Name: 평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 1 s
Description: 학습하세요 평면 주파수 혼합 자기 검출 스캐너를 이용하여 얇은 생물학적 샘플의 나노자기 입자 분포를 2차원 이미징하는 방법입니다. 이 비침습 기법은 생화학 및 의료 진단 분야에서 조직 분석에 활용됩니다.

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이 작품은 ICT의 R &amp; MSIP / IITP, 한국 (: B0132-15-1001, 다음 이미징 시스템 개발 그랜트 없음)의 D 프로그램에 의해 지원되었다.

1. 디자인 평면 FMMD 측정 헤드 <ol><li> 측정 헤드 용 코일 방식을 선택합니다. 샘플 개의 (+)의 코일들 사이의 중앙에 앉아 시퀀스 - (-, +, +) A의 샘플을 위, 아래 두 개의 픽업 코일로 이루어진도 1에 따른 구성을 선택한다. (-) 반 시계 방향의 기호는 시계 방향에 대한 즉, 권선의 방향 (+)를 나타낸다. 따라서, 상기 픽업 코일의 감도는 샘플 두께에 걸쳐 거의 균일하게된다. <ol><li> 픽업 코일에 직접 유도 된 신호는 전치 증폭기의 포화를 방지하고, 시료의 최대 감도를 달성하기 위하여 상쇄되도록 여진 코일을 배치했다. 이러한 기본적인 디자인 룰을 만족 다른 구성이 고안 될 수있다. </li></ol></li><li> 최대 샘플 두께를 지정합니다. 여기에, 2mm를 사용합니다. <ol><li> 최대 샘플 t 유사한 픽업 코일의 직경 및 길이를 선택hickness. 여기에 2 mm의 내경 1.7 mm의 권선의 높이 3.7 mm의 평균 직경을 산출하는 선택되었다. 코일 폭은 4mm이다. </li><li> 모든 픽업 코일의 총 임피던스는 약 전치 증폭기의 입력 임피던스와 일치하는 선 직경 및 권취 코일의 권수를 선택. 이 조건은 검출 주파수에 제한을 부과한다. 1100 Ω의 최적 입력 임피던스를 갖는 연산 증폭기의 경우 네 픽업 코일은 0.08 mm 직경의 권선 (600)을 갖는다. 95.3 Ω 총 옴 직렬 저항 919 Ω 임피던​​스를 제공 1.9 MH, 총 인덕턴스를 산출 에나멜 동선. </li></ol></li><li> 고주파 여기 코일을 준비한다 (17) 샘플의 위치에서 자기장이 이상적으로는 약 0.5 (MT)에 달한다되도록. 코일의 내경은 3.8 mm이며, 경우에 예를 들어, 폭이 8.5 mm, 0.1 mm 바람 직경 476 권선 w 인<html> 분노. 여기에, 0.4 (MT)의 필드는 F (1) = 76,550 Hz에서 이루어졌다. </li><li> 샘플 준비 위치에서의 자계가 약 5 mT 내지 것을 저주파 대역 여기 코일 (17) 등. 코일의 내경 5 mm이며, 경우에 예를 들어, 폭이 8.5 mm, 풍력 0.12 mm 직경의 와이어 권선 000이다. 설정은 F 2 = 61 Hz에서 5 만 T를 얻었다. </li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53869/53869fig1.jpg" /> 상기 p FMMD도 1의 개략도 셋업. 두 측정 헤드는 전기적으로 서로 연결된다. 샘플 헤드 사이의 공간에 배치된다. (-) 기준 역할 고주파 여기 코일로부터 직접 입력란을 취소 검출 코일 (+)의 샘플 신호는 카운터 권취 검출 코일은 측정. 앰프 - 프리 앰프, X - 믹서, LPF - 로우 패스 필터, DAQ - 데이터 수집.대상 = &quot;_ 빈&quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 2. 측정 헤드를 구축 <ol><li> 여기 및 검출 코일이 2 세트의 샘플의 상하에 부착되도록 상기 P-FMMD 구축. 코일의 각 세트는 저주파 구동 코일, 고주파 여기 코일, 및 축 gradiometer 배열 된 2 대향 상처 픽업 코일을 포함하는 차동 검출 코일로 구성된다. <ol><li> 검출 코일에 고주파 자극을 직접 유도 균형을 가능하도록하기 위해 차동 검출 코일에 적어도 하나의 여자 코일의 상대적인 조절 허용한다. 예를 들어, 검출 코일에 비해 상기 여기 코일의 상대적인 이동을 허용하는 스레드에 여자 코일을 탑재. 상기 p FMMD의 개략도는도 1에 도시되어있다.이 기술은 드로잉 및 설치의 사진을 보여주고있다. 상세한코일의 파라미터는 표 1에 나열되어 있습니다. </li></ol></li><li> 위와 강성 지지체에서 샘플 아래의 코일 세트를 탑재 동축 방향으로,도 1 및 2 참조. 두 개의 코일 세트는 서로에 대해 진동하지 않도록해야합니다. </li><li> 그러한 바와 같이, 각 여자 코일 세트로 고주파 여기 전류를인가하는 그들 사이의 상대 위치를 변경 함과 동시에 검출 코일 세트에서이 주파수에서 검출 된 신호를 측정하는 장치를 이용하여, 측정 헤드의 고주파 밸런스를 조정 오실로스코프 또는 잠금 증폭기. <ol><li> 몇 밀리 볼트의 낮은 직접 유도 전압, 직접 유도 즉, 1,000 명 이상의 배 억제를 조정합니다. 