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高電気抵抗膜を用いた薄膜磁界センサのサブpT台への高分解能化

研究課題

研究課題/領域番号 19656100
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 計測工学
研究機関東北学院大学

研究代表者

藪上 信 (薮上 信)  東北学院大学, 工学部, 准教授 (00302232)

研究分担者 荒井 賢一  東北学院大学, 電気磁気材料研究所, 理事 (40006268)
小林 伸聖  東北学院大学, 電気磁気材料研究所・電磁気材料グループ, 主任研究員 (70205475)
加藤 和夫  東北学院大学, 工学部, 講師 (60416609)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2008年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2007年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード薄膜磁界センサ / 高電気抵抗膜 / SQUID / 心磁界 / 表皮効果 / 強磁性共鳴 / 磁界センサ / 磁性薄膜 / 高感度
研究概要

従来10-13T台の超微弱磁界は超伝導量子干渉素子(SQUID)磁束計を用いてのみ達成できており、脳磁界や心磁界等の生体磁気計測、あるいは非破壊検査等へ応用されている。しかしSQUID磁束計はセンサヘッドを液体ヘリウムや液体窒素で冷却する必要があり、装置の高コスト、汎用性、難アクセス性の点で課題があった。本研究では高い電気抵抗を有する高周波デバイス用磁性薄膜を用いて、室温で動作する薄膜磁界センサを10^<-13>T台の磁界検出分解能を得ることを目的としている。本プロジェクトの研究者らが開発している薄膜磁界センサは磁性薄膜の透磁率変化を表皮効果と強磁性共鳴現象を利用して高感度に検出することを動作原理としており、室温で数100〜数1000%のインピーダンス変化が得られることから、室温で動作する薄膜磁界センサとしてはもっとも高感度であると考えられている。このセンサをSQUIDに匹敵する磁界検出分解能へ高感度化することが求められている。
研究代表者は使用する磁性薄膜へ電気抵抗の高い薄膜材料を適用することにより、強磁性共鳴をより急峻にし、センサのインピーダンス変化の感度を高めることに着目し、本プロジェクトを進めた。 LLG方程式をベースにした理論計算によれば、磁性薄膜の電気抵抗率を1000μΩcm程度にすれば、磁界検出分解能を10-13T台へすることが可能であることを見積もり、高い電気抵抗を有するFeCoA10, CoFeSiB, CoNbZr等の磁性薄膜を用いて磁界センサを開発した。その結果、室温で動作する磁界センサとしては世界で初めて1Hzの低周波磁界に対して、9×10^<-13>Tの磁界検出分解能を達成し、健常者の心臓から発生する微弱磁界の計測に成功した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (18件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Measurement of thin film permeability by direct contact and optimization2009

    • 著者名/発表者名
      S. Yabukami
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS vol. 105

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A thin film magnetic field sensor of sub-pT resolution and magnetocardiogram (MCG) measurement at room temperature2009

    • 著者名/発表者名
      S. Yabukami, K. Kato, Y. Ohtomo, T. Ozawa, K. I. Arai
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials vol. 321

      ページ: 675-678

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高周波キャリア型薄膜磁界センサを用いた心磁界測定2008

    • 著者名/発表者名
      薮上 信, 加藤和夫, 加茂芳邦, 小澤哲也, 荒井賢一
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan vol. 32, No. 4

      ページ: 483-486

    • NAID

      10025656863

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wireless magnetic motion capture system using multiple LC resonant magnetic Markers with high accuracy2008

    • 著者名/発表者名
      S. Hashi, M. Toyoda, S. Yabukami, K. Ishiyama, Y. Okazaki, K. I. Arai, H. Kanetaka
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A : Physical Vol. 142No. 2

      ページ: 520-527

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 10^<-13>T台の磁界検出分解能を有する高周波伝送線路型薄膜磁界センサ2007

    • 著者名/発表者名
      村山 芳隆, 小澤 哲也, 薮上 信, 石山 和志, 荒井 賢一
    • 雑誌名

      日本応用磁気学会誌 vol.31

      ページ: 17-22

    • NAID

      110006153861

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 位置検出システム用アモルファスリボン積層薄型磁気マーカに関する検討2009

    • 著者名/発表者名
      神坂文康, 枦修一郎, 金高弘恭, 石山和志, 薮上信, 荒井賢一
    • 学会等名
      平成21年電気学会全国大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-03-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] プローブにより通電させた磁性薄膜の透磁率計測2009

    • 著者名/発表者名
      薮上 信
    • 学会等名
      平成21年電気学会全国大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-03-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] CoNbZr薄膜を用いた薄型磁界センサによる心磁界計測2009

