ȼࡃۮഃ݂ѠѽҀྌ༆ݭݺഃग़ਯ ͘ไથ࿁ Ɉ ӝҴҙӓජไඖѣইௐॽ҇ຠซ͘ȼ 神戸大学 1，JST 先端計測 2，京都大学 3, Integral Geometry Instruments 4 ż木村 建次郎 1,2, 野本 和誠 1, 美馬 勇輝 1, 大藪 範昭 3, 木村 憲明 2,4 9LVXDOL]DWLRQRIHOHFWULFFXUUHQWRQ3&% WKURXJKKROH$ WKURXJKKROH% PPîPP 3ULQWHGFLUFXLWERDUG PPîPP (OHFWULFFXUUHQWPLFURVFRSH)RFXV 0DQXIDFWXUHGE\,QWHJUDO*HRPHWU\,QVWUXPHQWV//& /DSWRSH[SORGHVDW-DSDQHVHFRQIHUHQFH /LWKLXP /L 充電 酸素 2 コバルト &R /LWKLXPPHWDO QHJDWLYHHOHFWURGH /L 放電 酸化物正極 セパレータ カーボン負極 5()KWWSZZZPDVHQDJDVDNLXDFMSUHVHQHUJ\KWPO 5()KWWSZZZDLVWJRMSDLVWBMDLVWLQIRDLVWBWRGD\YROBVSHFLDOSKWPO 5()KWWSZZZWKHLQTXLUHUQHWLQTXLUHUQHZV -従来技術の課題 - 蓄電池の非破壊検査 - ○ × × - × Organic - ○ 新技術の特徴 - 従来技術との比較の観点から - ・従来分析技術の課題であった、電池内部の電気的な問 題個所の特定を、電流経路を直接可視化することで実現 した。 ・本技術の適用により、電子デバイスの故障原因の解明 が促進され、より最適化された製造プロセスが実現され た。製品の信頼性の向上に寄与した。 &XWWLQJHGJHVXSHUVHQVLWLYHPDJQHWLFILHOGVHQVRU 7XQQHO0DJQHWRUHVLVWDQFHVHQVRU705 'HWHFWDELOLW\Q7¥+]DWURRPWHPSHUDWXUH 0LQLDWXULVDWLRQVXEPLFURPHWHU $FFHVVLELOLW\WRVDPSOHVXUIDFH /RZFRVW 5HSUHVHQWDWLYHVL]HȝPaPP 0.01 pT/√Hz &RQYHQWLRQDO648,'V\VWHP 5HSUHVHQWDWLYHVL]HȝPaPP SLFNXSFRLO 0.1 nT/√Hz $FWLYHDUHDRQ705VHQVRU 6HSDUDWLRQ QDQRaPLFURPHWHU 6DPSOH5HFKDUJHDEOHEDWWHU\ &KDPEHU 6HSDUDWLRQ PPa 6DPSOH5HFKDUJHDEOHEDWWHU\ 0DWKHPDWLFDOLPDJHSURFHVVLQJ 0DJQHWLFILHOGLPDJHIDUIURPLWVVRXUFHV 25nm×25nm ȝPîȝP 0DJQHWLFILHOGVHQVRULVWZRGLPHQVLRQDOO\ VFDQQHGDQGPDJQHWLFILHOGLPDJHLVREWDLQHG VHQVRU VDPSOH ȝP YROWDJHVRXUFH 6LPXODWHGH[SHULPHWDOGDWa ij[\] +][\LPDJH )DUIURPPDJQHWLFVRXUFHV PDJQHWLFILHOGVSUHDGDQGLWLVGLIILFXOWWR XQGHUVWDQGWKHVWUXFWXUHRIVRXUFHV 3ULQFLSOHRI(OHFWURPDJQHWLFILHOG5HFRQVWUXFWLRQPHWKRG(0)50 %DVLFHTXDWLRQRI6WDWLFPDJQHWLFILHOG 'M = …………………….(1) *HQHUDOVROXWLRQ M x y z = ³³ e ik x x + ik y y ^a k x k y e Z k x +k y + b k x k y e =GHULYDWLYHRIVWDWLFPDJQHWLFILHOG M z x y z = ³³ e ik x x + ik y y k x + k y ^a k x k y e Z k x +k y Z k x +k y `dk x dk y b k x k y e Z k x +k y …………………….(2) `dk x dk y ………….(3) 3ULQFLSOHRI(OHFWURPDJQHWLFILHOG5HFRQVWUXFWLRQPHWKRG(0)50 \ z k x k y · §¨ ¸ a k x k y = \ k x k y + ¨ k x + k y ¸¹ © …………………….() \ z k x k y · §¨ ¸ bk x k y = \ k x k y ¨ k x + k y ¸¹ © …………………….() )URPHTXDWLRQLQEHIRUHSDJH \ z k x k y · Z §¨ ¸e M x y z = ³³ e ^ \k x k y + ¨ k x + k y ¸¹ © \ z k x k y · Z kx +k y §¨ ¸e + \ k x k y `dk x dk y ¸ ¨ kx + k y ¹ © ik x x + ik y y k x +k y …………………….