여자 전류와 감지 전압의 위상 시프트를 관찰함으로써 조정 가능성의 한계를 결정한다. 최소에서, 유도 된 전압이 90 ° 비교로서 위상 시프트 인직접 유도에 라. </li></ol></li></ol><img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53869/53869fig2.jpg" /> 그림 2. 기술 도면 및 p- FMMD 헤드의 사진. 수직 평면을 따라 크로스 섹션 (왼쪽 위)과 수평면 (왼쪽 아래)는 코일 권선 전에 열린 측정 헤드의 사진뿐만 아니라 표시됩니다. 1 - 알루미늄 지원, (2) - 검출 코일에 대한 전 코일, 3 - 여기 코일 전 스레드 코일가 이동 될 수있는 / 아래로 회전, 4로 - 샘플 지원 플레이트, 5 - 알루미늄 뚜껑, 6 - 샘플 스토퍼 지원, 7 - Y 방향 스토퍼 - x 방향, 8 스토퍼. 6-8은 스캔 제거됩니다. 상기 p FMMD 헤드의 크기는 29mm × 77mm × 68mm이다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53869/53869fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 3. 설정 측정 전자 <ol><li> EXCI 구성저주파 구동 코일의 고주파 여기 코일 모두 두 오실레이터 및 전력 증폭기 이루어진 테이션 부. <ol><li> 오실레이터 2 (F)에 대한 저주파 전력 증폭기를 포함하는 저주파 드라이버 부 설정. 이 구동 용 코일 5 (MT)의 필드를 생성하기 위해 필요한 전류를 제공하도록 상기 증폭기의 전력을 계산한다. 여기에, 프로그램 오실레이터로 직접 디지털 합성 (DDS) 칩을 사용합니다. 전력 증폭기와 같은 고속의 버퍼를 사용한다. </li><li> 오실레이터 1 (F)에 대한 고주파 전력 증폭기를 포함하는, 고주파 자극 부를 설정한다. 이 여자 코일에 약 0.5 (MT)의 필드를 생성하기 위해 필요한 전류를 제공하도록 상기 전력 증폭기를 설정한다. DDS를 칩 각각 오실레이터 및 전력 증폭기와 같은 고속의 버퍼를 사용한다. </li></ol></li><li> preamplifie 구성된 검출부를 구성R, 제 믹서는 높은 주파수 (f) (1), 중간 증폭기 및 필터 {2 배 낮은 주파수에서 2 · 복조하는 제 2 혼합기와, 최종 필터 드라이버 출력으로부터 복조. 대안 적으로, 검출 전자 장치를 구현하는 두 개의 로크 인 증폭기를 사용한다. <ol><li> 프리 앰프 스테이지를 설정합니다. 검출 코일과 상기 이득 대역폭 곱의 임피던스를 고려하여, 입력 연산 증폭기 (OP)를 선택한다. 참고 문헌에 설명 된대로 계정에 지정된 전압 잡음과 영업 이익의 전류 잡음을 고려하여 소음 최적화 절차를 수행합니다. 10. 1 단 약 100의 증폭과 고속 저잡음 연산 증폭기를 선택한다. 후단은 비판적이지만, 출력 신호가없는 과부하로 인해 왜곡 된, 즉 전압 범위에 남아 있는지 확인. 여기에, 4.3 배 증폭과 저잡음 JFET 입력 연산 증폭기를 사용합니다. </li><li> f를을 설정IRST 복조 단계 1 F 고주파로 증폭 된 신호를 승산. 아날로그 곱셈기 칩을 사용하여 복조하기위한 위상 조정을 실현하기 위해 제 별도 DDS 칩에서 참조. 또한, 프리 앰프 (3.2.1), 최초의 복조기 (3.2.2) 및 고주파 발생기 (3.1.2)와 같은 종속 앰프를 사용합니다. </li><li> 중간 증폭 및 필터링 단계를 설정합니다. 이 ·이 F 패스의 신호 주파수가 흐트러 F 1, 1 F · 2에서 스퓨리어스 고주파 성분을 효율적으로 억제하면서하도록 저역 통과 필터를 구현한다. 약 100 개의 증폭 두 범용 연산 증폭기를 선택함으로써 예를 들어 적절한 중간 증폭을 선택. </li><li> 두 번 저주파 2 ·과 필터링 및 증폭 된 신호를 곱하여, 두 번째 복조 단계를 설정 F 2. 용도아날로그 곱셈기 칩 복조 위상 조정을 실현하기 위해 네 번째 별도 DDS 칩에서 참조하고. 또한, 중간 증폭기 (3.2.3), (3.2.4) 고조파 두 번째에서 두 번째 복조기 및 저주파 발생기 (3.1.1)으로 두 번째 고조파 복조 할 수있는 잠금 증폭기를 사용합니다. </li><li> 최종 증폭 및 필터링 단계를 설정합니다. 4에서의 스퓨리어스 고주파 성분 · F이 효율적으로 억제되는 동안 주사 주파수에서의 신호의 주파수가 흐트러 통과하도록 저역 통과 필터를 구현한다. 원하는 출력 전압 범위를 고려하여 적절한 최종 증폭을 선택. 10 총 증폭 두 개의 범용 연산 증폭기를 사용합니다. </li></ol></li></ol> 4. 