中耳・内耳疾患を診断できる計測装置SFIの開発

• 研究課題/領域番号: 16K11194
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 耳鼻咽喉科学
• 研究機関: 東北文化学園大学
• 研究代表者: 和田 仁 東北文化学園大学, 健康社会システム研究科, 教授 (30111264)
• 研究分担者: 濱西 伸治 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (00374968) ; 村越 道生 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (70570901)
• 研究協力者: KEI Joseph
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 診断装置 / 中耳・内耳 / SFI / 聴覚医学

研究成果の概要

中耳病変の診断にはプローブ音周波数を固定したtympanometerと呼ばれる診断装置が広く使用され，滲出性中耳炎の診断に特に有効である．しかし，他の中耳病変の診断では必ずしも有効とはいいがたい．そこで，本研究ではプローブ音周波数を0.1 kHzから6.0 kHzまで変化させ，外耳道内の音圧変化を計測する，我々が開発した周波数特性がフラットなプローブを組み込んだ，Sweep Frequency Impedance Meter (SFI)を製作し，このSFIでヒトの耳を計測した．また，計測と平行して，ヒトの外耳・中耳モデルを作成し，SFI計測結果をシミュレーションできるようにした．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したSFIでヒトの耳を計測すると，これまで十分に解明されてこなかった，周波数領域0.1 kHzから6.0 kHzでの中耳動特性が明らかとなる．さらに，このSFIで中耳・内耳疾患を計測すると，中耳・内耳疾患をかなりの精度で診断できるようになる．このSFIは，将来的には中耳・内耳疾患の診断装置と新生児の難聴スクリーニング用装置になる可能性を秘めている．

研究成果

• [国際共同研究] クインズランド大学/タウンズビル病院(オーストラリア)
• [国際共同研究] スタンダード大学(米国)
• [国際共同研究] クインズランド大学/タウンズビル病院(オーストラリア)
• [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)
• [国際共同研究] クインズランド大学/タウンズビル病院(オーストラリア)
• [国際共同研究] スダンフォード大学(米国)
• [雑誌論文] Predictive Accuracy of Sweep Frequency Impedance Technology in Identifying Conductive Conditions in Newborns (2018)
  • 著者名/発表者名: Aithal V, Kei J, Driscoll C, Murakoshi M, Wada H
  • 雑誌名: Journal of the American Academy of Audiology 巻: 29 号: 02 ページ: 106-117
  • DOI: 10.3766/jaaa.16077
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sweep frequency impedance measures in young infants: developmental characteristics from birth to 6 months (2017)
  • 著者名/発表者名: Venkatesh Aithal, Joseph Kei, Carlie Driscoll, Michio Murakoshi and Hiroshi Wada
  • 雑誌名: International Journal of Audiology 巻: 56 号: 3 ページ: 154-163
  • DOI: 10.1080/14992027.2016.1244867
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of (2-aminophenyl) methanol as a new molecular chaperone that rescues the localization of P123S mutant pendrin stably expressed in HEK293 cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nabeyama, Kenji Ishihara, Hyun Seung Ban, Hiroshi Wada, Hiroyuki Nakamura
  • 雑誌名: Bioorganic & Medical Chemistry 巻: 25 ページ: 2601-2608
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis by finite element method of dynamic characteristics of the external ear canal in neonates (2017)
  • 著者名/発表者名: Michio MURAKOSHI, Shohei TAKEDA and Hiroshi WADA
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering 巻: 12 号: 2 ページ: 16-00596-16-00596
  • DOI: 10.1299/jbse.16-00596
  • NAID: 130005695185
  • ISSN: 1880-9863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis by sweep frequency impedance (SFI) meter of 226-Hz and 1,000-Hz tympanometries in neonates (2017)
  • 著者名/発表者名: Michio Murakoshi, Kyosuke Sano, Nattikan Kanka, Naoto Yoshida, Shinji Hamanishi, Hiromichi Kiyokawa, Risako Kakuta, Sreedevi Aithale, Venkatesh Aithale, Joseph Kei, Carlie Driscoll, Andrew Swanston, Sachiko Matsutani, Toshimitsu Kobayashi and Hiroshi Wada
  • 雑誌名: Procedia IUTAM 巻: 24 ページ: 5-14
  • DOI: 10.1016/j.piutam.2017.08.038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 聴覚のメカニクスに学ぶ －内耳組織から膜タンパク質まで－（Learn from the mechanics of hearing -From the inner ear tissue to the membrane protein-） (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 雑誌名: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会会誌 巻: 28 ページ: 4-8
• [雑誌論文] 三列に並ぶ外有毛細胞の役割とその分子構造（The role of the outer hair cells stacked in three rows and its molecular structure） (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 雑誌名: 日本音響学会誌 巻: 73 ページ: 662-669
