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Cancer Diagnosis using Thermal-Pulse Radar with Active High Precision Temperature Measurement

Research Project

Project/Area Number 20H02092
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 19020:Thermal engineering-related
Research InstitutionHachinohe National College of Technology

Principal Investigator

Maruyama Shigenao  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (80173962)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野中 崇  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00390386)
井関 祐也  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00780222)
細川 靖  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50270195)
藤村 卓  東北大学, 大学病院, 講師 (50396496)
山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
岡部 孝裕  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (70772713)
古川 琢磨  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80818518)
郭 福会  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40611356)
横田 実世  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70827451)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywordsサーミスタ / 熱パルスレーター / 熱パルスレーダー
Outline of Research at the Start

本研究は,ガードヒータ型高精度表面温度計測をさらに発展させ,半導体薄膜サーミスタを用いた皮膚癌や内視鏡手術用カテーテル熱パルスレーダーを開発し,癌の生体内診断を行う新たな診断法を確立することである.具体的には,薄膜サーミスタと小型ペルチェモジュールを組み合わせた高精度能動温度プローブのプロトタイプを製作する.さらに,新しい生体伝熱モデルの構築を行い,熱パルスレーダーの臨床結果を記述する新理論を展開する.最終的には本熱パルスレーダーを内視鏡に組み込んで消化器や腹腔内手術の新しい診断方法としてのカテーテル型熱パルスレーダーを開発し,模擬生体と動物実験でその有用性を実証する.

Outline of Final Research Achievements

This research is to improve the precision of the guard-heater-type temperature probe which was proposed by our research group. The thermal pulse radar was invented with a thin-film type thermistor, which can be used for detecting an early stage of skin cancer and applied for surgical endoscopic catheters. In this research, we aimed to (1) develop the solid-type calibration equipment using multiple thermistors to measure in mK and evaluate its performance, and (2) create the prototype of the high precision surface temperature probe, combined with the thin-film thermistor and small Peltier module. The device provides the potential diagnosis for the early stage of skin cancer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

医療における診断は,外見の観察と触診に始まり,幹部を一部切除して病理学的に判断している.メラノーマ(悪性黒色腫)に代表される皮膚癌では初期段階で発見した場合の治癒率は高いが,進行すると生存率がきわめて低くなる.それゆえ,非侵襲(切除しない)に早期発見が可能な皮膚癌の診断法が望まれている.本装置はこれらの解決を図ることができる可能性を有しており,社会的意義は大きい.また,ガードヒータ型プローブによる皮膚癌診断の研究は,代表者のグループ以外では実施されていない世界でもユニークな取り組みであり学術的意義は高いと考えられる.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Temperature distribution analysis using a combination of near-infrared laser, gold nanorods, and surface cooling equipment2023

    • Author(s)
      Obonai Akiyoshi、Kogawa Takuma、Kanda Yuki、Oluwafemi Oluwatobi S.、Kodama Tetsuya、Komiya Atsuki
    • Journal Title

      Applied Thermal Engineering

      Volume: 229 Pages: 120579-120579

    • DOI

      10.1016/j.applthermaleng.2023.120579

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stromal Factors as a Target for Immunotherapy in Melanoma and Non-Melanoma Skin Cancers.2022

    • Author(s)
      Fujimura T
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Science.

      Volume: 23 Issue: 7 Pages: 4044-4044

    • DOI

      10.3390/ijms23074044

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adjuvant Anti-PD-1 Antibody Therapy for Advanced Melanoma: A Multicentre Study of 78 Japanese Cases.2022

    • Author(s)
      Muto Y, Kambayashi Y, Kato H, Fukushima S, Ito T, Maekawa T, Fujisawa Y, Yoshino K, Uchi H, Matsushita S, Yamamoto Y, Amagai R, Ohuchi K, Hashimoto A, Fujimura T.
    • Journal Title

      Acta DermatoVenereologica

      Volume: in press Pages: 00756-00756

    • DOI

      10.2340/actadv.v102.678

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Calculation of heating depth control for biological tissue using long-pulse laser treatment by semi-analytical solution2022

    • Author(s)
      Takuma Kogawa, Kazuyuki Wada, Hinami Nara
    • Journal Title

      Heat Transfer Research

      Volume: in press

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Simulation of Effects of Bioheat Transfer Characteristics of Malignant Melanoma on Thermal Conductivity Measurements2020

