2018 Fiscal Year Research-status Report
末梢気道での呼吸計測を可能にする局所的肺機能計測システム技術の開発
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18K04912
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
長谷川 義大 広島市立大学, 情報科学研究科, 助教 (40402507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川部 勤 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (20378219)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 肺機能計測 / 流量センサ / マイクロマシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，現代医学で未解明なる領域とされている末梢気道での呼気吸気メカニズムを解明することを目的とし，末梢気道での呼吸を定量的に計測評価できる「局所的肺機能計測システム技術」の実現を目指した．具体的には，今年度は，各種医療用ツールとのタンデム仕様が可能な外壁実装型チューブ状流量センサの開発を中心に，以下の研究課題に取り組んだ．
①医療用ツールとのタンデム使用が可能な外壁実装型チューブ状流量センサの開発：(1)チューブ外壁面に呼吸計測用の流量センサを取り付ける加工プロセスを開発した．具体的には，MEMS技術にてガラス基板上に形成した厚さ1 μmのパリレンC樹脂薄膜上に流量計測素子である金属ヒータを形成し，それを，熱絶縁用の空洞および配線取出し用の構造を設けたチューブを回転させながら巻き取ることでセンサ素子をチューブ外壁面に移植した．作製したセンサの外径は2.0 mmで，チューブ内に各種医療用ツールを挿入可能な開口を有する．(2)医療用ツールと外壁実装型チューブ状流量センサとのタンデム化：開発したセンサの内部空洞にファイバスコープおよびバスケット鉗子を交互に挿入し，流量センサの気道内への挿入機構および固定機構の確認を行った．まず，気道に見立てた透明樹脂チューブを用いてこれらの機能を検証した．これらのツールが機能し，樹脂チューブ内中央にセンサを固定した状態で流量計測が可能であることを実証した．
②気管支へのセンサ挿入検討および動物実験による検証：麻酔下のラビットを用いた動物実験にて，気道内に開発したセンサを挿入し，呼吸計測機能の検証を行った．ファイバスコープを用いることで，画像を確認しながら気道内の目標位置へセンサを誘導可能であることを確認した．次にバスケット鉗子に入れ替え，開くことで，センサが気道内中央に位置決め固定でき，その状態で呼吸計測が可能であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書記載の研究計画に従い，本年度は，①医療用ツールとのタンデム使用が可能な外壁実装型チューブ状流量センサの開発，②気管支へのセンサ挿入検討および動物実験による検証の二つの研究課題に取り組んだ結果，①に関しては，気道内へ挿入可能かつ，各種医療用ツールとのタンデム実装が可能な，外径2.0 mmのチューブ外壁面に流量計測素子を実装した流量センサの加工プロセスの確立に成功した．また，気道に見立てたチューブ内へバスケット鉗子などの医療ツールに実装した流量センサを挿入し，流量計測が可能であることを確認した．②に関しては，上記で検証したセンサをラビットの気道内に挿入し，呼吸機能が計測可能であることを確認した．これらの結果より，研究はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後については，当初の予定通り，以下の研究課題に取り組む予定である．
①医療用ツールとのタンデム使用が可能な外壁実装型チューブ状流量センサの開発：本テーマでは，平成30年度に開発した加工プロセスを進展させ，さらなるセンサの高速応答化，センサの信頼性向上を図る．また，本流量センサと各種ファイバ状センサ（圧力，酸素，超音波など）のタンデム化を検証する．今年度は気管支流体抵抗を算出するための圧力センサ（市販ファイバ状圧力センサ，内製ともに検討）とのタンデム化を優先する予定である．
②気管支へのセンサ挿入検討および動物実験による検証
平成30年度に引き続き，①で開発したセンサを動物実験に適用し，気道内での流量計測および圧力などの各種物理量計測機能を実証し，局所的な肺機能計測システムの有用性の実証を行う．
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| Causes of Carryover |
平成30年度予算として，物品費915千円，旅費250千円，その他135千円を計上していた．当初，購入を予定していた気管支モデルを樹脂チューブなどで代用することができ，その結果，残余金（773,221円）を次年度の実験経費に充てることが可能となった．
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Research Products
(1 results)
