2013 Fiscal Year Research-status Report
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25420406
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
廿日出 好 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90339713)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 計測システム / 機能的MRI / マイクロスコピー / 超低磁場 / 培養細胞 / NMR/MRI |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，細胞活動由来の磁気を超低磁場NMR/MRIに応用し，細胞活動・機能を画像に含めて表現する，機能的MRIマイクロスコピーという新しい画像化技術の実現可能性検討である。本技術の原理は，培養細胞の活動由来の低周波数弱磁場は，超低磁場におけるNMR/MRI計測において，静磁場を乱してラーモア周波数を変化させたり，細胞自身や細胞周辺にある培養液中のプロトン1Hのスピンを回転させたりする可能性を有することにある。そこで，本研究では，上記技術の基礎となる超低磁場NMR/MRI装置および技術の開発を行った。超低磁場では，NMR/MRI信号が微弱かつ低周波数となるため，低周波数で約100fTの高感度特性を有するHTS-SQUIDを磁気センサとして用いた。プロトン1Hの多く含まれる水をサンプルとし，5～100 μTの静磁場中で1H-NMRのFID信号の計測を行った。この結果、超低磁場における水のNMR信号が計測され，磁場強度が弱くなるほど信号強度は増加し，周波数分解能も向上した。これにより，nTオーダーの静磁場中でのNMR/MRI計測の可能正が示唆された。次に，超低磁場における微弱なNMR信号を増大するため，磁場勾配補償により静磁場中の不均一の補正を行った。この結果，磁場均一性補正によりNMR信号の強度および信号継続時間が増加し，NMR信号の強度増大と高分解能化が可能なことが分かった。
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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
当初計画では、平成25年度の研究計画は、①nTレベルの静磁場に必要な磁場安定性を実現するための磁気シールドの検討と、②超低磁場NMRシステム構築とNMR信号計測，システム性能の評価であり、上記概要に示した通り、①は勾配磁場コイルを用いた磁場補償により達成され、②は5μTの超低磁場中でNMR信号が計測されたことにより達成された。以上を組合わせ、開発した装置の性能が評価されており、これまで計画は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度では，高い安定性と10 pTレベルの磁場感度を有する3軸フラックスゲート磁束計を用いたアクティブ磁気シールドの適用・評価を行い、nTレベルでのNMR/MRI計測を実現する。次に，水や培養液の内に微小電極を配置して，微弱なDCパルス的磁場を発生させ，細胞活動由来磁場を模擬した擬似磁場によるNMR信号周波数変調が計測できるかどうかを調べる。また，擬似信号源から交流磁場を発生させたときに，励起パルスの役割を果たしてNMR信号が発生するかを調べる。これらにより，nTレベルの超低磁場中でNMR現象が生じるDC磁場および交流磁場の強度を調べ，超低磁場NMR/MRI技術が細胞活動由来の低周波数低磁場検出に応用できるかを明らかにする。
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