• [雑誌論文] 内・外有毛細胞のメカニクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田仁
  • 雑誌名: ＡＵＤＩＯＬＯＧＹ ＪＡＰＡＮ 巻: 59 号: 3 ページ: 161-169
  • DOI: 10.4295/audiology.59.161
  • NAID: 130005282000
  • ISSN: 0303-8106, 1883-7301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of ear canal static pressure on the dynamic behaviour of outer and middle ear in newborns (2016)
  • 著者名/発表者名: Venkatesh Aithal, Joseph Kei, Carlie Driscoll, Michio Murakoshi, Hiroshi Wada
  • 雑誌名: International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology 巻: 82 ページ: 64-72
  • DOI: 10.1016/j.ijporl.2015.12.006
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 聴覚過敏関連遺伝子欠損マウスを用いた聴覚機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋元将吾，濱西伸治，霜田靖
  • 学会等名: 第24回高専シンポジウムin Oyama，2019年1月26日，小山
• [学会発表] 眼電図（ EOG ）を用いた ALS 患者におけるコミュニケーションツールの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 作田和輝, 渡邊隆, 濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第49 回学生員卒業研究発表講演会，2019年3月5日，秋田
• [学会発表] 中耳腔が中耳動特性に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 南條真友子, 濱西伸治 , 和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第49 回学生員卒業研究発表講演会，2019年3月5日，秋田
• [学会発表] 有限要素モデルによる中耳・内耳病変診断装置用プローブの検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治，村越道生，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会，郡山，2018年12月14-15日
• [学会発表] 防具モデル用いた面打撃シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治
  • 学会等名: 第51回 日本武道学会，2018年9月4日，東京
• [学会発表] Characteristics of the external- and middle-ear dynamics in neonates (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi M, Aithal V, Hamanishi S, Kei J, Wada H
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Middle-Ear Mechanics in Research and Otology (MEMRO2018), July 5-9, 2018, Shanghai, China
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of chronological age on neonatal tympanogram with 226-Hz probe tone (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanka N, Murakoshi M, Hamanishi S, Wada H
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Middle-Ear Mechanics in Research and Otology (MEMRO2018), July 5-9, 2018, Shanghai, China
  • 国際学会
• [学会発表] 新生児のための聴覚スクリーニング装置の開発（Development of a hearing screening system for newborns） (2018)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，濱西伸治，和田仁
  • 学会等名: 第57回日本生体医工学会大会，札幌，2018年6月19-21日
• [学会発表] Cochlear amplifierの温故知新（Cochlear amplifier: past, present and future） (2018)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 学会等名: 第66回聴覚生理研究会，日本聴覚医学会，2018年10月18日，神戸
  • 招待講演
• [学会発表] 生後数日から半年までの新生児の外耳及び中耳の動特性解析（Analysis of the dynamic behavior of the external and middle ears in neonates from a few days to 6 months） (2018)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，和田仁
  • 学会等名: 第63回日本聴覚医学会総会・学術講演会，神戸，2018年10月17-19日
• [学会発表] Que sera, sera (Whatever will be, will be) (2018)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 学会等名: 第1回出藍会総会，若手・学生による座談会，日本機械学会第29回バイオフロンティア講演会，2018年10月24-25日，千葉
  • 招待講演
• [学会発表] 新生児聴覚スクリーニング(NHS)用広域周波数インピーダンスメーターの開発（Development of a wideband frequency impedance meter for neonatal hearing screening (NHS)） (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田健吾，村越道生，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会，郡山，2018年12月14-15日
• [学会発表] 剣道打撃時の骨導に及ぼす頭部軟組織の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊地航平，濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第48 回学生員卒業研究発表講演会，福島県郡山市，2018年3月7日
• [学会発表] 骨導マップによる剣道難聴発生メカニズムの解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治，KIM Namkeun，青木良浩，和田仁
