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磁気分画法による磁気ナノ粒子の高性能化と医療用磁気粒子イメージングへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K04170
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

吉田 敬  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード磁性ナノ粒子 / 磁気粒子イメージング / 磁気分画 / 磁気ナノ粒子
研究成果の概要

本研究では、申請者がこれまで開発してきた磁性ナノ粒子の磁気特性評価法と磁気分画法を高度化させ、磁性ナノ粒子の磁気特性の性能向上を実現した。これにより、医療応用が期待されている磁気粒子イメージングにおいて、従来の磁性ナノ粒子サンプルと比べ3倍程度の磁化信号の改善を行うことに成功した。
次に、磁性ナノ粒子と特定のターゲットとの結合の有無を模擬するため、磁気分画を行った磁性ナノ粒子の液相および固相磁性ナノ粒子サンプルを用いて、両者の識別実験を行い、高感度かつ両者の識別が可能な三次元磁気粒子イメージングが実現可能であること明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、磁性ナノ粒子の磁気分画技術を開発し、磁性ナノ粒子の高性能化を達成し、高感度な磁気粒子イメージングシステムの開発に成功した。これにより、新しい医療画像診断が可能となるばかりでなく、先端医療技術の発展に大きく貢献できる。
また、本研究で確立した磁気分画技術は、磁性ナノ粒子用いた他の医療・バイオ応用(磁気的免疫検査、磁気ハイパーサーミア等)の高感度化にも展開可能である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 14件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 16件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Power dissipation in magnetic nanoparticles evaluated using the AC susceptibility of their linear and nonlinear responses2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaminami, Satoshi Ota, Suko Bagus Trisnanto, Mamoru Ishikawa, Tsutomu Yamada, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku, YasushiTakemura
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 517 ページ: 167401-167401

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.167401

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of the effective anisotropy constant of magnetic nanoparticles - Comparison between two approaches2021

    • 著者名/発表者名
      Tamara Kahmann, Enja Laureen Rosch, Keiji Enpuku, Takashi Yoshida, Frank Ludwig
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 519 ページ: 167402-167402

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.167402

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] AC Magnetization of Immobilized Magnetic Nanoparticles with Different Degrees of Parallel Alignment of Easy Axes2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 57 号: 2 ページ: 5200105-5200105

    • DOI

      10.1109/tmag.2020.3024864

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity Improvement of Magnetic Nanoparticle Imaging by Compensation with Digital-to-Analog Converter2021

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama , Naoki Okamura, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 57 号: 2 ページ: 9159546-9159546

    • DOI

      10.1109/tmag.2020.3014375

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of easy axis alignment on dynamic magnetization of immobilized and suspended magnetic nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Keiji Enpuku, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 9 ページ: 93905-93905

    • DOI

      10.1063/5.0041215

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Amplitude and phase of higher harmonic of magnetic nanoparticles’ magnetization under low frequency magnetic field2020

    • 著者名/発表者名
      Zhongzhou Du, Yi Sun, Dandan Wang, Oji Higashi Shi Bai, Yuki Noguchi, Keiji Enpuku, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 508 ページ: 166886-166886

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.166886

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An improved method for estimating core size distributions of magnetic nanoparticles via magnetization harmonics2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Sun, Na Ye, Dandan Wang, Zhongzhou Du, Shi Bai, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 9 ページ: 1623-1623

    • DOI

      10.3390/nano10091623

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical expression for AC magnetization harmonics of magnetic nanoparticles under high-frequency excitation field for thermometry2020

    • 著者名/発表者名
      Zhongzhou Du, Dandan Wang, Yi Sun, Yuki Noguchi, Shi Bai, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 12 ページ: 2506-2506

    • DOI

      10.3390/nano10122506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-dimensional magnetic nanoparticle imaging using multiple magnetic sensors based on amplitude modulation2020

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 505 ページ: 166765-166765

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.166765

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of the effective magnetic anisotropy constant of multi-core based magnetic nanoparticles from the temperature dependence of the coercive field2020

    • 著者名/発表者名
      Keiji Enpuku, Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Tamara Kahmann, Jing Zhong, Thilo Viereck, and Frank Ludwig
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 号: 13 ページ: 133903-133903

    • DOI

      10.1063/1.5144713

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Viscosity Dependent Amplitude and Phase of Harmonic Signals of Magnetic Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Elrefai Ahmed L.、Yoshida Takashi、Enpuku Keiji
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 507 ページ: 166809-166809

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.166809

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-dimensional detection of magnetic nanoparticles using a field-free line with weak field gradient and multiple pickup coils2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hamanaga, Takashi Yoshida, Teruyoshi Sasayama, Ahmed L. Elrefai, and Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 6 ページ: 61001-61001

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab1950

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical expression for harmonics of AC magnetization of magnetic nanoparticles with core size distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Zhongzhou Du, Yi Sun, Oji Higashi, Keiji Enpuku and Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 9 ページ: 97003-97003

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab3b7d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of viscosity on harmonics signals of magnetic nanoparticles for thermometry application2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 491 ページ: 165480-165480

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.165480

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of core size distribution on magnetic nanoparticle harmonics for thermometry2019

    • 著者名/発表者名
      Zhongzhou Du, Yi Sun, Oji Higashi, Yuki Noguchi, Keiji Enpuku, Sebastian Draack, Klaas-Julian Janssen, Tamara Kahmann, Jing Zhong, Thilo Viereck , Frank Ludwig, and Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 1 ページ: 10904-10904

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5c9b

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of viscosity on the AC magnetization of magnetic nanoparticles under different AC excitation fields2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Takuru Nakamura, Oji Higashi, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 471 ページ: 334-339

