學位論文
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Item 探討諧波訊號分析磁性粒子對升溫產熱之相依性研究(2025) 王晧; Wang, Hao磁性奈米粒子（Magnetic Nanoparticles, MNPs）因其具備獨特的磁性行為與生物相容性，在癌症熱治療中有著重要的應用潛力，本研究結合 Labview 程式端、激發線圈與接收線圈，建構出具備溫度監控與磁場控制功能的自動控制系統，利用磁性奈米粒子於不同溫度下產生的諧波訊號，作為推估溫度的依據，實驗透過調變磁場強度（75 Oe及125 Oe）以及溫度，量測磁性奈米粒子在交流磁場下的訊號，建立其與溫度之間的對應關係。在本研究中，除了從磁性奈米粒子的磁化響應中提取溫度相關資訊（5th/3rd 諧波比值）外，亦結合程式端控制技術，實現對磁場強度的即時自動調整，進而達到溫度的自動控制，此方式依據磁性奈米粒子所回應的諧波比值變化，反映磁性奈米粒子所在環境的溫度變化，再將該比值對應至事先建立的比值與溫度關係公式，藉此推估實際溫度，系統再透過Labview程式進行控制，根據該溫度與設定目標溫度間的誤差，自動調整輸入電壓以改變線圈中的電流，從而改變外加磁場的強度，使磁性奈米粒子達到設定之目標溫度。Item 超導生物磁粒子造影系統最佳化特性研究(2022) 鄭元鈞; Jheng, Yuan-Jyun本研究於電磁波屏蔽室內建立一座超導量子干涉元件之磁性粒子造影系統，目前已得知磁性奈米粒子具有良好的生物相容性，且經由表面修飾後可具有與特定抗原專一性結合的特性，因此具有影像顯影及癌症標靶等應用潛力。在訊號偵測的部分，選擇三倍頻訊號用來避開生物反磁性訊號；在影像取得部分，此系統使用三維度步進馬達移動樣品進行掃描以獲得磁流體的磁訊號分布圖。為了將磁流體磁訊號與定位點磁訊號作出區別，另繞製線徑為 0.3 mm 、內徑為 10 mm 、共 10 匝的定位線圈共四顆當作定位點，同時給予定位線圈不同的頻率，藉由輸出頻率的差異，得以在後續將小鼠體內磁流體與定位點磁訊號明顯分開以利之後分析。本系統包含了激發線圈、接收線圈與超導量子干涉元件，藉由繞製多組接收線圈匝數與所串聯之反向線圈的匝數後，調整兩線圈之間距離至訊號測得最靈敏位置，即得以將系統背景雜訊降至最低，而經過後續研究數據得知本磁通轉換器最佳參數為接收線圈使用線徑為 0.2 mm 、內徑為 8 mm 、每層 20 匝共 140 匝，反向線圈使用線徑為 0.2 mm 、內徑為 8 mm 、每層 40 匝共 170 匝，此參數不但雜訊強度較低，且電壓磁場轉換比效率也相對較高。透過後續掃描磁流體之序列稀釋、排列不同圖案和在小鼠體內施打不同濃度之磁流體的影像也證實了此項研究結果。因此現階段系統比過去擁有更高靈敏度功能性檢測的優勢，未來更可被用於腫瘤(癌)細胞影像顯影及追蹤等，以證明磁性奈米粒子於生物相關醫學成像應用的可行性。Item 高溫超導量子干涉元件之磁粒子諧波檢測與生物磁造影系統之開發與應用研究(2021) 劉景銘; Liu,Ching-Ming本研究利用High-Tc SQUID於屏蔽屋內建立一高溫超導量子干涉元件之磁粒子造影系統，已知磁流體具有高生物相容性，可應用於影像顯影及癌症標靶治療等，本研究開發高溫超導量子干涉元件之磁粒子造影系統，透過激發線圈給予磁場激發磁流體後，偵測磁流體的交流磁化訊號。在訊號分析的部分，擷取三倍頻訊號以提高訊雜比，並利用強度及相位資料分析進一步提升靈敏度。在影像方面，本系統以三維步進馬達來移動樣品進行掃描以取得磁流體磁訊號分布圖，並透過磁源反演算整合出高靈敏與高空間解析度之影像。該系統包含超導量子干涉元件、激發線圈與接收線圈，調整至訊號檢測最靈敏之狀態後，搭配反向串聯的梯度接收線圈降低背景雜訊。此系統架設於屏蔽屋內，透過計算相位資料調整樣品訊號強度後根據磁通耦合現象並選擇三倍頻，可避免生物體反磁性訊號、激發線圈的基頻訊號和減少其他頻段之干擾，因此該系統具有超高靈敏度的功能性檢測優勢。此整合影像技術未來可用於腫瘤細胞追蹤及影像顯影等，以驗證磁性粒子於生物醫學成像應用之可行性。Item 變溫磁粒子頻譜儀於磁流體之諧波及溫度特性之應用與研究(2021) 陳浩瑋; Chen, Hao-Wei磁性奈米粒子在物理及生醫方面都有重要的研究應用，利用磁性奈米粒子在高頻強交流磁場下的產熱特性，可被應用於腫瘤熱治療，當腫瘤細胞被加熱超過43 ℃即可造成腫瘤細胞凋亡，然而，生物體內的溫度檢測是目前所遇到的問題之一。為了解決這個問題，本研究開發了可溫控微型磁流體頻譜儀，用來檢測磁粒子諧波與溫度的關係，該裝置由一個激發線圈和一對方向相反的梯度接收線圈組成，以消除背景磁場並提高檢測系統的訊雜比，由於樣品和檢測線圈之間的距離較短，因此可以實現高檢測靈敏度和低樣品的消耗。為了使實驗的溫度控制更穩定，所以本微型磁流體頻譜儀整合了一組溫度控制系統，使實際溫度與目標溫度的差異保持在± 0.1~0.2 ℃之間，實現了溫度穩定控制的目標，磁粒子頻譜儀系統量測之交流磁化訊號經過傅立葉轉換後，可得到磁性奈米粒子於外加交流場下的諧波特性，其諧波訊號強度會隨著溫度增加而減少，利用頻譜之三倍頻及五倍頻的強度比值( I5th/3rd )，來比較不同濃度的磁性樣品在不同磁場下的諧波與溫度特性，再透過多項式得到諧波強度與溫度的特性曲線，發現在不同磁場或濃度下，所得到的I5th/3rd經過歸一化後，隨著溫度下降的趨勢線會接近重合，可以從本實驗結果來驗證諧波訊號應用於溫度檢測之可能性，未來可以用於腫瘤熱治療法之體外溫度監控等生醫應用上。