• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

微差圧センサを備えたpMDIによる吸入速度の測定および吸入指導・自動噴射への応用

Research Project

Project/Area Number 21K12774
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

中川 一人  日本大学, 生産工学部, 講師 (90523986)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 伊藤 玲子  日本大学, 医学部, 兼任講師 (10599351)
権 寧博  日本大学, 医学部, 教授 (80339316)
肥田 不二夫  日本大学, 芸術学部, 研究員 (90256909)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordspMDI / 吸入治療 / COPD / 自動噴霧 / 加圧式定量噴霧式吸入器 / マウスピース / 気管支喘息 / 吸入療法 / 慢性閉塞性肺疾患 / 微差圧センサ
Outline of Research at the Start

加圧式定量噴霧式吸入器(pMDI)を用いた吸入治療は患者の吸入手技に依存するため治療効果がばらつくとされる。本研究では制作したセンサデバイスを用いてし吸入状況をモニタリングし、患者へのフィードバックを行う。これにより患者自身に適切な吸入状況を把握させるとともに、吸入療法の指導に対する利用も検討する。また、吸入状況のデータを用いた自動噴霧デバイスを作製し、実用性について検討する。

Outline of Annual Research Achievements

吸入治療の効果を高めることを目的とし、気管支喘息と慢性閉塞性肺疾患(COPD)の吸入療法に利用されるpMDIに取り付けが可能なセンサーデバイスおよびこれを応用した自動噴霧システムの開発を進めた。社会実装を目的として開発したデバイスおよびマウスピースに対する長期使用(1か月)による効果について調査した結果、多くの被験者で使用の初期は噴霧後に吸入の乱れが認められ、被験者自身が吸入の停止を意識して噴射後に吸入速度が速くなる傾向が見られた。本デバイスでは被験者に対して吸入速度のみフィードバックしているため、被験者は噴霧タイミングを予期することが難しく意図しないタイミングの噴射では吸入が乱れたと考える。また、実験後の聞き取りでは噴霧が予期できないため吸入時に緊張するなどの意見が見られた。これを改善する方法として、噴霧タイミングを視覚的に伝えるなどシステムを付加することが有効である。しかしながら、1カ月後には吸入の乱れは小となりデバイスに対する慣れが見られた。一部の被験者では1カ月間の使用でも吸入時の乱れが認められた。この被験者の特徴として吸入量が少なく、1回の吸入で噴霧した薬剤をすべて吸入することができないため、口腔内に薬剤が残るとの意見があった。このような被験者に対しては、長期間のトレーニングや自動噴霧デバイスの使用のみでは改善が難しく、噴霧した薬剤を一定時間停滞させるチャンバを有した吸入デバイスを利用することが有効である。以上のことから自動噴霧デバイスは長期利用の際に適切な吸入の実現に大きく寄与することが明らかとなったが、被験者へのフィードバックの方法など引き続き検討する必要がある。また、デバイスのみでは対応が困難な被験者が確認され、本デバイスのユーザと想定している吸入量が少ない被験者であったことことから、デバイスに対してチャンバなどの併用も検討する必要がある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度に行った被験者数は18名、試験期間は最長で2カ月間であるため、自動噴霧デバイスの長期的利用による評価については十分な結果を得られた。また、噴霧タイミングの細分化などシステムの見直しを行い、より被験者に適した条件での噴霧が可能となった。この中で、長期的利用によりデバイスの対する慣れが生じること、ユーザへ負担が軽減されることが明らかとなったことから、社会実装の向けての知見を得ることができた。また、簡単ではあるが、噴霧タイミングをスマートフォンに表示するシステムを導入したことで、より被験者へのフィードバックを容易にし、負担軽減につなげることができた。
しかしながら、本来であれば患者に対する実装試験を行う予定であったが新型コロナウイルスの影響でpMDIを使用している患者接触や被験者としての協力を得ることが難しかった。被験者の年齢は若年から高齢者まで幅広い年齢層であったが、患者ではなく薬剤も練習薬を用いた。また、健常者であるため被験者の呼吸状況は比較的安定していたことから、デバイスの操作性評価にとどまり、実際の医療効果について実験を行うことができなかった。また、本来は社会実装モデルを製作し試験を行う予定であったが、患者からのフィードバックを得ることができなかったため、患者への実装試験後に製作することとなった。

Strategy for Future Research Activity

新型コロナウイルに若干の鎮静化が見られるため、可能な範囲ではあるが医学部を中心として患者特に高齢者を被験者とした実験を進める。これに伴い、医療機器製造業登録企業による製作を進めるとともに、材料の選定ならびに形状のブラッシュアップを行い、最終的なデバイスを作製・実用試験を行う。また、デバイスのみでの利用が困難な患者に対しては吸入用チャンバとの併用についても検討を進めるとともに介護者の利用についても検討する。
これらのデバイスおよびマウスピースを利用した際に機器への付着ならびに吸入速度の低下により薬剤の吸入量の損失が考えられる。薬剤の吸入状況に関しては口腔内への不快感など現状では被験者からの聞き取りで評価しているため、客観的な評価方法として呼吸シミュレーターBRS100iおよびAPSスペクトロメーター3321を使用し、吸入状況を再現するとともに吸入される薬剤量並びに薬剤粒径の分布について調査し、機材への薬剤付着および口腔内への付着量について明らかにするとともに、薬剤の損失軽減の方法について検討する。また、吸入薬剤の粒径については患部に到達可能な粒径と経路で付着し副作用の要因となる粒径が混在する。このことから、本件研究で提案するマウスピースならびに吸入用チャンバにおいて適切な粒径の薬剤のみを吸入する方法についても検討を進める。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (9 results)

  • [Presentation] 加圧式定量噴霧式吸入器(pMDI)用自動噴霧デバイスの継続利用による 吸入状況の変化2023

    • Author(s)
      中川一人
    • Organizer
      日本機械学会 2023年次大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] UD 視点による呼吸器プロダクトの可能性についてー82023

    • Author(s)
      肥田不二夫
    • Organizer
      日本デザイン学会 第70回 春季研究発表大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 喘息治療のゴールと臨床的寛解2023

    • Author(s)
      權 寧博
    • Organizer
      第63回日本呼吸器学会学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 加圧噴霧式定量吸入器(pMDI)用マウスピースの利用と吸入状況の変化2022

    • Author(s)
      中川一人、肥田不二夫、伊藤玲子、權 寧博
    • Organizer
      日本機械学会 2022年次大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] UD視点による呼吸器プロダクトの可能性について-72022

    • Author(s)
      肥田 不二夫、中川 一人、伊藤 玲子、權 寧博
    • Organizer
      第69回日本デザイン学会・研究発表大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 環境因子に対する気道の応答と喘息病態; シンポジウム2 気道炎症の再考とUnnet Needs2022

    • Author(s)
      權 寧博
    • Organizer
      第52回日本職業・環境アレルギー学会総会・学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 加圧噴霧式定量吸入器(pMDI)用マウスピースの制作と口腔内画像による評価2021

    • Author(s)
      中川 一人、肥田 不二夫、伊藤 玲子、權 寧博、髙橋 純平
    • Organizer
      日本機械学会 2021 年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] UD視点による呼吸器プロダクトの可能性について-62021

    • Author(s)
      肥田 不二夫、中川 一人、伊藤 玲子、權 寧博、
    • Organizer
      第68回日本デザイン学会・研究発表大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 高齢者における気管支喘息治療2021

    • Author(s)
      權 寧博
    • Organizer
      第61回日本呼吸器学会総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi