Research and development of temperature and position detection and heating techniques for hyperthermia using magnetic particles
| Project/Area Number |
19K23597
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0403:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
TON・THAT LOI 東北大学, 工学研究科, 助教 (90844499)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 磁気温熱療法 / 磁性微粒子 / 加熱技術 / 位置検知 / 温度検知 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，磁性微粒子を癌部位に集積させ，体外から高周波磁場を印加することで，癌部位を局所的に加熱する磁気温熱療法が国内外で注目されている。磁気温熱療法の核心的な要素技術として①位置温度検知や送達等への応用のため高性能かつ高発熱効率を持つ磁性微粒子を始め，②磁性微粒子の患部への送達技術，③磁性微粒子の位置・温度検知技術，④定温加熱技術（励磁制御，自己温度制御発熱体）等が挙げられる。
これまでに磁気温熱治療技術は確立されておらず，本研究ではこれまでに研究開発した要素技術（位置探索・温度検知・加熱技術）を高度化し，これらを総括した「磁気温熱治療装置」を構築することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本では癌によって年間37万人以上の尊い命が失われ（死因順位第1位）、医療費は年間4兆円を超えており、その治療技術の向上が急がれる。本研究では、外科的手術が不可能な進行癌患者のQOLの向上のための温熱化学療法に向けた低侵襲温熱治療システムの構築及び性能向上を目指している。
令和元年度は高周波電源や冷却器等必要な装置を導入し、誘導加熱治療システムを開発した。それを用いて、低キュリー点を持つ感温磁性微粒子やMRI用肝臓造影剤リゾビスト等の発熱体の発熱効率を定量的に評価した。また、発熱体の温度情報を非侵襲的にモニタリングするために発熱体の透磁率（温度依存性）に応じて生じる周囲磁束の変化を測定するPickup coil（検出コイル）を電磁界解析結果より設計・試作も行った。そして、リアルタイムで検出コイルに生じる誘導起電力と発熱体の温度情報を測定するための自動計測プログラムをLabVIEWで開発した。さらに、深部加熱用パルス磁界の励磁回路をLTspice等で設計・シミュレーションし、その結果をもとにパルス励磁回路を試作し、現在はパルス磁界と正弦波磁界による発熱体の発熱効率を比較・検討している。温度検出精度を高めるために、３Dプリンタを導入し、磁場印加用コイル（加熱コイル）とPickup coilの位置や検出角度を正確に調整できる治具を設計・試作も行っている。
また、当該研究期間に得られた研究成果を基に、国内の学会（第58回日本生体医工学会大会、沖縄）、国外の学会（2019 Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials、Las Vegas）で発表し、論文も米国学会誌（AIP Advances）に掲載された。
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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
当初の研究計画に従い、正弦波磁界及びパルス磁界印加による二種類の加熱方式の治療システムを試作した。これらを用いた加熱実験により、発熱体が治療温度まで昇温されていることを確認できた。さらに、発熱体の発熱効率を定量的に評価し、発熱体の温度情報（予備実験）も測定することに成功した。依って、計画通りに進んだと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
パルス励磁技術は、低侵襲温熱治療法において新規性が高く、開発要素も多い。そのため最終年度は、引き続きパルス磁界の励磁回路をより最適化し、正弦波磁界と加熱実験を比較検討する。そして、発熱体の温度情報（検知電圧参照）を加熱電源へフィードバックすることにより、発熱体の定温加熱技術を構築する。これに伴い、発熱体の新規開発と、検知コイルの最適化もする予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
