音波による共鳴現象を用いた音響医学的排痰補助システムの３Dモデルによる開発

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K12947
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 市江 雅芳 東北大学, 医学系研究科, 教授 (20193427)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 音響 / 共鳴 / Cymatics / 気道 / 排痰

研究実績の概要

交付申請書でも述べたが、配分された研究費が大幅に減額されたため、当初予定していた３Dプリンターを購入して呼吸器モデルを作成することが出来なくなってしまった。そこで、市販の気管内視鏡トレーニングモデルを流用できないか検討した。メーカーからデモ機を取り寄せ、その可能性を探ったが、モデルの材質が必ずしも生体を模している訳ではないこと。モデルの目的から、カテーテルで観察できるレベルまでは作られているが、それより末梢はカットされオープンエアーとなっていることなどから、生体の呼吸器のシミュレーションは困難であることが判明した。そこで、平成28年度の購入は断念し、他の方法を含めて、再度検討することとし、購入予算は平成29年度に持ち越すこととした。
また、同じく予算が減額されたため購入ができなくなった合成音波発生装置に代わりに、20,000Hzまでの振動発生装置を購入し、その可能性を検討した。その結果、振動そのものは持続的に印加できることが分かったが、当初想定していた複合音波によるcymatics効果をどう生み出すかが問題となった。方法としては、同様の装置を追加購入し、複数台の装置で合成音波を構成することも考えられるが、さらによい方法がないか現在も検討中である。
最後に、共鳴による振動検知方法であるが、接触式ではセンサーの質量が影響を及ぼすため、レーザードップラー振動計でないと正確な測定が不可能であることが判明した。極めて高額な機材であるため、現在レンタルで使用できるか検討中である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

配分された研究費の減額が大きく響いており、申請時の研究計画は実行できず、交付申請書に記した計画で進行している。研究の進捗状況としてはやや遅れているものの、問題点が明確となったため、平成29年度に十分遅れを取り戻し、研究を遂行出来る予定である。

今後の研究の推進方策

現在の段階では、平成29年度に気管支内視鏡トレーニングモデルを購入して改良を施して使用し、複数台の振動発生装置を用いて合成音波を構成し、レーザードップラー振動計をレンタルして実験を行うことで、交付申請書に記した研究を遂行できると考えている。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度に購入予定であった気管支内視鏡トレーニングモデルが、研究に使用できるかどうか問題点が見つかったため、購入を平成29年度に延期して問題解決にあたることとした。また、合成音波を構成する手法についても、装置の追加購入が必要かどうか検討しているため、追加購入を平成29年度に持ち越した。さらに、共鳴現象をモニターするために、当初予定していた加速度計では質量の問題が生じるため、高額なレーザードップラー振動計をレンタルするため、費用を平成29年度に持ち越した。

次年度使用額の使用計画

気管支内視鏡トレーニングモデルの購入。振動発生装置の追加購入。レーザードップラー振動計のレンタル費用。以上に使用する予定である。