生体磁気計測を目指した高感度光ポンピングヘリウム原子磁気センサの開発

• 研究課題/領域番号: 25610171
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伊藤 陽介 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20589189)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 光ポンピング / プラズマ / 磁気センサ / 生体磁気計測

研究成果の概要

生体磁気計測を目指し、大気圧マイクロプラズマを利用した光ポンピングヘリウム原子磁気センサの開発を行った。従来どおりのアルカリ金属を用いた光ポンピング原子磁気センサにより生体磁気の多点同時計測への道筋をつけた。光ポンピングにより生じるスピン偏極の挙動をBloch方程式で表し、それを解くことでヘリウム原子磁気センサの周波数特性を導出し、ヘリウム準安定励起原子の寿命がセンサの特性に与える影響を調べた。実際にヘリウム原子磁気センサを構築し、加算平均等の処理をすれば生体磁気信号の検出が可能となる感度が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] 原子磁気センサモジュールによる事象関連脱同期及び事象関連脳磁界の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 啓吾, 伊藤 陽介, 夏川 浩明, 岡野 一久, 水谷 夏彦, 小林 哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: Vol.114, No. 258 ページ: 31-36
• [雑誌論文] 光ポンピングK-Rbハイブリッド原子磁気センサにおけるアルカリ金属原子の密度比に関する検討 (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: Vol. 114, No. 361 ページ: 33-38
• [雑誌論文] Measurements of magnetic field distributions with an optically pumped K-Rb hybrid atomic Magnetometer (2014)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 50 号: 11 ページ: 4006903-4006903
  • DOI: 10.1109/tmag.2014.2329856
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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 (2013)
  • 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: Vol. 113, No. 499 ページ: 91-96
• [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多点同時計測に向けた検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大地, 大西 宏征, 鎌田 啓吾, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 雑誌名: 日本生体磁気学会誌 巻: 26 ページ: 230-231
• [雑誌論文] 超高感度光ポンピングK-Rb原子磁気センサの開発とヒトMCGへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 大西 宏征, 鎌田 啓吾, 小林 哲生
  • 雑誌名: 日本生体磁気学会誌 巻: 26 ページ: 226-227
• [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におけるアルカリ金属原子の密度比に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 大地, 鎌田 啓吾, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-12-13
• [学会発表] 原子磁気センサモジュールによる事象関連脱同期及び事象関連脳磁界の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 啓吾, 伊藤 陽介, 夏川 浩明, 岡野 一久, 水谷 夏彦, 小林 哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府寝屋川市）
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] Simultaneous measurement of human MCG distribution with an optically pumped K-Rb hybrid atomic magnetometer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, D. Sato, K. Kamada and T. Kobayashi
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2014
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都小金井市）
  • 年月日: 2014-09-26 – 2014-09-27
• [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によるヒトMCGの多点同時計測 (2014)
  • 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: 2014年秋季 第75 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサを用いたポンプ光変調による磁場分布計測に向けた検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 佐藤 大地, 鎌田 啓吾, 小林 哲生
  • 学会等名: 2014年秋季 第75 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Measurements of magnetic field distributions with an optically pumped K-Rb hybrid atomic magnetometer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, D. Sato, K. Kamada and T. Kobayashi
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG2014)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-05-04 – 2014-05-08
• [学会発表] 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
  • 学会等名: 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 玉川大学（東京都）
• [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: 2014年春季 第61回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
• [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: 2013年秋季 第74回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
• [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ロックイン検出による感度向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 2013年秋季 第74回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
• [学会発表] Biomagnetic field measurements with an optically pumped atomic magnetometer using a hybrid cell of K and Rb atoms (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, D. Sato, K. Kamada and T. Kobayashi
  • 学会等名: 1st International conference on Basic and Clinical multimodal Imaging (BaCI)
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [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, 大西 宏征, 鎌田 啓吾, 伊藤 陽介, 小林 哲生
  • 学会等名: 第28回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [学会発表] 超高感度光ポンピングK-Rb原子磁気センサの開発とヒトMCGへの応用 (2013)
  • 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28回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [備考] 京都大学大学院工学研究科電気工学専攻生体医工学講座生体機能工学分野小林研究室
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp
• [備考] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/yosuke_ito/