설정 2D 스캐너 <ol><li> 움직임 평면 코일의 축선에 수직이되도록 2 차원 스캐너를 탑재. </li><li> 2 차원 스캐너를 제어하고 동기 acquiri프로그래밍 언어 파이썬 작성된 제 스크립트를 사용하여 평면 샘플 FMMD 신호의 2 차원 이미지를 얻기 위해 측정 전자 장치로부터의 출력 전압 겨. </li></ol> 5. 샘플 준비 <ol><li> 농도는 25.0 ㎎ / ㎖ 인 1 ㎛의 직경이 50 nm 내지 100 nm이고, 마그 헤 마이트 입자 직경 마그네타이트 입자를 사용한다. 물에 자성 입자를 용해 자석을 사용하여 분리하고 물을 폐기함으로써 상기 용액을 세척한다. 과정을 세 번 반복합니다. 증류수로 십분에 자성 입자 용액을 희석. </li><li> 생검 펀치를 사용하여 흡수 블로 팅 종이 조각을 펀칭하여 2.0 mm 직경 종이 펠렛 샘플을 준비합니다. 30 초 동안 서로 다른 농도의 자기 비드 솔루션을 적시 공기에서이를 건조 할 수 있습니다. 여기서, 나노 미터 크기의 입자 (100)의 0.04, 0.2, 1, 5 및 25 ㎎ / ㎖의 농도를 사용한다. </li><li> nitrocellulos를 사용하여 시료를 제조18.0 mm × 크기가 2.0 mm의 전자 막. 원액 1 ㎛ 직경 입자 용액으로 막을 담근다. 균일 한 막을 담가 샘플 및 농도 구배함으로써 하나 더 준비한다. (그림 5), 서로 다른 농도 비즈 솔루션에 멤브레인의 끝을 몸으로 농도 구배의 결과로이 작업을 수행합니다. </li><li> 10 μL 부피의 모세관 내의 샘플, 외경 400 ㎛의 길이가 40mm를 준비한다. 원액을 50 nm의 입자 직경 용액과 모세관을 채운다. 20 배 희석 한 용액과 두 번째 마이크로 튜브를 준비 (물 1.9 ㎖로 희석 용액 100 μl를 혼합). </li></ol> 6. 2D FMMD 검사를 수행 <ol><li> 평면 치수에 따른 × 샘플 B 선택 스캔 영역. 스캔 소프트웨어의 값을 입력합니다. </li><li> 스테핑 방향을 선택합니다. 일반적으로, 두 평면 치수의 짧은, 우리는 b를 호출하자 </&gt; EM, 그 이하 단계를 따라서 적은 가속 및 감속 단계를 필요로하기 때문에 방향을 단계별로 선택됩니다. </li><li> 선택 주사 속도 V 의한 로우 패스 필터링 된 신호 감소를 고려하여, 설명을 참조. 1 7mm / 초 사이의 값으로 속도를 조정한다. 스캔 소프트웨어의 값을 입력합니다. </li><li> 선택 스텝 거리 Δ B를 훨씬 달성 공간 분해능보다 작은 적어도 t = A / V 이용 될 전체 주사 시간 (t)이 될 필요가 없다는 것을 고려 · B / Δ (B) +1). 소프트웨어의 스테핑 거리를 입력합니다. </li><li> 2 차원 스캐너의 샘플을 탑재합니다. 접착 테이프를 사용하여 플라스틱 판에 고정합니다. </li></ol><img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53869/53869fig3.jpg" /> P-FMMD 측정 설정 그림 3. 사진. 샘플은 모터에 의해 이동 한 플라스틱 캐리어에 접착 테이프로 부착되어 있습니다단계 (왼쪽). 그런 다음 시료의 p FMMD 헤드 (오른쪽)에서 검색됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53869/53869fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <ol start="6"><li> 시작 버튼을 눌러 스캔을 수행한다. 25.0 mm (Y 축) 영역 ×도 5 및도 6 덮개 20.0 mm를 (X 축)의 스캔, 즉 여섯 25mm 긴 트레이스 스테이지 속도, X 방향으로 4.0 mm 단계와 y 축을 따라 스캔 된 1.0 mm / 초. 이는 약 2 분의 주사 시간에 달한다. </li></ol><img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53869/53869fig4.jpg" /> 스캔 소프트웨어의 그림 4. 그래픽 사용자 인터페이스. 스캔 매개 변수를 여기에 입력된다. 측정은 적색 버튼을 누름으로써 시작된다. 7. 이미지 처리 <ol><li> homemad를 이용한 매트릭스 형태로 원 데이터 변환파이썬에서 전자 스크립트. 2 열 쉼표로 구분 된 값 (CSV) 형식 파일의 추가 값과 함께 전체 스캔의 원시 데이터를 기록합니다. 여분의 열은이 스텝 운동하는 동안 해당 데이터를 캡처 나타냅니다. 스크립트 세그먼트 여분의 열 값의 각 변경에 원시 데이터 열 및 운동을 스테핑 동안 데이터 세그먼트를 제거합니다. 또한 행렬의 행이나 열로 나머지 연속 세그먼트를 바꾸어 결과 행렬을 구성하고 CSV 형식 파일로 행렬을 기록합니다. 참고 :이 연구의 P-FMMD 이미지는 파이썬 스크립트를 사용하여 생성됩니다. pyplot.contour 기능 및 Python 대한하기 matplotlib 라이브러리에서 pyplot.imshow 함수는 누적 각각 등고선과 배경색의 제조에 사용된다. </li></ol>

