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新たな空間分解分光法による非接触・高速・定量的な血液動態イメージング法

研究課題

研究課題/領域番号 18K12053
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関静岡大学

研究代表者

庭山 雅嗣  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (40334958)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード近赤外分光法 / ヘモグロビン / オキシメトリ
研究成果の概要

本研究では新たなセンサ配置の空間分解式近赤外分光を用いて、非接触で簡単に定量性良く血液動態を把握する技術の確立を目指し、精度よく測定できる条件や手法を探求した。光伝播のコンピュータシミュレーションを駆使して、空間分解法における測定感度分布を網羅的に計算し、送受光器間距離の組み合わせによる測定深度変化や感度変化が定量的に明らかになった。それらの知見から測定深度を可変にできる新規な計測法の基礎を確立した。また、その演算法を組み込んだオキシメータを試作し血管外科手術での有用性も示すことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

測定できる深さを変えることができる多点計測法に関する成果は、詳細な理論解析に基づく知見・考察から導かれたものであり、解析結果や新たな演算アルゴリズムは学術的にも重要である。また、本手法を用いて試作した多点血液動態モニタを血管外科手術での患部監視に応用し、血管内にステントを留置する際の効果をリアルタイムかつ定量的に把握するうえで有用であることが示された。本手法による高い利便性と定量性を併せ持つ血液動態計測法は、多様な健康管理ツールや新医療機器開発にも有用と考えられる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 15件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Real-time Assessment of Tissue Oxygenation in Each Angiosome During Endovascular Therapy for Chronic Limb-threatening Ischemia Patients Using a Novel Oximeter TOE-202022

    • 著者名/発表者名
      N. Unno, K. Inuzuka, M. Sano, M. Niwayama, E. Naruse, H. Takeuchi
    • 雑誌名

      Journal of Vascular Surgery Cases and Innovative Techniques

      巻: 21 号: 2 ページ: 158-163

    • DOI

      10.1016/j.jvscit.2021.07.001

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tissue Oximeter with Selectable Measurement Depth Using Spatially Resolved Near-Infrared Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      M. Niwayama, N. Unno
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 16 ページ: 55731-11

    • DOI

      10.3390/s21165573

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Skeletal Muscle Deoxygenation and Its Relationship to Aerobic Capacity During Early and Late Stages of Aging.2021

    • 著者名/発表者名
      Takagi S, Kime R, Murase N, Niwayama M, Sakamoto S, Katsumura T.
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine & Biology

      巻: 1269 ページ: 77-82

    • DOI

      10.1007/978-3-030-48238-1_12

    • ISBN
      9783030482367, 9783030482381
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Term Newborns with relatively low Tissue Oxygen Saturation Levels soon after Birth are predisposed to Neonatal Respiratory Disorders in Low-risk, Elective Cesarean Sections2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai K, Uchida T, Mukai M, Matsumoto M, Itoh T, Oda T, Horikoshi Y, Suzuki K, Kohmura-Kobayashi Y, Furuta-Isomura N, Yaguchi C, Niwayama M, Itoh H, Kanayama N
    • 雑誌名

      International Journal of Medical Sciences

      巻: 18 号: 11 ページ: 2262-2268

    • DOI

      10.7150/ijms.53945

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differences in muscle O2 dynamics during treadmill exercise between aerobic capacity-matched overweight and normal-weight adults2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi S, Kime R, Midorikawa T, Niwayama M, Sakamoto S, Katsumura T
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 1232 ページ: 223-229

    • DOI

      10.1007/978-3-030-34461-0_28

    • ISBN
      9783030344597, 9783030344610
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Utility of a Finger-Mounted Tissue Oximeter with Near-Infrared Spectroscopy to Evaluate Limb Ischemia in Patients with Peripheral Arterial Disease2019

    • 著者名/発表者名
      Yata T, Sano M, Kayama T, Naruse E, Yamamoto N, Inuzuka K, Saito T, Katahashi K, Yamanaka Y, Uchida T, Niwayama M, Kanayama N, Takeuchi H, Unno N
    • 雑誌名

      Annals of Vascular Diseases

      巻: 12 号: 1 ページ: 36-43

    • DOI

      10.3400/avd.oa.18-00117

    • NAID

      130007618832

    • ISSN
      1881-641X, 1881-6428
    • 年月日
      2019-03-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implantable Multi-modality Probe for Subdural Simultaneous Measurement of Electrophysiology, Hemodynamics, and Temperature Distribution2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yamakawa, T. Inoue, M. Niwayama, F. Oka, H. Imoto, S. Nomura, M. Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 2 号: 11 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/tbme.2019.2902189

