2020 Fiscal Year Research-status Report
中枢温度を用いた脊髄損傷患者用体温制御システムの研究
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18K12148
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
吉村 拓巳 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 教授 (30353262)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 俊世 早稲田大学, 次世代ロボット研究機構, その他(招聘研究員) (10142259)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 深部体温 / 体温制御 / 脊髄損傷 / 双熱流法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[中枢温を用いた体温制御アルゴリズムの検討] 昨年度問題になった体温上昇を予測する際の体温のばらつきの対策として、深部体温センサの出力を移動平均する手法を検討した。生体モデルを用いた実験ではばらつきが減少することを確認したが、被験者を対象とした実験がコロナ禍のため被験者が集まらず実施できなかった。
[冷却・加温デバイスの開発] これまで上半身を冷却するデバイスを検討していたが、脊髄損傷者が上半身を冷却する装置を装着することが難しいという問題が生じた。そこで上半身以外に冷却効果の高い部位を検討するため。手のひらにあるAVA血管を冷却する方法を検討した。AVA血管は手のひらの動脈と静脈をつなぐ血管で、毛細血管に比べて血管の径や血流量が多いという特徴がある。このためAVA血管により血液を冷却可能であれば、脊髄損傷者の体温冷却を簡便に行える可能性がある。ペルチェ素子を用いてAVA血管を手のひらから冷却する装置を開発し、エルゴメータを用いた運動負荷実験を行った。実験の結果、AVAを用いた場合に運動後の体温低下が大きいことが明らかとなった。
[深部体温センサの検討] 双熱流法による深部体温計測の精度検証を行うため、昨年度作成した深部体温を模擬する装置を改良し、深部体温の真値と推定値を比較する実験を行った。外気温度を可変させて測定した結果、外気温度と深部体温の差が大きいほど推定した深部体温の誤差が大きくなることが分かった。真値との誤算が測定できるようになったことで、外気温度により推定する深部体温を補正して、高精度に測定する目途が立った。これにより、センサの形状を小型化した場合の補正方法の検討をさらに進めることが可能となった。センサの改良ではSDカードに保存できる装置を開発し、電波の状態が悪い場合でもスタンドアロンで測定できるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
全体として、脊髄損傷者を対象とした実験がコロナ禍のため実施できず、実際のデータが得られなかった。このため計画していた実験内容を、被験者を対象とした実験から、模擬装置を用いた実験などに切り替える必要があった。これらの準備や装置の作成で研究に遅れが出ている。
[中枢温を用いた体温制御アルゴリズムの検討] 体温上昇の推定時に問題となっていた、温度のばらつきに関しては移動平均処理により減少させることができたが、実際の被験者での測定が実現できていない。このため、最終的な評価方法を変更する事も検討している。
[冷却・加温デバイスの開発]昨年度まで検討していた上半身を冷却する手法は対象となる脊髄損傷者にとっては装着が煩雑になるという問題点が上がったため、冷却部位の再検証を行う必要が出てきた。このため、新たな装置の開発と検証を行うために、当初スケジュールから遅れが発生している。
[深部体温センサの検討] 深部体温センサの開発はほぼ終了し、精度検証を終えることができた。今後に向けて、センサを小型化する際の補正方法の研究を進める目途が立ち、当初予定していた以上の成果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
[中枢温を用いた体温制御アルゴリズムの検討]
当初予定していた上半身の冷却から、手のひらのAVA血管の冷却に変更したことにより、アルゴリズムの再検討を行う必要が出てきた。本来であれば脊髄損傷者を対象としたAVA血管の冷却実験を行う必要があるが、コロナ禍のためにリスクの大きい脊髄損傷者の実験を実施できない状況である。まずは健常者による実験を進め、脊髄損傷者の実験が可能になった段階で実験を始める予定である。
[冷却・加温デバイスの開発]上記でも述べたように、冷却部位を変更したために新たな装置を開発した。今後は従来の上半身の冷却とAVA血管の冷却の比較を行い、効果を確認するとともに、体温調節アルゴリズムの検討を行う予定である。
[深部体温センサの検討] 当初計画していた開発はほぼ終了しているが、さらにセンサを小型化した場合の検証を進め、様々な形状のセンサでも精度よく深部体温を推定可能な方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で学会に参加できず、また被験者を対象とした実験ができなかったため、残額が生じた。
さらに、研究の進行により、新たに装置を試作する必要があったため、使用予定の予算と変更が生じた。
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