2020 Fiscal Year Annual Research Report
Early Detection of Circular Tumor Cell Using Micro-well Types of Electrodes and Its High Sensitivity in Microwave Bands
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18K04295
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
黒木 太司 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 教授 (30195581)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 循環腫瘍細胞 / リング共振器 / 負性抵抗素子 / マイクロ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
臨床現場において血液中から循環腫瘍細胞(CTC)を同定しその内容を精査することにより癌の進行度や悪性度の評価が期待されることから、我々のグループではCTCを同定する手法としてリング共振器型電極を提案してきた。本構造において平行電極間に設置された組織の複素誘電率の差異をリング共振器型電極の共振周波数の変化で精査する。CTCは腫瘍組織から遊離し血管を通して体内を循環している細胞であるが、人体臓器が高い誘電損失を有することを踏まえると、CTCの誘電損失も高くなることが予測され、本電極のQ値が悪化し検出感度が低下することが危惧される。
そこで電磁界シミュレータ上にリング共振器型電極を設計し、電極上に複素誘電率を設定した臓器モデルを配置し共振周波数を計算した結果、臓器の誘電損失でQ値が低下することを確認した。そこでFETに帰還回路としてキャパシタンスを結合し構成された発振素子をリング共振器型電極と組み合わせることでQ値改善を目指した。
回路シミュレーション上に発振素子装荷リング共振器型電極の等価回路を作成し、周波数特性を計算することで電極上に高い誘電損失を有する組織を配置したときにおいてもQ値が向上することを数値的に確認した。更に初期実験として食肉牛の臓器を本電極の平行電極上に設置し発振周波数を測定した結果、臓器の種類によって発振周波数スペクトルがMHzオーダで分離することに成功した。
以上より、良好な分解能が得られる発振器装荷リング共振器型電極に傾注し、その動作原理を大平の式及びリーソンの式より解析し、細胞などの高損失部位同定の動作原理を究明、その設計手法を確立することが出来た。
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