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2014 年度 実績報告書

高周波磁場中の磁性粒子周りの光学的温度分布測定

研究課題

研究課題/領域番号 25630069
研究機関首都大学東京

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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
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
研究実績の概要

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逆変換法を組み合わせた温度測定法を開発し、誘導磁場加熱された微小磁性球周りの温度分布を求め、その発熱量を推定した。具体的には以下の成果を得た。
(1) 誘導加熱用の近赤外温度イメージングシステムの開発: 交番磁場発生装置を用いて水中の微小磁性球をを誘導加熱し、その周りの温度分布を波長1150 nmもしくは1412 nmの吸光度画像から測定するシステムを開発した。吸光度分布に対してガウス関数の線形和近似による解析的Abel逆変換により半径方向温度分布を求める方法を提案した。
(2) 屈折率影響補正: 温度分布に対応した屈折率分布を計算し光線追跡計算を行った。収束計算により平行光線に補正した場合の吸光度プロファイルを決定し、Abel逆変換を適用することが可能となった。
(3) 各種条件における温度画像および発熱量の分析: 磁場条件(加熱出力,コイル間距離)および磁性粒子径(300 nm, 30μm, 0.5 mm, 1 mm)毎の温度分布を取得した。温度分布時間変化から発熱量を計算し、加熱出力,球径との明確な相関があることを示した。加えて、渦電流損とヒステリシス損を理論的に計算し、実験結果と極めてよい一致がみられることを確認した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Reconstruction of cross-sectional temperature distributions of water around a thin heating wire by inverse Abel transform of near-infrared absorption images2014

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 77 ページ: 852-859

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.05.046

    • 査読あり
  • [学会発表] 近赤外温度イメージング法を応用した高周波磁場下における微小磁性球の発熱量算定と理論的考察2015

    • 著者名/発表者名
      山田健太,角田直人,藤岡良太,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-06-03 – 2015-06-05
  • [学会発表] 粘度が異なる液体中の微小発熱球周りの自然対流の開始時間2015

    • 著者名/発表者名
      藤岡良太,角田直人,山田健太,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-06-03 – 2015-06-05
  • [学会発表] Prediction of temperature distributions around a small heated sphere and its heat production rates using a near-infrared absorption technique2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Kenta Yamada, Ryota Fujioka, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 5th Asian and Pacific-Rim Symposium on Biophotonics
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-04-22 – 2015-04-24
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を応用した高周波磁場下における微小磁性球の発熱量推定2014

    • 著者名/発表者名
      山田健太,角田直人,藤岡良太,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京都江東区
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
  • [学会発表] 水中の微小発熱球周りの自然対流の開始時間2014

    • 著者名/発表者名
      藤岡良太,角田直人,山田健太,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      東京都江東区
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
  • [学会発表] Temperature imaging of water around a small heated sphere using a near-infrared absorption technique2014

    • 著者名/発表者名
      Naoto Kakuta, Kenta Yamada, Ryota Fujioka, Katsuya Kondo, Hidenobu Arimoto, Yukio Yamada
    • 学会等名
      The 15th International Heat Transfer Conference
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
  • [学会発表] 近赤外吸収イメージング法を応用した高周波磁場下における磁性微小球周りの水の温度分布推定2014

    • 著者名/発表者名
      山田健太,角田直人,藤岡良太,近藤克哉,有本英伸,山田幸生
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      静岡県浜松市
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23

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公開日: 2016-06-01  

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