生体磁気計測を目指した光ポンピング原子磁気センサによる多点同時・広域計測法の研究

• 研究課題/領域番号: 15K06106
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伊藤 陽介 京都大学, 工学研究科, 助教 (20589189)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 光ポンピング / 原子磁気センサ / 多点計測 / 変調

研究成果の概要

生体磁気計測を目指し、光ポンピング原子磁気センサの新たな多点同時計測手法として、MRI的な手法とCT的な手法の検討を行なった。MRI的な手法ではポンプ光を変調することにより、多点計測を実現可能であることを実証した。CT的な手法では、新たに作製したプローブ光検出器により安価に多点計測が行えるようなった。軸対称性を有する計測対象に対して、信号取得後の信号処理により信号画像を復元することができた。

研究成果

• [国際共同研究] Physikalisch-Technische Bundesanstalt(Germany)
• [雑誌論文] High-sensitivity multi-channel probe beam detector towards MEG measurements of small animals with an optically pumped K-Rb hybrid magnetometer (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishi Kazumasa、Ito Yosuke、Kobayashi Tetsuo
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 26 号: 2 ページ: 1988-1988
  • DOI: 10.1364/oe.26.001988
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 小型原子磁気センサモジュールを用いた遠隔磁気粒子イメージング ～ 励磁磁場強度最適化の検討 ～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 健太郎, 笈田 武範, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 117（360） ページ: 61-66
• [雑誌論文] ラプラス変換を用いた光ポンピング原子磁気センサの過渡応答に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電気学会マグネティックス/光・量子デバイス/フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会資料 巻: MAG-17 ,211-214・216-227 ページ: 57-62
• [雑誌論文] 光ポンピング原子磁気センサによる小動物の脳磁図計測に向けた高感度マルチチャネルプローブ光検出器 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西 和将, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電気学会マグネティックス/光・量子デバイス/フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会資料 巻: MAG-17 ,211-214・216-227 ページ: 1-6
• [雑誌論文] A novel method to accomplish simultaneous multilocation magnetic field measurements based on pump beam modulation of an atomic magnetometer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Mamishin, Yosuke Ito and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics 巻: 53(5) 号: 5 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1109/tmag.2017.2659649
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimal densities of alkali metal atoms in an optically pumped K-Rb hybrid atomic magnetometer considering spatial distribution of spin polazization (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Daichi Sato, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24(14) 号: 14 ページ: 15391-15402
  • DOI: 10.1364/oe.24.015391
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ポンプ光変調による原子磁気センサを用いた複数点同時計測法：電気光学変調方式による２点同時計測に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬見新 友輝, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電気学会マグネティックス研究会資料 巻: MAG-16-236 ページ: 81-86
• [雑誌論文] 脳磁図計測に向けた原子磁気センサにおけるグラジオメータ構成法に応じたノイズ低減効果の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島 史嵩, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 116(342) ページ: 47-52
• [雑誌論文] 光ポンピングK-Rbハイブリッド原子磁気センサにおける差動計測と心磁図への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島史崇，伊藤陽介，小林哲生
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料（マグネティックス研究会） 巻: MAG-15-93~97 ページ: 23-28
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 生体磁気計測に向けた光ポンピングハイブリッド原子磁気センサのポンプ光変調による複数点同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友樹，伊藤陽介，小林哲生
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料（マグネティックス研究会） 巻: MAG-15-93~97 ページ: 17-22
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 光ポンピングハイブリッド原子磁気センサを用いたポンプ光強度変調による多点同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友樹、伊藤陽介、小林哲生
  • 雑誌名: 日本生体磁気学会誌 巻: 28 ページ: 162-163
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 光ポンピングK-Rbハイブリッド原子磁気センサを用いた差動計測の基礎検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島史崇、伊藤陽介、小林哲生
  • 雑誌名: 日本生体磁気学会誌 巻: 28 ページ: 160-161
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 小型原子磁気センサモジュールを用いた遠隔磁気粒子イメージング ～ 励磁磁場強度最適化の検討 ～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 健太郎, 笈田 武範, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会
• [学会発表] ラプラス変換を用いた光ポンピング原子磁気センサの過渡応答に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 電気学会 マグネティックス/光・量子デバイス/フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサによる小動物の脳磁図計測に向けた高感度マルチチャネルプローブ光検出器 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西 和将, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 電気学会 マグネティックス/光・量子デバイス/フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会
• [学会発表] Measurements of MNP signals using an atomic magnetometer module with a flux transformer (2017)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kato, Takenori Oida, Yosuke Ito and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2017
• [学会発表] A Simultaneous Multi-location Measurement Method Based on Pump-Beam Modulation of Atomic Magnetometers by Electro-optic Modulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito Y. Mamishin and T. Kobayashi
