2016 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)
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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) 気流センサのシステム化技術開発（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て利用し，これへの実装が容易なチューブ型気流センサデバイスを新たに提案した．また，チューブ型気流センサデバイスの加工プロセスを開発した．
(2) 気流センサのシステム化技術開発（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した．具体的には，バスケット開閉構造及びバスケット支持構造が流量計測に対して与える影響を実験的に検討し，これらの構造物が流量計測に対して影響を及ぼさないことを実証した．また，流量とセンサ出力の関係，センサ出力のチューブ内径依存性を明らかにした．
(3) 気流センサの応用展開の検討：これまで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の展開を示す実験結果が得られており，その具体的応用例として，本気流センサによる心拍計測及び気管内での呼気吸気計測応用の可能性を検討した．
(4) 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，上記(2)で開発したバスケット鉗子実装型気流センサシステムにて，実験動物の気道内気流計測が可能であることを確認した．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) 気流センサのシステム化技術開発（気管支内での固定化技術），(2) 気流センサのシステム化技術開発（バスケット鉗子実装型気流センサシステムの特性評価），(3) 気流センサの応用展開の検討，(4) 動物実験による実証（医学的データの蓄積）の四つの研究課題の克服に挑んだ結果，(1)に関しては，バスケット鉗子への実装が容易なチューブ型気流センサデバイスを新たに提案し，その加工プロセスを開発した．(2)に関しては，バスケット開閉構造及びバスケット支持構造が流量計測に対して与える影響を実験的に検討し，これらの構造物が流量計測に対して影響を及ぼさないことを実証した．(3)に関しては，本気流センサによる心拍計測及び気管内での呼気吸気計測応用の可能性を検討した．(4)に関しては，バスケット鉗子実装型気流センサシステムにて，実験動物の気道内気流計測が可能であることを確認した．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)チューブ型気流センサデバイスの特性評価：前年度に開発したチューブ型気流センサデバイスの動作特性を計測評価する．具体的には，センサ出力と流量との関係，センサの応答速度などを計測評価し，呼吸計測に対して十分な仕様を有することを確認する．
(2)チューブ型気流センサデバイスのシステム化技術：本テーマでは，チューブ型気流センサデバイスと医療用ツールとのシステム化について検討する．具体的には，チューブ型気流センサデバイスの内側空間に，医療用バスケット鉗子もしくは可視化細径プローブを組込み，その状態での検出特性を評価する．すなわち，医療用バスケット鉗子とチューブ型気流センサデバイスとの組合せにより気管支内での気流センサの位置決め固定を可能にし，そして医療用可視化細径プローブとチューブ型気流センサデバイスとの組合せで，気管内でのその場観察とその場呼吸計測の可能性を確認する．
(3) 気流センサの応用展開の検討：これまでの気道内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展開として，本気流センサによる呼吸・心拍の同時計測の可能性を見出している．そこで，本年度も引続き，気道内気流計測による呼吸・心拍同時計測の可能性を追求する．具体的には，気道内気流波形に対して，周波数解析を適用することで，気道内気流に含まれる呼吸情報と心拍情報とを分離抽出することを検討する．
(4) 動物実験による実証：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もしくは可視化細径プローブ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．
さらに，本助成金で得られた研究成果を取りまとめ，学会発表を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
平成28年度予算して，当初，物品費2,600千円，旅費1,500千円，その他1,000千円を計上していた．物品費（消耗品費）の内，ホトマスク等を仕様に応じて安価な発注先を選定し，旅費については安価な航空運賃及び宿泊先を選定し，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（2,290,000円）を次年度の研究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28年度残余金（2,290,000円）に関しては，平成29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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