• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

皮質脳波・血液動態・脳表温の同時計測による高精度な脳外科疾患診断技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H05356
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 医用システム
研究機関熊本大学

研究代表者

山川 俊貴  熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (60510419)

研究協力者 鈴木 倫保  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2016年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードマルチモダリティセンサ / 生体埋込型デバイス / フレキシブル回路 / マルチモダリティ脳計測 / NIRS / ECoG / 皮質温度分布 / 電子デバイス・機器 / 脳・神経 / 先端機能デバイス
研究成果の概要

本研究では、硬膜下に留置できるほど薄く柔軟で、ECoG、NIRS、温度を多チャンネル同時計測可能なセンサを開発した。ポリイミド製フレキシブル回路基板上に6極のECoG電極、6チャンネルのNIRSを構成する光電子素子群、6個の小型サーミスタを実装した。電子素子は生体適合性シリコーン樹脂で封止した上で、センサ全体をパリレンコーティングすることで2週間に及ぶ頭蓋内への慢性留置に耐える生体適合性を実現している。外形は硬膜下ストリップ電極と同様のため、従来の硬膜下電極留置術と同様の手術手技で留置、計測が可能である。臨床研究において、てんかん性病態性脳活動の計測と、皮質拡延性抑制の計測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

臨床上の有用性が証明されている脳活動に関わる3種の情報を、一つのデバイスで同時に得る点に特徴があり、より多面的で信頼性の高い脳活動評価法の基盤的技術となり得る。提案手法は、難治性てんかんの術前・術中診断や、動脈瘤手術後の脳虚血・過還流に伴う脳血管攣縮の診断などには直接応用可能で、現行手法(硬膜下電極の慢性留置)と同等以下の侵襲でより信頼性の高い臨床診断材料が得られる。また、脳外科領域で近年注目されている病態である皮質拡延性抑制を継続的・多面的・定量的に観測する現状唯一の手立てとなることを示した。これらの成果は電子工学だけでなく臨床医学や基礎医学などの他分野の発展にも連鎖反応的に寄与し得る。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 22件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Limitations of Local Brain Cooling on Generalized Motor Seizures from Unknown Foci in Awake Rats2019

    • 著者名/発表者名
      He Y, Inoue T, Nomura S, Maruta Y, Kida H, Yamakawa T, Hirayama Y, Imoto H, Suzuki M.
    • 雑誌名

      Neurologia medico-chirurgica

      巻: 59 号: 4 ページ: 147-153

    • DOI

      10.2176/nmc.oa.2018-0112

    • NAID

      130007632870

    • ISSN
      0470-8105, 1349-8029
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Epileptic Seizure Suppression by Focal Brain Cooling With Recirculating Coolant Cooling System: Modeling and Simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Hata Kei、Fujiwara Koichi、Inoue Takao、Abe Takuto、Kubo Takatomi、Yamakawa Toshitaka、Nomura Sadahiro、Imoto Hirochika、Suzuki Michiyasu、Kano Manabu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

      巻: 27 号: 2 ページ: 162-171

    • DOI

      10.1109/tnsre.2019.2891090

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heart Rate Variability-based Driver Drowsiness Detection and its Validation with EEG2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Koichi、Abe Erika、Kamata Keisuke、Nakayama Chikao、Suzuki Yoko、Yamakawa Toshitaka、Hiraoka Toshihiro、Kano Manabu、Sumi Yukiyoshi、Masuda Fumi、Matsuo Masahiro、Kadotani Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 1 号: 6 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tbme.2018.2879346

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Is hemifacial spasm affected by changes in the heart rate? A study using heart rate variability analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Hamasaki Tadashi、Morioka Motohiro、Fujiwara Koichi、Nakayama Chikao、Harada Miho、Sakata Kiyohiko、Hasegawa Yu、Yamakawa Toshitaka、Yamada Kazumichi、Mukasa Akitake
    • 雑誌名

      Clinical Neurophysiology

      巻: 129 号: 10 ページ: 2205-2214

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2018.07.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ischemic Stroke Detection by Analyzing Heart Rate Variability in Rat Middle Cerebral Artery Occlusion Model2018

