2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of an ubiquitous diagnostic system of trombosis available at the time of emergency disaster
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20K04507
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
横井 直倫 旭川工業高等専門学校, 機械システム工学科, 准教授 (60353223)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 計測工学 / 血流評価 / 血栓症診断 / フラクタル / 画像処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、独自に構成する血栓可視化・血行動態分析用センサユニットを用いて血栓の検出および血流速度、ストレス状態、血液粘度、血液濃度変化の解析を実施し、これらの結果をWi-Fi環境を介して関係医療機関で共有し、医師による血栓症治療法の選択を支援できるユビキタスな血栓症診断システムを開発することを目的として遂行された。
令和３年度は、まず令和２年度に構成した血栓可視化・血行動態分析用のリストバンド式のセンサユニットにより取得された２波長分のスペックル画像のノイズリダクションにより得られる反射率画像に基づき、酸化・脱酸化ヘモグロビン濃度変化量を求め血液濃度変化を解析できるソフトウェアを科学技術計算用汎用アプリケーションMATLABにより開発した。なお、本ソフトウェアに基づく血液濃度変化の評価結果の妥当性を、パルスオキシメーターおよび解析機能付心電計により検証した。
次に、レーザー光の照射位置と照射領域、ならびにCCDカメラの位置の自動調整を実現するため、令和２年度に構成したセンサユニットの各可動部に新設のサーボモータを組み込んだ。その上で、タブレット端末と令和２年度に構成したセンサユニットをサーボモータ・コントローラおよびインターフェースを介してUSB3.0により接続し、タブレット端末に格納した制御用プログラムに基づきセンサユニット中のレーザー光の照射位置と照射領域ならびにCCDカメラの位置を自動調整することにより、センサユニット全体の自動制御を行えるようにした。
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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
まず、血液濃度変化の解析のためのソフトウェアの開発に関しては、２波長のレーザーを血液あるいは皮膚血流に照射した際に形成される各波長に対応するスペックルパターンの画像処理により得られる２波長分の反射率画像に基づき、毎秒30コマのフレームレートで血液濃度変化を画像で再現できるソフトウェアを開発することができた。さらに、本ソフトウェアに基づき複数の被験者を対象として実験を実施し、本ソフトウェアによる解析結果とパルスオキシメーターおよび解析機能付心電計による計測値との相関を調べた結果、両者の間に高い相関が得られ、本ソフトウェアに基づく血液濃度変化の評価結果の妥当性を確認することができた。
また、タブレット端末を用いたセンサユニットの自動制御化に関しては、センサユニットの各可動部にレーザー光の照射位置と照射領域、ならびにCCDカメラの位置の自動調整を実現するためサーボモータを組み込んだ上で、タブレット端末に格納した制御用プログラムに基づきセンサユニット中のレーザー光の照射位置と照射領域ならびにCCDカメラの位置を高精度に自動調整できるシステムを構築し、センサユニット全体の自動制御を実現した。
以上が、現在までの進捗状況をおおむね順調に進展していると評価した理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
血液濃度変化の解析のためのソフトウェアの開発に関しては、現状では画像処理に長時間を要することから、今後、例えば画像処理アルゴリズムへの並列計算の導入などに基づき画像処理の高速化を図っていく必要があるものと思われる。
また、タブレット端末を用いたセンサユニットの自動制御化に関しては、現状では各可動部の調整のための設定値を制御用プログラム中に直接書き込む形式のもので、設定値の変更に時間と労力を要することから、今後、汎用性を高めるために設定値を端末から直接入力できるアプリケーション形式のものに改良していく必要があると考えている。
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| Causes of Carryover |
令和３年度は新型コロナウイルスの影響により出席を予定していた学術講演会および国際会議が全てオンライン形式での開催となり、これらに係る旅費および参加料の一部が生じなかったために次年度使用額が発生するに到った。令和３年度に発生した次年度使用額に関しては、令和４年度以降に参加を予定している学術講演会および国際会議が対面形式で開催されれば、全額をそれらへの出席のために使用する予定である。
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