    • 著者名/発表者名
      大友祐一, 薮上信, 加藤和夫, 小澤哲也, 荒井賢一
    • 学会等名
      平成21年電気学会全国大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-03-17
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤレス磁気マーカによる顎運動計測システム2009

    • 著者名/発表者名
      薮上 信, 金高弘恭, 枦修一郎, 荒井賢一, 佐藤忠邦
    • 学会等名
      平成21年電気学会全国大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-03-17
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 直接通電による磁性膜透磁率測定の試み2008

    • 著者名/発表者名
      薮上 信
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      東北大学工学部
    • 年月日
      2008-12-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Rough measurement of thin film permeability by contacting probes2008

    • 著者名/発表者名
      S. Yabukami
    • 学会等名
      53rd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・オースティン
    • 年月日
      2008-11-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤレス磁気マーカによる位置検出精度向上の検討2008

    • 著者名/発表者名
      薮上信, 枦修一郎, 金高弘恭, 荒井賢一
    • 学会等名
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2008-09-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] アモルフアスCoFeSiB軟磁性薄膜の高周波キャリア型磁界センサへの適用2008

    • 著者名/発表者名
      小林伸聖, 薮上信, 大友祐一, 白川究, 荒井賢一
    • 学会等名
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2008-09-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 励磁コイル及び検出コイルアレイー体型位置検出システムの検討2008

    • 著者名/発表者名
      枦 修一郎, 神坂文康, 薮上 信, 金高弘恭, 石山和志, 荒井賢
    • 学会等名
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2008-09-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高周波キャリア型薄膜磁界センサによる心磁界計測2008

    • 著者名/発表者名
      大友祐一, 薮上信, 加藤和夫, 小澤哲也, 荒井賢一
    • 学会等名
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      多賀城市
    • 年月日
      2008-09-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] アモルファスCoNbZr薄膜を用いた磁界センサによる心磁界計測2008

    • 著者名/発表者名
      大友祐一, 薮上信, 加藤和夫, 小澤哲也, 荒井賢一
    • 学会等名
      電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      福島県郡山市
    • 年月日
      2008-08-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高周波キャリア型薄膜磁界センサによる心磁界計測の試み2008

    • 著者名/発表者名
      薮上信, 大友祐一, 加藤和夫, 小澤哲也, 荒井賢一
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会(招待講演)
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2008-08-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤレス磁気マーカの位置検出システムにおける位置精度向の検討2008

    • 著者名/発表者名
      薮上 信, 枦 修一郎, 金高弘恭, 荒井賢一
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      富山県
    • 年月日
      2008-07-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Masnetocardiogram (MCG) measured by highly sensitive thin film sensor2008

    • 著者名/発表者名
      S. Yabukami, Y. Ohtomo, K. Kato, T. Ozawa, K. I. Arai
    • 学会等名
      Moscow International Symposium on Magnetism (Invited)
    • 発表場所
      モスクワ
    • 年月日
      2008-06-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高周波キャリア型薄膜磁界センサを用いた心磁界測定2007

    • 著者名/発表者名
      薮上 信, 加藤 和夫, 小澤 哲也, 荒井 賢一
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-12-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 室温で動作する薄膜磁界センサ,ワイヤレス磁気マーカによるモーションキャプチャ2007

    • 著者名/発表者名
      薮上 信
    • 学会等名
      環境防災研究所・研究発表会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2007-12-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 室温で動作し10^<-13>T台の磁界検出分解能を有する薄膜磁界センサ2007

    • 著者名/発表者名
      薮上 信
    • 学会等名
      EMC仙台ゼミナール
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-07-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 高周波キャリア型薄膜磁界センサの高感度化2007

    • 著者名/発表者名
      薮上 信, 齋藤 秀樹, 渡邉 尚, 荒井 賢一
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      南紀白浜
    • 年月日
      2007-07-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.elec.tohoku-gakuin.ac.jp/yab/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] 磁性膜の透磁率測定方法及び装置2008

    • 発明者名
      薮上 信
    • 権利者名
      (株)東北テクノアーチ
    • 産業財産権番号
      2008-224695
    • 出願年月日
      2008-09-02
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] INSTRUMENT AND METHOD FOR MEASURING THRE E-DIMENSIONAL MOTION2008

    • 発明者名
      薮上 信, 金高弘恭, 荒井賢一
    • 権利者名
      (独)科学技術振興機構
    • 取得年月日
      2008-07-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 磁界センサ2007

    • 発明者名
      薮上 信, 加藤 和夫, 荒井 賢一
    • 権利者名
      薮上 信
    • 産業財産権番号
      2007-326108
    • 出願年月日
      2007-12-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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