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2012 年度 実施状況報告書

悪性腫瘍の低侵襲温熱治療のためのワイヤレス温度計測・加熱システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 24500536
研究種目

基盤研究(C)

研究機関秋田大学

研究代表者

水戸部 一孝  秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60282159)

研究分担者 齊藤 元  秋田大学, 医学部, 講師 (20323149)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードハイパーサーミア / 感温磁性体 / 低侵襲 / ガン治療 / QOL / 深部温度計測 / 温熱療法
研究概要

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治療技術の構築を目的としており,本研究課題では非侵襲深部温度モニタリング機構を備えた新たな治療機器の開発および改良と,臨床応用に向けた物理実験および動物実験による妥当性評価の実現を目指す.
平成24年度は,「複数のピックアップコイルからの信号を用いて体動の影響を低減するための計算理論とアルゴリズムを考案し,ロバスト性に優れた体動影響除去法の提案」を目指した.そこで,そのために必要な「体動影響を低減可能な磁束ベクトル推定技術」のアイディアを物理実験により検証し,計算理論の最適化を図った.はじめに,3つの検出コイルから得られる信号を同期検波するためのアルゴリズムを考案した.さらに,磁場印加検知ユニットを試作し,ロックインアンプをコンピュータに接続して,実時間で目標温度に到達したか否かを検知する自動計測プログラムを作成した.ここでは,既存設備である磁場印加検知ユニットの実現に必要な高周波誘導加熱用電源,冷却用チラー,3台のDSPロックインアンプ,リファレンスデータの収集に必要な光ファイバー温度計およびPCを組み合わせて温度計測治療システムを構築した.
さらに,次年度以降に実施予定の「センサコイルの回転走査による同期検波手法」の予備実験を1年前倒しして進めており,新たに導入したロボットアームの制御アルゴリズムも一部作成した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

次年度実施予定のロボットアームを用いた回転走査機構を組み合わせた低侵襲温熱治療システムの予備実験を1年前倒して進めており,回転走査は手動であるが方法論の妥当性を検証できた点が当初の計画以上に進展していると評価した理由である.

今後の研究の推進方策

本研究の達成目標は以下の3項目である.
I.複数のピックアップコイルからの信号を用いて体動の影響を低減するための計算理論とアルゴリズムを考案し,ロバスト性に優れた体動影響除去法を提案する.
II.体表面から60mm以内の患部が最適な治療温度(43℃)で維持されるように非侵襲的に温度を計測しながら誘導加熱用電源を制御する低侵襲温熱治療システムを試作する.加えて,本手法の妥当性と安全性を物理実験および動物実験の両面から検証する.
III.体内に埋め込まれたクリップ,義歯等の金属の発熱リスクを回避するために必要な(金属探知機に磁場解析シミュレータを組み合わせた)安全性評価技術を構築する.
既にIを達成しているため,次年度以降はIIおよびIIIの達成を目指す.

次年度の研究費の使用計画

平成25年度は,低侵襲温熱治療システムを試作する.さらに,物理実験により本手法の妥当性を検証することで,到達目標のIIの達成を目指す.この過程で,S/N比の向上に不可欠となる磁場印加検知ユニットの最適な動作パターンを模索する.
平成25年度後半は,磁場印加検知ユニットに回転走査するための動力機構を組み合わせた低侵襲温熱治療システムを試作する.臨床での利用を想定すると,横たわった患者の身体に合わせて磁場印加検知ユニットの高さを調整し,三次元空間で正確に回転走査しなければならない.そこで,(前年度導入した)高い再現性と汎用性を兼ね備えた最先端のロボットアームにコイルを装着することで,誘導加熱用磁場印加ユニットと連動した磁束ベクトル検知ユニットに改良する予定である.なお,この開発には過去に蓄積したヒトのMoCapデータの高精度な立体映像再現技術を活用できると考えている.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Development of a Ubiquitous Learning System for Dexterous Hand Operation2012

    • 著者名/発表者名
      K.Mitobe, M.Tomioka, M.Saito and M.Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE-ISMAR

      巻: USB ページ: 299-300

    • DOI

      doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/ISMAR.2012.6402583

  • [雑誌論文] Development of Pedestrian Simulator for the Prevention of Traffic Accidents Involving Elderly Pedestrians2012

    • 著者名/発表者名
      K.Mitobe, M.Suzuki and N.Yoshimura
    • 雑誌名

      SICE Annual Conference 2012

      巻: CD-ROM ページ: 1365-1368

  • [雑誌論文] 歩行者事故予防に向けた高齢者の行動特性と道路横断タイミングに関する調査2012

    • 著者名/発表者名
      関根道昭,青木義郎,松井靖浩,及川昌子,水戸部一孝
    • 雑誌名

      日本機械学会交通・物流部門大会講演論文集

      巻: 21 ページ: 217-220

  • [雑誌論文] 高周波磁場温熱療法におけるHsp70/90阻害薬併用の温熱増感作用に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      宮川智之,齋藤元,水戸部一孝,南谷佳弘,伊藤亜樹
    • 雑誌名

      日本癌治療学会学術集会CD-ROM

      巻: CD-ROM ページ: PS1-046

  • [学会発表] 歩行者事故予防に向けた高齢者の行動特性と道路横断タイミングに関する調査2012

    • 著者名/発表者名
      関根道昭,青木義郎,松井靖浩,及川昌子,水戸部一孝
    • 学会等名
      日本機械学会交通・物流部門大会
    • 発表場所
      東京大学 生産技術研究所
    • 年月日
      20121205-20121207
  • [学会発表] 高周波磁場温熱療法におけるHsp70/90阻害薬併用の温熱増感作用に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      宮川智之,齋藤元,水戸部一孝,南谷佳弘,伊藤亜樹
    • 学会等名
      第50回日本癌治療学会学術集会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      20121025-20121027
  • [学会発表] Hand‐MoCapデータを利用した多指ロボットハンドの関節角度算出方法の検討2012

    • 著者名/発表者名
      富岡雅弘,水戸部一孝,齋藤正親,鈴木雅史,吉村昇
    • 学会等名
      バーチャルリアリティ学会大会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      20120912-20120914
  • [図書] 人間福祉工学ハンドブック2013

    • 著者名/発表者名
      水戸部一孝 他
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2014-07-24  

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