脳科学研究のための機能的電子スピン共鳴イメージング法の研究

• Project/Area Number: 21360193
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 平田 拓 Hokkaido University, 情報科学研究科, 教授 (60250958)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2011: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2010: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 電子スピン共鳴 / エネルギー吸収スペクトル / pH / 酸素分圧 / イメージング / ニトロキシルラジカル / スペクトル / 画像再構成 / MRI

Research Abstract

平成22年度は、計画通り電子スピン共鳴(ESR)スペクトルからpHおよび酸素分圧を可視化する実験を行った。pH感受性および酸素感受性のニトロキシルラジカル分子二種類を使用し、試験管による模擬試料を用いてpHおよび酸素分圧を可視化した。実験に先立ち取得したpHおよび酸素分圧の校正曲線を用いて、スペクトル空間ESRイメージング法により得られたスペクトル情報をpHおよび酸素感受性に変換した。実験の結果、pHの分解能0.1程度、酸素分圧の分解能5mmHgが得られた。しかしながら、酸素分圧の測定値の精度が十分ではないことが明らかとなったため、データ処理の方法等を再検討した。その結果、実験において次の課題が明らかとなり、データ処理により外乱の影響を取り除く補正を行った。すなわち、(1)マグネット温度のドリフトによる中心磁場の変化、(2)磁場掃引幅の誤差、(3)磁場掃引幅の変化に起因する中心磁場の変化、(4)水溶液試料中のうず電流によるスペクトルの歪み、が最終的に得られるスペクトル情報に対して外乱となることが分かった。pHの可視化については、ニトロキシルラジカルの超微細構造による3つのエネルギー吸収スペクトルの内、低磁場側のスペクトルと中間のスペクトルの間隔を測定することによりpHを測定した。それぞれのスペクトルを単独で測定したデータから二つのエネルギー吸収の間隔を求める方法においては、上記の四つの点は相殺され精度が改善された。これらの結果は、スペクトル空間ESRイメージング法を用いて生体内の機能的情報を可視化する際に有用な知見である。

Research Products

• [Presentation] EPR-pHイメージングのミッシングアングル低減法に関する実験 (2010)
  • Author(s): 幸田俊一, J.Goodwin, 藤井博匡, 平田拓
  • Organizer: 電子スピンサイエンス学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] 電子常磁性共鳴を用いた酸素分圧分布の可視化に関する研究 (2010)
  • Author(s): 伴苗修平, J.Goodwin, 藤井博匡, 平田拓
  • Organizer: 電子スピンサイエンス学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2010-11-12
• [Presentation] EPRを用いた2分子同時イメージング法の基礎的実験 (2009)
  • Author(s): 伊藤良平、藤井博匡、平田拓
  • Organizer: 電子スピンサイエンス学会
  • Place of Presentation: 神戸大学(神戸市)
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] 300MHz Arderman-Grant型NMR/EPR共振器の開発 (2009)
  • Author(s): 佐々木友明、大淵仁史、平田拓
  • Organizer: 電子スピンサイエンス学会
  • Place of Presentation: 神戸大学(神戸市)
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Remarks]
  • URL: http://www.bme.ist.hokudai.ac.jp/BPE/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.bme.ist.hokudai.ac.jp/BPE/index-j.html