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超短パルス高電界がん治療法のための磁気スイッチによる高電圧パルス列形成と細胞効果

研究課題

研究課題/領域番号 17K06292
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関山形大学

研究代表者

南谷 靖史  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10323172)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード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 / ネクロ ーシス / バーストパルス / 単極性 / 両極性 / DNA断片化 / 酵母 / 細胞死 / パルス列発生回路 / 電磁波 / 可飽和リアクトル
研究成果の概要

超短パルス電場によるがん治療を実現するための高周波バーストパルス高電界発生装置の開発を行った。磁気スイッチを用いた非線形伝送線路により複数の単一パルスを連続的に出力するバーストパルス発生器を同軸構造とすることで,周波数を13MHzから150MHzに増加させた。そしてバーストパルスをがん細胞に適用すると,同じ条件下では単一パルスよりも細胞死が起きることを示した。さらに両極性バーストパルス発生器の開発を行い,2つの周波数の重畳が細胞死を起こすのに効果的であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] がん治療を目的とした高周波バーストパルス印加における細胞種による致死影響の違い2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 浩美,南谷 靖史,大西 伸明,藤原 裕介,勝木 淳
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 140 ページ: 29-35

    • NAID

      130007779168

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Output Characteristics of Bipolar pulse from High Frequency Burst Pulse Generator Constructed by Nonlinear LC Ladders Using Magnetic Switches2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Yasushi Minamitani
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Plasma Science

      巻: 48 ページ: 204-211

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a High-frequency Burst Pulse Generator for Cancer Treatment and Comparison between a High-power Burst Pulse and a Single Pulse2020

    • 著者名/発表者名
      4.Hiromi Sato, Yasushi Minamitani, Nobuaki Ohnishi, Yusuke Fujiwara, Sunao Katsuki
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Plasma Science

      巻: 48 ページ: 1051-1059

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of High Power Burst Pulse Generator Based on Magnetic Switch for Bioelectrics Application and Its Output Characteristics2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Keita Yasu, Ken Nukaga, Yasushi Minamitani
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Plasma Science

      巻: 47 ページ: 977-984

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Superiority of High Power Burst Pulse as against Single Pulse2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Yasushi Minamitani, Yusuke Fujiwara, Nobuaki Ohnishi, Sunao Katsuki
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference

      巻: 1 ページ: 477-481

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした磁気スイッチ型非線形伝送線路バーストパルス発生装置における出力パルス列の均一化2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 139 ページ: 188-189

    • NAID

      130007607229

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした高周波バーストパルス印加時の細胞形態変化の周波数特性2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 浩美,南谷 靖史,大西 伸明,藤原 裕介,勝木 淳
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 139 ページ: 281-282

    • NAID

      130007641375

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 磁気スイッチ型非線形伝送線路高周波バーストパルス発生装置のコア材質の検討2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,安啓太,南谷靖史
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 139 ページ: 307-308

    • NAID

      130007657639

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高周波バーストパルスががん細胞へ与える影響における低周波重畳の効果2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史,卜部 玄,亀崎太一,岡本修治,勝木 淳
    • 雑誌名

      静電気学会講演論文集2019

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした高周波バーストパルス印加時の細胞形態変化の周波数特性2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史,大西伸明,藤原裕介,勝木淳
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 139

    • NAID

      130007641375

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした 高周波バーストパルスががん細胞へ与える影響の調査2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 安 啓太, 南谷靖史, 大西伸明, 藤原裕介, 松林恭平, 宮川大輝, 勝木 淳
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: Vol.42, No.2

    • NAID

      40021619005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] がん治療のための磁気スイッチを用いた高出力バーストパルス 発生装置の開発とバーストパルスががん細胞へ与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 安 啓太, 南谷靖史, 大西伸明, 藤原裕介, 松林恭平, 宮川大輝, 勝木 淳
    • 雑誌名

      電気学会パルスパワー・プラズマ・放電合同研究会資料

      巻: PST-17-001~047

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした 高周波バーストパルスががん細胞へ与える影響の調査2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 安 啓太, 南谷靖史, 大西伸明, 藤原裕介, 松林恭平, 宮川大輝, 勝木 淳
    • 雑誌名

