Study on wireless temperature measurement and heating technology for low invasive hyperthermia for malignant tumors.
| Project/Area Number |
18H03545
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
水戸部 一孝 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (60282159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 元 岩手医科大学, 医学部, 教授 (20323149)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
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| Keywords | ハイパーサーミア / 低侵襲治療 / ワイヤレス温度計測 / 誘導加熱 / 悪性腫瘍 / 感温磁性体 / 深部温度計測 / 末期ガン / QOL / 高周波磁場 / 緩和ケア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では呼吸器系の末期ガン患者のQOL向上のための低侵襲温熱療法（ハイパーサーミア）技術の構築を目指しており，本申請では腫瘍部に注射した「低キュリー点の感温磁性体微粒子（FILCT）」を温度計測用のプローブとした「ワイヤレス温度計測技術」を構築すると共に，体表面から高周波磁場で「FILCTおよび発熱体で構成したインプラント」を誘導加熱することにより腫瘍部のみを選択的に43～45℃の一定温度で加熱するハイパーサーミアのための「ワイヤレス温度計測・加熱装置」の構築を目指している．さらに，発熱体を改良することで体表面からの治療可能距離を延伸すると共に，治療時の体動によるノイズを低減するために磁束印加用コイルに複数の検知用コイルを一体化した磁束印加検知ユニットを作製し，本ユニットを回転走査することで体動の影響を低減する計測手法を新たに考案・実装し，物理実験および動物実験により臨床応用に向けたワイヤレス温度計測・加熱手法の適応範囲と課題を洗い出すことを目的としている．
2018年度は，当初の計画の通り，磁束印加検知ユニットを構成する検知コイルを設計・製造すると共に，物理実験により最適形状を検討した．ワイヤレス温度計測では高周波の強磁場下で特定の磁束密度ベクトルを高感度に計測することが重要となり，ここでは，磁場勾配を高感度に検出できる「8の字型コイル」と「同相型コイル」を3Dプリンタで造形し，物理実験によりコイルの直径および中心間距離を変えた際の検出電圧を評価することで，最適なコイル形状を検討した．さらに，次年度の計画を一部先取りして，広帯域ロックインアンプを導入し，磁場印加周波数を倍増した条件での自動計測に必要なプログラムを先行して開発した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は，当初の計画の通り，磁束印加検知ユニットを構成する検知コイルを設計・製造すると共に，物理実験により最適形状を検討した．ワイヤレス温度計測では高周波の強磁場下で特定の磁束密度ベクトルを高感度に計測することが重要となる．従来の検知コイルは単純なループコイルだったが，磁場勾配を高感度に検出できる「8の字型コイル」と「同相型コイル」を考案すると共に，ループの経および中心間距離を変えて３Ｄプリンタで造形・製作すると共に，物理実験により最適なコイル形状を検討した．その結果，計測対象を間に挟んでドライブコイルと対向させて8の字型コイルを配置する条件では，ドライブコイルから10cm以上離れた感温磁性体でも8の字型コイルまでの距離が2cm以下であれば検知できることを明らかにした．この知見は，患部付近の皮膚に8の字型コイルのシールを貼り，それに対向する方向から磁束を印加することで，柔軟にワイヤレス温度計測できることを示唆しており，臨床上有用な知見となる．一方，同相型コイルはドライブコイルと同位置に直交する様に配置することで，ドライブコイルから3cm以下の範囲で感温磁性体を検知できることを物理実験により確認し，当初計画していた本年度の到達目標をクリアした．さらに，次年度の計画を先取りして広帯域ロックインアンプを購入し，自動計測に必要なプログラムを一部先行して開発しており，当初の計画以上に伸展していると評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の知見を踏まえて，ドライブコイルに対する検知コイルの最適配置を検討する予定であり，ワイヤレス温度計測を想定した物理実験により感温磁性体の温度と検出電圧のSN比を明らかにする予定である．また，本年度に計測システムの広帯域化に着手したが，既存の誘導加熱電源を改良することで300kHz以上の高周波磁場による誘導加熱を実現し，広帯域ロックインアンプに誘導加熱電源を連動させて加熱・温度計測が可能な自動計測システムを構築していく．
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
