2012 Fiscal Year Research-status Report
Project/Area Number |
24650292
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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Research Institution | Nagaoka University of Technology |
Principal Investigator |
和田森 直 長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (60303179)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 光音響分光法 / 医用内視鏡 / 深部診断 / におい / 癌 |
Research Abstract |
医用内視鏡は、現在、通常観察による存在診断だけでなく、超音波技術による深達度診断や拡大観察、自家蛍光観察などによる質的診断まで可能となり、低侵襲医療には欠かせない医療機器となっている。このように医療用内視鏡の多機能、高機能化が進められる一方、患者の負担を軽減するために内視鏡自体の細径化も進められている。しかし、両者は背反な関係にあるといえ、上記の精密検査を行うためには、複数の内視鏡や専用のプローブを出し入れする必要があるため、従来より検査時間が掛かる場合は少なからず患者の負担となる。 我々は、これまで、微量化学分析法として一般的な光音響分光法を用いて非侵襲生体計測に関する研究を行ってきた。光音響分光法は、試料の光吸収に伴う音響波の発生を捉えるため、試料の化学的情報のみならず物理的、熱的情報が得られる特徴を有する。これに加えて、音響波を集音する音響管の容積は感度に反比例することから、装置の小型化により感度の向上が期待される。 そこで、内視鏡の多機能化と細径化を同時に実現するために、医用内視鏡へ搭載可能な寸法(実効寸法;直径約3mm,長さ約4mm)で光音響式粘弾性測定器を試作した。そして、30-574[kPa]のヤング率の異なる6種類のシリコーンゴム硬度測定用試験片のPA信号を測定することにより、試作器の評価を行った。その結果から、PA信号がヤング率の平方根に比例することを確認した。その分解能はおよそ25[kPa]であり、光音響分光法により正常組織(約10[kPa])と腫瘍組織(約22-75[kPa])とを識別できることを明らかにし、医用内視鏡に搭載可能な光音響式粘弾性測定器の可能性が示唆された。今後、PA信号から定量的なヤング率の評価指標を抽出する方法論を構築する。
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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
試作したPA式触覚センサの感度はおよそ25[kPa]であった。次年度はPA信号から定量的なヤング率の評価指標を抽出する方法論を確立し、当初に次年度の目標値10[kPa]を目指す。
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Strategy for Future Research Activity |
PA式嗅覚センサ、触覚センサを組み込んだ内視鏡の試作--市販の経口上部消化管用内視鏡に設計したPA 式嗅覚センサ、触覚センサを組み込み、感度などの評価を行う。嗅覚センサについては、高感度な半導体ガス・センサと同程度の感度であるppbレベルの測定精度、また、触覚センサについては、従来の触覚センサより100倍程度の感度である10Paを目標とする。 ニオイと原因物質の構成を対応付けるパターン認識アルゴリズムの改良--試作したPA 式嗅覚センサから得られた様々なニオイに対するPAスペクトルからニューラルネットワークを用いて、ニオイの原因物質を識別する。様々な物質を対象とした測定を繰り返し、ニューラルネットワークの学習を行う。さらに、ニューラルネットワークの学習アルゴリズムに改良を加え、感度などの評価実験を踏まえて、嗅覚センサの検出感度はppt レベルを目指す。 生体等価ファントムを用いた深さ分析の基礎検討--上層に健常組織と下層に腫瘍組織を模擬した二層生体等価ファントムを用いて、試作したPA 式触覚センサによる検出信号から下層の模擬腫瘍組織に起因するPA 信号を適応信号処理により抽出する。これにより、本装置による微小ガンの内視鏡的診断技術の一つである蛍光法による深さ診断の可能性を示す。
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Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
未使用額が3,313円とわずかであり、試薬などの消耗品を購入する。
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Research Products
(2 results)