| 研究課題/領域番号 |
10650412
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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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| 研究分野 |
計測工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
円福 敬二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (20150493)
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| 研究分担者 |
笹田 一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (20117120)
木須 隆暢 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (00221911)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| キーワード | 生体磁気計測 / SQUIDセンサ / 高温超伝導 / 1 / fノイズ / バイクリスタル接合 / 磁束トラップ / acバイアス法 / magnetocardiogram |
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| 研究概要 |
本研究は高温超伝導SQUIDを用いた液体窒素温度(T=77K)で動作する高感度磁気センサを開発するとともに、これを用いた生体磁気計測システムを試作することを目的としている。特に、生体磁気計測において重要となるセンサの低周波雑音(1/fノイズ)を改善している。本研究で得られた成果の概要は以下の通りである。(1)傾角30度のバイクリスタル接合を用いて高性能SQUIDを再現性良く作製する技術を確立した。(2)バイクリスタル接合の接合特性の傾角依存性を電流輸送の機構から明らかにし、傾角30度の接合の有効性を理論的に明らかにした。(3)接合の1/fノイズの原因である接合の臨界電流の揺らぎの機構を明らかにするとともに、1/fノイズを電子回路的に抑制するためのacバイアス法を開発した。(4)SQUIDと磁界検出コイルを結合した直接結合型の磁気センサを試作した。その性能評価から、従来型の検出コイルではコイルにトラップした磁束のため大きな1/fノイズが発生していることを明らかにした。(5)この問題を解決するため、幅の狭い超伝導ループを4本並列につないだ新しい検出コイルの構造を開発した。その結果1/fノイズを大幅に減少させることに成功した。
本研究では磁界検出コイルとして6mmx3mmの大きさのものを用いており、この場合f=1Hzでのセンサの磁気ノイズとしてはS_B^<1/2>=460 fT/Hz^<1/2>が得られた。この値は高周波帯での値S_B^<1/2>=175 fT/Hz^<1/2>の2倍程度にしか増加していない。今後、検出コイルの大きさを10mmxlOmmに拡大すればセンサの磁気ノイズはf=1 HzでS_B^<1/2>=138 fT/Hz^<1/2>、高周波帯でS_B^<1/2>=52 fT/Hz^<1/2>となることが期待でき、これらの性能は心臓磁界計測に充分なものである。
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