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Development of a thrombus monitoring system by comprehensive evaluation of information from multiple sensors using artificial intelligence

Research Project

Project/Area Number 19K20726
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

MORITA NOBUTOMO  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (90807554)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
KeywordsECMO / 血栓 / 光センサ / MEMS / 異常診断 / モニタリング / マイクロセンサ / IoT / 光計測 / 血栓検出 / 機械学習 / システム開発 / 血液モニタリング
Outline of Research at the Start

人工心肺や透析等に用いる体外血液循環回路において,最適な抗凝固管理に向けた血栓監視センサシステムが求められている.この実現のためには,血栓形成リスクをもつあらゆる場所に設置可能な小型センサと,センサから得られる情報から血栓形成を正しく判断するための判定アルゴリズムが必要である.
本研究では,血栓形成リスクのある様々な場所に設置可能な超小型血栓センサの開発と,AIによる異常診断手法を利用した血栓形成判定アルゴリズムの確立を目指す.

Outline of Final Research Achievements

Even before the spread of COVID-19, thrombus development and bleeding in extracorporeal blood circuits such as ECMO have been a problem. In order to know the optimal treatment conditions free from thrombus and bleeding, we first need a technique to monitor thrombus occurrence in real time. In this study, we aimed to realize a thrombus sensor system that can monitor many thrombus risk areas in extracorporeal circuits, and achieved a sensor size of 3x4x0.9mm3 with a minimum thrombus detection sensitivity of 0.2cc.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

以前から血栓モニタリングの基礎研究はなされているが、大型機器が必要という制約のため臨床に有効な手段とはなり得ない。新たな超小型の血栓モニタリングセンサを実現できれば、医療現場での血栓モニタリング、それによる治療成績の向上が見込まれる。体外血液循環は年間数千症例である。年間数百万台が出荷されるスマホ等が主用途である半導体やマイクロマシンの分野では非常にニッチな用途とされ、これらの技術は十分に医療に生かされていない。本研究によってAI導入による新規医療診断システムの開発方法を確立することで、医療現場のDXを加速することが可能となると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Real-time, non-invasive thrombus detection in an extracorporeal circuit using micro-optical thrombus sensors2020

    • Author(s)
      N. Morita, D. Sakota, A Oota-Ishigaki, R. Kosaka, O. Maruyama, M. Nishida, K. Kondo, T. Takeshita, W. Iwasaki
    • Journal Title

      International Journal of Artificial Organs

      Volume: - Issue: 8 Pages: 565-573

    • DOI

      10.1177/0391398820978656

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 血栓検出用小型光センサの高感度化2022

    • Author(s)
      森田 伸友、岩崎 渉
    • Organizer
      第36回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ニッチ分野に向けた小型光センサ開発2021

    • Author(s)
      森田伸友
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会 2021ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミニマルファブを活用した医療向け小型光センサ開発2021

    • Author(s)
      森田伸友
    • Organizer
      ミニマル3DICファブ開発研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 試作性と量産性を考慮した血栓検出用小型光センサの設計2021

    • Author(s)
      森田伸友, 岩崎渉
    • Organizer
      第35回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型光センサによる体外循環回路内血栓の非侵襲,リアルタイムモニタリングにおけるリファレンスの効果2020

    • Author(s)
      森田 伸友、迫田 大輔、小阪 亮、太田 晶子、西田 正浩、丸山 修、岩崎 渉
    • Organizer
      第58回日本人工臓器学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型・光学式血栓センサを用いた局所的光学特性比較による血栓検出法の検討2020

    • Author(s)
      森田 伸友,迫田 大輔,小阪 亮, 太田 晶子, 西田 正浩, 丸山 修, 岩崎 渉
    • Organizer
      第48回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] CMOS-Based Micro Optical Sensor Integrated with Light Source for Thrombus Detection2019

    • Author(s)
      Nobutomo Morita, Wataru Iwasaki
    • Organizer
      nternational Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications (Bio4Apps 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 製造技術イノベーション協議会 NEWS第152号 開催報告:第3回生物化学プロセス研究会講演会

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/kyushu/amic/news/news.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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