| Project/Area Number |
23K20939
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| Project/Area Number (Other) |
21H01342 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笹山 瑛由 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (60636249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田上 周路 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (80420503)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | 磁気マーカー / イメージングシステム / 磁気センサアレイ / 磁気計測 / 信号処理 / 磁気粒子イメージング / 磁気ナノ粒子 / センサアレイ / 体内診断 / 逆問題解析 / 順問題解析 / 光ポンピング磁力計 / 傾斜磁界 / 空間フィルタ / マルチセンサー / インバーター |
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| Outline of Research at the Start |
磁気センサアレイを用いた磁気ナノ粒子イメージングにおいて、空間フィルタ法の適用（一種の逆問題解析技術）を磁気ナノ粒子イメージングへ導入することで、アーチファクトを抑制する。
さらに、開発を進めている高感度磁気センサを磁気ナノ粒子イメージングへ適用するため、実験ならびに電磁界シミュレーションによって、励起システムを含めたシステムの基礎検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
数十ナノメートルオーダーのサイズの強磁性体（磁気ナノ粒子）を高分子で被覆し、その表面に検査試薬や薬剤等を結合したものは磁気マーカーと呼ばれている。この磁気マーカーを体内の疾患部（癌など）に蓄積させ、体表面から磁気的に検出することでその位置と大きさを可視化する磁気粒子イメージングは、新しい体内診断技術として期待されている。現状の課題として、従来の計測原理では非常に強い傾斜磁場が必要であり、人体サイズの磁気粒子イメージング装置を作成することが困難であることが挙げられる。そこで本研究では、高感度磁気センサアレイを用いることで、強い傾斜磁場を用いずにイメージングすることで、その問題を解決することを目標としている。
本年度は、磁気センサアレイに基づく磁気粒子イメージング装置において、磁気マーカーの位置を特定する逆問題解析手法だけでなく、理論的知見に基づいて順問題解析手法を改良した。その結果、実験に基づいて得られる順問題解析の結果よりも明瞭に磁気マーカーの位置推定ができるといった結果を得た。また、磁気センサアレイに基づく磁気粒子イメージング装置において、多チャンネルA/Dコンバータを導入して励起磁界の影響を自動的に抑制するシステムを構築し、計測システムの安定性を高めた。
その他、高感度磁気センサの一つである光ポンピング磁力計を用いた磁気粒子イメージング装置の構築に着手した。その結果、深さ50 mmまでの単一の磁気ナノ粒子サンプルの3次元の位置推定に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標は、磁気ナノ粒子イメージングにおける順問題解析の改良を中心とした信号処理技術の高度化と、新たな高感度磁気センサである光ポンピング磁力計を用いた磁気粒子イメージングに向けた準備であった。前者については、順問題解析の解析手法の改良や計測システムの安定性を高めたこと、また、後者については光ポンピング磁力計を用いた磁気粒子イメージングができたことから、当初の計画を達成したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
センサアレイを用いた磁気粒子イメージング装置のハードウェアとソフトウェアの双方の改良を重ねて計測の安定度を高めて、高感度化を達成する。並行して、光学式磁界イメージセンサを用いた磁気粒子イメージング装置の構築を行う。
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