高温超伝導体SQUIDによる生体磁気計測技術の構築

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11359001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 栗城 真也 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30002108)
• 研究分担者: 松田 瑞史 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (20261381) ; 竹内 文也 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30281835) ; 平田 恵啓 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30250509)
• キーワード: 高温超伝導体 / SQUID / 生体磁気 / 心磁図 / 磁気シールド

研究概要

レーザアブレーション法によるYBCO薄膜の成膜について、基板温度、基板-ヒータ間距離、ガス圧、アニール条件などの最適化をはかり、Tc≧87Kの薄膜が再現性良くできるようになった。成膜した150nm厚さのYBCOを用いて昨年度に開発した直結型SQUID磁束計を作製し、高いIcRn値(≧150μV)が達成され変調電圧の大きなデバイスができた。
直結型SQUID磁束計には、薄膜だけではなく、バイクリスタル線上にできる粒界接合部にも5μm幅のスロットを作り込み、フラックスダムとしてとして動作させることで磁場中でのノイズ特性の改善を図った。その結果、磁場変動より生じるシールド電流でフラックスダムが開放となり、その直後はノイズが上昇するがその後減衰すること、500fT/Hx^<1/2>以下(@1Hz)の非常な低ノイズは1〜2μTの磁場変動に限られることが分かった。この値は、単層のμメタルシールド(簡易シールド)で達成できる値である。
簡易磁気シールドと組み合わせた能動型シールドについて昨年度に続いて検討を行った。信号検出用SQUIDに加えて、近接(10cm)した位置に参照用(ノイズ計測用)SQUIDを、相互干渉を最小に抑えた状態で動作させることに成功し、さらに参照SQUIDのノイズ信号を外部コイルにより負帰還させる能動補償を行った。その結果、低周波(<1Hz)から100HzのMCG信号帯域をカバーする広い周波数範囲でアダプティブにノイズ低減(30〜40dB)が実現できた。また、DSPにより単一の電源周波数(50Hz)ノイズを選択的に除去する方法についても検討をはじめ、高振幅の電源ノイズを除去できる見通しを得た。

研究成果

• [文献書誌] 小池佑辰: ""簡易磁気シールド環境下の生体磁気計測におけるオフライン処理による商用電源ノイズ低減の検討""日本応用磁気学会誌. Vol.4(3). 141-145 (2000)
• [文献書誌] 小山洋: ""磁場中における高温超伝導SQUID磁束計の動作特性""電子情報通信学会論文誌. Vol.J83-C. 860-866 (2000)
• [文献書誌] 栗城眞也: ""SQUIDの生体磁気計測への応用""電気学会誌. Vol.120. 219-222 (2000)
• [文献書誌] 栗城眞也: ""生体磁気計測における低磁場雑音空間の生成技術""電磁環境工学情報EMC. No.147. 28-33 (2000)
• [文献書誌] K.Yokosawa: ""Evaluating the entry of vortices into a slotted high-Tc SQUID magnetometer with a double-pickup-coil configuration""Physica C. Vol.341-348. 2705-2706 (2000)
• [文献書誌] H.Oyama: ""High-Tc SQUID magnetometers with mesh structure""Advances in Superconductivity. Vol.12. 1027-1029 (2000)
• [文献書誌] S.Hirano: ""Direct flux noise measurement of YBa_2Cu_3O_<7-δ> grain boundary junction""Advances in Superconductivity. Vol.12. 1039-1041 (2000)
• [文献書誌] 林周: ""生体計測のための環境磁場雑音の打ち消し方の検討""電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-36. 51-57 (2000)
• [文献書誌] 小山洋: ""高温超伝導SQUID磁束計の磁場中動作特性""電子情報通信学会技術研究報告. SCE2000-13. 15-20 (2000)
• [文献書誌] 平野悟: ""YBCO薄膜粒界接合の磁束ノイズ特性""電子情報通信学会技術研究報告. SCE2000-14. 21-28 (2000)
• [文献書誌] F.Takeuchi: ""Multidipole analysis using a modified parameter search method""Proc.12th International Conference on Biomagnetism. (in printing). (2001)
• [文献書誌] S.Kuriki: ""Hybrid technique for reduction of environmental magnetic field noise""Proc.12th International Conference on Biomagnetism. (in printing). (2001)
• [文献書誌] S.Hirano: ""Direct detection of vortex motion in high-Tc grain boundary junctions""IEEE Trans.Appl.Supercond. (in printing).
• [文献書誌] H.Oyama: ""Effect of flux dam on the low frequency noise in high-Tc SQUID magnetometer""IEEE Trans.Appl.Supercond.. (in printing).
• [文献書誌] K.Yokosawa: ""Effect of a static magnetic field on a slotted high-Tc SQUID magnetometer without flux dam""IEEE Trans.Appl.Supercond.. (in printing).
• [文献書誌] M.Mastuda: ""High-Tc SQUID magnetometers for use in moderate magnetically-shielded room""IEEE Trans.Appl.Supercond.. (in printing).