ナノ医用診断のためのSQUID磁気センサの高性能化設計用シミュレーションの開発

• 研究課題/領域番号: 25350558
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 野口 聡 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30314735)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ナノ医用 / 超電導応用 / 電磁場解析 / 最適化設計 / HTS SQUID / 磁束量子化 / 超電導シミュレーション / SQUID / 高温超伝導体 / 高温超電導体

研究成果の概要

磁気センサである超電導磁束干渉素子(SQUID)の高性能化のために、新しい電磁場解析手法を開発した。開発した電磁場解析では、磁束量子化という特殊な現象が表現できるようになった。さらに、最適化設計手法として、より堅固な手法を提案し、SQUIDの薄膜磁気シールドの最適化設計を可能にした。そして、今後のノイズ低減化を目的として、ミクロスケールの磁束挙動シミュレーション手法も開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulation of DC SQUID Taking Into Account Quantum Characteristic of Josephson Junction (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 51 号: 3 ページ: 7202804-7202804
  • DOI: 10.1109/tmag.2014.2357011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of SQUID magnetometer considering equivalent electrical circuit of Josephson junction (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 58 ページ: 200-203
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.09.055
  • 査読あり
• [学会発表] Numerical simulation of HTS dc-SQUID by FEM coupling with circuit equation taking into account phase difference of Josephson junction (2015)
  • 著者名/発表者名: So NOGUCHI, Naoya TERAUCHI
  • 学会等名: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • 発表場所: Convention Center (Lyon, France)
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] A Robust Optimization Method using PSO with Multiple Finite Element Meshes for Minimizing Mesh Influence (2015)
  • 著者名/発表者名: So Noguchi, Naoya Terauchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
  • 発表場所: McGill University (Montreal, Canada)
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical simulation of HTS dc-SQUID by FEM coupling with circuit equation taking into account phase difference of Josephson junction (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: 20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
  • 発表場所: McGill University (Montreal, Canada)
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 高温超電導量子干渉素子の量子的特性を考慮した数値解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺内 直也，野口 聡，五十嵐 一
  • 学会等名: 平成２７年 電気学会 静止器・回転機合同研究会
  • 発表場所: 宮古島マリンターミナル（宮古島市）
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] Numerical Simulation of dc-SQUID by FEM Coupling with Circuit Equation Taking into Account Phase Difference of Josephson Junction (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: 27th International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] Simulation of Microscopic Magnetic Flux Behavior Inside of High-temperature Superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: So Noguchi, SeokBeom Kim
  • 学会等名: 59th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Hilton Hotel (Honolulu, USA)
  • 年月日: 2014-11-04
• [学会発表] 高温超電導導体内における磁束線挙動の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中谷 健吾，野口 聡，五十嵐 一
  • 学会等名: 平成２６年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-10-25
• [学会発表] ジョセフソン接合の位相差を考慮したdc-SQUIDの数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺内 直也，野口 聡，五十嵐 一
  • 学会等名: 平成２６年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
  • 発表場所: 北海道科学大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-10-25
• [学会発表] A modified PSO method using multiple finite element meshes for minimizing influence of mesh on optimal solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: The Sixteenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: The Imperial Palace (Annecy, France)
  • 年月日: 2014-05-26
• [学会発表] Fluxoid Motion Simulation in High-Temeratrure Superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: Kengo Nakatani, So Noguchi, Hajime Igarashi, Atsushi Ishiyama
  • 学会等名: he Sixteenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: The Imperial Palace (Annecy, France)
  • 年月日: 2014-05-26
• [学会発表] Numeical simulation of SQUID magnetometer taking into account quantum characteristic of Josephson junction (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: he Sixteenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: The Imperial Palace (Annecy, France)
  • 年月日: 2014-05-26
• [学会発表] Numerical Simulation of SQUID Magnetometer Considering Equivalent Circuit of Josephson Junction
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, Hajime Igarashi
  • 学会等名: 26th International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] 第二種超電導体内における磁束線挙動のシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 寺内直也， 野口聡， 五十嵐一
  • 学会等名: 平成２５年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
  • 発表場所: 室蘭工業大学（室蘭市）
• [学会発表] 等価回路を用いたジョセフソン接合の電流ー電圧特性シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 中谷健吾， 野口聡， 五十嵐一
  • 学会等名: 平成２５年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
  • 発表場所: 室蘭工業大学（室蘭市）
• [学会発表] Numerical simulation of SQUID magnetometer taking into account quantum characteristic of Josephson junction
  • 著者名/発表者名: Naoya Terauchi, So Noguchi, and Hajime Igarashi
  • 学会等名: The 16th biennial IEEE conference on electromagnetic field computation
  • 発表場所: The Imperial Palace （Annecy, France）