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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

基本信息

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

项目摘要

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。

In 2022, we will conduct research on the solidization of cell growth devices, the investigation of the effects of low frequency and high frequency, and the investigation of the effects of cell death induction on the production of active acid species during low frequency. In 2021, the company purchased high-voltage semiconductors for the first time, and in 2022, the company started to develop new products. However, the charging time of the current switch-equipped circuit is only 500ns, which makes it clear that the secondary switch-equipped circuit can operate. In this case, the magnetic field voltage reduction circuit is assembled, and the charging time of the magnetic field voltage reduction circuit is shortened. The magnetic field voltage reduction circuit is composed of two stages, and the charging time is 60~70ns. The second step is to confirm the operation. The movement is unstable and necessary. The investigation of the effect of high frequency and low frequency waves is based on the effect of high frequency and low frequency waves, and the number of output sections of the station is divided into 10 sections and the number of cycles of low frequency waves is divided into half. The 10-segment waveform has been changed to the 5-segment waveform, and the waveform has been changed. The result of the 5-segment waveform cell death is that the difference between the two is large. Investigation of cell death-inducing effects induced by the production of ROS in cells under low-frequency excitation; and the possibility of cell membrane breakdown and the production of ROS in cells under low-frequency excitation. In 2020, the number of cells in the electric field was reduced, and ROS production was reduced. In 2021, ROS production was reduced. In 2022, the relationship between cell membrane breakdown, ROS generation and cell death status was adjusted.

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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