  • 学会等名: 5th Workshop on Optically Pumped Magnetometers (WOPM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] A probe beam detection method towards multi-channel MEG measurements for small animals with optically pumped atomic magnetometers (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nishi, Y. Ito and T. Kobayashi
  • 学会等名: Biomagnetic Sendai 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of magnetic action fields of the median nerve with a multi-channel atomic magnetometer module (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Moriguchi, Y. Ito and T. Kobayashi
  • 学会等名: Biomagnetic Sendai 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Control on bandwidth of an optically pumped atomic magnetometer by negative feedback (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, Y. Ito and T. Kobayashi
  • 学会等名: Biomagnetic Sendai 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサの開発と医用イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤陽介、笈田武範、小林哲生
  • 学会等名: ワークショップ「量子計測と、生物・生命科学」
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] ポンプ光変調による原子磁気センサを用いた複数点同時計測法：電気光学変調方式による２点同時計測に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] Multi-channel optically pumped atomic magnetometers with modulated pump beams (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Yuki Mamishin and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Bio-sensing
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサを用いた生体磁気計測に向けたのプローブ光検出方法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西和将、小島史嵩、馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第31回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール（金沢市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] 高感度磁気粒子イメージングに向けた光ポンピング磁気センサを用いた磁化の緩和計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎、馬見新友輝、小島史嵩、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第31回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール（金沢市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] 光ポンピング磁気センサ似よる生体磁気計測を目指した３次元磁場分布計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤陽介、馬見新友輝、小島史嵩、小林哲生
  • 学会等名: 第31回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール（金沢市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] Development of a K-Rb Hybrid Atomic Magnetometer toward MPI (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging (IWMPI) 2016
  • 発表場所: Lubeck, Germany
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] An Optically Pumped K-Rb Hybrid Atomic Magnetometer and Its Application (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito
  • 学会等名: International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering 2016
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 年月日: 2016-03-11
  • 国際学会
• [学会発表] MEG計測に向けた光ポンピング原子磁気センサのプローブ光検出方法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西 和将、小島史嵩、馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサによるMEG計測に向けた変調したポンプ光を用いた多チャンネル化の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 脳磁図計測に向けた光ポンピングハイブリッド原子磁気センサのグラジオメータ構成によるノイズ低減効果の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島史嵩、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 脳磁図計測に向けた原子磁気センサにおけるグラジオメータ構成法に応じたノイズ低減効果の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島史嵩, 伊藤陽介, 小林哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学（豊橋市）
• [学会発表] 生体磁気計測に向けた光ポンピング原子磁気センサのポンプ光変調による複数点同時計測法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 山形大学（山形県米沢市）
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] 光ポンピングＫ‐Ｒｂハイブリッド原子磁気センサにおける差動計測と心磁図への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島史嵩、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 山形大学（山形県米沢市）
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous measurements of magnetic field distributions with an optically pumped K-Rb atomic magnetometer toward biomagnetic field measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Yuki Mamishin, Daichi Sato, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International conference on Basic and Clinical multimodal Imaging (BaCI) 2015
  • 発表場所: Utrecht, The Netherlands
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] 光ポンピングハイブリッド原子磁気センサを用いたポンプ光強度変調による多点同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬見新友輝、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第30回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール（北海道旭川市）
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] 光ポンピングK-Rb ハイブリッド原子磁気センサを用いた差動計測の基礎的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島史嵩、伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第30回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 大雪クリスタルホール（北海道旭川市）
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [備考] 京都大学大学院工学研究科電気工学専攻小林研究室HP
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 伊藤陽介 - 研究者 - researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/yosuke_ito/
• [備考] 京都大学大学院工学研究科電気工学専攻小林研究室ホームページ
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.html