2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K16353
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
神田 寛行 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50570248)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工網膜 / 視線計測 / 電気刺激 / 人工臓器 / 人工視覚 / 埋込型医療機器 / ブレインマシンインターフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の研究から、視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜試作機の性能評価を行ったところ、処理時間とシステムの重量の問題が明らかとなった。そこで、本年度の研究目標を一部変更し、処理時間の短縮と体外装置の軽量化を目指した検討を進めた。
原因究明の結果、処理時間および重量の問題点は、上記試作機に組み込まれている線計測システムに起因することが明らかとなった。この視線計測に市販の画像解析型のシステムが搭載されていた。通常、画像解析型では前眼部画像を撮影して、その画像から視線方向を算出する。この画像処理に時間がかかっていた。そして、前眼部撮影カメラとカメラ保持フレームがシステムの重量の増加の原因となっていた。
まずは、画像解析型以外の視線計測手法を検討し、上記問題点の解決を試みた。画像解析型以外の既存の視線計測法には、サーチコイル法とEOG法が挙げられる。サーチコイル法はシステムのサイズや重量が大きい。EOG法は軽量かつ処理が速いが、人工網膜の対象となる網膜色素変性患者では疾患によりEOGが計測できない。これらの理由から既存の手法は上記問題点の解決策とならないことが明らかとなり、新たな視線計測方法を検討する必要が出てきた。
そこで今回、人工網膜からの電気刺激を利用した視線計測法を考案した。人工網膜では光覚を生み出すために電気刺激を用いる。刺激に伴う電位変動は眼球周囲の皮膚表面でも検出する事ができ、さらに電極からの距離によって電位が変化することから視線計測に使えるのではないかと考えた。検証試験として中型動物（ネコ）を用いて、視線方向と眼球周囲の電位変動の関係を調べた。５例中全例で視線方向と電位変動の振幅が線形回帰できることを確認した。この手法は、EOG同様に軽量かつ高速処理が可能であることから上記問題点を解決できると期待される。この結果を基に、特許を出願した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請時は２年目までの目標として視線追尾の有効性を人工網膜シミュレータで検証することと、視覚障害者の眼球運動解析を目標としていた。前者は１年目で検証済みで、後者についてもすでに共同研究者の研究により評価済みである。人工網膜シミュレータの結果から、当初の予想とは異なって既存システムの問題点が明らかとなったが、これをきっかけに人工網膜に特化した新たな視線計測法の発明に繋がった。さらに、この新手法に関する特許の出願も行った。以上の理由から、当初の計画以上に進展していると見なすことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回発明した視線計測法を利用した視線計測システムの試作機を製作しどの程度時間短縮や軽量化が見込めるか検証を進める。
また、初年度の評価に用いた人工網膜シミュレータには旧式のヘッドマウントディスプレイが用いられていたた。この装置では視野角が狭いため可能な実験項目に制限があった。特に歩行テストには不向きであった。本年度終了時点で広視野角型の新型ヘッドマウントディスプレイを搭載した人工網膜シミュレータの製作が完了した。最終年度では、この人工網膜シミュレータを用いて、視線フィードバック機構の歩行機能への改善効果についても合わせて検証していく予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度の使用額が、当初に比べて約9％程度少なく収まった。ほぼ当初の予定に近い値ではあるが、少なく収まった理由は人工網膜シミュレータ向けの広視野角ヘッドマウントディスプレイの購入費用が予想よりも低く収まったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
生じた繰越金は研究発表（論文発表費用や学会発表費用）に充当する。
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[Journal Article] One-Year Outcome of 49-Channel Suprachoroidal-Transretinal Stimulation2016
Author(s)
Fujikado T, Kamei M, Sakaguchi H, Kanda H, Endo T, Hirota M, Morimoto T, Nishida K, Kishima H, Terasawa Y, Oosawa K, Ozawa M, Nishida K
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Journal Title
Invest Ophthalmol Vis Sci
Volume: 57(14)
Pages: 6147-6157
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Artificial Vision2016
Author(s)
Fujikado Takashi, Kamei M, Kishima H, Morimoto T, KandaH, Sakaguchi H, Nishida K, Endo T, Lohmann TK, Maruo T, Hirota M, Oosawa K, Ozawa M
Organizer
The 3rd International Symposium on Cognitive Neuroscience Robotics
Place of Presentation
千里ライフサイエンスセンター
Year and Date
2016-12-11 – 2016-12-11
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Development of a second-generation suprachoroidal-transretinal stimulation retinal prosthesis.2016
Author(s)
Kanda H, KameiM, Sakaguchi H, Endo T, Hirota M, Morimoto T, Nishida K, Kishima H, Miyoshi T, Fujikado T
Organizer
medical bionics
Place of Presentation
University of Queensland, Australia
Year and Date
2016-11-22 – 2016-11-22
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Clinical Trial of 49-Channel STS Retinal Prosthesis for Advanced RP Patients.2016
Author(s)
Fujikado Takashi, Kamei M, Sakaguchi H, Kanda H, Morimoto T, Endo Takao, Nishida Ke, Kishima H, Hirota M, Oosawa K, Ozawa M, NishidaKo
Organizer
9th Biennial World Research Congress on the Relationship between Neurobiology and Nano-Electronics Focusing on Artificial Vision
Place of Presentation
USA, Dearborn
Year and Date
2016-09-20 – 2016-09-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] One-Year Outcomes of 49-Channel Suprachoroidal-Transretinal Stimulation(STS) Retinal Prosthesis in Patients with Adcanced Retinitis Pigmentosa.2016
Author(s)
Fujikado Takashi, Kamei M, Kishima H, Morimoto T, KandaHiroyuki, Sakaguchi H, Nishida K, Endo T, Osawa K, Ozawa M
Organizer
ARVO2016
Place of Presentation
Seattle, USA
Year and Date
2016-05-04 – 2016-05-04
Int'l Joint Research
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[Presentation] 49極STS型人工網膜の慢性臨床研究の結果2016
Author(s)
不二門 尚, 瓶井 資弘, 貴島晴彦, 森本壮, 神田寛行, 広田 雅和, 坂口裕和, 西田 健太郎, 遠藤 高生, 圓尾 知之, 小澤 素生, 大澤 孝治, 西田 幸二
Organizer
第120回日本眼科学会総会
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
2016-04-07 – 2016-04-07
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