| 研究課題/領域番号 |
26709015
|
|---|
| 研究機関 | 中央大学 |
|---|
研究代表者 |
土肥 徹次 中央大学, 理工学部, 准教授 (20447436)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | MEMS・NEMS / マイクロコイル / 核磁気共鳴画像（MRI） / マイクロ・ナノメカトロニクス / マイクロセンサー |
|---|
| 研究実績の概要 |
平成28年度は，平成27年度に導入した小型MRI装置を使用したMRI画像計測を進め，小型MRI装置に適した高感度マイクロコイルの試作についての研究を進めた．具体的には平成28年度はこれまで試作してきた小型MRI用マイクロコイルについて，特に平成27年度に導入した小型MRI装置の性能を活かすためのコイルの基礎特性の探求と，コイル設計の見直しを行った．
コイル設計の見直しとしては，マイクロコイル設計における巻き数と寄生容量の関係に着目し，できるだけ寄生容量が小さくなるようなコイル設計を行った．具体的にはねじ型2重構造コイルによる寄生容量低減や，3次元治具を用いた折りたたみ多層マイクロコイルの試作を行い，配線の配置をずらすことによる寄生容量の低減と，その結果として巻き数増加と巻き数増加による感度向上の試みに取り組んだ．ねじ型2重構造コイルでは，長さ10mm，平均直径7.0mm，巻き数8のマイクロコイルを試作し，寄生容量0.99pFを実現し，計測されたMRI画像のSNRも43となった．3次元治具を用いた折りたたみ多層マイクロコイルにおいては，平均直径6.25mm，長さ7mm，巻き数8のコイルを試作し，寄生容量0.518pFを達成した．しかし，画像計測においては，2.0TのMRIを使用したため，SNRは18.3となってしまった．
さらに，新たな取り組みとして，キャパシタ分割コイルによる寄生容量低減にも着手し，さらなる巻き数向上による感度向上を行った．試作コイルは直径6.5mm，長さ10mm，巻き数4であり，コイルの中間に68pFのキャパシタを挿入することで1129MHzの自己共振周波数を実現した．通常のコイルと比較し自己共振周波数を7.6%程度向上させることができ，さらなる改良をすることによって，巻き数を大幅に増加させることが可能であることが確認できた．
|
| 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
本研究課題では，平成27年度中に小型MRI装置を導入し，導入されたMRI装置に適したマイクロコイルの試作も平成27年度中に実施する予定であった．しかし，小型MRI装置の導入が遅れてしまったため，平成28年度にも引き続き小型MRIに適したマイクロコイルの設計・試作を行うことになった．しかし，平成28年度中に小型MRIに適したコイル設計を行うことになったことがきっかけとなり，キャパシタ分割コイルによる寄生容量低下による大幅な自己共振周波数の向上，および，巻き数の大幅な増加が可能であることが判明し，その結果従来想定していたよりも大幅なコイル感度向上が可能であることが判明した．これにより，当初とは想定の試作方法が変更にはなるが，平成29年度に試作するコイルでは当初の予想以上の高感度化の実現が期待できる．
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度は，平成27年度に導入した小型MRI装置に適した勾配磁場マイクロコイルの設計・試作と，平成28年度までに研究を進めてきたMRI信号計測用のマイクロコイルの研究成果を反映させた改良型3次元マイクロコイルの試作を進め，MRI画像計測の感度の大幅な向上と，その結果としてのMRI計測画像の高分解能化の実現を試みる予定である．
また，勾配磁場マイクロコイルとMRI信号計測用3次元マイクロコイルを組み合わせたシステム化を行うことによって，植物や昆虫などの微少な構造を持つ計測対象を容易に観察可能なMRI画像計測システムへと改良を進める．さらにこれらのコイルについてのスケール効果による検討によって，さらなる分解能向上を試み，1細胞レベルでの画像計測に挑戦する．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
細胞計測用MRIのコイル試作で使用する特殊材料の購入について，平成28年度中に購入予定であったものが間に合わなかったために次年度使用額が発生してしまった．具体的には，マイクロコイルの試作で使用するポリイミド基板のエッチングに使用するポリイミドエッチング液について，特殊な薬品であるために業者と守秘義務契約を締結した上で購入する必要が発生したが，守秘義務契約に時間がかかってしまい，平成28年度中の購入を見合わせた．また，ポリイミドと銅で構成されるフレキシブル基板については，過去に購入していた業者が取り扱いを中止してしまい，研究用に少量販売を行っているメーカーとの購入条件で合意ができず，これも平成28年度中の購入を見合わせた．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用となった金額については，平成28年度中に購入予定であった物品，具体的にはポリイミドエッチング液と，ポリイミドと銅で構成されるフレキシブル基板の購入に使用する予定である．なお，金額に過不足が生じた場合には，平成29年度消耗品購入予定額から充当する．
|
