金属-金属酸化物複合針状材料の発熱機構の解明と応用

金属-金属氧化物复合针状材料发热机理阐明及应用

• 批准号: 19656172
• 负责人: 青野 宏通
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19656172/
• 关键词: 交流磁場; 磁性材料; 癌治療; 発熱特性; シミュレーション; チタン; フェライト; 渦電流

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。

Needle-like materials that emit heat in alternating current magnetic fields are expected to be new medical devices for cancer treatment, excellent materials for heat transmission characteristics and biocompatibility. This study is related to development. For example, if you want to use a needle, you can use a needle to burn it. JMAG-studio Ver.9.0 is a universal electromagnetic field analysis solution for acicular metal materials. It is designed for measurement in AC magnetic fields. The use of magnetic materials is difficult to control the permeability, the penetration depth of magnetic field is very shallow, and the biocompatibility of nonmagnetic materials is excellent, the penetration depth is very large. Metal rod, metal tube, metal rod, metal tube, metal rod, metal rod The results of these measurements are consistent with those of MgFe_2O_4 magnetic powder samples. The magnetic field concentration, eddy current flow and electrical resistance loss in metal tubes are confirmed to increase. The rapid cooling of MgFe_2O_4 in the tube is very important. The electrical resistance of metals is affected by the factor of magnetic permeability, and the optimal electrical resistance is obtained by the factor of magnetic permeability of non-magnetic materials. The angle of the needle in the CAD tool is changed, and the measurement value is obtained.

项目成果

Surface study of fine MgFe2O4 ferrite powder prepared by chemical methods

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.09.024
• 发表时间: 2008-02-15
• 期刊: APPLIED SURFACE SCIENCE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Aono, Hiromichi;Hirazawa, Hideyuki;Maehara, Tsunehiro
• 通讯作者: Maehara, Tsunehiro

MgFe2O4を充填したTi管の交流磁場下での発熱シミュレーション

交变磁场下填充MgFe2O4的钛管生热模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: 平澤;青野;猶原;前原;内原 高大;平澤 英之
• 通讯作者: 平澤 英之

Repeated inductive heating using a sintered MgFe2O4 needle for minimally invasive local control in breast cancer therapy

使用烧结 MgFe2O4 针重复感应加热，用于乳腺癌治疗中的微创局部控制

• DOI: 10.1080/02656730902991459
• 发表时间: 2009
• 期刊: International Journal of Hyperthermia
• 影响因子: 3.1
• 作者: S. Yukumi;Yuji Watanabe;Atsushi Horiuchi;T. Doi;Kohichi Sato;Motohira Yoshida;Y. Yamamoto;T. Maehara;H. Aono;T. Naohara;K. Kawachi
• 通讯作者: K. Kawachi

フェライトを充填した金属管の交流磁場下ての発熱シミュレーション

交变磁场下填充铁氧体的金属管内发热的模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: 平澤;青野;猶原;前原;内原 高大
• 通讯作者: 内原 高大

Computer simulation of heat generation ability in AC magnetic field for Ti tube filled with ferrite powder

铁氧体粉末填充钛管在交流磁场中发热能力的计算机模拟

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc.of 24th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
• 作者: Y.Watanabe;K.Sato;S.Yukumi;M.Yoshida;Y.Yamamoto;T.Doi;H.Sugishita;T.Naohare;T.Maehara;H.Aono;K.Kawachi;Hiromichi AONO;Hideyuki HIRAZAWA
• 通讯作者: Hideyuki HIRAZAWA