  • 学会等名: 第29回バイオエンジ二アリング講演会
  • 発表場所: ウインクあいち（名古屋市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] Difference in the dynamic behavior of the hearing apparatus between neonates and adults: the effects on tympanometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi M, Hamanishi S, Wada H
  • 学会等名: The XXVI Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2017) incorporating the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2017), July 23-27, 2017, Brisbane, Australia
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic characteristics of neonatal ear up to 6 kHz using a finite element modeling approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamanishi S, Murakoshi M, Wada H
  • 学会等名: The XXVI Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2017) incorporating the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2017), July 23-27, 2017, Brisbane, Australia
  • 国際学会
• [学会発表] Decipherment of the membrane structure of the inner ear motor protein prestin by force spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi M, Wada H
  • 学会等名: The 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017), September 14-17, 2017, Zermatt, Switzerland
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamic characteristic changing of the external ear canal wall with an increase in neonatal chronological age (2017)
  • 著者名/発表者名: Nattikan K, Murakoshi M, Hamanishi S, Wada H
  • 学会等名: The 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017), September 14-17, 2017, Zermatt, Switzerland
  • 国際学会
• [学会発表] CHO細胞を用いたHisタグ標識プレスチン発現システムの構築（Construction of an expression system of the His-tagged prestin using Chinese hamster ovary cells） (2017)
  • 著者名/発表者名: 勝田廉弥，村越道生，松崎健一郎，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会，名古屋，2017年1月19-20日
• [学会発表] 外傷刺激による内耳外有毛細胞傷害が引き起こすコルチ器の動的挙動解析（Numerical analysis of the changes in the dynamic behavior of the organ of Corti caused by the cochlear outer hair cell injury due to traumatic stimuli） (2017)
  • 著者名/発表者名: 並河伶弥，松崎健一郎，村越道生
  • 学会等名: 日本機械学会九州学生会第48回卒業研究発表講演会，那覇，2017年3月3日
• [学会発表] 聴覚のメカニクスに学ぶ －内耳組織から膜タンパク質まで－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 学会等名: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスの最新動向と応用展開」，2017年6月6日，北九州
  • 招待講演
• [学会発表] 内耳タンパク質モータープレスチンを安定発現する哺乳動物細胞株の構築（Construction of a mammalian cell line stably expressing the inner-ear motor protein prestin） (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，和田仁
  • 学会等名: 第62回日本聴覚医学会総会・学術講演会，福岡，2017年10月18-20日
• [学会発表] Avi タグ標識プレスチン発現 CHO 細胞の構築とフローサイトメトリーによる高発現株の選択（Establishment of CHO cells expressing Avi-tagged prestin and selection of high expressing lines by flow cytometry） (2017)
  • 著者名/発表者名: 松野光太郎，松崎健一郎，村越道生
  • 学会等名: 日本機械学会第28回バイオフロンティア講演会，徳島，2017年10月27-29日
• [学会発表] サリチル酸誘導体による感音難聴を引き起こすペンド変異の局在回復（Restoration of localization pendrin mutants causing sensorineural hearing loss by salicylate derivatives） (2017)
  • 著者名/発表者名: 茶縁泰樹，松崎健一郎，村越道生
  • 学会等名: 日本機械学会第28回バイオフロンティア講演会，徳島，2017年10月27-29日
• [学会発表] 聴覚のメカニズムとその計測・制御（Hearing mechanism and its measurement and control） (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 学会等名: SICE九州フォーラム2017，鹿児島，2017年11月24日
  • 招待講演
• [学会発表] アフィニティタグ標識された遺伝子組換え内耳モータータンパク質のCHO発現システムの構築（Development of CHO expression systems of recombinant inner-ear motor proteins having different affinity tags） (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会，京都，2017年12月14-15日
• [学会発表] 出後から６か月までの新生児外耳道壁の動的特性変化（Changes of dynamic characteristics in the neonatal external ear canal wall from birth to 6 months） (2017)
