2015 Fiscal Year Research-status Report
悪性腫瘍のハイパーサーミアのためのワイヤレス温度計測・治療システムの研究
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15K01277
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
水戸部 一孝 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 元 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20323149)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 悪性腫瘍 / ハイパーサーミア / 末期癌 / QOL / ワイヤレス温度計測 / 低侵襲 / 感温磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は，「対向配置型磁束印加検知ユニット」の構築に必要となる複数のピックアップコイルを利用した初期バイアス低減手法の妥当性を物理実験により検証すると共に，数値計算に基づくシミュレーションにより提案手法の妥当性を検討した．2個のピックアップコイルで磁束を検知し，定常状態でそれぞれの誘導起電力の差が0Vとなる様に初期バイアス除去回路でキャリブレーションすることで，FILCTの透磁率の変化に連動する磁束の変化分のみをロックインアンプで計測できることを確認した．物理実験により顕在化した実装上の課題は，ドライブコイルとピックアップコイルの固定であり，相対的な位置・姿勢にズレが生じた場合，大きなノイズが発生する．この知見を踏まえて現在，3Dプリンターで試作した治具を用いた評価実験を進めている．前述の初期バイアス除去回路と1組のピックアップコイルを配置した磁束ベクトル検知シートを作製し，ドライブコイルと対向する様に樹脂フレームに固定した後，FILCTの無い状態で，初期バイアス除去回路によりキャリブレーション（ドライブコイルからの磁束によるピックアップコイルの出力が0Vとなる様に調整）した．FILCTを挟んだ状態で磁束印加検知ユニットを回転走査すると，FILCTがキュリー温度以下であれば，磁束の乱れによりピックアップコイルに回転走査に同期した信号波形が生じることを確認した．さらに，発熱してFILCTがキュリー温度を越えると，磁性を失い，初期のキャリブレーション直後の状態に近づくことを確認した．以上より，本手法の妥当性を確認し，患部が治療温度に到達したことを非侵襲的に検知できると結論した.さらに，来年度以降の計画を先取りして，磁束密度の変化からワイヤレスに到達温度を検出して誘導加熱電源源をON/OFFする自動加熱治療システムのためのプログラムを開発した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，「対向配置型磁束印加検知ユニット」の構築に必要となる複数のピックアップコイルを利用した初期バイアス低減手法の妥当性を物理実験により検証すると共に，数値計算に基づくシミュレーションにより提案手法の妥当性を検討したため．なお，FILCTの透磁率の変化に連動する磁束の変化分をロックインアンプで計測できることを確認し，物理実験により妥当性を確認している．さらに，本手法の課題がドライブコイルとピックアップコイルの固定にあることを明らかにしており，現在，この知見を踏まえて3Dプリンターで試作した治具を用いた評価実験を予定通り進めている．さらに，ピックアップコイルを配置した磁束ベクトル検知シートを作製し，ドライブコイルと対向する様に樹脂フレームに固定した後，FILCTの無い状態で，初期バイアス除去回路によりキャリブレーションした．FILCTを挟んだ状態で磁束印加検知ユニットを回転走査すると，FILCTがキュリー温度以下の条件で，ピックアップコイルに回転走査に同期した信号波形が生じることを確認した．さらに，発熱してFILCTがキュリー温度を越えると，磁性を失い，初期のキャリブレーション直後の状態に近づくことを確認した．さらに，来年度以降の計画を先取りして，磁束密度の変化からワイヤレスに到達温度を検出して誘導加熱電源源をON/OFFする自動加熱治療システムのためのプログラムを開発した．以上より，本研究が当初の予定通り進行していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
Ⅰ．対向配置型磁束印加検知ユニットの理論と要素技術の構築．ドライブコイルとピックアップコイルが生体を挟み対向する配置とすることで，両者の間に配置したFILCTのキュリー点前後の透磁率の変化を「磁束ベクトルの変化」として高感度に検知するための最適な条件をシミュレーションおよび物理実験により評価する．
Ⅱ．磁束ベクトル検知シートの開発．磁束に直交する平面における空間分解能を向上させるためのアイディアとして，複数のピックアップコイルによる磁束ベクトル検知手法の理論を構築し，複数組のピックアップコイルを一体化させた磁束ベクトル検知シートを試作する．
Ⅲ．体表面から100mm以内の患部が最適な治療温度（43℃）で維持されるように非侵襲的に温度を計測しながら誘導加熱用電力増幅器を制御する低侵襲温熱治療システムを試作する．加えて，本手法の妥当性と安全性を物理実験および動物実験の両面から検証する．
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| Causes of Carryover |
採録された論文の掲載料の支払いおよび成果発表旅費を次年度に支払うことになったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度に生体医工学会全国大会にて発表する予定
論文の掲載料に充てる
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