku: "Recent development of high Tc dc SQUID magnetometer" IEICE Transactions on Electronics. vol80-C no.10. 1240-1246 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Beyer: "Low noise YBaCuO Single layer dc SQUID magnetometer based on bicrystal junction with 30 degree misorientation angle" Applied Physics Letter. vol72,no2. 203-205 (1998)

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      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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