() 8VLQJ1HXPDQQ'LULFKOHW%&'PDJQHWLFILHOGLQWKHYLFLQLW\RIPDJQHWLF ILHOGVRXUFHVFDQEHH[DFWO\UHFRQVWUXFWHG >@..LPXUD<0LPD1.LPXUD12\DEX7,QDR(OHFWURQLFVSDFNDJLQJWHFKQRORJ\>@<0LPD12\DEX7,QDR1.LPXUD. .LPXUD3URFHHGLQJVRI,(((&3076\PSRVLXP-DSDQ>@..LPXUDHWDO-61', 8VHUFDQLPDJHWKHFXUUHQWGLVWULEXWLRQLQVLGHWKHHOHFWULFFRPSRQHQWV HYHQLIPDJQHWLFVHQVRUFDQQRWEHFORVHGWRWKHRQH 5HFRQVWUXFWHGLPDJH 0DJQHWLFVHQVRU 神 0HDVXUHPHQWGDWDVLPXODWLRQ 0HDVXUHPHQW &XUUHQWSDWK SDVVLYDWLRQOD\HU ȝP 5HFRQVWUXFWLRQ (OHFWULFYROWDJHVRXUFH ȝPîȝP ȝPîȝP %\..LPXUD ,IPDJQHWLFVHQVRULVVHSDUDWHGIURPWKHPDJQHWLFVRXUFHZLWKSDVVLYDWLRQOD\HULWLVGLIILFXOW WRMXGJHKRZHOHFWULFFXUUHQWLVIORZLQJLQVLGHWKHHOHFWULFFRPSRQHQWVXVLQJWKHPDJQHWLFILHOG LPDJHDURXQGLWVSDVVLYDWLRQPDWHULDOGXHWRWKHPDJQHWLFILHOGVSUHDGLQJVKRZQLQWKHOHIW LPDJH 8VLQJWKHUHFRQVWUXFWLRQVRIWZDUHRULJLQDOO\GHYHORSHGLQRXUODERUDWRU\FXUUHQWGLVWULEXWLRQ LVFOHDUO\YLVXDOL]HGLQULJKWLPDJH$IWHUUHFRQVWUXFWLRQSURFHGXUHOHIWPDJQHWLFILHOGLPDJHLV IRXQGWREHGHULYHGIURPWKH&KLQHVHFKDUDFWHU³神´ 想定される用途 ・電子部品の非破壊検査に適用。特に表面を金属に覆われた デバイス ( 蓄電池 , 燃料電池 , 多層基板 ) 等への応用に適する。 - 電子部品の品質管理 ・インフラ検査への適用。コンクリート内部の鉄筋腐食検査 に適用可能である。 - インフラ保全 ・生体内の磁気微粒子癌マーカの位置特定技術に活用するこ とができる。 - 癌早期発見 - 9LVXDOL]DWLRQRIHOHFWULFFXUUHQWLQVLGHPDWHULDOVFRYHUHGZLWKDPHWDOILOP VDPSOH VHWXS705PLFURVFRSHFPW\SH 705VHQVRUPRGXOH FUDFN 7KLFNQHVVRIDOXPLQXPILOPP 7RWDOJDSEHWZHHQVHQVRUDQGVDPSOHDERXWP 6HQVRUVL]HPîP7\SLFDOYDOXH 9LVXDOL]DWLRQRIHOHFWULFFXUUHQWLQVLGHPDWHULDOVFRYHUHGZLWKDPHWDOILOP PPîPP FUDFN FUDFN &XUUHQWGHQVLW\LVLQFUHDVHGDWWKHFUDFNSRVLWLRQ ,PDJHGE\<XNL0LPD (OHFWULFFXUUHQWYLVXDOL]DWLRQLQVLGHFHUDPLFFKLSIXVH 【 】 705 VHQVRU ] ] HOHFWULFFXUUHQW 0LFURVFDOH,PDJLQJ 電流経路映像化装置 Focus 002 - Integral Geometry Instruments 社製 - %QKNHQTGFF[EWTTGPVKOCIKPI 6/4UGPUQT 5HFRQVWUXFWLRQRIPDJQHWLFILHOGGLVWULEXWLRQLQVLGHFRPPHUFLDOOLWKLXP LRQEDWWHU\IRUDXWRPRELOH 'H y u J y z 0DJQHWLFILHOGRILQSODQHGLUHFWLRQ (OHFWULFVKRUW ,QWHUIXVHGSDUWLFOH FFP$SL[HO Hy Reconstructed image FRQWRXUJUDJK 'LVWLQJXLVKWKHHOHFWULFVKRUWSRLQWIURPWKHLQWHUIXVHGSDUWLFOH x z 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm Al LiCoO 2 PE C Cu y 100Hz, pp) LiPF6 ( DMC＋EC) Al + Cu − DMC: Dimethyl Carbonate EC: Ethylene Carbonate Li F ＋ F F P ー F F F 10 mm 10 mm ,QVSHFWLRQRIUHLQIRUFHGFRQFUHWH Demonstration 2 TMR センサにより 2 次元磁場分布を撮影 TMR センサ 1mm 測定データ 1 (z =0 mm) 測定データ 2 (z =1 mm) 2 本の鉄棒 ( 直径 1mm) を配置 1 本は中央部が腐食 (RUST）している。 