<ol><li>Tseng, P., Judy, J. W., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+nanoparticle-mediated+massively+parallel+mechanical+modulation+of+single-cell+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+meth%22%5BJournal%5D)">Magnetic nanoparticle-mediated massively parallel mechanical modulation of single-cell behavior.</a> Nat meth. 9 (11), 1113-1119 (2012).</li>
<li>Borgert, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+and+applications+of+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cardiovasc.+Comput.+Tomogr%22%5BJournal%5D)">Fundamentals and applications of magnetic particle imaging.</a> J. Cardiovasc. Comput. Tomogr. 6 (3), 149-153 (2012).</li>
<li>Buzug, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+particle+imaging%3A+introduction+to+imaging+and+hardware+realization%5BTitle%5D)+AND+%22Z.+Med.+Phys%22%5BJournal%5D)">Magnetic particle imaging: introduction to imaging and hardware realization.</a> Z. Med. Phys. 22 (4), 323-334 (2012).</li>
<li>Kanger, J. S., Subramaniam, V., van Driel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+manipulation+of+chromatin+using+magnetic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chromosome+Res%22%5BJournal%5D)">Intracellular manipulation of chromatin using magnetic nanoparticles.</a> Chromosome Res. 16 (3), 511-522 (2008).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Magnetic+Nanoparticles%3A+From+Fabrication+to+Clinical+Applications%22">Magnetic Nanoparticles: From Fabrication to Clinical Applications</a>. Thanh, N. T. K. , CRC press. Boca Raton. ISBN: 978=1439869321 (2012).</li>
<li>Saritas, E. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Particle+Imaging+%28MPI%29+for+NMR+and+MRI+researchers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Magn.+Reson%22%5BJournal%5D)">Magnetic Particle Imaging (MPI) for NMR and MRI researchers.</a> J. Magn. Reson. 229 (4), 116-126 (2012).</li>
<li>Goodwill, P. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-space+MPI%3A+magnetic+nanoparticles+for+safe+medical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">X-space MPI: magnetic nanoparticles for safe medical imaging.</a> Adv. Mater. 24 (28), 3870-3877 (2012).</li>
<li>Yim, H., Seo, S., Na, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+Contrast+Agent-Based+Multifunctional+Materials%3A+Diagnosis+and+Therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanomat%22%5BJournal%5D)">MRI Contrast Agent-Based Multifunctional Materials: Diagnosis and Therapy.</a> J Nanomat. 2011 (2011), (2011).</li>
<li>Gleich, B., Weizenecker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tomographic+imaging+using+the+nonlinear+response+of+magnetic+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles.</a> Nature. 435 (7046), 1214-1217 (2005).</li>
<li>Rahmer, J., Weizenecker, J., Gleich, B., Borgert, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+a+3-D+system+function+measured+for+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Analysis of a 3-D system function measured for magnetic particle imaging.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 31 (6), 1289-1299 (2012).</li>
<li>Goodwill, P. W., Conolly, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multidimensional+x-space+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Multidimensional x-space magnetic particle imaging.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 30 (9), 1581-1590 (2011).</li>
<li>Goodwill, P. W., Konkle, J. J., Zheng, B., Saritas, E. U., Conolly, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+x-space+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Med.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Projection x-space magnetic particle imaging.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 31 (5), 1076-1085 (2012).</li>
<li>Gräfe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Application+Scenario+for+Single-Sided+Magnetic+Particle+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Tech%22%5BJournal%5D)">An Application Scenario for Single-Sided Magnetic Particle Imaging.</a> Biomed. Tech. 57, Suppl. 1 (2012).</li>
<li>Krause, H. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+particle+detection+by+frequency+mixing+for+immunoassay+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Magn.+Magn.+Mater%22%5BJournal%5D)">Magnetic particle detection by frequency mixing for immunoassay applications.</a> J. Magn. Magn. Mater. 311 (1), 436-444 (2007).</li>
<li>Meyer, M. H. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Francisella+tularensis+detection+using+magnetic+labels+and+a+magnetic+biosensor+based+on+frequency+mixing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Magn.+Magn.+Mater%22%5BJournal%5D)">Francisella tularensis detection using magnetic labels and a magnetic biosensor based on frequency mixing.</a> J. Magn. Magn. Mater. 311 (1), 259-263 (2007).</li>
<li>Finas, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+and+distribution+of+superparamagnetic+nanoparticles+in+lymphatic+tissue+in+a+breast+cancer+model+for+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Tech%22%5BJournal%5D)">Detection and distribution of superparamagnetic nanoparticles in lymphatic tissue in a breast cancer model for magnetic particle imaging.</a> Biomed. Tech. 57, Suppl. 1 (2012).</li>
<li>Hong, H., Lim, J., Choi, C. -J., Shin, S. -W., Krause, H. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+particle+imaging+with+a+planar+frequency+mixing+magnetic+detection+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instr%22%5BJournal%5D)">Magnetic particle imaging with a planar frequency mixing magnetic detection scanner.</a> Rev. Sci. Instr. 85 (1), 013705(2014).</li>
<li>Haegele, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+cardiovascular+interventions+guided+by+magnetic+particle+imaging%3A+First+instrument+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Toward cardiovascular interventions guided by magnetic particle imaging: First instrument characterization.</a> Magn. Reson. Med. 69 (6), 1761-1767 (2012).</li>
<li>Haegele, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+particle+imaging%3A+visualization+of+instruments+for+cardiovascular+intervention%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Magnetic particle imaging: visualization of instruments for cardiovascular intervention.</a> Radiology. 265 (3), 933-938 (2012).</li>
<li>Goodwill, P. W., Lu, K., Zheng, B., Conolly, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+x-space+magnetic+particle+imaging+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">An x-space magnetic particle imaging scanner.</a> Rev. Sci. Instrum. 83 (3), 033708(2012).</li>
<li>Lampe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+reconstruction+in+magnetic+particle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Fast reconstruction in magnetic particle imaging.</a> Phys. Med. Biol. 57 (4), 1113-1134 (2012).</li>
<li>Yim, H., Seo, S., Na, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+Contrast+Agent-Based+Multifunctional+Materials%3A+Diagnosis+and+Therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanomat%22%5BJournal%5D)">MRI Contrast Agent-Based Multifunctional Materials: Diagnosis and Therapy.</a> J Nanomat. 2011 (2011), (2011).</li>
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측정 기술은 초상 자성 입자의 자화 곡선의 비선형 성을 이용한다. 양면 측정 헤드 동시에 자기 포화 입자 고주파 (F 1) 프로브 필드 비선형 자기 응답을 측정하기 위해 구동하는 성분 (2 f) 상기 샘플, 낮은 주파수로 서로 다른 주파수의 두 개의 자기 자극 필드를 적용 . 특히, 입사 필드 모두 고조파, m · 1 N · 2 (F), 및 합 주파수 (F), m · F (1) + N · 2 (정수 번호 m, N으로) 생성되는 바. 이러한 변조 승적은 차동 픽업 감긴 코일에 의해 검출된다. 그들은 멀리 샘플에서 위치하기 때문에 참조 코일은이 신호를 선택하지 않습니다. 그들은 EXCI 직접 유도 고주파의 억제를 위해 봉사그렇지 전치 증폭기를 포화 테이션 ...

