光ポンピング原子磁気センサによるＭＥＧと新原理ＮＭＦＤ－ｆＭＲＩへの挑戦

• 研究課題/領域番号: 24650221
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 融合脳計測科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 哲生 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40175336)
• 連携研究者: 笈田 武範 京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (70447910)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012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: 原子磁気センサ / MEG / fMRI

研究概要

本研究は超伝導量子干渉素子を凌ぐ新たな超高感度光ポンピング原子磁気センサ(OPAM) によるMEG計測の実現と，MEGで捉えられる磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして捉えることに挑戦することを目的として実施した．その結果，OPAMの感度をMEG計測可能なレベルまで向上させることができ，実際にヒトを対象とした計測を実施し，開眼閉眼切り替えに伴う8-13Hzにおける事象関連脱同期の計測に成功した．さらに， NMFD-fMRIに関してシミュレーションとファントムを用いた原理検証実験を行い、振動磁場によるMR信号が変化を確認し、NMFD-fMRIの実現可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] 生体磁気計測に向けた光ポンピングK-Rbハイブリッド原子磁気センサのスピン偏極空間均一性の理論的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤大地，鎌田啓吾，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: 113(373) ページ: 91-96
• [雑誌論文] 機能的MRIに向けたスピンロック撮像法による振動磁場検出に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野雅仁，永原静恵，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: 113(373) ページ: 97-102
• [雑誌論文] Spin-lock imaging for neural magnetic-field-dependent fMRI : Simulations and phantom studies (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: Vol.2 ページ: 63-71
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/abe/2/0/2_63/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Akira Terao, Kazuhiro Ban, Sunao Ichihara, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Terao, Kazuhiro Ban, Sunao Ichihara, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 88 号: 6
  • DOI: 10.1103/physreva.88.063413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-lock imaging for neural magnetic-field-dependent fMRI: Simulations and phantom studies (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 2 ページ: 63-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bloch simulations towards direct detection of oscillating magnetic fields using MRI with spin-lock sequence (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Tetsuo Kobayash
  • 雑誌名: Proc. of 35th Annual Inter. Conf. of EEE Eng. in Med. and Biol. Society 巻: 1 ページ: 1061-1064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free induced decay MR signal measurements toward ultra-low field MRI with an optically pumped atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Proc. of 35th Annual Inter. Conf. of EEE Eng. in Med. and Biol. Society 巻: 1 ページ: 2615-2168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rate-equation approach to optimal density ratio of K-Rb hybrid cells for optically pumped atomic magnetometers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Onishi, Keigo Kamada, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Proc. of 35th Annual Inter. Conf. of EEE Eng. in Med. and Biol. Society 巻: 1 ページ: 3254-3257
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経磁場計測のためのspin-lock sequenceを用いたMRI手法に関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永原静恵，上野雅仁、小林哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 112(479) ページ: 25-30
• [雑誌論文] K-Rbハイブリッドセルを用いた光ポンピング原子磁気センサによる生体磁気計測に向けた磁場分布計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤陽介，佐藤大地，大西宏征，鎌田啓吾，小林哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 112(479) ページ: 31-34
• [雑誌論文] Human MCG measurements with a high-sensitivity potassium atonic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamada, Yosuke Ito, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Physiological Measurement 巻: Vol.33, No. 6 号: 6 ページ: 1063-1071
  • DOI: 10.1088/0967-3334/33/6/1063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spatial homogeneity of spin polarization on magnetic field response of an optically pumped atomic magnetometer using a hybrid cell of K and Rb atoms (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 号: 11 ページ: 3715-3718
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2199966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field vector detection in frequency domain with an optical pumping atomic magnetometer with two probe beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 号: 11 ページ: 4096-4099
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2200657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of optically pumped atomic magnetometer using a K-Rb hybrid cell and its application to magnetocardiography (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: AIP advances 巻: Vol.2 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4742847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct detection of magnetic resonance signals in ultra-low field MRI using a optically pumped atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida, Masahiro Tshuchida and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 号: 11 ページ: 2877-2880
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2199469
  • 査読あり
• [雑誌論文] K-Rbハイブリッドセルを用いた光ポンピング原子磁気センサの検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大西宏征、伊藤陽介、小林哲生
  • 雑誌名: 電気学会マグネティクス研究会資料 巻: MAG-12 ページ: 61-66
  • NAID: 10031118861
• [雑誌論文] 高感度光ポンピングカリウム原子磁気センサよる心磁図計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田啓吾、小林哲生
  • 雑誌名: 第55回自動制御連合講演会論文集 巻: 55 ページ: 1219-1222
• [学会発表] モジュール型光ポンピング原子磁気センサによるMEG計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田啓吾，佐藤大地，伊藤陽介，夏川浩明、岡野一久，水谷夏彦，小林哲生
  • 学会等名: 第61回応用物理学会学春季術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（相模原市）
  • 招待講演
• [学会発表] A K-Rb hybrid optically pumped atomic magnetometer toward ultra-low field multimodal MRI systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tekenori Oida
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on Non-invasive Brain Stimulation
  • 発表場所: Leipzig, Germany
• [学会発表] Active magnetic shielded cancelling coils for rirect detection of MR signals with atomic magnetometer in ultra-low field MRI (2013)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida, Masahiro Tsuchida and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: ISMRM 2013
