| 研究課題/領域番号 |
21H03807
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
伊藤 陽介 京都大学, 工学研究科, 講師 (20589189)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
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| キーワード | 光ポンピング磁気センサ / 生体磁気計測 / MRI / マルチモーダルシステム / SERF / スカラー型OPM |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳や心臓などの形態情報および機能情報の取得に向け，磁気共鳴画像（MRI）と機能的MRI（fMRI），脳磁図計測（MEG），心磁図計測（MCG）とが計測可能な超高感度マルチモダリティ生体磁気計測システムの実現を目指す．光ポンピング磁気センサ（OPM）は，その検出感度の高さから生体磁気計測用のセンサとして注目されているが，感度帯域やダイナミックレンジが狭く，MRIやfMRIなどの広帯域を必要とするものには向かないとされる．本研究では複数のアルカリ金属を封入したセルの量子状態を理論的に求め，それに基づき電子スピンの状態を制御することで超高感度化および広帯域化，広ダイナミックレンジ化の実現を目指す．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，脳や心臓などの形態情報および機能情報の取得に向け，磁気共鳴画像（ MRI ）と機能的 MRI （ fMRI ），脳磁図計測（ MEG ），心磁図計測（MCG ）とが計測可能な超高感度マルチモダリティ生体磁気計測システムの実現を目指し，光ポンピング磁気センサ（ OPM ）の超高感度化および広帯域化，広ダイナミックレンジ化を行うことである．
2023年度は，M系列変調によるチャネル数の増加についての検討と，周波数特性の平坦性，ダイナミックレンジの改善を行った．M系列変調については，周期7のM系列信号を用いたシミュレーションにより，7チャネルの分離が可能であることを示した．また，周波数特性の平坦性およびダイナミックレンジの改善については，スカラー型OPMを用いることにより数百Hzの平坦な周波数特性と，fTからmT程度までのダイナミックレンジが実現できることを示した．さらにシーケンスの改良により，磁気シールド外での計測感度を向上させられることを理論的・実験的に示した．
最後に，生体磁気計測およびMRIのマルチモーダルシステムの実現可能性について，上記のスカラー型OPMと常伝導コイルを検出器に用いた低磁場MRIの組み合わせによって実証した．本装置では，簡易な磁気シールドにより環境磁場ノイズを抑制したのみで，従来の計測で必要であった高性能な磁気シールドなしで，生体磁気計測とMRIを実施することが可能である．この結果は，超高感度マルチモダリティ生体磁気計測システムの実現のための大きな一歩であり，この分野の一層の発展を期待させるものである．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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