Elucidation of magnetic particle dynamics for diagnostic and therapeutic applications

阐明用于诊断和治疗应用的磁性粒子动力学

• 批准号: 20H05652
• 负责人: 竹村 泰司
• 金额: $ 125.8万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05652/
• 关键词: 磁性ナノ粒子; 磁化ダイナミクス; ハイパーサーミア; がん温熱治療; 磁気粒子イメージング

1．磁性ナノ粒子の磁化ダイナミクス解明：立ち上がり時間が10 ns程度のパルス磁界を印加する、磁化ダイナミクスの直接的な計測手法を確立した。ナノ～ミリ秒の広範な時間領域における磁化ダイナミクスの実測に成功した（Intermag 2023）。高速ネール緩和の測定では、従来理論では説明できない結果が得られた。磁気光学効果によるピコ秒オーダーでの磁化測定（応用物理学会 2023年、Phys. Rev. Research 2022）を併用して検証を進める。磁化及び磁化容易軸の各応答を測定し、それらの粒子構造依存を明らかにした（Int. J. Magn. Imag. 2023）。2．磁気粒子イメージング：頭部サイズの交流励磁コイルと検出コイルを組み合わせ、臨床診断で要求される微量の磁性ナノ粒子を検出可能であることを明らかにした（日本磁気学会 2022年、論文投稿中）。高感度磁気センサをアレー化し、頭部サイズの装置でサブpTの検出感度を実現した（AIP Adv. 2023）。ボア径120 mmの人体1/5サイズ実機においては、YBCO高温超電導線材を用いた超電導傾斜磁界コイルに加え、交流励起コイル並びに検出コイルの作製を完了した（日本磁気学会 2022年）。これらのコイルを実装し、設計通りの傾斜磁界、交流励起磁界分布を得ることに成功した（電気学会全国大会 2023年）。3．癌温熱治療：生体環境における磁化応答を考慮した発熱機構を解明するために、マウスに移植した腫瘍に投与した磁性ナノ粒子の磁化ダイナミクス計測システムを構築した（日本磁気学会 2022）。高発熱を示す市販2種の磁性ナノ粒子について発熱量及び発熱効率の磁界強度・周波数依存を定量化した（日本磁気学会 2022年、論文投稿中）。標準的な発熱指標として活用されると期待する。

1. Magnetic particle magnetization analysis: the time of separation is about 10 ns, and the direct measurement method of magnetization is established. The measurement of magnetic field in time domain was successful (Intermag 2023). The results of the high-speed mitigation test are as follows: Magnetization measurement of magneto-optical effects (Phys. Rev. Research, 2023) Magnetization and magnetization easy axis of each response, both of which depend on the particle structure of the light (Int. J. Magn. Imag. 2023）。2. Magnetic particle detection: AC excitation of head, clinical diagnosis requirements, detection possibility of trace magnetic particles (Japan Magnetic Society, 2022, paper submission). High sensitivity magnetic field detection and detection sensitivity of head mounted devices (AIP Adv. 2023) 1/5 of the human body with a diameter of 120 mm has been completed. YBCO high temperature superconducting wire has been used for superconducting inclined magnetic field. AC excitation has been completed.(Japan Magnetic Society, 2022) The design of the inclined magnetic field and the distribution of the AC excitation magnetic field were successfully completed (National Conference of the Society of Electrical Engineering, 2023). 3. Cancer Hyperthermia: Magnetization of Magnetic Particles in the Biological Environment (Japan Magnetic Society 2022) High-heat emission shows that the dependence of magnetic field strength and cycle number on the heat emission and heat emission efficiency of two commercially available magnetic nano particles is quantified (Japan Magnetic Society 2022, paper submission in progress). Standard heat transfer indicators and expectations

项目成果

Power dissipation in magnetic nanoparticles evaluated using the AC susceptibility of their linear and nonlinear responses

使用线性和非线性响应的交流磁化率评估磁性纳米颗粒的功耗

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.167401
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: Tsuyoshi Yamaminami;Satoshi Ota;Suko Bagus Trisnanto;Mamoru Ishikawa;Tsutomu Yamada;Takashi Yoshida;Keiji Enpuku;YasushiTakemura
• 通讯作者: YasushiTakemura

マグノニック機能とデバイス応用(Magnonic Functions and device applications)

Magnonic 函数和器件应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Miao Jiang;Eisuke Matsushita;Yota Takamura;Le Duc Anh;Shigeki Nakagawa;Shinobu Ohya and Masaaki Tanaka;関口康爾
• 通讯作者: 関口康爾

Individual observation of N?el and Brownian relaxations in magnetic nanoparticles

磁性纳米颗粒中 N?el 和布朗弛豫的单独观察

• 发表时间: 2020
• 作者: Satoshi Ota;Yasushi Takemura
• 通讯作者: Yasushi Takemura

帰還構造におけるスピン波の空間分布

反馈结构中自旋波的空间分布

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩場雅司;林龍之介;根津昇輝;関口康爾
• 通讯作者: 関口康爾

超伝導傾斜磁界コイルを用いた磁気粒子イメージング装置の開発

利用超导梯度磁场线圈的磁粒子成像装置的研制

• 发表时间: 2023
• 作者: 亀井 裕太;森岡 大陽;長野 竜也;笹山 瑛由;竹村 泰司;吉田 敬
• 通讯作者: 吉田 敬