High sensitive detection of magnetic nanoparticles with pT order for magnetic particle imaging

用于磁粒子成像的 pT 级磁性纳米颗粒的高灵敏度检测

• 批准号: 22K14268
• 负责人: Suko Bagus.Trisnanto
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14268/
• 关键词: 磁気粒子イメージング; 磁気センサ; 磁性ナノ粒子

磁性ナノ粒子に磁界を印加すると、磁性ナノ粒子自体若しくはその内部の磁化がその磁界の方向に回転しようとする。体内の腫瘍等に集積させた磁性ナノ粒子に体外から交流磁界を印加すると磁性ナノ粒子はその交流磁界の周波数に同期して応答する。この磁化変化を体外から磁界の変化として検出することが磁気粒子イメージングの原理である。磁性ナノ粒子からの磁界信号を検出コイルに生じる誘導起電力として測定するのが従来手法である。本研究ではそれに加え、磁気抵抗効果センサ（MRセンサ）を用いる新たな手法を提案、その検出感度を検証し、磁気粒子イメージングへの有用性を明らかにすることを研究目的としている。2022年度は、(1) MRセンサアレイを用いたpT級磁気信号のマッピング、(2) 人体頭部サイズの磁気粒子イメージング装置を前提とした磁性ナノ粒子の高感度検出について研究を実施した。(1) 心磁界などの生体磁気計測に用いられている6×6=36チャンネルのMRセンサアレイを使用した。静磁界で磁化した磁性ナノ粒子の単一MRセンサを用いた磁気信号マッピングに加え、磁気モーメントのモデルとして、小サイズのコイルから磁界を発生させ、そのコイルが発する磁界をアレー内各MRセンサで同時測定した。磁交流磁気信号に対する検出感度が1 pT@10 kHz以下と極めて高感度であることを実証した（Journal of Applied Physics、AIP Advancesに掲載）。(2) (1)のセットアップを頭部サイズの磁気粒子イメージングに応用し、磁性ナノ粒子の高感度検出に成功した（IWMPI 2023で発表、論文投稿済）。MRセンサと検出コイルを組み合わせる手法では、磁界変化を検出する一次コイルに閉接続した二次コイル内にMRセンサを設置する「トランス方式」についても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。

Magnetic ナ ノ に magnetic particles bound を Inca す る と, magnetic ナ ノ particle if autologous し く は そ の internal の magnetization が そ magnetic の world の direction に back planning し よ う と す る. の swollen sores in the body such as に set product さ せ た magnetic ナ に ノ particles in vitro か ら ac magnetic boundary を Inca す る と magnetic ナ ノ particle は そ の ac magnetic boundary の cycle for the same period に し て 応 answer す る. こ の magnetization - change in vitro を か ら magnetic boundary の variations change と し て 検 out す る こ と が magnetic 気 particle イ メ ー ジ ン グ の principle で あ る. Magnetic magnetic ナ ノ particle か ら の world signal を 検 out コ イ ル に raw じ る induced the electricity と し て determination す る の が 従 to technique で あ る. This study で は そ れ に え, magnetic 気 resistance unseen fruit セ ン サ (MR セ ン サ) を with い る new た な を proposal, そ の 検 out sensitivity を 検 し, magnetic 気 particle イ メ ー ジ ン グ へ の usefulness を Ming ら か に す る こ と を research purpose と し て い る. は, 2022 (1) MR セ ン サ ア レ イ を with い た pT level magnetic 気 signal の マ ッ ピ ン グ, (2) human head サ イ ズ の magnetic 気 particle イ メ ー ジ ン グ device を premise と し た magnetic ナ ノ particle の 検 Gao Gan degrees out に つ い て research を be applied し た. (1) heart magnetic boundary な ど の raw body magnetic 気 measuring に with い ら れ て い る 6 x6 = 36 チ ャ ン ネ ル の MR セ ン サ ア レ イ を use し た. Magnetostatic boundary で magnetization し た magnetic ナ ノ particle の 単 a MR セ ン サ を with い た magnetic 気 signal マ ッ ピ ン グ に え, magnetic 気 モ ー メ ン ト の モ デ ル と し て, small サ イ ズ の コ イ ル か ら magnetic boundary を 発 raw さ せ, そ の コ イ ル が 発 す る magnetic boundary を ア レ ー within each MR セ ン サ で simultaneous determination し た. Magnetic ac magnetic 気 signal に す seaborne る 検 が 1 pT @ the sensitivity under 10 kHz と extremely め て Gao Gan degrees で あ る こ と を card be し た (Journal of Applied Physics, AIP Advances に first white jasmines load). (2) (1) の セ ッ ト ア ッ プ を head サ イ ズ の magnetic 気 particle イ メ ー ジ ン グ に 応 し, magnetic ナ ノ particle の Gao Gan degrees 検 に successful し た (IWMPI 2023 で 発 table, the paper submitted 済). MR セ ン サ と 検 out コ イ ル を group み close わ せ る gimmick で は, magnetic industry - を 検 out す る a コ イ ル に closed after 続 し た secondary コ イ ル に within MR セ ン サ を set す る "ト ラ ン ス way" に つ い て も trace の magnetic ナ ノ particle を 検 makes possible で あ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

横浜国立大学 研究者詳細

横滨国立大学研究员详情

MRセンサアレイを用いたpT級磁気信号の視覚化と磁気粒子イメージング

使用 MR 传感器阵列实现 pT 级磁信号和磁粒子成像的可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: Suko Bagus Trisnanto;笠島多聞;悪七泰樹;竹村泰司
• 通讯作者: 竹村泰司

頭部サイズの励磁・検出コイルを用いた磁気粒子の検出

使用头部大小的激励/检测线圈检测磁性粒子

• 发表时间: 2023
• 作者: Hyuna Ahn;鈴木健太;Suko Bagus Trisnanto;大多哲史;吉田敬;竹村泰司
• 通讯作者: 竹村泰司

商用超磁性磁性ナノ粒子の交流磁化・自己発熱特性

商用超磁性纳米颗粒的交流磁化和自热特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Taiga Kunimoto;Shinjiro Hara;and Junichi Motohisa,;尾花洋輝，大多哲史，竹内誠治，S. Trisnanto，山田努，竹村泰司
• 通讯作者: 尾花洋輝，大多哲史，竹内誠治，S. Trisnanto，山田努，竹村泰司

Configuring magnetoresistive sensor array for head-sized magnetic particle imaging

配置磁阻传感器阵列以实现头部大小的磁性粒子成像

• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal on Magnetic Particle Imaging
• 作者: Suko Bagus Trisnanto;Tamon Kasajima;Tomohiko Shibuya;Yasushi Takemura
• 通讯作者: Yasushi Takemura