    • 著者名/発表者名
      Kodama Tomonobu、Kamata Keisuke、Fujiwara Koichi、Kano Manabu、Yamakawa Toshitaka、Yuki Ichiro、Murayama Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

      巻: 26 号: 6 ページ: 1152-1160

    • DOI

      10.1109/tnsre.2018.2834554

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多変量統計的プロセス管理と心拍変動解析を用いたてんかん発作予知技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      藤原 幸一, 宮島 美穂, 鈴木 陽子, 山川 俊貴, 加納 学
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 56(7) ページ: 526-529

    • NAID

      130005825168

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epidural focal brain cooling abolishes neocortical seizures in cats and non-human primates2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takao、Fujii Masami、Kida Hiroyuki、Yamakawa Toshitaka、Maruta Yuichi、Tokiwa Tatsuji、He Yeting、Nomura Sadahiro、Owada Yuji、Yamakawa Takeshi、Suzuki Michiyasu
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 122 ページ: 35-44

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.04.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential Temperature Sensitivity of Synaptic and Firing Processes in a Neural Mass Model of Epileptic Discharges Explains Heterogeneous Response of Experimental Epilepsy to Focal Brain Cooling2017

    • 著者名/発表者名
      Jaymar Soriano, Takatomi Kubo, Takao Inoue, Hiroyuki Kida,Toshitaka Yamakawa, Michiyasu Suzuki, Kazushi Ikeda
    • 雑誌名

      PLoS Computational Biology

      巻: 13 号: 10 ページ: e1005736-e1005736

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1005736

    • NAID

      120006354240

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ウェアラブルデバイスとスマートフォンを用いたてんかん発作予知技術2017

    • 著者名/発表者名
      藤原 幸一, 宮島 美穂, 山川 俊貴
    • 雑誌名

      Epilepsy

      巻: 11(2) ページ: 7-13

    • NAID

      40021393720

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 運転中の能動的行為によるドライバの覚醒維持効果と運転安全性2017

    • 著者名/発表者名
      伊部 達朗, 平岡 敏洋, 阿部 恵里花, 藤原 幸一, 山川 俊貴
    • 雑誌名

      自動車技術会論文集

      巻: 48(2) ページ: 463-469

    • NAID

      130006734236

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Drowsiness Detection Method by Integrating Heart Rate Variability Analysis and Multivariate Statistical Process Control2016

    • 著者名/発表者名
      Erika Abe, Koichi Fujiwara, Toshihiro Hiraoka, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 9 ページ: 10-17

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epileptic Seizure Prediction Based on Multivariate Statistical Process Control of Heart Rate Variability Features2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, M. Miyajima, T. Yamakawa, E. Abe, Y. Suzuki, Y. Sawada, M. Kano, T. Maehara, K. Ohta, T. Sasai-Sakuma, T. Sasano, M. Matsuura, and E. Matsushima
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 63 号: 6 ページ: 1321

    • DOI

      10.1109/tbme.2015.2512276

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Wearable and Implantable Electronics for Health and Clinical Care2019

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Yamakawa
    • 学会等名
      5th International Conference on Nanoscience and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimal Lead Selection Method to Improve Detection Rate of R-R Interval in Multiple-Lead Electrocardiogram2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Sakai, Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      2018 IEEE Life Sciences Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust R-Wave Detection Under Long-Term Measurement Using HRV Sensor System with Automatic Gain Readjustment2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      2018 IEEE Life Sciences Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of False Heart Rate Feedback System for Improving Game Experience2018

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Ogawa, Koichi Fujiwara, Toshitaka Yamakawa, Erika Abe, Manabu Kano
    • 学会等名
      IEEE ICCE 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating the Improvement Factor of R-Wave Detection Rate after Gain Readjustment2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Koichi Fujiwara, Manabu Kano, Miho Miyajima, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      IEEE BHI 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Lead Selection Method for Improving Detection Rate of RRI from Multiple Leads Electrocardiogram2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Sakai, Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      IEEE BHI 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generalized EpilepticSeizure Prediction and Mechanism Analysis by Using Heart Rate Variability2018

