超高感度光ポンピング原子磁気センサによる極微弱な生体磁気信号計測システムの開発

利用超高灵敏度光泵浦原子磁传感器开发超微弱生物磁信号测量系统

• 批准号: 12J05350
• 负责人: 鎌田 啓吾
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05350/
• 关键词: 光ポンピング原子磁気センサ; 脳磁図; SQUID; 事象関連脱同期; 事象関連脳磁界; グラジオメータ; 事象関連磁界; 生体磁気計測; 心磁図

光ポンピング原子磁気センサを用いた生体磁気計測システム実現に向けて、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサを用いて前年度に計測したヒトの脳磁図(MEG)を、本年度はSQUIDを用いたMEG計測装置により計測し、モジュール型の光ポンピング原子磁気センサによる計測結果の妥当性を検証した。原子磁気センサ及びSQUIDにおいて、ほぼ同等な事象関連脱同期(ERD)及び事象関連脳磁界(ERF)が観測され、光ポンピング原子磁気センサによるヒトMEG計測の実現可能性及びSQUIDに対する代替性を示す結果を得た。これらの研究成果は、国内学会において発表し、学術論文誌に投稿・採録された。光ポンピング原子磁気センサシステムの多チャンネル化及び高感度化の実現に向けて、光学的グラジオメータを構成しその性能を検証した。一つのアルカリ金属セルに2本のポンプ光と2本のプローブ光を照射し、2組の受光回路を用いて計測する従来法と異なり、2本のポンプ光を照射した上で、1本のプローブ光をミラーで折り返して2回照射し、1組の受光回路を用いて計測することで、光学的にグラジオメータを構成した。プローブ光と受光回路が少なくなることで、小型化により適した構成となり、高感度かつ多チャンネルなセンサシステムの実現に役立つことが期待される。効率的に差動計測を行うことが出来る適切な動作条件を実験により導出し、理論値計算によりその妥当性を確認した。光学的グラジオメータを適切な動作条件において動作させることで、20 fTrms/√Hz以上であった感度が差動計測により10 fTrms/√Hz以下にまで改善し、光学的グラジオメータによる環境磁場ノイズ低減及び信号対雑音比向上効果を示した。これらの研究成果は、国内学会において発表し、学術論文誌に投稿・採録された。

To verify the validity of the measurement results of the MEG measurement device used in SQUID this year. The experimental results of MEG measurement of atomic magnetic field and SQUID are presented. The results of this research are published in the Chinese Academy of Sciences and published in the journal of academic papers. The performance of the optical and magnetic systems is demonstrated by the realization of the optical and magnetic systems. One group of metal elements is irradiated with two groups of light, two groups of light receiving circuits are measured with two groups of light receiving circuits, two groups of light elements are irradiated with two groups of light receiving circuits, one group of light receiving circuits is measured with two groups of light receiving circuits, and two groups of light receiving circuits are measured with two groups of light receiving circuits. The number of light-receiving circuits is small, the size is small, the structure is suitable, the sensitivity is high, the number of light-receiving circuits is high, and the performance is expected. The accuracy of the differential measurement is confirmed by the calculation of the appropriate operating conditions. The optical phase shift ratio is adjusted to the appropriate operating conditions, and the sensitivity is improved below 10 fTrms/Hz. The optical phase shift ratio is reduced to the ambient magnetic field, and the signal to noise ratio is increased. The results of this research are published in the Chinese Academy of Sciences and published in the journal of academic papers.

项目成果

モジュール型光ホンピング原子磁気センサによるMEG 計測

使用模块化光泵原子磁传感器进行 MEG 测量

• 发表时间: 2014
• 作者: 鎌田啓吾;佐藤大地;伊藤陽介;夏川浩明;岡野一久;水谷夏彦;小林哲生
• 通讯作者: 小林哲生

K-Rbハイフリッドセルを用いた光ポンピング原子磁気センサによる生体磁気多点同時計測に向けた検討

K-Rb高炸池光泵原子磁传感器同步生物磁多点测量研究

• 发表时间: 2013
• 期刊: 第28回日本生体磁気学会論文集
• 作者: 佐藤大地;大西宏征;鎌田啓吾;伊藤陽介;小林哲生
• 通讯作者: 小林哲生

光ポンピング原子磁気センサにおける光学的差動計測

光泵原子磁传感器中的光学差分测量

• 发表时间: 2014
• 期刊: 電気学会計測研究会資料
• 作者: Koizumi A;Kobayashi H;et al.;鎌田啓吾，伊藤陽介，夏川浩明，岡野一久，水谷夏彦，小林哲生;春本敏之，安佛尚志，深津武馬;鎌田啓吾，伊藤陽介，市原直，水谷夏彦，小林哲生
• 通讯作者: 鎌田啓吾，伊藤陽介，市原直，水谷夏彦，小林哲生

Noise reduction and signal-to-noise ratio improvement of atomic magnetometers with optical gradiometer configurations

• DOI: 10.1364/oe.23.006976
• 发表时间: 2015-03-09
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Kamada, Keigo;Ito, Yosuke;Kobayashi, Tetsuo
• 通讯作者: Kobayashi, Tetsuo

Human magnetoencephalogram measurements using newly developed compact module of high-sensitivity atomic magnetometer

• DOI: 10.7567/jjap.54.026601
• 发表时间: 2015-02-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kameda, Keigo;Sato, Daichi;Kobayashi, Tetsuo
• 通讯作者: Kobayashi, Tetsuo