2015 Fiscal Year Annual Research Report
呼吸器系末梢気道でのその場計測を可能にするカテーテルセンサ技術の開発
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26286034
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
式田 光宏 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (80273291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川部 勤 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20378219)
溝尻 瑞枝 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70586594)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 知能機械 / 医療・福祉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，現代医学で未解明の領域とされている末梢気道（別名，サイレントゾーン）での呼気吸気特性を解明することを目的として，世界に先駆けて末梢気道でのその場計測評価技術の確立を目指した．具体的には以下の研究課題を克服した．
(1) カテーテル気流センサの更なる改良及び新方式の実現（継続テーマ）：前年度に引続き，カテーテル気流センサの更なる改良及び新方式の実現を検討した．具体的には，前者に関してはヒータ下部における樹脂フィルムの薄膜化を図ることで，センサの応答時間を40 msに高速化できることを確認した．後者については，貼り合わせプロセスを用いた新たな熱式気流センサ作製方法を提案及び開発した．
(2) カテーテルセンサのシステム化技術の開発（気管支内での固定化技術）：本テーマでは，気管支内において気流センサを位置決め固定する技術を検討した．具体的には，医療機器としての実績があるバスケット鉗子をアンカー構造としたバスケット鉗子実装型気流センサシステム構造（医療用バスケット鉗子上に気流センサを集積化し，バスケット鉗子機能を利用して，気管支内において気流センサを位置決め固定する）を提案し，その加工プロセスを開発した．
(3) 動物実験による実証（医学的データの蓄積）：前年度に引続き，上記カテーテルセンサのデバイス・システム開発と併行して，試作デバイスによる動物実験を行い，本計測手法の有用性を実証する医学的データを蓄積した．また，本テーマでは，新たに噴霧器により薬剤を実験動物に投与し，気道に挿入したカテーテルセンサにて気道収縮効果をリアルタイムで測定評価できることを確認した．なお，実験は動物実験の設備が整っている名古屋大学医学部にて実施した．
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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) カテーテル気流センサの更なる改良及び新方式の実現，(2) カテーテルセンサのシステム化技術の開発，(3) 動物実験による実証の三つの研究課題の克服に挑んだ結果，(1)に関しては，ヒータ下部における樹脂フィルムの厚さを極限まで低減することでセンサの高速応答化に成功した．また貼り合わせプロセスを用いた新たな熱式気流センサ作製方法を提案及び開発した．(2)に関しては，医療機器としての実績があるバスケット鉗子をアンカー構造としたバスケット鉗子実装型気流センサシステムを提案し，その加工プロセスを開発した．(3)に関しては，噴霧器により薬剤を実験動物に投与し，気道に挿入したカテーテルセンサにて気道収縮効果をリアルタイムで測定評価できることを確認した．以上の結果より，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，下記の研究課題を解決する予定である．
(1) 気流センサのシステム化技術開発
①気管支内での固定化技術：前年度に引続き，気管支内での気流センサの固定化方法を検討する．具体的には，医療機器としての実績があるバスケット鉗子をアンカー構造としたバスケット鉗子実装型気流センサシステム構造を引続き検討する．
②バスケット鉗子実装型気流センサシステムの特性評価：本テーマでは，バスケット鉗子実装型気流センサシステムの動作特性を計測評価する．本バスケット鉗子実装型気流センサシステムでは，バスケット鉗子上に気流センサが集積化されており，バスケット鉗子の開閉機能を利用して気管支内での気流の流れを計測する．そこで本テーマでは，呼気吸気計測に対するバスケット鉗子構造の影響を実験的に明らかにする．
(2) 気流センサの応用展開：平成26年度及び27年度の呼気吸気計測評価を通して，本気流センサの更なる医用応用を示す実験結果が得られた（波及効果）．そこで本年度は，本気流センサの心拍計測及び気管内での呼気吸気計測応用の可能性などを検討する．
(3) 動物実験による実証（医学的データの蓄積）：前年度に引続き，気流センサデバイス・システムによる動物実験を行い，本計測手法の有用性を実証する医学的データを蓄積する．また，本テーマでは，新たに動物実験にてバスケット鉗子実装型気流センサシステムの有用性を評価する予定である．
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| Causes of Carryover |
平成27年度予算して，当初，物品費2,959千円，旅費1,000千円，人件費・謝金100千円を計上していた．当初，物品費として金属ターゲット（Auターゲット；4-N Auボンディング付）の購入を予定していたが，別予算にて購入することが可能となった．またホトマスク等を仕様に応じて安価な発注先を選定したために，物品費支出を抑えることが可能となった．以上の結果から，残余金（1,006,693円）を次年度の実験経費に充てることが可能になった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度残余金（1,006,693円）に関しては，平成28年度予算の物品費及び旅費（名古屋大学での実験及び成果発表に関する旅費）に充てる予定である．
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[Presentation] 気道内固定機能付きMEMS流量センサの開発2015
Author(s)
原田直明, 小野良太, 松島充代子, 川部勤, 長谷川義大, 式田光宏
Organizer
日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門, 第7回 マイクロ・ナノ工学シンポジウム
Place of Presentation
朱鷺メッセ，新潟
Year and Date
2015-10-28 – 2015-10-30
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