2018 Fiscal Year Research-status Report
Auditory Diagnosis of Cochlear Implant Patient
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17K01428
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
春田 康博 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (60538198)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 正法 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (50288271)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 医工学 / 生体計測 / 画像診断システム / 超電導 / 脳磁計 / 人工内耳 / 聴覚機能検査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳磁計による人工内耳装用者の聴覚機能検査を最終目標に、今年度はさまざまな被験者の計測と解析を行い、アルゴリズムの評価改良とノウハウの蓄積を行った。これまでの研究で、磁石ノイズについてはほぼ克服できるようになった。一方、電磁ノイズについては、刺激音に白色雑音を重畳することで一定の効果が得られたものの、信号対雑音比は十分とは言えなかった。
これに対し、今年度は電磁ノイズのテンプレートを作成してTime-Shift PCAを用いる方法を開発した。こうして２種類のノイズに対して、それぞれの特性に適したアルゴリズムを用いることで効果的なノイズ除去が可能になった。また、実際の脳磁計測では被験者によってノイズの状況が異なることが予想され、本研究でもノイズの原因が呼吸や心拍によるものなど多様なケースに遭遇したが、実行パラメータを適宜修正することで対応でき、ノウハウの蓄積ができた。
一方、ノイズに埋もれた信号を検出するためには収録したデータが高い分解能を持つことが必要で、今年度は試作した24bitのデータ収録装置を共同研究先である豪州Macquarie Universityに設置し、健常者を被験者として評価を行った。その結果、分解能は約50倍向上したことが確認され、微小信号が検出可能となっただけでなく、複雑な処理を施した際のデータの歪や情報損失の懸念が解消され、高度な信号処理が適用できるようになった。
その後は現地にて実験が進められ、データを蓄積中である。今後はこれらを解析することでアルゴリズムのさらなる高度化を進める予定である。
一方、現地に設置したデータ収録装置は、必要以上に高い性能、重い動作、高コストなど、必ずしもバランスの良い構成ではなかった。そこで最近入手可能となった部品を採用して改良版を試作し、予備実験の結果、使い勝手が良くコストも7割減とすることができた。次年度のリプレースを計画中。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画では、試作したデータ収録装置と開発したアルゴリズムを用いて実際の脳磁計測を行い、評価と改良を重ねる予定であった。
高精度の計測を実現するためのデータ収録装置については、24bitの高い分解能を持った装置を開発し、豪州Macquarie Universityに設置して稼働を開始した。健常者を被験者として測定を行った結果、分解能が格段に向上したことが確認され、微小信号の検出および高度で複雑な信号処理が可能となった。一方、開発した装置は、性能こそ極めて高いものの脳磁計への適用を考えた場合、必ずしもバランスの良い構成ではなかった。そこで最近入手可能となった脳磁計に適した部品を採用することで改良版を試作し、使い勝手が良く低コストの装置を開発することができた。以上により、データ収録装置に関する当初目標は十分達成されたと考える。
一方、ノイズ除去アルゴリズムについては、十分な信号対雑音比が得られていなかった電磁ノイズについてテンプレートとTime-Shift PCAを用いる方法を新たに開発した。磁石ノイズと電磁ノイズそれぞれに適したアルゴリズムを用いることで効果的なノイズ除去ができるようになった。また、さまざまな被験者の計測を行った結果、被験者ごとにノイズの状況が異なる場合もアルゴリズムの実行パラメータを適宜修正することで対応できるようになり、ノウハウの蓄積ができた。今後の一層の高度化と実用化のためには引き続きデータの収集と解析を続ける必要がある。これについては、今年度に設置した高分解能計測が可能となった収録装置で得られた脳磁データを利用して進めてゆくこととする。こちらも順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる平成31年度（令和元年度）には、開発した高分解能データ収録装置を用いて計測された24bitデータをMacquarie Universityから入手し、ノイズ除去アルゴリズムの評価と改良を進めるとともにノウハウの蓄積を行う。また、Macquarie Universityに搬入したデータ収録装置を、使い勝手等を改良した新版にリプレースし、引き続きデータを蓄積してアルゴリズムの評価と改良に利用する。また、データ収録装置の工学的な研究のため、当研究所内にも同等のシステムを構築し、ハードウェアとソフトウェアの両面から装置の評価と改良を進める
一方、現在、世界的にヘリウム供給が危機的な状況にあり、Macquarie Universityに設置してある人工内耳用脳磁計も今年3月に稼働をいったん停止した。今後、新規の計測が可能となるかは不透明であるが、万一この状況が続くようであれば、以前の人工内耳装用者を被験者として計測したデータも用いて評価を進める。
さらに、これまでの研究内容を海外の学会で発表し、成果のアピールとフィードバック情報の収集を行う。発表する学会は臨床系の研究者が多く参加する学会を予定しており、実用化の面から貴重な意見を頂けるものと期待している。
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| Causes of Carryover |
物品費に関しては、当初予定では高分解能のデータ収録装置を開発するために高い性能を持ったアナログ入力モジュールを購入する計画であったが、本研究が目的とする脳磁計を構成するためにはやや過大な性能かつ高価な製品であった。当時、必要な性能を満たす製品が他になかったためであるが、最近になってより脳磁計に適した、しかもかなり安価な製品が市場に提供されることになり、試作して評価を行った結果、使い勝手の良い装置を実現することができ、低い予算で高い効果をあげることができた。
次年度には、この試作した装置を現在稼働中のものとリプレースする予定である。これは被験者を対象とした実用化研究を進めることを目的としたものであるが、一方、装置としての工学的な評価と改良は引き続き進める必要があるため、当研究所内にも同等のシステムを構築し、こちらではハードウェアとソフトウェアの両面から評価と改良を進めることとする。また、次年度には海外発表を行う予定で、そのために国外旅費を使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
