| 研究課題/領域番号 |
20K12686
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
佐川 貢一 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30272016)
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| 研究分担者 |
岡 和彦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00194324)
小渡 亮介 弘前大学, 医学部附属病院, 講師 (20792477)
長井 力 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (80401777)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 採血 / ロボット / 模擬血管 / 赤外線 / 力覚 / 深さ / 血管 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
血液検査のために行う採血は，患者や医療従事者への負担軽減のために自動化が期待されている。そこで本研究では，生体内の血管の深さや方向を高精度計測し，確実に皮膚血管モデルに自動穿刺する方法を確立することを目的とする。血管位置の３次元計測には，赤外線ステレオカメラを利用し，赤外線の生体組織内での屈折や散乱を考慮して血管の中心軸を通る３次元方程式を導出する。また，生体と力学的および光学的に同等な特性を有する皮膚血管モデルを試作して穿刺実験を行い，血管と穿刺針の位置関係および注射針に作用する力の変化を考慮して血管が逃げる条件を解明し，血管を逃がさず確実に穿刺する方法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，生体内の血管の深さを真値の70%程度の誤差で高精度計測する方法を提案した。また，模擬血管穿刺時に採血針に作用する力の変化を利用することで，確実に皮膚血管モデルに自動穿刺する方法を確立した。血管位置の３次元計測には，赤外線ステレオカメラを利用し，赤外線の生体組織内での屈折や散乱を考慮して血管の中心軸を通る方程式を導出する。また，力覚および逆血センサを利用することで，模擬血管への確実な穿刺状況を把握する。市販の静脈穿刺トレーニングモデルを対象とした自動穿刺実験を行った結果，100％の穿刺成功率を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で実現を目指す自動採血法は，非接触での血管位置測定技術と，血管を逃がさずに穿刺する採血熟練者の手技を融合したものであり，従来の超音波診断装置を使用して血管位置を計測して直線的に穿刺する方法とは異なる。血管深さを非接触で高精度推定するために考案した方法は，比較的簡単なアルゴリズムによって構築されているため，計測制御システムへの実装に際して計算機への負荷が少ない。本研究の成果が実用化されると，医療現場の人手不足解消や，穿刺失敗などによる患者への負担を軽減可能であると予想する。
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