光ポンピング原子磁気センサによるＭＥＧと新原理ＮＭＦＤ－ｆＭＲＩへの挑戦

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24650221
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 融合脳計測科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 哲生 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40175336)
• 連携研究者: 笈田 武範 京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (70447910)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 原子磁気センサ / MEG / fMRI

研究概要

本研究は超伝導量子干渉素子を凌ぐ新たな超高感度光ポンピング原子磁気センサ(OPAM) によるMEG計測の実現と，MEGで捉えられる磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして捉えることに挑戦することを目的として実施した．その結果，OPAMの感度をMEG計測可能なレベルまで向上させることができ，実際にヒトを対象とした計測を実施し，開眼閉眼切り替えに伴う8-13Hzにおける事象関連脱同期の計測に成功した．さらに， NMFD-fMRIに関してシミュレーションとファントムを用いた原理検証実験を行い、振動磁場によるMR信号が変化を確認し、NMFD-fMRIの実現可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Spin-lock imaging for neural magnetic-field-dependent fMRI : Simulations and phantom studies (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: Vol.2 ページ: 63-71
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/abe/2/0/2_63/_pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly responsive AC scalar atomic magnetometer with long relaxation time (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Terao, Kazuhiro Ban, Sunao Ichihara, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: Vol.88 ページ: 063413 (6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.88.063413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human MCG measurements with high-sensitivity potassium atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamada, Yosuke Ito, Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Physiological Measurement 巻: Vol.33 ページ: 1063-1071
  • DOI: 10.1088/0967-3334/33/6/1063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of spatial homogeneity of spin polarization on magnetic field response of an optically pumped atomic magnetometer using a hybrid cell of K and Rb atoms (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 ページ: 3715-3718
  • DOI: 10.1109/TMAG.2012.2199966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field vector detection in frequency domain with an optical pumping atomic magnetometer with two probe beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 ページ: 4096-4099
  • DOI: 10.1109/TMAG.2012.2200657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of optically pumped atomic magnetometer using a K-Rb hybrid cell and its application to magnetocardiography (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: AIP advances 巻: Vol.2 ページ: 032127-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4742847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct detection of magnetic resonance signals in ultra-low field MRI using a optically pumped atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida, Masahiro Tshuchida and Tetsuo Kobayashi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magnetics 巻: Vol.48, No.11 ページ: 2877-2880
  • DOI: 10.1109/TMAG.2012.2199469
  • 査読あり
• [学会発表] NMR signal detection with a portable optically pumped atomic magnetometer module (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Takenori Oida, Hirokazu Natsukawa, Kazuhiro Okano and Natsuhiko Mizutani
  • 学会等名: 5^<th> Asia-Pacific NMR Symposium
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20131027-31
• [学会発表] Biomagnetic fileld measurements with an optically pumped atomic magnetometer using a hybrid cell of K and Rb atoms (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Daichi Sato, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20130905-08
• [学会発表] A phantom study toward MEG measurements by a newly developed compact module of atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamada, Daichi Sato, Yosuke Ito, Kazuhisa Okano, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva
  • 年月日: 20130905-08
• [学会発表] On an fMRI detecting oscillating neural magnetic fields toward fMRI-MEG combination (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara, Masahito Ueno and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging
  • 発表場所: Geneva
  • 年月日: 20130905-08
• [学会発表] Bloch simulations towards direct detection of oscillating magnetic fields using MRI with spin-lock sequence (2013)
  • 著者名/発表者名: Shizue Nagahara and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-07
• [学会発表] Rate-equation approach to optimal density ratio of K-Rb hybrid cells for optically pumped atomic magnetometers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ito, Hiroyuki Onishi, Keigo Kamada and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-07
• [学会発表] Free induced decay MR signal measurements toward ultra-low field MRI with an optically pumped atomic magnetometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 35^<th> Annual Internationa Conference of the EEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-07
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサ : その基礎と生体磁気・MR信号計測への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林哲生
  • 学会等名: 28回本生体磁気学会
  • 年月日: 20130607-08
• [学会発表] Active magnetic shielded cancelling coils for rirect detection of MR signals with atomic magnetometer in ultra-low field MRI (2013)
  • 著者名/発表者名: Takenori Oida, Masahiro Tsuchida and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: ISMRM 2013
  • 発表場所: Saltlake City, USA
  • 年月日: 20130420-26
• [学会発表] A K-Rb hybrid optically pumped atomic magnetometer toward ultra-low field multimodal MRI systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Yosuke Ito, Hiroyuki Ohnishi, Keigo Kamada and Tekenori Oida
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on Non-invasive Brain Stimulation
  • 発表場所: Leipzig, Germany
  • 年月日: 20130319-21
• [学会発表] Development of high-sensitivity portable optically pumped atomic magnetometer with orthogonal pump and probe laser beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Okano, Akira Terao, Kazuhiro Ban, Sunao Ichihara, Natsuhiko Mizutani and Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: Sensor2012
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20121028-31
• [学会発表] Development of optically pumped atomic magnetometer toward ultra-low field multimodal MRI systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi, Yosuke Ito and Tekenori Oida
  • 学会等名: Biomag2012
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20120826-30
• [学会発表] Toward ultra-low field multimodal MRI with atomic magnetometer (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: 2012IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20120701-04
• [備考]
  • URL: http://bfe.kuee.kyoto-u.ac.jp/publications03.html