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Sakane, Koichi Fujiwara, Miho Miyajima, Yoko Suzuki, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano, Taketoshi Maehara
    • 学会等名
      IEEE BHI 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seizure Prediction and Mechanism Analysis of Generalized Epilepsy based on Heart Rate Variability2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Sakane, Koichi Fujiwara, Miho Miyajima, Yoko Suzuki, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano, Taketoshi Maehara
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A New Infarction Detection Method based on Heart Rate Variability in Rat Middle Cerebral Artery Occlusion Model2017

    • 著者名/発表者名
      Tomonobu Kodama, Keisuke Kamata, Koichi Fujiwara, Manabu Kano, Toshitaka Yamakawa, Ichiro Yuki, Yuichi Murayama
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Skin Blood Flow Change in Recumbent Position using Surface-Type Photoplethysmography Sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Ogawa, Koichi Fujiwara, Toshitaka Yamakawa, Hiroshi Kadotani, Masahiro Matsuo, Manabu Kano
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Missing RRIi Interpolation Algorithm Using Just-In-Time Modeling Framework and Its Application to HRV-Based Drowsy Driving Detection2017

    • 著者名/発表者名
      Koichi Fujiwara, T. Kinoshita, Keisuke Kamata, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano
    • 学会等名
      World Sleep Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of HRV-Based Drowsy-Driving Detection Method with EEG Sleep Stage Classification2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yamakawa, K. Fujiwara, T. Hiraoka, M. Kano, Y. Sumi, F. Masuda, M. Matsuo, H. Kadotani
    • 学会等名
      World Sleep Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic Selection Method of Optimal Lead for R-R Interval Measurement from Multiple Leads Electrocardiogram2017

    • 著者名/発表者名
      Shun Sakai, Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      IEEE LSC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gain Readjustment Function to Reduce Measurement Errors in Long-Term HRV Monitoring with a Wearable Telemeter2017

    • 著者名/発表者名
      Kento Shoji, Toshitaka Yamakawa, Koichi Fujiwara, Manabu Kano, Miho Miyajima, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      IEEE LSC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-Time Epileptic Seizure Prediction System Employing a Wearable HRV Telemeter and a Smartphone2016

    • 著者名/発表者名
      Miho Miyajima, Toshitaka Yamakawa, Koichi Fujiwara, Yuriko Sawada, Yoko Suzuki, Erika Abe, Manabu Kano, Satsuki Watanabe, Yoshiko Murata, Yutaka Watanabe, Taketoshi Maehara, Eisuke Matsushima
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Individuality Reduction in Heart Rate Variability for Drowsy Driving Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Koichi Fujiwara, Erika Abe, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Missing RRI Interpolation for HRV Analysis Using Locally-Weighted Partial Least Squares Regression2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Kamata, Koichi Fujiwara, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wakefulness Keeping Support System for Drivers Based on Game Using Body Movement and Voice Input Command2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Hiraoka, Ibe Tatsuro, Erika Abe, Koichi Fujiwara, Toshitaka Yamakawa
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accuracy Comparison of Two Microcontroller-embedded R-wave Detection Methods for Heart-rate Variability Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Yamakawa, Ryunosuke Kinoshita, Koichi Fujiwara, Manabu Kano, Miho Miyajima, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda
    • 学会等名
      APSIPA ASC 2015
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heart Rate Monitoring by Pulse Sensor Embedded Game Controller2015

    • 著者名/発表者名
      Erika Abe, Hiroshi Chigira, Koichi Fujiwara, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano
    • 学会等名
      APSIPA ASC 2015
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of NIRS Probe based on LED Sensing That Enables Multimodal Integration2015

    • 著者名/発表者名
      Shun Esaki, Toshitaka Yamakawa, Masatsugu Niwayama
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2015
    • 発表場所
      Milan
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epileptic Seizure Prediction based on Multivariate Statistical Process Control of Heart Rate Variability2015

    • 著者名/発表者名
      Miho Miyajima, Koichi Fujiwara, Erika Abe, Yoko Suzuki, Yuriko Sawada, Toshitaka Yamakawa, Manabu Kano, Taketoshi Maehara, Katsuya Ohta, Taeko Sasai-Sakuma,Tetsuo Sasano, Masato Matsuura, Eisuke Matsushima
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2015
    • 発表場所
      Milan
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi