| 研究課題/領域番号 |
17K06369
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
木村 孝之 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (50302328)
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| 研究分担者 |
増澤 徹 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (40199691)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 磁気センサ / 集積化センサ / CMOS / ホール素子 |
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| 研究実績の概要 |
令和元年度は３つの項目について検討を行った。まず磁気ビーズを観測するための磁気センサの改良を行った。平成３０年度までの研究で磁気ビーズを高感度で測定しうる感度を集積化磁気センサで実現したが速度がボトルネックとなっていた。そのため使用していたロックイン検出法に加えて、変調信号を周波数分割多重化することにより画素出力の並列化の予備的検討を行った。その結果、１６画素からなる磁気センサアレイにおいて20msで１６画素の測定が実現できた。これまでの測定では１画素に約１秒かかっていたことから、今年度の研究で実現した周波数分割多重化により２桁程度測定時間を短縮できた。
続いて磁気ビーズの運搬効率の良いコイルに関する検討を行った。平成３０年度まではコイルが発生する磁束密度の大きさのみを開発指針として採用し、発生する磁束密度の大きいコイル形状の検討を行ってきた。令和元年度はその指針に磁気ビーズへ加わる力と移動速度を加えることで磁気ビーズの設計精度の向上を目指した。その結果、隣接している平面トロイダルコイルの中間で磁束密度が弱まり、転送効率が落ちることが見出された。そのため、補助用の直線配線をトロイダルコイルに加えることで転送効率の改善をはかった。その結果、磁気ビーズに掛かる力を２倍にすることができた。これにより、転送効率の改善が予想できる。
最後に細胞観測、順送り運搬システムを実現するためにFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたシステムの改善を行った。その結果、1210フレーム／秒だった処理速度を約５倍の5700フレーム／秒まで向上することが出来た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究の目的は「磁気ビーズのセンシング特性の向上」、「磁気ビーズの順送り運搬機構の速度向上」、「細胞の観測、順送り運搬システムの処理速度向上」を行い、10μｍ以下の細胞の観測制度の向上と順送り運搬速度の向上を実現することである。
それぞれの項目に関して要素技術の開発は令和元年度までで実現することが出来た。しかし、当初の目的であったシステムの評価を行うことが出来なかった。これは磁気センサに使用する部品の納期が遅延してしまい代替案を含めた慎重な検討が必要になったためである。また、観測システムの構築に手間取ってしまい、精度を高めるための調整が不足し、それを実施する必要があったためである。
以上の様に、要素技術に関してはほぼ計画通り研究を進められたが、それをまとめておこなうシステムの評価が間に合わず計画からやや遅れてしまった。
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| 今後の研究の推進方策 |
１年間の研究延長が許可されたので、その間にシステムの評価と測定精度の向上を行う。遅れの原因であった部品に関しては入手出来ており、また観測システムに使用されている位置検出方法のアルゴリズム改善に関してはめどがたっている。これらは１年の内に推進できると考える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前年度に部品の納入が遅延していたため、その評価用の回路を製作することが出来なかった。そのため次年度使用額が生じた。今年度はその予算を使い評価用の回路の製作を行う予定である。
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