| 研究課題/領域番号 |
26350545
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
根武谷 吾 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (00276180)
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| 研究分担者 |
相馬 一亥 北里大学, 医学部, 名誉教授 (00112665)
今井 寛 三重大学, 医学部附属病院, 教授 (00184804)
新井 正康 北里大学, 医学部, 教授 (50222724)
小池 朋孝 北里大学, 大学病院, 主任 (90523506)
岩下 義明 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (90525396)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | インピーダンス / 非接触 / トモグラフィ |
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| 研究実績の概要 |
肺疾患の診断にはX線CT撮影が有効であるが、X線被曝、医療費、検査混雑の問題から、無自覚の状態で積極的な X線CT撮影を受けるまでに至らない場合が多い。そこで、測定場所の制約が少なく簡易的に肺機能の評価を行うことを目的として、胸郭表面に電極を付着させて電気インピーダンスを測定し、肺の機能的断層画像を構築するElectrical Impedance Tomography (EIT)による肺機能モニタが研究されてきたが、装置が高価で大型、簡易的な測定が困難などの問題を有してきた。そこで本研究では、被験者が測定用ベルトを着衣するだけで、肺の換気機能を測定できるウェアラブルEIT装置を開発してきた。
さらに臨床応用で直面した、「開胸手術保護や胸腔ドレーン固定用テープがあると皮膚と電極との密着が必須のEIT測定が困難」の問題を解決するため、テープや衣服上からでも測定可能な非接触EIT測定技術を開発中である。この技術は、EITを社会に広く浸透させる画期的なものである。
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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
本研究では、シャツの上からでも非接触でEITを測定できる技術を開発する。今年度は、「有限要素解析」「アクティブ電極評価用電子回路基板の試作」「高周波インピーダンス測定回路の開発」を行った。
有限要素解析）1mm厚のTシャツ生地を導電性布電極で挟んで算出した電極間の導電率は約1MHz以上の周波数で0.0001S/mであった。この結果を要素数約46万、接点数約90万で構成される小児胸部の有限要素(FEM)モデルに組み込んで胸部内の電流密度分布を計算した。全ての臓器には、過去の研究で発表された組織導電率を用い、シャツと皮膚との間の導電率には前述の値を用いた。計算の結果、約1MHzの高周波数においては電極と体表面が接触しなくても十分な電流密度分布が得られることがわかった。
アクティブ電極評価用電子回路基板の試作）
電極と皮膚との間を非接触でEITを測定するためには、胸郭への注入される電流密度をできるだけ向上させる必要がある。このため、印加電極の外側に同電位が印加されるガード電極を設置する。この有効性を検討するために、54×84mmの4層基板に、8*40mm角の電極を各層に各6枚配置した評価用基板を試作した。1層目は電極表面に絶縁体で覆い、2層目は絶縁体を介して同じサイズ、同じ位置にガード電極を配置した。
高周波インピーダンス測定回路の開発）測定周波数範囲：10kHz-5MHz (-3dB)、最大定電流回路出力：5mAp-p、差動増幅器CMRR：80dB、サイズ：40mm*25mmの測定回路を設計・試作した。これにより、非接触測定に有用な1MHz以上の高周波インピーダンス測定が可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究では、シミュレーションとしての非接触EIT測定が可能であることがわかったが、実際にどの程度の精度でEITが測定できるかを検証する実験まで到達しなかった。そこで今後は、試作したアクティブ電極評価用電子回路基板を用いて、アクティブ電極の有効性を検証し、その結果を踏まえて開発した高周波インピーダンス測定回路にガード電極用ドライブ回路を追加する。その後、非接触８ｃｈEIT測定装置を開発し、健常者での評価と臨床現場での評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品購入時に、僅かな残金が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度の予算と合わせて、有効に使用する。
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