Development of a portable digital EPR imaging system for biological applications

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今年度は、デジタルEPR分光技術を駆使した操作性に優れたコンソールとEPR用マグネットの開発を進めた。測定対象であるマウスなどの小動物の動きにより、小動物を挿入した共振器において反射波が発生し、受信部を飽和させる問題がある。この現象を軽減するために、コンソールに反射波抑制制御機構を実装している。この自動制御の安定動作には、反射波の位相調整が必要であり、これまで手動で入力していた。反射波抑制制御で用いられる制御信号は、コンソールにおいてAD変換された反射波から位相シフトを行い生成される。そこで、反射波の位相シフトを最適化する方法として、２段階の方法を提案した。まず送信波のRF周波数を一定に増加させるとともに、受信した反射波の位相シフトを増加させ、反射波抑制制御が動作する周波数と反射波の位相シフト値を同時に粗く探索する。次にRF周波数を固定した条件下で反射波の位相シフト値をEPRスペクトル取得毎に変調し、その時の反射波の値が少なくなるように位相シフト値へフィードバックする方法を採用した。その結果、テスト試料を用いたEPR計測において、自動調整による位相シフト値の最適化が可能となった。また、RF周波数が変動した場合に位相シフト値も変動することを確認した。EPRイメージング用のマグネットについては、ネオジウム磁石片の配置方法を変更することで、均質な磁場の領域を広げることが可能となった。具体的には、正方形を多数のより小さい正方形にで分割し、その頂点に磁石片を配置することで平面に均等に磁石片を並べる方法から、六面体を多数の正三角形で分割した頂点に磁石片を配置する方法に変更した。また、外側に配置している磁石片の長さを変更することにより、EPRマグネット中央に均質な磁場領域が拡大することを磁場シミュレーションにより検証し、実際にその構造を有するEPR用マグネットの試作を進めた。