メタホウ酸銅 磁界近赤外光制御　電子回路故障解析　ミサイル飛翔異常　機能補完　次弾発射　自ら誘導支援　生体磁気操縦戦闘機

〇磁気の画像化への応用

　１テスラとは、１ｍの距離の間で、１秒間に１Vの起電力を生じる磁束密度のことである。磁束を導体が横切る都度、導体内に電力を誘導するからである。0.01テスラなら0.01Vだ。逆に言うなら導線を毎秒１mで磁界内を移動させても0.01Vしか発生しない程、微弱な磁界ということになる。
　現在主流であるデジタル回路はTTL規格でオンの時0.5Vで作動しているし、CMOS規格なら0.3Vである。回路の導線には立ち上がりが非常にエッジの立った電気パルスが高bpsで流れている。パルスが移動すると磁束が変化するので磁束内を移動するのと同じことである。
　実際に、デジタル機器に電卓などのラジオ受信機を近づけるとかなりのノイズが発声する。回路内を多数のパルスが移動しているからだ。磁束が変化すると電磁波が生じるので、その電磁波をノイズとしてラジオ受信機が拾うのである。
　もし、デジタル回路等から発生する微弱な磁界により光学特性が変化する材質を、電子回路の表面に積層出来れば、信号の流れを詳細に捉えることができるだろう。
　電子回路の動作や故障の解析などに、従来、サーモグラフィ画像を使うことはあったが、サーモグラフィ画像では、基盤の熱容量が大きく時定数が大きいため電子信号の高速変化までは捉えることが出来なかった。精々、断線先の部分が冷えているのを見つけるのが関の山である。電子回路は、半導体素子等に熱が籠り、熱暴走を防止する為、熱を吸収できるよう熱容量を大きくしたり、熱伝導率を大きく作ってあるのだから当然と言えば当然である。
　また漏れ出る電磁波を捉えるにも、電磁波は光速で伝達するので波長が電子回路の寸法と比較して大きく、大まかなノイズ源を押さえて当たりをつけることは出来ても、結局は微細な集積回路上の場所を特定するには素子を覆うモールドを破壊し顕微鏡で探さなければ分からない。
　しかし、近赤外線領域の光を制御できるのであれば、波長が短いので高い分解能で信号の変化を捉えることが可能だ。
　例えば運用中の装置の近赤外映像が得られるなら、正常か異常かを判別可能だ。もちろん肉眼では早すぎて分からないだろうが、高速度映像ならパルスの流れの状態を映像化できる。
　この映像データを教師データセットとしてＡＩにディープラーニングすれば、異常の内容まで識別できるだろう。
　これらにより異常感知が出来るならBITE(ビルトインテスト)に用いることができる。器材を運用中にリアルタイムで異常の発生の端緒や、悪化の状況を把握できることになる訳だ。
　例えばミサイルなどは発射してしまえば内部で異常が発生しても原因が分からないまま故障で終わってしまう。発射試験でもミサイルの回収そのものが難しく、落下したものでは多くは物理的に破損しているだろう。したがって分解して故障を究明すること自体難しい。
　ミサイル自身が、飛翔中に異常内容が分かれば、自動的に生きている回路で機能を補うなどの制御が出来る可能性が出来る。もし、ミッションそのものが不可能であれば、故障したミサイルがミッションアボートの信号を発して、時を置かずに次のミサイルを発射したり、自らは次弾の誘導の支援に当たるなどの対応も可能になるだろう。
　また他に、磁気で近赤外線を操作できる物質を用いれば、生体から出る磁気変化を捉えることもできる。生物は神経細胞の軸索を通じて電流を流しているからだ。
　非侵襲的なセンサーで脳の活動を捉える方法としては、fMRIや脳波計測、ニルスなどがあるが、時間分解能が低いとか、頭蓋を通して見るので空間分解能が低いなどの制約がある。
　問題は、頭蓋が計測の障害になることだ。程度問題にせよ電磁波よりは磁気の方が体の水分などを透過し易いし、磁性体製の微細な針などを頭皮に設置すれば脳内からの磁束を集中することもできるだろう。
　磁性体針などを用いて磁場の出口を作り、磁束の分布を画像化すれば脳内の神経束の活動を捉えて画像化することも可能になるかもしれない。脳波計は外部からのノイズを遮蔽しなければ使い難いが、微弱な磁束の映像化なら低ノイズでの情報収集が可能になる。
　実現にはハードルは高いと思うが、高いＧが掛る中、重い手足を動かすこと無くＢＭＩ（ブレイン・マシーン・インタフェース）で軽快に操縦し、戦闘することが可能な戦闘機なども実現出来るようになるかもしれない。
　まずは、もっと高温で機能するようなマルチフェロイック物質を作ることが必要だ。

理化学研究所創発物性科学研究センター
https://cems.riken.jp/jp/
東北大学多元物質科学研究所
http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/

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