| 研究課題/領域番号 |
25630069
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
角田 直人 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70345437)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 温度測定 / ハイパーサーミア / 近赤外分光 / 誘導加熱 / バイオ熱工学 |
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| 研究概要 |
磁気ハイパーサーミアのin vitro(生体外)実験での応用を目標として、近赤外温度イメージング法とAbel逆変換法と組み合わせた方法による、発熱粒子周りの温度測定に取り組んだ。具体的には以下の項目に関する成果を得た。
(1)磁場加熱用の近赤外温度イメージングシステムの開発：高周波磁場発生装置(900 kHz)を用いて水中の直径1mmの磁性球を誘導加熱し、波長1150nmの吸光度画像を取得した。波長1150nmの水の吸光度は温度依存性を有しており、光路長10mmの透過測定に適している。
(2)断面温度計算のためのAbel逆変換法の確立：すべての時刻の吸光度プロファイルに対してAbel逆変換を適用し、発熱球を中心とした半径方向の温度分布を求めた。
(3)測定精度の調査：室温～45℃で0.5℃以下の温度分解能を有していることを確認した。得られた温度分布の時間変化から発熱量を推定できる可能性を示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高周波磁場加熱装置と近赤外温度イメージング装置を組み合わせ、誘導加熱時の温度推定を期間中に実現した。実際、直径1mmの磁性微小球周りの温度分布を吸光度画像のAbel逆変換によって推定することができた。このとき室温～45℃の範囲で温度分解能が0.5℃以下の精度を得た。以上は、提案した原理と方法の有効性を証明した点と、磁場条件と温度分布および発熱量の関係を定量的に明らかにするという課題解決の点から、極めて有用な成果といえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
誘導加熱された微小な磁性体の発熱量の正確な予測は既存の測定法や計算法では不可能である。本方法ではそのような発熱量を得られた温度の時空間分布を用いて同定できるため、磁場条件と発熱量の関係を定量的に明らかにできる可能性がある。よって、今後は温度予測精度を向上させるとともに、誘導加熱実験条件（電流、コイル形状、磁性体サイズなど）と発熱量の関係を調査する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初の光学系の設計時に計画していたレーザー照射部とCCDカメラ部をこれらよりも安価なハロゲンランプと近赤外カメラ(既所有)にそれぞれ変更したため、物品費が大幅に削減された。一方で、それらの装置を用いることによって、精度向上のためさらに他の光学部品(狭帯域透過フィルタなど)が必要となったため、次年度購入する必要が生じた。
波長選択性を高め精度向上を図るために必要な光学部品(狭帯域透過フィルタなど)に充当する。
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