がん治療に効果的な低周波を重畳した高周波高電圧バーストパルス発生回路の開発と効果

对癌症治疗有效的叠加低频波的高频高压突发脉冲发生电路的开发及效果

• 批准号: 20K04436
• 负责人: 南谷 靖史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04436/
• 关键词: パルス電界; バーストパルス; がん細胞; アポトーシス; ネクローシス; 細胞膜; 絶縁破壊; 活性種; がん治療; 単極性; 両極性

2022年度は引き続き細胞への効果を高めるためのバーストパルス発生装置のスイッチの固体化，および高周波に重畳する低周波の効果の調査，そして低周波印加時に細胞で発生する活性酸素種による細胞死誘導効果の調査，を行った。バーストパルス発生装置のスイッチの固体化では2021年度に購入した高電圧半導体スイッチが一次スイッチとして2022年度には本格稼働を開始した。だが，このスイッチを搭載した回路では従来のギャップスイッチを用いたものよりバーストパルス回路の充電時間が500nsと遅く，予定している二次スイッチが動作しないことが判明した。そこで，磁気パルス圧縮回路を組み，バーストパルス回路の充電時間の短縮を行った。磁気パルス圧縮回路を二段組むことによって充電時間を60~70nsと短縮できた。また，二次スイッチを固体化する動作タイミングの確認を行った。しかし動作タイミングを調整しても動作が不安定だったため改良が必要であることが分かった。高周波に重畳する低周波の効果の調査では高周波に重畳する低周波の効果については，バーストパルスの出力段数を10段にして低周波の周波数を半分にした。１０段の波形は得ることができたが後ろ5段の接続が悪く，波形が乱れていた。そのためか，5段の波形と細胞死の結果には大きな差は現れなかった。低周波印加時に細胞で発生する活性酸素種による細胞死誘導効果の調査では細胞はパルス電界印加時には膜破壊による組織流出で死亡すると言われているが，細胞膜の絶縁破壊によって発生した活性種(ROS)も関与している可能性が出てきた。2020年度にパルス電界印加により細胞が絶縁破壊することで，ROSが発生することが分かり，2021年度にROSを阻害することで細胞死が減少することを示した。2022年度はこれをさらに進めて細胞膜破壊，ROS発生，細胞死状況についての相関を調べた。

2022 は lead き 続 き cells へ の unseen high を め る た め の バ ー ス ト パ ル ス 発 raw device の ス イ ッ チ の is solid, お よ び high frequency に heavy 畳 す る low-frequency の unseen fruit の survey, そ し て low-frequency Inca に cells で 発 raw す る acid active element of に よ る induced cell death unseen fruit の survey, line を っ た. バ ー ス ト パ ル ス 発 raw device の ス イ ッ チ の congealing で は 2021 に buy し た high electric 圧 semiconductor ス イ ッ チ が a ス イ ッ チ と し て 2022 に は this case grain 働 を began し た. だ が, こ の ス イ ッ チ を carry し た loop で は 従 to の ギ ャ ッ プ ス イ ッ チ を with い た も の よ り バ ー ス ト パ ル ス loop の charging time が 500 ns と 遅 く, designated し て い る secondary ス イ ッ チ が action し な い こ と が.at し た. そ こ で, magnetic 気 パ ル ス 圧 を group み back road, バ ー ス ト パ ル ス loop の charging time の shortening を line っ た. Magnetic 気 パ ル ス 圧 を back road 2 group む こ と に よ っ て charging time を 60 ~ 70 ns と shortening で き た. Youdaoplaceholder0, secondary ス ス ッチを ッチを solidification する action タ グ グ を confirmation を line った. し か し action タ イ ミ ン グ を adjustment し て も action が unrest だ っ た た め improved が necessary で あ る こ と が points か っ た. High frequency に heavy 畳 す る low-frequency の unseen fruit の survey で は high frequency に heavy 畳 す る low-frequency の unseen fruit に つ い て は, バ ー ス ト パ ル ス の output に を 10 paragraphs し て low-frequency の cycle for を half に し た. After 10 segments of <s:1> waveforms とがで to obtain る が とがで たが たが たが, ろ5 segments of <s:1> are connected to 続が悪く, and the waveforms are が random れて た た た. The results of the と cell death <e:1> of the 5-segment <s:1> waveforms に に large <s:1> な な difference <e:1> shows れな れな った った. Born of low-frequency Inca に cells で 発 す る acid active element of に よ る induced cell death unseen fruit の survey で は cells は パ ル ス electrical industry Inca に は membrane broken 壊 に よ る organization outflow で す death る と said わ れ て い る が, の never try to break the cell membrane 壊 に よ っ て 発 raw し た activity of (ROS) も masato and し て い る possibility が out て き た. 2020 annual に パ ル ス electricity industry Inca に よ り cells が never try to break the 壊 す る こ と で, ROS が 発 raw す る こ と が points か り, 2021 annual に ROS を resistance against す る こ と で cells die が reduce す る こ と を shown し た. In 2022, <s:1> <s:1> れをさらに れをさらに advanced to めて cell membrane rupture 壊, ROS occurred, and the cell death status に べた て て <s:1> was related to を regulation べた.

项目成果

Difference by Frequencies on Cell Killing Effect by Superposing Low Frequency on high frequency Bipolar Burst Pulse

高频双极突发脉冲叠加低频对细胞杀伤效果的频率差异

• DOI: 10.1109/tps.2020.3033968
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEEE Transactions on Plasma Science
• 影响因子: 1.5
• 作者: Hiromi Sato;Yasushi Minamitani;Gen Urabe;Taichi Kamezaki;Shuji Okamoto;Sunao Katsuki
• 通讯作者: Sunao Katsuki

高周波バーストパルスの出力パルス列数に対する細胞死割合の比較

细胞死亡率与高频突发脉冲输出脉冲串数量的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: 泉 匠吾;矢神 雅規;一戸 昌則;伊藤 俊輝，強瀬 隆慶，南谷 靖史，横井 愛加，中野 晃
• 通讯作者: 伊藤 俊輝，強瀬 隆慶，南谷 靖史，横井 愛加，中野 晃

パルス電界で起こる細胞の放電による細胞膜破壊と活性種発生

脉冲电场引起的细胞放电导致细胞膜破坏和活性物质的产生

• 发表时间: 2021
• 作者: Shimonishi Toru;Mifune Takeshi;Matsuo Tetsuji;市川 正貴，水野 寿哉，佐藤 鴻，齋藤 高輝，南谷 靖史
• 通讯作者: 市川 正貴，水野 寿哉，佐藤 鴻，齋藤 高輝，南谷 靖史