  • 発表場所: Saltlake City, USA
• [学会発表] Bloch simulations towards direct detection of oscillating magnetic fields using MRI with spin-lock sequence (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Rate-equation approach to optimal density ratio of K-Rb hybrid cells for optically pumped atomic magnetometers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Onishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Free induced decay MR signal measurements toward ultra-low field MRI with an optically pumped atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Biomagnetic fileld measurements with an optically pumped atomic magnetometer using a hybrid cell of K and Rb atoms (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Daichi Sato, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [学会発表] A phantom study toward MEG measurements by a newly developed compact module of atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamada, Daichi Sato, Yosuke Ito, Kazuhisa Okano, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva
• [学会発表] On an fMRI detecting oscillating neural magnetic fields toward fMRI-MEG combination (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva
• [学会発表] NMR signal detection with a portable optically pumped atomic magnetometer module (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Takenori Oida, Hirokazu Natsukawa, Kazuhiro Okano and Natsuhiko Mizutani
  • 学会等名: 5^<th> Asia-Pacific NMR Symposium
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサ : その基礎と生体磁気・MR信号計測への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 28回本生体磁気学会
• [学会発表] A phantom study toward MEG measurements by a newly developed compact module of atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamada, Daichi Sato, Yosuke Ito, Kazuhisa Okano, Natsuhiko Mizutani, Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [学会発表] On an fMRI detecting oscillating neural magnetic fields toward fMRI-MEG combination (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [学会発表] NMR signal detection with a portable optically pumped atomic magnetometer module (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Takenori Oida, Hirokazu Natsukawa, Kazuhiro Okano and Natsuhiko Mizutani
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific NMR Symposium
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサ：その基礎と生体磁気・MR信号計測への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 第28回日本生体磁気学会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター（新潟市）
  • 招待講演
• [学会発表] 光学的磁気計測法：新たなMEGとMRIを目指して (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 宮古島神経科学カンファレンス
  • 発表場所: ホテルブリーズベイマリーナ（宮古島市）
  • 招待講演
• [学会発表] K-Rbハイブリッドセルを用いた光ポンピング原子磁気センサによる生体磁気多点同時計測に向けた検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤大地，伊藤陽介，大西宏征，鎌田啓吾，小林哲生
  • 学会等名: 第28回日本生体磁気学会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター（新潟市）
• [学会発表] スピンロックシーケンスを利用したMRIによる脳神経磁場計測に向けた基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上野雅仁，永原静恵，伊藤陽介，小林哲生
  • 学会等名: 第28回日本生体磁気学会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター（新潟市）
• [学会発表] 神経磁場に依存して生じるMR信号変化を利用した機能的MRIに関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永原静恵，上野雅仁，小林哲生
  • 学会等名: 第41回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: アスティ徳島（徳島市）
• [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頭部ファントムから生じる微弱磁場の多点同時計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤大地，鎌田啓吾，伊藤陽介，小林哲生
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学秋季術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京田辺市）
• [学会発表] A K-Rb hybrid optically pumped atomic magnetometer toward ultra-low field multimodal MRI systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tekenori Oida
  • 学会等名: 5th International Conference on Non-invasive Brain Stimulation
  • 発表場所: Leipzig, Germany
• [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 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 日本光学会第39回冬期講習会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Toward ultra-low field multimodal MRI with atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 2012IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] Development of optically pumped atomic magnetometer toward ultra-low field multimodal MRI systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Yosuke Ito and Tekenori Oida
  • 学会等名: Biomag2012
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] Development of high-sensitivity portable optically pumped atomic magnetometer with orthogonal pump and probe laser beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Okano, Akira Terao, Kazuhiro Ban, Sunao Ichihara, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: Sensor2012
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] Toward ultra-low field multimodal MRI with atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 2012IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 生体磁気計測に向けた高感度光ポンピング原子磁気センサの開発：ヒトMCG計測への適用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田啓吾，伊藤陽介、小林哲生
  • 学会等名: 第27回日本生体磁気学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサによるMEGとfMRIに向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 第11回釧路ニューロサイエンスワークショップ
  • 発表場所: 釧路
• [学会発表] 神経磁場に依存して生じるMR信号変化を利用した機能的MRIに関する基礎的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永原静恵，中山 航，楢崎美智子，小林哲生
  • 学会等名: 第40回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] K-Rbハイブリッドセルを用いた光ポンピング原子磁気センサの基礎的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤陽介、大西宏征、鎌田啓吾、小林哲生
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] 超高感度光ポンピング原子磁気センサによる高次生体イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業第４回公開シンポジウム
  • 発表場所: 多賀城
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp/publications03.html
• [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研究発表
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp/publications.html