2020 Fiscal Year Annual Research Report
能動的精密表面温度計測を用いた熱パルスレーダ－による癌の生体内診断
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20H02092
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
圓山 重直 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (80173962)
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| 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, 助教 (70772713)
古川 琢磨 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (80818518)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱パルスレーダー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，これまで研究してきた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．さらに動物実験や，模擬生体で皮膚や臓器内部の熱的性質を計測し，手術や診断の精度を格段に向上させる．つまり，（1）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し，ダブル熱パルスレーダーの基本動作を模擬生体で実験する．（2）皮膚ガンや臓器ガンが，リンパ血流などの物質移動が大きいことを考慮した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．（3）さらに小型のサーミスタ・プローブと小型ペルチェ冷却機構を製作し，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．
令和2年度には(1)の高精度能動温度プローブのプロトタイプの製作が完了し，プロトタイプを用いた実験およびコンピュータ・シミュレーションの比較から本手法の有用性について検討を行った．また，当初計画では令和3年度に計画していたペンシル型ホルダーへの組み込み，サーミスタ・プローブの小型化および新しい生体伝熱モデルの構築が完了し，当初計画よりも順調に研究が進んでいる．
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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
令和2年度に計画していた高精度能動温度プローブのプロトタイプの製作が完了しププロトタイププローブの基本特性を把握できたため．また当初計画では令和3年度に計画していたペンシル型ホルダーへの組み込み，サーミスタ・プローブの小型化および新しい生体伝熱モデルの構築が既に完了し，令和3年度研究計画の一部を遂行できたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度には皮膚癌をモデル化したファントムで熱応答試験と温度精度の検証を行う．皮膚癌センサーは，皮膚ファントムによる伝熱実験とセンサー制御ソフトウエアを組み合わせた後，マウスを用いた動物実験を実施する．上記と並行して，生体内のカテーテルを導入したときにガードヒータ・サーミスタが機能するようにペルチェ素子に放熱器と送電線を兼ねた銅線によって，ヒートシンクを冷却する機能を有する極細熱パルスレーダーの開発を行うことを計画している．
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