<html> 자성 나노 입자 (MNP)는 선택적으로 염색질 변조 4와 mRNA의 단리 및 암 치료를위한 검색, 2, 3에 대한 목표 요소를 라벨링, 생체 분자의 조작 및 단 전지 (1)에 대해, 즉, 분자 생물학 및 의학에서의 광범위한 애플리케이션을 발견 . 5 인해 자신의 초상 자성 특성, 그들은 의료 영상에 특히 유용하다. 그들은 초전도 양자 간섭 장치 (SQUID) 검출기를 이용하여 자기 공명 영상 (MRI) 또는 감수성 이미징을위한 조영제 또는 트레이서로서, 예를 들면, 제공 할 수있다. 2, 6 초상 자성 나노 입자가 인체의 각 조직에 양호한 콘트라스트를 얻을 다이아 바디 또는 상자성이다. (7) 따라서, 입자는 편리 비교적 양호한 공간 분해능과 감도 인체 부품 의료 영상을 획득 할 수있다. (8) Gleich 및 Weizenecker (9)에 의해 도입 십t &quot;&gt; 자분 영상 (MPI) 기술은 입자의 자화의 비선형 성을 이용한다. 없거나 약한 자장 바이어스에서, 주파수 f의 AC 여기에 MNP의 반응은 강한 때문에 입자가 자기 적으로 포화 크기 때문에 감수성. 특히, 입자의 비선형 자화 높은 자장 바이어스에서와 고조파 N · F의 생성을 유발, N = 2, 3, 4 ... 제공 고조파 응답이 약해진다.에서 MPI를 기술은 시료가 완전히 전용 샘플의 비선형 응답에 기여할 근접이 선 또는 점에 위치한 입자를 포함한다. 전계가없는 라인 (FFL) 또는 필드가없는 지점 (FFP)을 제외 자화된다.으로 적합한 수신기 코일의 FFP 및 고용의 움직임은, Gleich 및 Weizenecker 1 mm의 공간 해상도와 MPI 이미지를 인수했다. 하기 위해서MNP의 공간 분포에 대한 정보를 얻는 두 가지 방법이 일반적으로 사용되며, 후자의 경우에는 전자석에 의해 시료에 대하여, 또는 FFL / FFP의 이동. (2, 3)와, 센서의 기계적 움직임 영상 재구성 기법 고조파 공간 MPI 3 X-공간 MPI 10, 11처럼 12이 필요합니다. MPI의 공간적 해상도는 여기 및 검출 코일의 컨볼 루션에 의해 특성뿐만 아니라, 자기장 기울기의 특성에 의해 결정된다. 이것은 영상 재구성 알고리즘 픽업 코일의 크기와 거리뿐만 아니라 맥스웰 방정식에 의해 관리되는 자계 분포에 의해 결정되는 기본 해상도 위에 향상된 해상도를 얻을 수있다. MPI 스캐너는 일반적으로 전체 시료 샘플 걸쳐 FFL이나 FFP 스티어링 용 제어 코일 시스템 고주파 excitatio 자화위한 강력한 자석으로 구성된다N 코일 시스템 및 시료의 비선형 응답을 픽업하기위한 검출 코일 시스템. 이 불포화 샘플 영역으로부터의 고조파 응답이 기록되는 동안 FFL / FFP 연속적 샘플 볼륨을 통해 이동된다. 스캐너에 시험편을 끼워 맞춤의 문제를 방지하기 위해, 편면 MPI 스캐너는 감소하지만 성능을 희생 GRAFE 외. (13)에 의해 입증되었다. 샘플이 자석과 코일에 의해 둘러싸여 경우 최상의 결과를 얻을 수있다. 시료가 완전히 FFL / FFP 영역을 제외한 자화되어야하기 때문에,이 기술은 비교적 부피가 크고 무거운 MPI 시스템 선도 수냉 비교적 크고 강한 자석을 필요로한다. 우리의 접근은 상자성 입자의 비선형 자화 곡선에서 믹싱 주파수에 기초한다. 14 초 paramagnets이 두 가지의 주파수 (F 및 F 1 &lt;에서 자기장에 노출 될 때/ EM&gt; 2), f를을 선형 조합 m ·을 나타내는 합 주파수 1 + N · 2 (정수 번호 m과 n은) 발생 f를. 이들 구성 요소의 모양 입자의 자화 곡선의 비선형 매우 구체적인 것으로 나타났다. 다시 말하면 (15), MNP 샘플 동시에 주파수 f 2 주파수에서 프로빙 필드에서 구동 자계에 노출 될 때 F (1)는, 입자는 주파수 (f)에 응답 필드를 생성 · 1 + 2 (F2). 이 합 주파수 따라서, 특이성이 매우 높고, 자화 비선형 샘플 존재하지 않을 것이다. 우리는이 방법을 &quot;주파수 자기 검출을 혼합&quot;(FMMD)라고합니다. 실험적 기술은 입자 농도의 강도의 네 개 오더의 동적 범위를 얻을 수 있다는 것을 확인하고있다. (14) &lt;전형적인 MPI 계측 달리 P 클래스 = &quot;jove_content는&quot;&gt; 자기 검출부 (p-FMMD) 방식을 혼합 한 평면 주파수 포화에 가까운 샘플 자화 필요없는 합 주파수 성분 (F)의 세대 1 + 2 · F 때문에 이 제로 고정 바이어스 자기장에서 최대이다. 따라서, 강한 자석 부피에 대한 필요성이 완화된다 14. 실제로, 측정 헤드의 바깥 치수는 29mm × 77mm 단 × 68mm이다. 비교를 위해, MPI 셋업은 일반적 미터 크기이다. 7 ​​단점이 있지만,이 기술은 현재의 설정 2 mm의 최대 두께가 평면 샘플로 제한된다는 점이다. 샘플은 양면 측정 헤드에 상대적으로 스캔한다. 두꺼운 샘플을 허용 재 건설이 가능하지만, 공간 해상도의 손실에서 거래 할 수있다. 이 FMMD 기술에 기초하여, 우리는 MPI detec의 특별한 형태를 제시토 평면 샘플은 (p-FMMD) 스캐너 &quot;평탄한 주파수 자기 검출 혼합 소위&quot;. 원리는 최근에 출판되었습니다. (17)이 작품에서, 우리는 기술과 현재의 프로토콜의 방법론에 초점을 어떻게 이러한 스캐너와 어떻게 검색을 수행하는 방법을 설정합니다. MPI는 심혈관 암 영상 등의 의료 진단을 위해 적용될 수 있음을 보여왔다. 16, 18, ​​19 거기서 새로운 MPI 스캐너 자성 입자를 측정하는, 예를 들면 전위 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다고 믿는다 조직 조각에 분포.

