| 研究課題/領域番号 |
19K06606
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
大島 勇吾 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (10375107)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 電子スピン共鳴 / イメージング / 近接場プローブ / 活性酸素種 |
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| 研究実績の概要 |
核磁気共鳴(NMR)は、近年MRIにおいて医学用のイメージング技術としてすっかり定着したのと引き換えに、もう１つの磁気共鳴法である電子スピン共鳴(ESR)は、活性酸素腫(ROS)などのフリーラジカルを同定・定量化できる強力な手法であるにもかかわらず、測定手法や利用されている周波数帯の電磁波侵入長の問題から、医学用／生物用のイメージング技術としてはあまり多く利用されてない。本研究は、これまでのESRイメージング研究で問題になっている、水によるマイクロ波の誘電損失や空間分解能の問題を解決するべく、ミリ波帯の空洞共振器に近接場チップなどを取り付けるESRイメージング技術の開発を試みている。
昨年度は、空洞共振器への近接場チップの取り付けにより、ミリ波出力にかなりの損失が見られたため、今年度はアンプによるミリ波出力の増強、およびテスト試料を常磁性体の硫酸銅から強磁性体であるYIG（イットリウム鉄ガーネット）に変更し、S/N比の改善を試みた。結果的にはミリ波出力は明らかに増幅したが、一方で、試料のポジションに関係なくESR吸収が得られるようになって、まともな画像は得られなかった。原因として近接場チップが単なるアンテナとしてしか働いていない可能性がある。
この失敗を踏まえ、来年度（最終年度）は、より効率的に近接場を得るための垂直方向のポジショナーの導入ならびに、ESR検出を力検出法に切り替える予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ESRイメージング装置のプロトタイプは完成しており、画像化ソフトウェアも問題なく作動しているが、現在試料の形状を反映した良好なESRイメージが得られていない。昨年度、コロナ禍で実験が頻繁にできない状況の中で、ミリ波出力を増強しESR検出のS/N比の向上を試みたが良好な結果は得られなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述の通り、ESR検出のS/N比の向上のためミリ波出力の増強を試みたが、近接場からの試料位置に関係なくESRが観測されるようになってしまったため、結局、今年度も良好なESR画像が得られなかった。
試料位置に関係なくESRが検出される原因として、チップが近接場プローブとして働かずに非効率なアンテナとして働いている可能性がある。現在のESRイメージング装置の試料ポジショナーは予算の関係上XY軸方向にしか動けないため、来年度は垂直方向(Z軸)のポジショナーを導入し、より近接場を使えるようにする。また、ESRを力検出で測定することを考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ESRイメージング装置を開発していく過程で支障が生じ、研究目的の達成のためには垂直方向のピエゾポジショナーが必要であるという判断に至った。このため使用額を最終年度に持ち越すことにした。
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