  • 著者名/発表者名: カンカー・ナッティカーン，村越道生，濱西伸治，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会，京都，2017年12月14-15日
• [学会発表] Impact-induced bone conduction simulation to determine the cause of hearing loss in kendo players (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamanishi S, Namkeun K, Mo S
  • 学会等名: 2017 International Budo Conference, Sept. 6-7, 2017, Osaka, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of skills in interactive teaching through objective and quantitative evaluation by students and teachers (2017)
  • 著者名/発表者名: Wako K, Sekido M, Hamanishi S, Okumura M, Takeda J, Ishi H, Miyazaki Y, Hongo S, Sakuraba H, Yamada H, Yairi S, Yagyu H, Matsubara M, Suzuki K, Tanaka Y, Oshima M
  • 学会等名: 11th International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE2017), Sept. 19-21, 2017, Singapore
  • 国際学会
• [学会発表] 聴覚の工学的考察とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村越道生
  • 学会等名: 一般社団法人近畿化学協会エレクトロニクス部門平成28年度第3回研究会
  • 発表場所: 大阪科学技術センター（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] 外有毛細胞の損失による聴力低下メカニズム －有限要素法を用いた解析－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，和田仁
  • 学会等名: 第61回日本聴覚医学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 盛岡グランドホテル（盛岡）
  • 年月日: 2016-10-19
• [学会発表] Dynamic characteristics of the outer and middle ears in neonates (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Wada, Michio Murakoshi, Venkatesh Aithal, Joseph Kei, Shinji Hamanishi, Carlie Driscoll, Andrew Swanston
  • 学会等名: 33rd World Congress of Audiology
  • 発表場所: Vancouver (Canada)
  • 年月日: 2016-09-18
  • 国際学会
• [学会発表] 内・外有毛細胞のメカニクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田仁
  • 学会等名: 日本音響学会2016年秋季研究発表会
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] Physiological and computational approaches to determine the cause of hearing loss in Kendo players (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hamanishi, Namkeun Kim, Yoshihiro Aoki, Hiroshi Wada
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Advances in Biomechanics of Hearing
  • 発表場所: Stuttgart (Germany)
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of neonatal tympanometry using SFI data (2016)
  • 著者名/発表者名: Michio Murakoshi, Nattikan Kanka, Shinji Hamanishi, Hiroshi Wada
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Advances in Biomechanics of Hearing
  • 発表場所: Stuttgart (Germany)
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] 新生児の中耳動特性解析 －Sweep Frequency Impedance（SFI）メータを用いて－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田仁，松谷幸子，小林俊光，清川裕道，角田梨紗子，村越道生，濱西伸治，Venkatesh Aithal, Joseph Kei
  • 学会等名: 日本聴覚医学会 第11回ERA・OAE研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学病院（東京）
• [学会発表] 三列に並ぶ外有毛細胞の協調運動と蝸牛増幅 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村越道生，和田仁
  • 学会等名: 日本聴覚医学会 第11回ERA・OAE研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学病院（東京）
• [図書] 聴覚検査の実際 改訂4版 第I部 聴覚検査の予備知識 3. 音の基礎知識 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和田仁
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 南山堂
  • ISBN: 9784525370442
• [備考] 東北文化学園大学科学技術学部知能情報システム学科和田研究室
  • URL: http://web.tbgu.ac.jp/ait/wada/index.html
• [備考] 金沢大学理工研究域フロンティア工学系生体機械工学研究室
  • URL: http://www.me.se.kanazawa-u.ac.jp/biomech/index.html
• [備考] 仙台高等専門学校 名取キャンパス 教員業績公開（濱西伸治）
  • URL: http://natori.sendai-nct.ac.jp/cgi-bin/list/list.cgi?id=7&mode=show
• [備考] 鹿児島大学工学部機械工学科村越研究室
  • URL: http://www.mech.kagoshima-u.ac.jp/~michio/
• [備考] 仙台高等専門学校 名取キャンパス 教員業績公開（濱西伸治）
  • URL: https://www.sendai-nct.ac.jp/wp-content/themes/omc/files/college/113_03_02.pdf