2017 Fiscal Year Annual Research Report
磁場により誘起される音響・発熱・緩和現象を制御する磁性ナノ粒子材料の創製
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15H05414
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
清野 智史 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90432517)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 磁性 / 磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気緩和現象・励磁音響現象・磁気発熱現象について、新規MRI磁気造影剤の研究、励磁音響効果の物理的基礎現象の解明、外部磁場による酵素結合磁性ナノ粒子の機能制御という3つのテーマを具体的な研究対象とした。磁性ナノ粒子が溶媒中に分散した磁性流体について、その物性値（一次粒子径、二次粒子径、粒子径分布、表面保護状態、磁化、濃度、粘度）を踏まえつつ、磁気緩和現象、励磁音響現象及び磁気発熱現象との相関を議論した。
励磁音響現象については、その発音機構について複数のモデル呈示を行った。交流磁場の印可により磁性粒子間に働く力をもとにした「磁性粒子間モデル」、交流磁場の磁場勾配から磁性体が受ける力をもとにした「磁場勾配モデル」の二つである。これまでに得られた実験結果の多くは、いずれのモデルでも説明可能であることを確認している。発音機構解明に向けた実験的検討方針の確立もほぼ完了しており、今後交流磁場下での磁気緩和現象を踏まえた検討を進め、機構の特定に繋げたい。
磁気発熱現象については、応用の側面から、空間内に交流磁場を均一に発生でするための装置設計をすすめ、将来的な大型化に向けた設計指針の提案を行った。磁場周波数と磁場強度はトレードオフの関係にあることを明らかとし、さらに検討を進めることで、磁場発生装置を構成する共振回路の最適化手法を確立することができた。この成果を活用することで、装置側の励磁能力と磁性ナノ粒子の発熱量との相関を整理することができ、生体内応用に必要となる磁性粒子の物性値の議論が可能となった。
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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
励磁音響効果の発音機構について、H28年度までに検討していた粒子間モデルに加え、新たに「磁場勾配モデル」を着想し検討対象としている。これまでに得られた実験結果は、両モデルでも説明可能である。今後、交流磁場の印可に対し発音が遅延する現象に着目することで、いずれのモデルが妥当であるかの検証が可能と考えており、H30年度に検討を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
磁気緩和現象・励磁音響現象・磁気発熱現象のそれぞれについて、平成29年度までに得られた知見を相互にフィードバックし、研究を高度化する。さらに詳細な検討を進め、磁性粒子への磁場への印可により誘起される現象の全体像を明らかにする。これまでの検討により、励磁音響現象と発熱現象の起源が、磁気緩和現象にあることが強く示唆されている。前二者ついての理解を深める形で研究を進める。
励磁音響現象については、昨年度までの検討により、発音機構の仮説モデルを複数呈示する段階にあるが、その全容解明には至っていない。市販磁性流体による検討に加え、磁性ナノ粒子分散液の物性（例：一次粒子径、二次粒子径、粒子径分布、表面保護状態、磁化、濃度、粘度）が巧みに制御された磁性ナノ粒子の合成をさらに進め、粒子物性と励磁音響現象との相関を解明する。これら基礎検討を進めると同時に、生体内での実用性についての評価も行う。
磁気発熱現象については、昨年度までの検討により磁性ナノ粒子の発熱を意図した交流磁場発生装置の設計及び構築が完了している。この磁場発生装置を駆使しつつ、これまでに得られた知見をもとに、磁性ナノ粒子の発熱現象に寄与する物理現象の解明を進める。さらには、がんの温熱療法を代表例とする応用に向けて、磁性粒子材料およびその表面修飾についての設計を行い、その実用性を評価する。
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Research Products
(8 results)
