2020 Fiscal Year Research-status Report

磁気ハイパーサーミアに用いる磁性ナノ粒子を利用した非侵襲温度計測法の開発

Research Project

Project/Area Number	20K12663
Research Institution	Akita University
Principal Investigator	山本良之秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (70322120)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	磁性ナノ粒子 / ハイパーサーミア / 温度計測
Outline of Annual Research Achievements	ガン細胞が熱に弱いことを利用して，磁性体をガン組織に埋入して交流磁場を印可し，非侵襲的にガンの加温治療を行う磁気ハイパーサーミアの実現に向けた研究が行われている。この手法の問題点として過熱による正常細胞へのダメージがあるが，過熱を防ぐために温度を監視するには温度プローブを刺入する必要があるため，利点である非侵襲性が損なわれる問題があった。本研究ではこれを解決するために磁性ナノ粒子の交流磁場に対する非線形磁化と緩和現象を利用し，発熱体となる磁性ナノ粒子そのものを温度プローブとして用いることで非侵襲的に温度を測定し，定温加熱システムを実現することを目的として研究を行う。令和2年度では，本補助金で整備したデジタルロックインアンプによる3次高調波検波機能を用いて，磁性ナノ粒子の非線形磁化に起因する3次高調波信号をピックアップコイルで検出する測定系を整備した。まず酸化鉄ナノ粒子試料を水に分散した磁性流体試料に交流磁場を印可して実測した試料温度に対する，磁化の3次高調波信号の振幅と位相を測定した。次に試料実測温度に対する磁化信号の関係を用いて，再び測定した磁化信号から温度に変換することによって，非接触温度推定の実験を行った。これまでの実験ではオシロスコープで捉えた信号からソフトウェア的に3次高調波を検出していたが，ロックインアンプによる高感度検出の結果，温度推定精度を1桁程度改善することが出来た。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度に実施予定であった測定系の整備を完了し，予備的な実験データの取得を行うことができたため。
Strategy for Future Research Activity	課題申請時の実施計画と同様に，定温制御のために交流磁場に加えて直流磁場を印可した場合の実験を行う予定である。
Causes of Carryover	コロナ禍によって学会がオンライン開催となり，当初予定していた学会参加のための旅費が必要なくなったため。次年度分の助成金と合わせて，物品費として使用予定。