<table><tbody><tr><td>자성 입자 "SiMAG Silanol"</td><td>케미셀 (http://www.chemicell.com)</td><td>1101-5</td><td>자성 실리카 입자의 수성 분산액, Maghemite, dia. 1&nbsp; &마이크로; m</td></tr><tr><td>자성 나노 입자 "fluidMAG-Amine"</td><td>Chemicell (http://www.chemicell.com)</td> <td>4121-5</td><td>자성 나노 입자의 수성 분산액, 자철광, dia. 50&nbsp; nm</td></tr><tr><td>마이크로튜브 10 &마이크로; l</td><td>Hirschmann Laborger&auml; TE (http://www.hirschmann-laborgeraete.de/?sc_lang=en)</td><td></td> <td>볼륨 10 &micro; L, 외경 400&nbsp; &마이크로; m, 길이 40 mm</td></tr><tr><td>니트로셀룰로오스 막 Biodyne B</td><td>Thermo Scientific (http://www.thermoscientific.com)</td><td>77016</td><td>Biodyne B 나일론 막, 0.45&nbsp; &마이크로; 남, 8&nbsp; cm x 12 cm</td></tr><tr><td>DDS 칩 AD9834</td><td>아날로그 디바이스 (http://www.analog.com)</td><td>AD9834</td><td>20 mW 전력, 2.3 V에서 5.5 V까지, 75&nbsp; MHz Complete DDS</td></tr><tr><td>연산 증폭기 AD829</td><td>Analog Devices (http://www.analog.com)</td><td>AD829</td><td>고속, 저잡음 비디오 연산 증폭기</td></tr><tr><td>아날로그 멀티플라이어 MPY634</td><td>Texas Instruments (http://www.ti.com)</td><td>MPY634</td><td>넓은 대역폭 정밀 아날로그 멀티플라이어</td></tr><tr><td>고속 버퍼 BUF634</td><td>Texas Instruments (http://www.ti.com)</td><td>BUF634</td><td>250&nbsp; mA 고속 버퍼</td></tr><tr><td>연산 증폭기 OPA627</td><td>Texas Instruments (http://www.ti.com)</td><td>OPA627</td><td>정밀 고속 Difet(R) 연산</td></tr><tr><td>증폭기 TL072</td><td>Texas Instruments (http://www.ti.com)</td><td>TL072</td><td>이중 저잡음 JFET 입력 범용 연산 증폭기</td></tr><tr><td>락인 증폭기 SR830</td><td>Stanford Instruments (http://www.thinksrs.com)</td><td>SR830</td><td>100 kHz DSP 락인앰플리파이어</td></tr><tr><td>XYZ 전동 스테이지</td><td>Sciencetown, Incheon, Korea (http://mkmsll.en.ec21.com/)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>클린룸 와이퍼</td><td>Seoul Semitech Co (http://www.seoulsemi.com)</td><td>CF-909</td><td>치수 2.0 mm &times; 18&nbsp; 밀리미터</td></tr></tbody></table>

