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診断・機能回復

超磁歪素子を利用した埋め込み型骨導補聴器の開発

本補聴器は、送信コイル、マイク、サウンドプロセッサからなる信号送信器 (体外ユニット) と、受信コイル、小型振動子からなる骨加振器 (体内ユニット) とで構成されています。体外ユニットと体内ユニットはコイルの相互誘導により経皮的に信号伝送を行います。体内振動子部分には、超磁歪素子 (Giant Magnetostrictive Material, GMM) を用いています。GMMとは、外部磁界に応じて寸法を変化させる性質を持ち、圧電材料に比べ、変形率、応答速度ともに優れた素子です。本補聴器は、上記の小型振動子を、側頭骨の皮膚下に完全に埋め込む事で骨導補聴を行うため、既存の骨導補聴器よりも侵襲や埋め込み後の感染症へのリスクが小さく、患者の負担が軽減されるという利点があります。

上の図は埋め込み型補聴器の概要図です。

上の図は左が超磁歪振動子、中央が内部ユニットの受信コイルと超磁歪振動子、右が補聴器の外部ユニットになります。

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耳小骨可動性計測装置の実用化

音は耳小骨と呼ばれる器官によって音から振動に変換されます。この振動が蝸牛に伝えられることによって、音を認識します。耳小骨は三つの小さな骨からなっており、振動しやすい状態になっていますが、加齢や病気によって耳小骨が動きにくくなるなり、難聴になることがあります。

手術を行うことで、聴力を回復させることができますが、現在では医師の経験に依存していて、明確な基準がありません。

そのため研究では耳小骨の可動性を定量的に判断できる装置の開発を行っています。

計測プローブの先端を耳小骨に当てると、力センサ部が移動し、耳小骨を数十〜数百マイクロメートル押し動かしながら、そのときの反力を計測します。図に示すように、耳小骨が正常な場合と固着した場合では、曲線の傾きが異なり、固着の程度を定量的に計測することができます。

上の図は機器の使用イメージです。

左の図は装置の構成です。プローブには圧電アクチュエータおよび力センサが内蔵されており、プローブ先端の針が耳小骨に触れると、自動的に計測が行われます。右の図は固着したアブミ骨の処置前後の可動性計測結果です。曲線の傾きが急な方が可動性が悪い(コンプライアンスが小さい)ことを示します。処置後に可動性が回復していることがわかります。

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体表振動を利用した医療機器の開発と臨床応用

手術危険度検知システム

副鼻腔炎(ちくのう)という鼻の病気があります。これを治療するためには鼻用の内視鏡で鼻内から手術を行いますが、眼窩に内視鏡が入ってしまうと、眼球を傷つけてしまい、視力に障害が生じる可能性があります。

そこで、微小な震動を計測できるPVDFフィルムを眼窩の前方に取り付けて、手術器具が眼窩に近づいたことや、手術操作で眼球が動いたことを計測するデバイスの検討をしています。

上の図は装置を使用するときの概要です。

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携帯型音楽プレイヤーによる無意識下の過大音刺激による蝸牛障害危険性の定量的評価

近年、携帯型音楽プレイヤーの普及に伴いイヤホンなどと使用して音楽を聴く機会が増えています。

電車内など騒音環境下で使用する場合も多く、過大音を聴いていることが多くなるため騒音性難聴になる可能性が高くなります。

そこで本研究では人工的に騒音環境を作り、音楽を聴いた際の外耳道内音圧をプローブ型マイクで計測することで蝸牛障害の危険性を定量的に評価することを目的としています。

上の図はプローブ型マイクを使用した外耳道内音圧計測システムの図です。

音楽聴取時の静寂・騒音環境下における外耳道内音圧の変化の1つの例の図です。

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