Generation of high voltage pulse train using magnetic switch for cancer treatment method by ultra-short pulse high electric field and its effect to cells

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06292
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Minamitani Yasushi 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10323172)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 高周波バーストパルス / 磁気スイッチ / 非線形伝送線路 / がん治療 / がん細胞 / アポトーシス / ネクローシス / 単一周波数

Outline of Final Research Achievements

We have developed a high frequency burst pulse high electric field generator to realize cancer treatment using an ultrashort pulse electric field. The frequency was increased from 13 MHz to 150 MHz by using a coaxial structure to the burst pulse generator that continuously outputs multiple unipolar pulses through a non-linear transmission line using a magnetic switch. Then the burst pulse was applied to cancer cells. It was shown that cell death more occurs under the same conditions than that of a single pulse. Furthermore, we have developed a bipolar burst pulse generator and showed that the superposition of two frequencies is more effective in causing cell death.

Free Research Field

パルスパワー工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で単一周波数を持つ高周波バーストパルスを発生できる装置を開発したので，超短パルス電界がん治療法研究に使用することが可能となった。これにより，細胞の意図した部位に高電界を印加することが可能となり，細胞の部位ごとの電界応答を調べることが可能となった。この成果により，これまで知ることができなかったパルスの何がどこに作用してがん細胞にアポトーシスを起こしているのかを明らかにすることができ，医学的見地からのアポトーシス誘導の研究が進むことが予想される。