평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

평면 샘플의 자기 입자 영상 (MPI)를 수행하기위한 자기 인식 (P-FMMD) 스캐너를 혼합 평면 주파수의 설정이 표시됩니다. 이 U 자형지지 레그 상에 장착 된 샘플의 양측에 두 개의 자기 계측 헤드로 구성된다. 샘플은 로컬 61 Hz에서 77 kHz에서 두 개의 다른 주파수 강한 성분으로 이루어진 자기 자극 필드 약한 필드에 노출된다. 초상 자성 입자의 자화 비선형 특성 변조 승적의 발생을 일으킨다. 자화 비선형 입자의 높고 낮은 주파수 자계 입사 선택된 합 주파수 성분을 복조 전자가 기록된다. 두 주파수의 믹싱 로컬 발생하기 때문에 종래의 MPI 스캐너와 대조적으로, P-FMMD 전체 샘플 강한 자기장의 적용을 필요로하지 않는다. 따라서, 상기 샘플의 측면 치수는 아르스캔 범위 및 지지체에 의해 제한. 그러나, 샘플 높이의 공간 해상도를 결정한다. 현재 설정에서이 2mm로 제한됩니다. 예로서, 우리는 실라 행렬 및 행렬 실란 50nm의 자철광 입자를 1 ㎛ 직경 마그 헤 마이트 입자 샘플로부터 취득한 개의 20mm × 25 mm, P FMMD 이미지를 제시한다. 결과는 신규 MPI 스캐너 얇은 생체 시료 분석 용 의료 진단을 위해 적용될 수 있음을 보여준다.

도 5a는 샘플 평면의 좌표는 x 및 y 함수 같은 내부 이중 차동 검출 코일의 계산 된 감도 분포를 나타낸다. 이것은 네 개의 검출 코일에 의해 발생되는 중심면의 모든 점 (x, y)에 자기장의 중첩을 결정함으로써 역 방식으로 계산 하였다. 반대로, 이는 이들 각 점에서의 자기 모멘트 검출 코일의 감도를 결정한다. 계산은 무시할 높이 긴 코일로 코일에 근접하여 수행 하였다. 따라서,도 5a에 도시 된 감도 분포 주사 평면 감도 맵 소위 점 확산 함수 (PSF)를 나타낸다. 유사한 방식으로, (R도 5b는 축 방향의 함수로서 감도가 Z 좌표를 나타내고, 반경 R은 코디 <su따라서, 상기 측정 헤드의 슬릿 감도의 수직 매핑을주는 P&gt; 2 × <su...

평면 샘플 자성 입자를 이미지화하는 스캐너는 자기 검출 기법 혼합 평탄한 주파수를 이용하여 개발되었다. 입자의 비선형 nonhysteretic 자화에서 자기 상호 변조 응답은 두 개의 주파수 대역 여기에 기록된다. 얇은 생물학적 시료의 2 차원 영상을 위해 사용될 수있다.

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

본 절차의 전반적인 목표는 2차원 혼합 자기 검출 스캔을 사용하여 나노 자기 입자를 포함하는 얇은 생물학적 시료를 분석하는 것입니다. 이 방법은 나노 자기 입자를 레벨링 화합물로 사용하는 조직 절편 분석과 같이 생화학 및 의료 진단 분야의 핵심적인 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 나노 자기 입자의 분포를 파악할 수 있다는 점입니다.본 절차의 시연은 제 연구실의 연구원인 임을균, 정재찬, 창지호 세 사람이 진행하겠습니다. p-FMMD 측정 헤드는 텍스트 프로토콜에 따라 설계해야 합니다. 모든 배선 및 코일링 사양에 대한 세부 사항이 제공됩니다.조립 및 설정에 대한 자세한 내용은 텍스트 프로토콜에 설명되어 있습니다. 여기에는 고주파 밸런스와 유도 전압의 조정이 포함됩니다. 다음으로 여기 섹션, 저주파 및 고주파 드라이버 섹션, 그리고 FMMD의 검출 섹션을 포함하는 측정 전자 장치를 설정합니다.이어서 프리앰프, 제1 복조기, 필터링 기능이 포함된 중간 증폭기, 제2 복조기 및 필터링 기능이 포함된 최종 증폭기를 모두 설치합니다. 마지막으로 2D 스캐너를 장착하고 컴퓨터 제어 장치와 인터페이스를 연결합니다. 이 실험 절차를 위해 직경이 50 nanometers 및 100 nanometers인 자철석(magnetite) 입자와 직경이 1 micron인 마그헤마이트(maghemite) 입자를 준비하십시오.입자 스톡 용액을 물로 세척하고 자석을 사용하여 입자를 수집합니다. 물을 버리고 동일한 세척 과정을 두 번 더 반복합니다. 그 다음, 증류수를 사용하여 입자를 25 mg/mL 용액으로 희석합니다.100 nanometer 입자 용액을 사용하여 5, 1, 0.2 및 0.04 mg/mL 농도의 5배 희석 시리즈를 만듭니다. 그다음, 생검 펀치(biopsy punch)를 사용하여 흡수성 블로팅 페이퍼를 조각으로 펀칭합니다. 그런 다음, 펀칭된 페이퍼 조각들을 각각 다른 100 nanometer 입자 용액에 30초 동안 담급니다.침지 후, 펀칭된 종이를 공기 중에서 건조시킵니다. 다음으로, 2 x 18 mm 크기로 절단된 니트로셀룰로오스 조각을 준비합니다. 니트로셀룰로오스 조각 하나를 희석하지 않은 1 µm 직경 입자 용액에 10~15초 동안 침지시킨 후, 가열되지 않은 공기를 사용하여 건조시킵니다.나머지 니트로셀룰로오스 조각을 서로 다른 농도의 두 용액에 담가 농도 구배를 형성한 후