    • Author(s)
      Okabe Takahiro、Okajima Junnosuke、Fujimura Taku、Aiba Setsuya、Maruyama Shigenao
    • Journal Title

      Critical Reviews in Biomedical Engineering

      Volume: 48 Issue: 2 Pages: 95-109

    • DOI

      10.1615/critrevbiomedeng.2020033900

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 組織凝固を考慮したレーザー治療下の伝熱解析2023

    • Author(s)
      和田冬馬、田中天統、古川琢磨
    • Organizer
      日本機械学会東北支部第58期総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー加熱治療における凝固の熱特性変化の評価2023

    • Author(s)
      田中天統、和田冬馬、古川琢磨
    • Organizer
      日本機械学会東北学生会第52回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ガードヒータ型サーミスタプローブを用いた血管周囲の有効熱伝導率測定2023

    • Author(s)
      佐々木瑞貴、黒沢航二朗、井関祐也、古川琢磨、郭福会、野中崇、細川靖、横田実世、岡部孝裕、圓山重直
    • Organizer
      日本機械学会東北学生会第52回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮膚モデルに対する薄膜サーミスタプローブを用いた有効熱伝導率測定2022

    • Author(s)
      黒沢航二朗、井関祐也
    • Organizer
      日本ハイパーサーミア学会第39回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical study on the effective thermal conductivity measurements of human skin using a guardheated probe using thin-film thermistors2022

    • Author(s)
      Koujiro Kurosawa, Yuya Iseki, Takuma Kogawa, Takashi Nonaka, Yasushi Hsokawa, Fuhui Guo, Takahiro Okabe, Yutaro Tabata, Tadashi Matsudate, Shuji Inamura, Masaya Higashi, Manabu Orito, Shigenao Maruyama
    • Organizer
      The 1st Annual Meeting of BioEM
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精密表面温度計測サーミスタプローブを用いた有効熱伝導率測定の数値的検討2022

    • Author(s)
      黒沢航二朗,井関祐也,古川琢磨,野中崇,細川靖,岡部孝裕,圓山重直
    • Organizer
      日本機械学会東北支部 第52回学生員卒業研究発表講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] サーミスタによる皮膚ガン診断装置による熱伝導率測定2021

    • Author(s)
      藤田法明,太田雄大,野中崇,細川靖,古川琢磨,井関祐也,岡部孝裕,圓山重直
    • Organizer
      2021年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ガードヒータ型高精度サーミスタプローブを用いた有効熱伝導率推定の FEM による検討2021

    • Author(s)
      黒沢航二朗,井関祐也,古川琢磨,野中崇,細川靖,岡部孝裕,圓山重直
    • Organizer
      日本機械学会熱工学コンファレンス2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 能動的精密表面温度計測サーミスタプローブの開発2021

    • Author(s)
      井関祐也, 古川琢磨, 野中崇, 細川靖, 岡部孝裕, 田畑裕太郎, 松舘直史, 中島利憲, 東雅也, 折戸学, 圓山重直
    • Organizer
      第58回日本伝熱シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] サーミスタによる皮膚ガン診断装置のシステム小型化に向けた検討2020

    • Author(s)
      太田雄大,野中崇,細川靖,古川琢磨,井関祐也,圓山重直,岡部孝裕
    • Organizer
      2020年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱伝導率測定装置及び熱伝導率測定方法2022

    • Inventor(s)
      圓山重直、岡部孝裕、井関祐也、野中崇 他7名
    • Industrial Property Rights Holder
      圓山重直、岡部孝裕、井関祐也、野中崇 他7名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Acquisition Date
      2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 温度測定装置、体温計、温度測定方法及び温度減衰測定方法2021

    • Inventor(s)
      圓山重直、井関祐也、古川琢磨、野中崇、細川靖他
    • Industrial Property Rights Holder
      SEMITEC(株)、(独)国立高等専門機構、他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 温度測定装置、温度測定方法及び温度減衰測定方法2020

    • Inventor(s)
      圓山重直、岡部孝裕、井関祐也、野中崇、古川琢磨他
    • Industrial Property Rights Holder
      SEMITEC(株)、(独)国立高等専門機構、他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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