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呼気ガスセンシングによる病状診断と予測アルゴリズム開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01817
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

作村 諭一  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50324968)

研究分担者 池田 和司  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (10262552)
申 ウソク  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (10357246)
宮内 睦美  広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (50169265)
樋田 豊明  愛知県がんセンター(研究所), 分子腫瘍学分野, 研究員 (80250249)
伊藤 敏雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90377888)
赤松 貴文  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60635316)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード呼気ガス / 機械学習 / がん診断 / 疾病診断 / 呼気成分 / ガスセンサ / 非侵襲診断 / 呼気 / がん / 特徴選択 / AI
研究成果の概要

呼気ガスの成分を用いた機械学習により、健常者と複数の疾病の患者の診断を精度良く行うことができた。それぞれの疾病特有の呼気成分を抽出した。これらは新規バイオマーカの候補となりうる。簡易検知器開発のため、質量分析器のデータとの診断性能比較を行ったところ、同程度の性能が出せることが分かった。これは簡易検知器の検出性能が質量分析器に劣らないことを示す。性能自体は偽陽性や偽陰性の改善が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の手法が確立されれば、様々な非侵襲データを統合することで、高い精度の健康診断が簡素に行うことが可能となる。その簡便性から医療現場の労力を大幅に削減できるだけでなく、被検者の観点では経済的・身体的・心的・時間的負担が大幅に軽減される。疾患・健常レベルを評価することは、疾病を速く(fast)診断するたけでなく、早い(early)段階で疾患可能性を潰す予防医学につなげることができる。予防医学が進めば我が国の医療費の削減に寄与するだけでなく、新たな産業の創出につながる可能性を秘めている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Diagnosis by Volatile Organic Compounds in Exhaled Breath from Lung Cancer Patients Using Support Vector Machine Algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Sakumura Yuichi、Koyama Yutaro、Tokutake Hiroaki、Hida Toyoaki、Sato Kazuo、Itoh Toshio、Akamatsu Takafumi、Shin Woosuck
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 17 号: 2 ページ: 287-287

    • DOI

      10.3390/s17020287

    • NAID

      120006537399

    • 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
  • [学会発表] Machine learning diagnosis of multiple liver-related diseases by exhaled breath gas components2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Shirone, Mutsumi Miyauchi, Kazuhisa Ouhara, Hidemi Kurihara, Takashi Takata, Hideyuki Hyogo, Toshio Ito, Wosuck Shin, Akiko Tanaka, Kazuo Sato, Kazushi Ikeda and Yuichi Sakumura
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Systems Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feature Selection using Distance from Classification Boundary and Monte Carlo Simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Koyama Y, Ikeda K, Sakumura Y
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Neural Information Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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