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.09.127

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic parameters evaluation of magnetic nanoparticles for use in biomedical applications2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 474 ページ: 522-527

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.11.022

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical expression for DC magnetization curve of immobilized magnetic nanoparticles for use in biomedical applications2018

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji. Enpuku
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 57 号: 5 ページ: 23002-23002

    • DOI

      10.1063/1.5004725

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic fractionation and characterization of magnetic nanoparticles for magnetic particle imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Takuru Nakamura, Oji Higashi, and Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 8 ページ: 080302-080302

    • DOI

      10.7567/jjap.57.080302

    • NAID

      130007787986

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁気ナノ粒子トモグラフィへのミニマムバリアンス空間フィルタの適用2021

    • 著者名/発表者名
      岡村直樹,笹山瑛由,吉田敬
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Sensitivity Improvement of the Imaging of Magnetic Nanoparticle Distribution by Compensation Circuit with D/A Converter2020

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Naoki Okamura, Takashi Yoshida
    • 学会等名
      IEEE International Magnetic Conference (INTERMAG 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AC Magnetization of Immobilized Magnetic Nanoparticles with Different Degree of Parallel Alignment of Easy Axes2020

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      IEEE International Magnetic Conference (INTERMAG 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of sensitivity of magnetic nanoparticle imaging using pickup coil array for human-sized imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Naoki Okamura, Takashi Yoshida
    • 学会等名
      ICME International Conference on Complex Medical and Engineering (ICME CME2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] D/Aコンバータを用いた直接磁場の補償による磁気ナノ粒子トモグラフィの位置推定精度の評価2020

    • 著者名/発表者名
      岡村直樹,笹山瑛由,吉田敬
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁気マーカーの第三高調波交流磁化を用いた免疫検査法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      五藤仁哉,吉田敬,圓福敬二
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バイオ応用の観点からみた磁性ナノ粒子の磁化ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      吉田敬
    • 学会等名
      日本磁気学会バイオマグネティックス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of EEG/MEG analytical methods to magnetic nanoparticle imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Naoki Okamura, Takashi Yoshida
    • 学会等名
      第44回 日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気粒子イメージングにおける第五高調波磁化信号を用いた液相・固相サンプル識別法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      野口裕希、東大路、圓福敬二、吉田敬
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Viscosity-independent method for thermometry based on harmonic signals of Magnetic Nano Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, and Keiji Enpuku
    • 学会等名
      The Joint European Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial distribution imaging of magnetic nanoparticles using pickup coil array2019

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      The Joint European Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase of Higher Harmonic of magnetic nanoparticles' magnetization under low frequency magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      Zhongzhou Du, Yi Sun, Oji Higashi, Yuya Fusayasu, Keiji Enpuku, and Takashi Yoshida
    • 学会等名
      The Joint European Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MPIにおける未結合粒子と結合粒子の識別手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      東大路、野口裕希、吉田敬、圓福敬二
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気粒子イメージングにおける液相・固相サンプル識別法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      野口裕希、東大路、吉田敬、圓福敬二
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 2D Imaging of Magnetic Nanoparticles using Multiple Pickup Coils and Amplitude Modulation2019

    • 著者名/発表者名
      Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Biosensing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Identification Method of Mobile and Immobilized Magnetic Nanoparticles in MPI2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Oji Higashi, Yuki Noguchi, and Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Biosensing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 磁気粒子イメージングにおける未結合粒子と結合粒子の識別手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      中村啄流、野口裕希、東大路、吉田敬、圓福敬二
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 液相・固相磁気ナノ粒子の高調波磁化特性2019

    • 著者名/発表者名
      東大路、野口裕希、中村啄流、吉田敬、圓福敬二
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of Sensitivity and Spatial Resolution in Magnetic Particle Imaging Using Fractionated Magnetic Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Takuru Nakamura, Oji Higashi, Yuki Noguchi, and Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Particle Inaging
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Determination of Magnetic Parameters of Magnetic Nanoparticles for Use in Biomedical Applications "2018

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      12th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Effect of Viscosity on the AC Magnetization of Magnetic Nanoparticles under Different AC Excitation Fields "2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Takuru Nakamura, OjiHigashi, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      12th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation and Optimization of Magnetic Nanoparticles for Magnetic Particle Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Oji Higashi, Takuru Nakamura, Yuki Matsugi, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      The 5th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 磁性ナノ粒子の磁気分画法の開発及びMPI信号の評価2018

    • 著者名/発表者名
      東大路、中村啄流、吉田敬、圓福敬二
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of harmonic magnetization properties of clinical magnetic nanoparticles for magnetic particle imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Satoshi Ota, Takuru Nakamura, Ryoji Takeda, Yasushi Takemura, Ichiro Kato, Satoshi Nohara, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      第42回 日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Three Dimensional Imaging of Magnetic Nanoparticles Utilizing Field Free Line and Multiple Pickup Coils2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hamanaga, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Bio-Sensing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Viscosity on Harmonic Signals of Magnetic Nanoparticles for Temperature Measurement2018

    • 著者名/発表者名
      A. L. Elrefai, T. Sasayama, T. Yoshida and K. Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Bio-Sensing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Third Harmonic Signals from Mobile and Immobilized Magnetic Nanoparticles for MPI2018

    • 著者名/発表者名
      Takuru Nakamura, Oji Higashi, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Bio-Sensing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Spatial Resolution in Magnetic Particle Imaging Using Fractionated Magnetic Particles2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yoshida, Takuru Nakamura, Oji Higashi, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      International Workshop on Magnetic Bio-Sensing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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