2017 Fiscal Year Research-status Report
超高感度光ポンピング磁気センサを用いた完全非接触型3次元断層画像化技術の開発
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17K01421
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
根武谷 吾 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (00276180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 寛 三重大学, 医学部附属病院, 教授 (00184804)
熊谷 寛 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (00211889)
新井 正康 北里大学, 医学部, 教授 (50222724)
小池 朋孝 北里大学, 大学病院, その他 (90523506)
岩下 義明 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (90525396)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体磁気計測 / 高感度磁気計測 / 光ポンピング原子磁気センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体磁気計測とは、心磁図(MCG :Magnetocardiography)など生体から生じる磁場を計測するものである。例えば心臓では一般に心電図(ECG :Electrocardiography)が普及しているが、これは電気を用いて計測するため肋骨や臓器、肺など、生体の導電率・誘電率分布による影響を強く受ける。これに対し磁場であれば、生体の透磁率は真空中の透磁率に近似できるため、伝達経路の影響をほぼ無視し現象そのものを観測できるようになる。
生体磁気計測には電気計測に対して数々の利点を有しているが、生体磁気は極めて小さいためその測定は困難を極め、超電導量子干渉磁束計(SQUID: Superconducting Quantum Interferences Device)のような超高感度磁気センサが必要となる。しかし、SQUIDは液体ヘリウムを必要とし装置の大型化や高コスト化を招き導入の妨げとなっている。
近年これに対し、光ポンピング原子磁気センサ(OPAM: Optically-Pumped Atomic Magnetometer)が注目されている。これは、アルカリ金属原子における光ポンピングと磁気光学回転を利用したもので、理論上超電導を用いずにSQUIDを超える感度が達成可能とされており、素子の小型化に有利だといえる。しかし、OPAMによる超高感度磁気計測は除振台等への精密固定下かつ磁気シールドでの厳重な磁気遮蔽下で実現されており、本研究の最終目的であるCIMT (Current Induced Magnetic Tomography：電流誘導磁気トモグラフィー)に利用することが困難であった。
そこで本研究では、生体磁気計測への応用を目指し、磁気シールドなしでも動作し、かつ測定部を自由に動かせるようモジュール化したOPAMモジュールの開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、X線を用いずに体内の断層画像が連続的に測定可能な、世界初のCIMT(電流誘導磁気トモグラフィー)を開発することを最終目的としている。CIMTでは完全非接触で三次元の断層像画像を測定するものであるが、超高感度の磁気センサを最低8個利用することが必要である。今年度までにおいて、地磁気等のバックグラウンド存在下において動作する光源一体型光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)の開発に成功した。しかしながら現在のOPAMが実現している測定感度は、uTオーダーであり、CIMTで必要とされるnTオーダーには到達していない。このため次年度において、さらに高感度化をはかる必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず、OPAMの高感度化をはかる。具体的な方法は、Phase Locked Loop機構を実現するアナログ・デジタル回路モジュールの開発と各回路モジュールの磁気シールド化をはかった筐体設計である。これによりnTオーダーの測定感度を達成し、それを8個用いてCIMTの評価装置を開発する。これを用いて生体ファントムのCIMT画像構築を試みる。
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| Causes of Carryover |
開発するOPAMの仕様決定が遅れ、計画通りの支出ができなかったことが理由である。次年度使用額は、開発費に充てる計画である。
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Research Products
(11 results)
