A-8 巨大磁気抵抗効果センサによる磁性流体の極低濃度の計測環日本海域環境研究センター生体機能計測研究部門岩瀬勝紀発表内容実験目的  磁性流体の濃度検出原理  -磁性流体の濃度検出原理 -巨大磁気抵抗効果（GMR）センサ -均一磁界発生装置  磁性流体の極低濃度の計測 -周波数の違いによる計測結果の比較 -一定濃度内に存在する空洞部分の検出  まとめ，今後の課題実験目的 Q = k m f Dw B 2 [W/cc] km : 係数(=2.410-3 W/Hz/(mgFe/cc)/T2/cc) f : 周波数 (known) B : 磁束密度 (known) Dw : 生体内での磁性流体の重量濃度 (unknown) 体内の磁性流体濃度治療後の残留濃度の検出が必要磁性流体の濃度検出原理ヘルムホルツコイル B0 磁性流体均一磁界挿入された磁性流体入りトレー B1 巨大磁気抵抗効果センサ  * = 1  4Dw (hs rf ) Dw  1 ：反磁界係数  * ：磁性流体の比透磁率 r f ：磁性粒子の比重 N　B0 ：均一外部磁束密度 Dw ：磁性流体の重量濃度 h s ：クラスタ構造の占積率 B1 ：磁性流体内の均一磁束密度巨大磁気抵抗効果(GMR)センサ単位 : m 20,000 針状センサ（低侵襲な計測が可能）針の先端部針の根元ＧＭＲセンサ 250 カバー GMR 1 GMR 2,3,4 ボンディングパッド Probe 接続部ＧＭＲセンサ磁束密B 度 1 , B0 が同時に計測可能 40m 75m 75m×40m 感度方向 0.729m 均一磁界発生装置 0.770m 発生磁界の不均一度 Lee-Whiting Helmholtz coil 磁性流体の極低濃度の計測周波数の違いによる計測結果の比較 0.12%wt 0.08%wt 0.20%wt 0.03%wt 0.05%wt 0%wt 実験モデル Lee-Whiting Helmholtz coil 周波数f=10，50，100Hz 均一外部磁界 B 0 = 90μT アンプ倍率：100倍 18mm 寒天・B 形状比m=1 1 反磁界係数 N=0.33 18mm 磁性流体入り寒天一定濃度内に存在する空洞部分の検出磁性流体磁性流体が行きわたっている腫瘍部位磁性流体がいきわたっていない (空洞部分がある) 一定濃度内に存在する空洞部分の検出実験モデル Lee-Whiting Helmholtz coil 周波数f=100 Hz 均一外部磁界 B 0 = 90 T アンプ倍率：100倍 18mm 磁性体・B 形状比m=1 1 反磁界係数 N=0.33 18mm 空洞部分（寒天）磁性流体内にある空洞部分の計測まとめ •磁性流体の濃度検出原理 •磁束密度の変化率を計測 •巨大磁気抵抗効果センサ •磁界B1，B0を同時に検出 •均一磁界発生装置 •不均一度0.001%を作製 •10~100Hzでは影響なし周波数の違いによる治療後の磁性流体の残留濃度検出が可能計測結果への影響 •0.05%wtまで計測可能空洞部分の検出一定の変化を確認今後の課題空洞部分臓器、皮下組織（磁性流体を含まない）磁性流体を含んだ腫瘍部位 × •空洞部分を外部から確認 •厚みが増して計測が非常に困難ご清聴ありがとうございました誘導加温形ハイパーサーミアおよび誘導発熱癌細胞は熱に弱い一定時間４２～４３℃に加熱すれば死滅励磁コイル制御装置および電源磁性流体体内(腫瘍部位)注入腫瘍部位に磁束密度照射磁性流体が腫瘍に含まれている誘導発熱による加温誘導加温形ハイパーサーミア癌細胞死滅ＧＭＲセンサ Helmholtz tri-coil 発生磁界の不均一度 770 mm 770 mm 260 mm 214 mm 140 turns z z 140 turns 4 turns r 1 turn Helmholtz tri-coil Lee Whiting Helmholtz coil 729 mm r 188 mm 315 mm 62 turns コンター図磁界の不均一度  / 4rp3 = Dvd 3 Pb = 0 rp2  d  rh Pg =   d =   4 Dv ，  0 rp2   d rh  1    d  0 d 2  rp2  d 1/ 3    rp d  rp , rh （１）（２）（３） rp3   PL = Pb  Pg = 0 d 1   3 d   （４） N L = 1/ d , NS = 1/ d 2 （５） 2rp3   S 0* 1  P = PL Ns / NL  = = = 0* = 0 1  l 1 d3   （６） 3 2  r p ＊ = 1  = 1  4 Dv d3 （７）