金属-金属酸化物複合針状材料の発熱機構の解明と応用

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交流磁場中で発熱する針状材料は新しい癌治療の医療器具として、発熱特性・生体適合性などが優れた材料が期待されている。本研究はその開発に関するものである。フェライトを針状に成型し焼成した材料を用い、マウスなどを用いた動物実験を行なったところ、癌腫瘍に対して有効であることが明らかになった。しかし、フェライトなどの酸化物材料は導電性が乏しいため渦電流による強い発熱が期待できないことから、針状金属材料について設計指針を交流磁場中の実測と汎用電磁場解析ソフトJMAG-studio Ver.9.0によるコンピューターシミュレーションで解析を行なった。磁性材料の使用は比透磁率の制御が困難であり、また磁場の浸透深さが非常に浅いことから、非磁性材料であるが生体適合性に優れ、浸透深さの大きいチタンを中心について検討を進めた。金属棒、金属管、フェライトの入った金属管の3種類について、実際の発熱特性を調べた。その結果、実測値とシミュレーション結果がほぼ一致することが確認され、チタン管にMgFe_2O_4フェライト磁性粉末を入れた試料について、フェライトが磁場を集束し、金属部のチタン管に渦電流が流れ、電気抵抗の損失による発熱が著しく増大することを確認した。また、急冷されたMgFe_2O_4をチタン管に入れることにより発熱特性が向上した。金属の電気抵抗と比透磁率の因子により発熱が影響され、非磁性材料であるTiと磁性材料であるNiについて検討を行ったところ、最適な電気抵抗値を得ることができた。CADを用いて針状器具の角度を変える実験を行ない、実測値との一致が得られた。