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2018 年度 実施状況報告書

簡易型・小型の核磁気共鳴装置の開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04104
研究機関岡山大学

研究代表者

金 錫範  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00287963)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード小型核磁気共鳴装置 / NMR信号測定回路 / NMR Relaxometry / 高温超電導バルク体 / 次世代高温超電導線材
研究実績の概要

本研究では,簡便な方法でNMR信号が計測できる小型の磁気共鳴装置を開発するためのハードウェア(マグネット,信号検出用コイルと制御回路,磁場補正用コイルと駆動回路など)とソフトウェア(NMR信号取得・処理用)の両方について電磁場数値解析・電気回路設計および実証実験に基づいた検討を行い,研究期間の最終年度には開発したプロットタイプの小型磁気共鳴装置によるNMR信号の取得を目標として行っている。開発する核磁気共鳴装置は,発生磁場強度は1.5 Tの小型NMR Relaxometryであり,本年度は主にハードウェアについて検討し,研究実績は次のようになる。① 小型NMR Relaxometry用マグネットの開発:本研究では,磁場源として高温超伝導バルク体と次世代高温超伝導線材によるマグネットを提案しており,まず発生磁場強度1.5 Tと磁場補正無しの状態で磁場均一度100 ppm/cm3以上を得るためのマグネットの概念設計を行った。実用化を考慮した場合,室温空間の直径が40mm以上必要と考え,その室温空間に直径10mmの球状の空間を測定領域として制限した電磁場数値解析を行い,概念の設計が終わっている。②NMR信号検出用のコイルと制御・駆動回路の開発:NMR信号を検出するためには, 検出のコイルと 励磁(送信),駆動回路などが必要であり,現在デジタル式とアナログ式の2種類の信号測定回路について同時に検討しており,回路の基本設計が終わっている段階である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

①小型NMR Relaxometry用マグネットの開発
・高温超伝導バルク体の磁場源: 高温超伝導バルク体は,強力なピン止め効果により印加された磁場に対して強度と形状をそのまま捕捉することができる。高温超伝導バルク体を磁場源として使うために,磁場中励磁法を用いて現有している10T級の超伝導マグネットと同じ寸法について3次元電磁場数値解析による検討を行った。まず,励磁用超電導マグネットによる磁場均一度を向上させるための磁性体の形状と配置について検討し,磁場均一度を向上させた状態で高温超伝導バルク体による形状最適化について検討した。現在では,概念形状設計が終わった段階である。
・高温超伝導線材の磁場源:高温超伝導線材を用いたマグネットの場合,高温超伝導バルク体による磁場源より設計自由度が高く,磁場均一度を向上させることも可能となる。しかしながら,次世代高温超伝導線材は非常に高価であるため,線材の使用量を考慮した設計を行う必要があり,三つの基本構造について3次元電磁場数値解析による検討を行い,基本構造を決定した。
②NMR信号検出用のコイルと制御・駆動回路:NMR信号を検出するためには, 検出のコイルと 励磁(送信),駆動回路などが必要であり,デジタル式とアナログ式の2種類の信号測定回路について同時に検討しており,回路の基本設計が終わっている段階である。
上記の研究成果は,順調に進んでいると評価される。

今後の研究の推進方策

ほぼ予定通りに研究が進んでおり,概念設計が終わった段階なので,その基本形状をベースとした最適化を予定とおり進めていく。

次年度使用額が生じた理由

他に発生した予算で物品購入することができたので次年度使用額が生じており,合わせて次年度の物品購入に充てる。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Current bypassing and transient stability in a partially insulated HTS coil2018

    • 著者名/発表者名
      SeokBeom Kim, Haruyoshi Okusa, Kentaro Tami, and Hiroshi Ueda
    • 雑誌名

      Trans. on Applied Superconductivity

      巻: 28 ページ: 4603105

    • DOI

      10.1109/TASC.2017.2787108

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of HTS bulk NMR relaxometry with ring-shaped iron2018

    • 著者名/発表者名
      SeokBeom Kim, Susumu Fukada, Ryota Nomura, and Hiroshi Ueda
    • 雑誌名

      Trans. on Applied Superconductivity

      巻: 28 ページ: 4301505

    • DOI

      10.1109/TASC.2017.2785260

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2G HTS magnet with smart insulation method2018

    • 著者名/発表者名
      Young-Sik Jo, Hyung-Wook Kim, Seog-Whan Kim, Doohun Kim, Rock-Kil Ko, Dong-Woo Ha, Heui Joo Park, Ho Min Kim, Dong-Gyun Ahn, Jung-Pyo Hong, Jin Hur, and Seok-Beom Kim
    • 雑誌名

      Trans. on Applied Superconductivity

      巻: 28 ページ: 4600404

    • DOI

      10.1109/TASC.2017.2779491

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An extended thin approximation method to simulate screening current induced in REBCO coils2018

    • 著者名/発表者名
      So Noguchi, Seungyong Hahn, Hiroshi Ueda, SeokBeom Kim, and Atsushi Ishiyama
    • 雑誌名

      Trans. on Magnetics

      巻: 54 ページ: 7201904

    • DOI

      10.1109/TMAG.2017.2752083

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical Simulation on Behaviour of Magnetic Beads in Magnetic Filter for Medical Protein Screening System using High Gradient Magnetic Separation2018