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多様な生体組織を対象とした近赤外分光オキシメトリ2019

    • 著者名/発表者名
      庭山 雅嗣
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 47 ページ: 594-597

    • NAID

      130008074891

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reevaluation of intrapartum fetal monitoring using fetal oximetry: A review.2018

    • 著者名/発表者名
      Uchida T, Kanayama N, Kawai K, Mukai M, Suzuki K, Itoh H, Niwayama M
    • 雑誌名

      J Obstet Gynaecol Res

      巻: 44 号: 12 ページ: 2127-2134

    • DOI

      10.1111/jog.13761

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Aerobic Cycling Training on O2 Dynamics in Several Leg Muscles in Early Post-Myocardial Infarction2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, R. Kime, N. Murase,M. Niwayama, T. Osada, and T. Katsumura
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 1072 ページ: 91-96

    • DOI

      10.1007/978-3-319-91287-5_15

    • ISBN
      9783319912851, 9783319912875
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 近赤外光による血液動態計測システム2021

    • 著者名/発表者名
      庭山 雅嗣
    • 学会等名
      Medtec Japan 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 内視鏡用組織酸素センサーの開発~ NIRS内視鏡2020

    • 著者名/発表者名
      庭山雅嗣
    • 学会等名
      エコシステム形成プログラム技術発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A time-resolved near-infrared spectroscopy based on CMOS image sensor2020

    • 著者名/発表者名
      Lioe De Xing, Hakamata M, Yasutomi K, Kagawa K, Niwayama M, Fukushi Y, Yamamoto S, Kawahito S
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空間分解計測法を用いた多種組織用オキシメータの開発2020

    • 著者名/発表者名
      庭山雅嗣
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 多様な生体組織を対象とした近赤外分光血液動態計測2020

    • 著者名/発表者名
      庭山雅嗣
    • 学会等名
      生体医歯工学共同研究拠点医工連携セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement Sensitivity enhancement of surface tissue using planar light source and spatially-resolved near-infrared spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tsubota, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of facial optical properties based on ToF, spatially-resolved and time-resolved measurement2019

    • 著者名/発表者名
      J. Nagakura, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement sensitivity and sensor arrangement for liver tissue oximeter2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kanzawa, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a new intrapartum fetal monitoring technique using a finger-mounted fetal tissue oximetry2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kawai, T. Uchida, H. Itoh, M. Niwayama, N. Kanayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Measurement of Electrophysiology, Hemodynamics, and Temperature Distribution on Cortex using Subdurally Implantable Multimodality Probe2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yamakawa, T. Inoue, M. Niwayama, F. Oka, H. Imoto, S. Nomura, M. Suzuki, T. Aoki
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An oxygen environment in the subcutaneous tissue could be a key for obtaining the soft and elastic skin2019

    • 著者名/発表者名
      K. Mizukoshi, Y. Hamanaka, M. Kurosumi, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intestinal tissue oximetry using spatially resolved near-infrared spectroscopy and pathlength measurement2019

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement Sensitivity Enhancement of Surface Tissue Using Spatially-resolved NIRS2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tsubota, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facial optical property measurement using spatially-resolved and time-resolved measurement2019

    • 著者名/発表者名
      J. Nagakura, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement sensitivity analysis for liver tissue oximeter2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kanzawa, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic analysis of intestinal tissue measurement using spatially resolved near-infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki and M. Niwayama
    • 学会等名
      The 40th Ann. Int. Conf. the IEEE Eng. Med. Biol. Soc
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitivity analysis and probe development for pig brain measurement using NIRS2018

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe and M. Niwayama
    • 学会等名
      The 40th Ann. Int. Conf. the IEEE Eng. Med. Biol. Soc
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxygenation measurement for intestinal tissue and contents using spatially resolved near-infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 20th Takayanagi Kenjiro Memorial Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of deep muscle oximeter for deformed tissues by pinching using near-infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuki, M. Niwayama
    • 学会等名
      The 3rd Interational Symposium on Biomedical Engineering, 8 Nov. 2018, Hiroshima University
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 生体ひかりイメージングの基礎と応用2021

    • 著者名/発表者名
      庭山 雅嗣
    • 総ページ数
      30
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437299
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 測定感度算出方法、測定感度算出装置、測定感度算出プログラム、及び光学的測定装置2020

    • 発明者名
      庭山雅嗣
    • 権利者名
      庭山雅嗣
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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