磁気ハイパーサーミアに用いる磁性ナノ粒子を利用した非侵襲温度計測法の開発

开发利用磁性纳米粒子进行磁热疗的无创温度测量方法

• 批准号: 20K12663
• 负责人: 山本 良之
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12663/
• 关键词: 磁性ナノ粒子; ハイパーサーミア; 温度計測

癌細胞が熱に弱いことを利用して，磁性体を癌組織に埋入して交流磁場を印可し，非侵襲的に癌の加温治療を行う磁気ハイパーサーミアの実現に向けた研究が行われている。この手法の問題点として過熱による正常細胞へのダメージがあるが，過熱を防ぐために温度を監視するには温度プローブを刺入する必要があるため，利点である非侵襲性が損なわれる問題があった。本研究ではこれを解決するために，磁性ナノ粒子の交流磁場に対する非線形磁化と緩和現象を利用し，発熱体となる磁性ナノ粒子そのものを温度プローブとして用いることで非侵襲的に温度を測定し，定温加熱システムを実現することを目的として研究を行う。令和4年度では，前年度に整備した交流磁場に重ねて直流磁場を印可する実験装置を用い，交流磁場に対して垂直，平行方向に直流磁場を印可した場合の，酸化鉄ナノ粒子試料の発熱効率の直流磁場依存性を詳細に調べた。この結果，発熱効率は直流磁場印可とともに緩やかに減少し，直流磁場強度の1価関数として定式化することができた。この関係を用いて，光ファイバー温度計で実測した試料温度と目標温度の差分をフィードバック制御して直流磁場を可変で印可することにより試料温度を一定にすることに成功した。今後は試料温度として磁化の3次高調波信号の位相から推定した温度を用い，試料を定温制御することを試みるが，直流磁場印可時に位相が変化するため直流磁場強度に対する位相変化量の定式化をまず行う。

Cancer cells are weak in heat, magnetic materials are embedded in cancer tissues, AC magnetic fields are printed, and non-invasive cancer hyperthermia is carried out. The problem is that it is necessary to monitor the temperature of normal cells and prevent overheating. This study aims to solve the problem of magnetic particles in AC magnetic field, non-linear magnetization and relaxation phenomenon, and to measure the temperature of magnetic particles in heat transfer medium, and to study the effect of constant temperature heating. In the fourth year of this year, the AC magnetic field and DC magnetic field can be printed in the previous year. In the case where the AC magnetic field can be printed in the vertical and parallel directions, the DC magnetic field dependence of the heat transfer efficiency of the iron oxide particle sample is adjusted in detail. As a result, the thermal efficiency of the DC magnetic field can be reduced slowly, and the DC magnetic field strength can be reduced by a certain amount. The optical thermometer can measure the difference between the sample temperature and the target temperature. The DC magnetic field can be controlled. The sample temperature can be controlled. In the future, the phase of the three high-frequency signals of the sample temperature and magnetization will be determined. The phase of the DC magnetic field will be determined by the constant temperature control of the sample.

项目成果

静的磁場重畳下での酸化鉄ナノ粒子の交流帯磁率測定

静磁场叠加下氧化铁纳米颗粒的交流磁化率测量

• 发表时间: 2020
• 作者: Bai Mingxue;Bai Chaolumen;K. Miyazaki;Daisuke Asai;Hiromu Takemura;T. Yoshida;秋山雄紀，山本良之
• 通讯作者: 秋山雄紀，山本良之

直流磁場重畳下での酸化鉄ナノ粒子の比吸収率測定

叠加直流磁场下氧化铁纳米颗粒的比吸收率测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Taiga ASAMI ; Tomoya AKAKI ; Shunsuke IMAMURA ; Kentaro HONDA ; Yoshiharu NISHIMURA ; Atsushi TANAKA ; Nobuhiro KATO;佐藤啓睦，山本良之
• 通讯作者: 佐藤啓睦，山本良之

Effect of applied magnetic field on permeability and heating efficiency of multifunctional micro/nano-magnetic particles for hyperthermia therapy

外加磁场对热疗用多功能微纳米磁性颗粒磁导率和加热效率的影响

• DOI: 10.1063/9.0000123
• 发表时间: 2020
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Tonthat Loi;Yamamoto Yoshiyuki;Mitobe Kazutaka;Yabukami Shin
• 通讯作者: Yabukami Shin

Morphology and structure of diamond-like carbon film induced by picosecond laser ablation

皮秒激光烧蚀诱导类金刚石碳膜的形貌和结构

• DOI: 10.1007/s00339-022-05980-5
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics A
• 作者: K. Takabayashi;T. Takahashi;E. Tsuchiya;K. Mimura;Y. Yamamoto;Y. Kobayashi;T. Tomita;M. Yamaguchi
• 通讯作者: M. Yamaguchi

Development of Elemental Technologies for Magnetic Hyperthermia in Cancer Treatment

癌症治疗磁热疗基础技术的发展

• DOI: 10.1007/978-3-030-66169-4_33
• 发表时间: 2021
• 期刊: IFMBE Proceedings, 11th Asian-Pacific Conference on Medical and Biological Engineering (APCMBE 2020)
• 作者: Tonthat Loi;Aki Fumitaka;Mitobe Kazutaka;Yabukami Shin;Yamamoto Yoshiyuki
• 通讯作者: Yamamoto Yoshiyuki