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

자기 변조 biosensing 시스템은 빠르게, sensitively 단순히 같은 DNA 분자와 단백질과 같은 생물 학적 assays를 감지하는 활용됩니다.

자기 변조 Biosensing 시스템을 사용하여 생물 학적 Assays의 급속한 동차 검색

nanoparticles의 세포 biodistribution을 평가하는 데 사용 Bioimaging 방법은 nanoformulated 화합물의 치료 및 진단 모니터링에 적용할 수 있습니다. histological coregistration에 의해 평가하면 여기에 설명된 방법은 민감하고 구체적인 수 있습니다. 방법은 설치류에서 인간의 응용 프로그램에 translational 경로를 제공합니다.

진단 및 치료 모니터링을위한 Nanomaterials 등록 Bioimaging

자기 공명 영상 (MRI)은 작업 과정에서 장비의 효율성을 평가하는 강력한 도구를 제공합니다. 우리는 정적 믹서에서 혼합 시각화하기 위해 MRI의 사용을 토론합니다. 응용 프로그램은 개인 케어 제품과 관련이 있지만, 식품, 화학, 바이오 매스 및 생물 학적 체액의 다양한 적용할 수 있습니다.

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새로운 전자 상자성 공명 (EPR) 방법, 빠른 스캔 EPR (RS-EPR)는, 기존의 연속파 (CW) 기술보다 우수하고 생체 내 이미징을위한 새로운 장소를 엽니 다 2D 스펙트럼 공간 영상에 대한 설명된다. 결과 250 MHz에서 입증되지만, 기술은 주파수에서 적용 가능하다.

빠른 스캔 전자 스핀 공명 이미징 생리 학적으로 중요 매개 변수에 대한 새로운 길을 엽니 다<em&gt; 생체</em

우리는 스마트폰 호환 장치와 이미징 및 처리 기능이 내장된 장치 모두에서 자동화된 이미징 및 분석과 결합된 자기 부상 기술을 제시합니다. 이는 두 가지 입증된 생물 의학 응용 분야, 즉 겸상 적혈구 질환 진단과 백혈구와 적혈구 분리를 통해 세포의 밀도 분포를 측정하는 데 적용됩니다.

질병 진단을위한 휴대용 이미징 및 분석과 결합 자기 부상

마그네틱 마이크로-및 자석 vortices 전송 전자 현미경 (TEM) 및 자석 전송 엑스레이 현미경 검사 법 (MTXM) 연구에 적합을 형성 하는 스핀 구성 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

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고체, 액체, 가스 및 혼합물의 분자 구조와 역학은 다양한 과학적 분야에 매우 중요합니다. Situ MAS NMR의 고온, 고압은 엄격하게 통제된 화학 환경에서 혼합 상 시스템에서 성분의 화학 적 환경을 감지할 수 있게 합니다.

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이 작품은 신경 조직의 제어를위한 지역 자기력의 엔지니어링에 상향 식 접근 방식을 제시한다. 자기 나노 입자 (MNPs)로로드 된 뉴런 과 같은 세포는 수직 자화와 마이크로 패턴 플랫폼에 의해 도금및 제어됩니다. 또한 자기 특성화, MNP 세포 섭취, 세포 생존 가능성 및 통계 분석이 설명되어 있습니다.

상호 연결된 뉴런의 마이크론 규모의 조직을 위한 자기 플랫폼 제작

자기력 현미경(MFM)은 수직으로 자화된 원자력 현미경 프로브를 사용하여 나노 스케일 분해능으로 샘플 지형과 국부 자기장 강도를 측정합니다. MFM 공간 분해능과 감도를 최적화하려면 리프트 높이 감소와 드라이브(진동) 진폭 증가의 균형을 맞춰야 하며 불활성 분위기의 글로브박스에서 작동하는 이점을 누릴 수 있습니다.

자기력 현미경 분해능과 감도를 최적화하여 나노스케일 자기 도메인 시각화

학습하세요 평면 주파수 혼합 자기 검출 스캐너를 이용하여 얇은 생물학적 샘플의 나노자기 입자 분포를 2차원 이미징하는 방법입니다. 이 비침습 기법은 생화학 및 의료 진단 분야에서 조직 분석에 활용됩니다.

평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수

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