    • 著者名/発表者名
      M Kubota, Y Mori, S B Kim and H Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 1054 ページ: 012085

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1054/1/012085

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Simulation on Coupling Current for Multifilamentary HTS Wire2018

    • 著者名/発表者名
      T Koizumi, E Morikawa, S B Kim and H Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 1054 ページ: 012039

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1054/1/012039

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高強度小型多機能スケルトンサイクロトロンの開発 -遮蔽電流磁場解析-2018

    • 著者名/発表者名
      粟津 佑太, 金 錫範, 植田 浩史, 野口 聡, 石山 敦士, 渡部 智則, 長屋 重夫, 吉田 潤, 鶴留 武尚, 高橋 伸明, 三上 行雄 ,福田 光宏
    • 学会等名
      2018年度春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 500 MHz LTS/REBCO NMRの遮蔽電流磁場解析2018

    • 著者名/発表者名
      盛川 瑛亮, 小泉 智暉, 金 錫範, 植田 浩史, 濱田 衞, 柳澤 吉紀, 前田 秀明
    • 学会等名
      2018年度春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] Development of stacked HTS bulk magnet for compact NMR relaxometry2018

    • 著者名/発表者名
      S.B. Kim, K. Otokura, H. Ueda
    • 学会等名
      27th International Cryogenic Engineering Conference - International Cryogenic Materials Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation on screening and coupling current distribution in coil wound with high temperature superconducting tape2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ueda, T. Koizumi, E. Morikawa, S.B. Kim, A. Ishiyama, S. Noguchi
    • 学会等名
      27th International Cryogenic Engineering Conference - International Cryogenic Materials Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] REBCO コイルの遮蔽電流に起因する巻線内電磁力解析2018

    • 著者名/発表者名
      徳永佳祐, 盛川瑛亮, 小泉智暉, 金錫範, 植田浩史
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] 高温超電導コイルの小型化とインダクタンス制御に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      西川大亮, 立田貴裕, 大草晴義, 金錫範, 植田浩史
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] 医薬用タンパク質の高勾配磁気分離用 磁性フィルターの断面形状設計2018

    • 著者名/発表者名
      安部拓郎, 窪田幹久, 森優輝, 金錫範, 植田浩史
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] Halbach配列の永久磁石によるシリンダ形状マグネットの磁場均一度向上に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬瞭, 喜来雅人, 冨坂良和, 石井翔己, 小谷健斗, 植田浩史, 金錫範
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] 単板磁気試験器を用いた電磁鋼板の2H コイル法による磁界強度測定法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      太田葵, 藤本賢哉, 大原慎也, 植田浩史, 金錫範
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] Study on the properties of a normal transition and current bypassing of NI coil wound with 2G wires without stabilizer2018

    • 著者名/発表者名
      SeokBeom Kim, Haruyoshi Okusa, Takahiro Tatsuta, Hiroshi Ueda
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Turn-to-turn Contact Resistance Measurement of No-Insulation REBCO Pancake Coil2018

    • 著者名/発表者名
      So Noguchi, Ryosuke Miyao, SeokBeom Kim, Haruyoshi Okusa, Takahiro Tatsuta, Hiroshi Ueda
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on the electrical transient stability of no-insulation HTS coil with metal protection ring2018

    • 著者名/発表者名
      Haruyoshi Okusa, SeokBeom Kim, Takahiro Tatsuta, Hiroshi Ueda
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation on Screening Current-induced Field in a Bi-2223 Multifilamentary Tape Coil2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Koizumi, Eisuke Morikawa, SeokBeom Kim, Hiroshi Ueda, Mamoru Hamada, Yoshinori Yanagisawa, Hideaki Maeda
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical Characteristics of Smart Insulation 2G HTS coil according to fabrication method2018

    • 著者名/発表者名
      Young-Sik Jo, Hyung-Wook Kim, Seog-Whan Kim, Doohun Kim, DongWoo Ha, Rock-Kil Ko, Ji Hyung Kim, Ho Min Kim, SeokBeom Kim and Jung-Pyo Hong
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 無絶縁REBCOマグネットのターン間接触抵抗の測定方法2018

    • 著者名/発表者名
      野口 聡, 立田 貴裕, 植田 浩史, 金 錫範
    • 学会等名
      2018年度秋季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 500 MHz LTS/REBCO NMRにおける遮蔽電流磁場解析による磁場均一度評価2018

    • 著者名/発表者名
      盛川 瑛亮, 徳永 佳祐, 小泉 智暉, 金 錫範, 植田 浩史, 柳澤 吉紀
    • 学会等名
      2018年度秋季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 次世代医療用スケルトンサイクロトロンに用いる高温超電導コイルシステムの電磁力解析2018

    • 著者名/発表者名
      粟津 佑太, 金 錫範, 植田 浩史, 野口 聡, 渡部 智則, 長屋 重夫, 吉田 潤, 福田 光宏, 石山 敦士
    • 学会等名
      2018年度秋季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] Design and Trial Production of Magnetic Filter for Medical Protein Screening System using High Gradient Magnetic Separation2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Mori, Mikihisa Kubota, Takuro Abe, S.B Kim, Hiroshi Ueda
    • 学会等名
      31th International Symposium on Superconductivity
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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