New imaging technique developed by analysis of magnetization dynamics of magnetic nanoparticles

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体内の腫瘍等に集積させた磁性ナノ粒子を体外から検出し、画像診断する技術に関する研究である。令和２年度は、1．直流磁場印加下での磁性ナノ粒子の交流磁場応答を明らかにすること、及び2．画像診断において高い空間分解能を達成する磁場印加方法を検証することを研究目的とした。1．交流磁場を印加した際の磁性ナノ粒子の磁化応答については、磁化の変化が印加磁場強度に比例する線形領域と、非線形に応答する領域での磁化測定結果に着眼し、それぞれの複素磁化率が診断治療の性能にどのように係わるかを明らかにした（Journal of Magnetism and Magnetic Materials誌に発表、2021年）。2．画像診断での高空間分解能化については、サブミリメートルレベルのイメージング技術という新たな研究課題を設定した。この課題は人体を対象とする画像診断に加え、細胞のイメージングへの応用も視野に入れたものである。本研究において交流磁場の印加方向の設定とコイル配置の決定など基盤的な装置構成を考案した。磁性ナノ粒子の磁化を変化させるためのz軸方向の交流磁場Hzに加え、xy平面内のイメージングを実現するためにx方向及びy方向に互いに同極の永久磁石が対向するように配置した。このときこれら磁石の中央、即ち観察空間の中心部では磁場が打ち消し合い、静磁場がゼロになる。磁気粒子イメージングでは、このように静磁場がゼロになる位置（Field Free Point、FFPと呼ぶ）に存在する磁性ナノ粒子のみが検出される。x方向及びy方向に周波数の異なる交流磁場を印加することにより、その合成磁場がゼロとなる位置をxy平面内でスキャンする方法を新たに考案した。この装置構成により、サブミリメートルの高空間分解能を実現した（Physical Review Applied誌に発表、2020年）。