      静電気学会講演論文集2017

      巻: 1 ページ: 95-100

    • NAID

      40021619005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] がん治療を目的とした高周波バーストパルス発生非線形伝送線路の出力パルス列の均一化と細胞応答の調査2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 檜山純矢, 南谷靖史, 大西伸明, 宮川大輝, 松林恭平, 藤原裕介, 勝木 淳
    • 雑誌名

      電気学会パルスパワー・プラズマ・放電合同研究会資料

      巻: PST-17-067~98

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高周波バーストパルスががん細胞へ与える影響における低周波重畳の効果2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史,卜部 玄,亀崎太一,岡本修治,勝木 淳
    • 学会等名
      第43回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator for Cancer Treatment and Investigation of Superiority of High Power Burst Pulse as against Single Pulse2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Yasushi Minamitani, Yusuke Fujiwara, Nobuaki Ohnishi, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      2018 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator for Cancer Treatment and Investigation of Superiority of High Power Burst Pulse as against Single Pulse2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Yasushi Minamitani, Nobuaki Ohnishi, Yusuke Fujiwara, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      15th International Bioelectrics Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Superiority for Impact of High Power Burst Pulse to Cancer Cells as against Single Pulse2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Keita Yasu, Yasushi Minamitani, Nobuaki Onishi, Yusuke Fujiwara, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      5th Taiwan-Japan Workshop on Plasma Life Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] がん治療を目的とした酵母へのアポトーシス誘導についての単パルスと比較したバーストパルスの優位性2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ秒パルス電界がん治療法における単パルスと比較したバーストパルスの優位性の調査2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,安啓太,南谷靖史,大西伸明,藤原裕介,松林恭平,宮川大輝,勝木淳
    • 学会等名
      2018年度 第42回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] がん治療を目的とした高出力バーストパルス発生装置の開発及び単パルスと比較したバーストパルスの優位性の調査2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美,南谷靖史,藤原裕介,大西伸明,勝木淳
    • 学会等名
      電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] がん治療を目的とした高出力バーストパルス発生装置の開発及び 単パルスと比較したバーストパルスの優位性の調査2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 南谷靖史, 藤原裕介, 大西伸明, 勝木淳
    • 学会等名
      電気学会パルスパワー・プラズマ・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator for Cancer Treatment and Investigation of Superiority of High Power Burst Pulse as against Single Pulse2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Yasushi Minamitani, Yusuke Fujiwara, Nobuaki Onishi, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] がん治療のための磁気スイッチを用いた高出力バーストパルス 発生装置の開発とバーストパルスががん細胞へ与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 安 啓太, 南谷靖史, 大西伸明, 藤原裕介, 松林恭平, 宮川大輝, 勝木 淳
    • 学会等名
      電気学会パルスパワー・プラズマ・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator Based on Magnetic Switch for Cancer Treatment and Effect on Cancer cell by High Power Burst Pulse2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Keita Yasu, Yasushi Minamitani, Nobuaki Ohnishi, Yusuke Fujiwara, Kyosuke Matsubayashi, Daiki Miyagawa, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      The 4th Japan-Taiwan Workshop in Plasma Life Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] がん治療を目的とした 高周波バーストパルスががん細胞へ与える影響の調査2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 安 啓太, 南谷靖史, 大西伸明, 藤原裕介, 松林恭平, 宮川大輝, 勝木 淳
    • 学会等名
      第41回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] がん治療を目的とした高周波バーストパルス発生非線形伝送線路の出力パルス列の均一化と細胞応答の調査2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩美, 檜山純矢, 南谷靖史, 大西伸明, 宮川大輝, 松林恭平, 藤原裕介, 勝木 淳
    • 学会等名
      電気学会パルスパワー・プラズマ・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator for Generating Discharge at Inside of Cells for Cancer Treatment and Its Effect2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Keita Yasu, Junya Hiyama, Yasushi Minamitani, Nobuaki Ohnishi, Yusuke Fujiwara, Kyosuke Matsubayashi, Daiki Miyagawa, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High Power Burst Pulse Generator Based on Magnetic Switch for Cancer Treatment and Effect on Cancer cell by High Power Burst Pulse2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sato, Keita Yasu, Yasushi Minamitani, Nobuaki Ohnishi, Yusuke Fujiwara, Kyosuke Matsubayashi, Daiki Miyagawa, Sunao Katsuki
    • 学会等名
      2nd World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine, and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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