2mm 埋没 EM-FRM 法 物体内部の映像化 (z =3 mm) 樹脂 樹脂で固定 脂 固定板 コンクリート内の腐食した鉄筋を模擬 縮小実験 センササイズ 2μm×4μm 走査エリア 30mm, 鉄筋直径 1mm, かぶり 2mm Demonstration 2 測定試料 ( 真上から見た図 ) 保護膜表面での磁場分布像 測定データ 1 (z =0 mm) 腐食状態の決定可能 保護膜内部の磁場分布像 再構成画像 (z =3 mm) Demonstration 3 TMR センサにより 測定試料 ( 真上から見た図 ) 2 次元磁場分布を撮影 170 mm TMR センサ 測定データ 1 (z = 0 mm) 測定データ 2 (z = 1 mm) 実際のコンクリート 再構成 物体内部の映像化 170 mm (z = 12 mm) 観察エリア 80 mm×80 mm 木箱にコンクリートを 実際の鉄筋 長さ 35 mm 流し込んだもの 実際の鉄筋 長さ 45 mm 縮小実験 センササイズ 1 mm× 1 mm 直径 13 mm 鉄筋 走査エリア 80 mm, 鉄筋直径 13mm, かぶり 13 mm Demonstration 3 測定データ 1 (z =0 mm) 測定データ 1 (z =0 mm) コンクリート内部の映像化 (z = 12 mm) 鉄筋表面の凹凸 30mm×30mm 80 mm × 80 mm 80 mm × 80 mm -7RZDUGPHGLFDOGLDJQRVLV Magnetic Particle Imaging with TMR sensor and field reconstruction Lymph nodes Sentinel nodes Antibody Magnetic particle Polymer Magnetic particle Tumor 0agnetization curve of magnetic nanoparticle M magnetization intensity m H0 = 0 saturated magnetization m MS H0 大 0 H0 magnetic field intensity m H0 小 saturated magnetization MS rotational Brownian motion Néel rotation Magnetic Particle Imaging with TMR sensor and field reconstruction 20 mm×20 mm 20 mm×20 mm By T. Suzuki Antibody Polymer Magnetic particle 1 mm from sample surface bias; 0.8 mT size of nanoparticle: about 100 nm Magnetic Particle Imaging with TMR sensor and field reconstruction 20 mm×20 mm By T. Suzuki 2 mm from sample surface 20 mm×20 mm By T. Suzuki Reconstruction bias; 0.8 mT size of nanoparticle: about 100 nm Visualizing of esophagus of Angel Fish by MPI After injection magnetic fluid into the mouth, specification of the location of MNPs inside “Engel Fish” ! By T. Suzuki scan area : 2.5 cm × 2.5 cm External bias magnetic intensity : 0.8 mT 企業への期待 ・企業の製品の信頼性向上のために、本技術を活用した共同研 究を希望。特にリチウムイオン蓄電池、燃料電池の開発を行う 企業に本技術の有効性を紹介したい。- 電子部品の品質管理 ・首都高速道路や鉄道高架の鉄筋検査への活用への協力 - インフラ保全 ・本技術の海外展開に協力を依頼。現在国内での活用が中心。 - 技術の普及 - 産学連携の経歴 ż + 年 月 日神戸大学発ベンチャー企業 ,17(*5$/*(20(75<,167580(176 社 ,*, 社 ) を創立。 ż + 年磁気イメージング装置を ,*, 社より商品発表（日本経済新聞等） 。 ż + 年 + 年装置活用の依頼が、年間100 サンプル程度 ż + 年トンネル覆工検査レーダーにソフトウェア採用決定。 ż + 年-67 先端計測分析技術・機器開発プログラムに採択 ż 日本経済新聞、化学工業日報など報道１０件程度。 ż 共同研究企業 大手電気メーカ等 合計６社。 [ 連絡先 ] 木村 建次郎 E-mail: [email protected] 神戸大学 大学院理学研究科 〒657-8501 神戸 区六甲台町 1-1理学部 A 棟 126 号室 電話：078-803-5702( 伸島)
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