| 研究課題/領域番号 |
21K19896
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
村越 道生 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (70570901)
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| 研究分担者 |
杉本 寿史 金沢大学, 附属病院, 講師 (20547179)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | 頭蓋内圧 / ICP / 非侵襲計測 |
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| 研究実績の概要 |
頭蓋内圧（intracranial pressure: ICP）は通常10 mmHg 前後となる．脳内の出血や脳脊髄液の循環不良はICPの増大（亢進）を引き起こす．ICP亢進は脳機能障害に直結するため，常時監視・管理することが推奨される．しかしその計測は頭蓋骨や腰椎に直接挿入したカテーテルの他端に圧力ゲージ取り付けるといった侵襲性の高い方法に限られている．非侵襲的にICPを計測する技術の確立は急務である．本研究では，外耳道を介したICPの非侵襲計測法を提案し，その原理を検証するとともに，ベッドサイドで使用可能なラップトップ型プロトタイプシステムを開発することを目標とする．
初年度は，計測原理の検証にあたり，過去に我々が開発した外耳・中耳モデルをベースに，これに耳小骨・内耳・脳室/くも膜下腔の3要素を追加した聴覚－脳脊椎系シミュレータ（物理モデル）の開発を試みた．各要素をプラスチックシリンジで作製し，鼓膜にはラップフィルムを用いた．内耳と脳室/くも膜下腔には，脳脊椎液および内・外リンパ液を模した生理食塩水を封入した．しかしながら，既成のシリンジや部品で作製したため，特に蝸牛水管などの細管の再現が困難であったことや，各要素の接続部から液漏れを起こしたこと，さらに細管と容量の大きなシリンジが複雑に接続された構造としたために全体が不安定で壊れやすくなってしまったこと等が問題となった．そこで，外耳，中耳，耳小骨および内耳の各モデルを新たに3Dプリンタで造形する方法へ変更を試みた．なお，脳室/くも膜下腔は体積が大きくプリンタでの造形ができなかったため，そのままプラスチック製シリンジを用いることとした．モデル各部を外形形状が統一されたユニット構造とすることが可能となり，上記の問題を解決することに成功した．次年度は，この物理モデルによって，計測原理の検証に取り組む計画である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画では，聴覚－脳脊椎系シミュレータ（物理モデル）の各要素をプラスチックシリンジおよびラップフィルム等で作製する計画であったが，実際に作製してしてみると，脳脊椎液および内・外リンパ液を模した生理食塩水が接続部から漏れるなどの問題が生じた．
そこで計画を変更し，新たに3Dプリンタを用いて物理モデルを作製することとした．その設計と調整に時間を要し，当初計画より進展が遅れたものの，年度内にプロトタイプモデルを完成させることができた．現在その動作確認と検証に取り組んでいるところであり，概ね計画通りに進めることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
開発した聴覚－脳脊椎系シミュレータ（物理モデル）を用いてICPの亢進状態を模擬し，外耳道から見た鼓膜側の音響インピーダンスの変化を計測する．もし，ICPの変化に応じた音響インピーダンスの変化が計測されれば，想定していた「外耳道内音響インピーダンスが原理的にICPの影響下にあるはずであり，もしそうであるならば，経外耳道的にICPを非侵襲に計測できる可能性がある」という仮説の検証が達成される．
上記が達成された後には，ラップトップ型プロトタイプの開発に取り組む．音刺激および音解析の精度を高めるため，昨年度導入した高精度オーディオインターフェースを用いたシステムの構築と，実際の使用に向けたユーザーインターフェースの設計を行う．
必要な倫理審査の承認を受けるなど計測体制の整備も進め，開発したプロトタイプを用いて，健常成人10名程度を対象に精度検証試験を実施する．具体的には，座った状態（座位）と寝た状態（仰臥位）に体勢を変えることでICPの変化を誘発し，その際の音響インピーダンス計測を試みる．また，鼻をつまんで息む（バルサルバ法）ことでもICP変化を誘導することができると考えられ，体勢変化による方法と伴に検討を行う計画である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度発注したオーディオインターフェースが，年度途中に世界的な半導体不足により供給が減少し，年度末になっても納期が見通せず，次年度使用を計画しその予算を確保した．しかしながら，納入期限間際に納品となり，かつ確保した予算よりも低い金額で納品となった．したがって，その残額分を次年度使用とした．計画していた物品の購入は完了しており，かつ残額は小さいため，必要な電子部品等の消耗品費として使用する計画である．
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