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超高感度光ポンピング磁気センサを用いた完全非接触型3次元断層画像化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K01421
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 医用システム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018-2019)
北里大学 (2017)

研究代表者

根武谷 吾  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 客員研究員 (00276180)

研究分担者 今井 寛  三重大学, 医学部附属病院, 教授 (00184804)
熊谷 寛  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (00211889)
新井 正康  北里大学, 医学部, 教授 (50222724)
小池 朋孝  北里大学, 大学病院, その他 (90523506)
岩下 義明  三重大学, 医学系研究科, リサーチアソシエイト (90525396)
野村 健一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00580078)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード光ポンピング原子磁気センサ / OPAM / 非接触定電流印加 / 高感度磁気センサ / 断層画像 / CIMT / 生体磁気計測 / 電気インピーダンス / 高感度磁気計測 / 光ポンピング
研究成果の概要

本研究では電流誘導磁気トモグラフィに必要なOPAM (Optically-Pumped Atomic Magnetometer)のプロトタイプ開発を行った。試作OPAMの感度は5.281 [pT/rtHz]であり、さらに2枚の平板電極(40×80 mm)を距離240 mm離して定電流印加した際に、中央に設置したOPAMは、ペットボトル水底面が2.5 cmから10.0 cmまでの移動を明確に検出できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

OPAMの実現によりCIMTが可能となるだけでなく、単一チャンネルの測定ができるだけでも、測定対象物の内部を非接触・非破壊で観測できることを意味する。本研究で開発するCIMTは、ヒトの非接触換気・心拍情報検出、断層画像取得だけに留まらず、非接触で農作物や動物の内部電気特性変化がモニタリングできるため、学術的な知見だけでなく、例えば遠隔医療や、農・畜産業の効率化などの利益が生じると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] 超スマート社会の実現に向けた新たなシステムズアプローチ2017

    • 著者名/発表者名
      横関滉平, 根武谷吾, 氏平政伸, 熊谷 寛
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 137 号: 8 ページ: 997-1000

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.997

    • NAID

      130005876204

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SMART IMPEDANCE: シ ー ト ベ ル ト セ ン サ を 中 心 と し た 、 POSH WELLNESS LABORATORY の技術展開2020

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SMART IMPEDANCE: シートベルトセンサを中心とした、 POSH WELLNESS LABORATORYの技術展開2020

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会(ヘルスケア研究会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SMART IMPEDANCE: シートベルトセンサを中心とした、 POSH WELLNESS LABORATORY の技術展開2019

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      福井県工業技術センターe-テキスタイル製品開発研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SMART IMPEDANCE: シートベルトセンサを中心とした、POSH WELLNESS LABORATORYの技術展開2019

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      フレキシブルIoT(FIoT)コンソーシアム第2回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気インピーダンス周波数特性を用いた 冷温保存細胞の生存評価2019

    • 著者名/発表者名
      清 来夢, 藤巻 雅博, 佐藤 弘和, 根武谷 吾,吉田 和弘, 酒井 利奈, 氏平 政伸
    • 学会等名
      第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レーザーによる高感度磁気計測2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷 寛, 武田 俊, 根武谷 吾, 小川 恵美悠, 小菅 智裕
    • 学会等名
      第40回日本レーザー医学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 極低磁場NMR/MRI計測に向けたkHz級高感度磁気センサデバイスに関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      武田 俊, 熊谷 寛, 根武谷 吾
    • 学会等名
      電気学会:光・量子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体高周波磁気計測に向けた10kHz級ハンドヘルド型光ポンピング原子磁気センサモジュールの開発2019

    • 著者名/発表者名
      武田 俊, 根武谷 吾, 熊谷 寛
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Preventing spin relaxation of optically pumped alkali metal atoms by atomically-thin hybrid polymer film coating2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kumagai, S. Kobayashi, S. Takeda, E. Ogawa, H. Ishikawa
    • 学会等名
      Photonics West 2019, SPIE LASE2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Increase of NMR/MRI signals under ultra-low B fields with hyperpolarized Xe using 1W CW single-frequency Ti:Sapphire laser2019

    • 著者名/発表者名
      S. Takeda, H. Kumagai, E. Ogawa, and M. Hattori
    • 学会等名
      Photonics West 2019, SPIE BiOS2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光ポンピング原子による光源一体型高周波磁気センサモジュールの開発2019

    • 著者名/発表者名
      武田 俊、熊谷 寛、根武谷 吾、中武 光
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気インピーダンス法を用いた連続血圧測定法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      玉利勇賢、根武谷吾、熊谷 寛
    • 学会等名
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光源一体型の超高感度生体磁気計測モジュールの開発2018

    • 著者名/発表者名
      武田 俊、熊谷 寛、根武谷吾、中武 光
    • 学会等名
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋活動評価における測定簡易化のための多チャンネル表面筋電図解析方法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      小菅智裕、板倉直明、熊谷 寛、根武谷吾
    • 学会等名
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrical Impedance Tomography (EIT) の有用性2018

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      日本医工学治療学会 第34回学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Wearable sensor technologies for daily health care monitoring2017

    • 著者名/発表者名
      Nebuya S
    • 学会等名
      the 24th International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Feasible monitoring methods for lung and circulatory functions using wearable sensors2017

    • 著者名/発表者名
      Nebuya S
    • 学会等名
      2017 International Conference on Electronics Packaging
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical Impedance Tomography (EIT) - EITの概要とその有用性 -2017

    • 著者名/発表者名
      根武谷吾
    • 学会等名
      第9回呼吸機能イメージング研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モジュール型光ポンピング原子磁気センサの開発2017

    • 著者名/発表者名
      武田俊, 熊谷寛, 中武 光
    • 学会等名
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高感度原子磁気センサの高周波特性2017

    • 著者名/発表者名
      中武 光, 武田俊, 熊谷寛, 根武谷吾
    • 学会等名
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒト骨格筋3次元有限要素モデル(FEM)構築と周波数特性評価の試み2017

    • 著者名/発表者名
      小池朋孝, 根武谷吾, 熊谷寛
    • 学会等名
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気インピーダンスCTを用いた脈波伝搬速度測定法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      玉利勇賢, 根武谷吾, 熊谷寛
    • 学会等名
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気インピーダンス法による細胞の凍結解凍後の生死判別に関する基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      横関滉平, 須藤康子, 根武谷吾, 氏平政伸, 熊谷寛
    • 学会等名
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気インピーダンス法を用いた細胞の生死判別2017

    • 著者名/発表者名
      横関滉平,須藤康子,根武谷吾,氏平政伸,熊谷寛
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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