게시 및 게시 날짜 : 2015/10/27

바카라 주소와 폐암에 대한 선별

-건강 관리를위한 호흡 가스 감지 시스템 개발-

포인트

  • 호흡 성분으로부터 폐암의 가능성을 정량화하고 스크리닝하는 기술
  • 대규모 분석기를 사용하지 않고 생물학적 가스 농도를 측정 할 수있는 작고 편리한 장치
  • 건강 관리에 대한 호출 수소 농도 분석의 적용


요약

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")무기 기능 재료 연구 부서[Research Division Chief Awano Masanobu] 최고 연구원 Shin Usoku, Electronic Ceramics Group, Ito Toshio 최고 연구원은 Figaro Giken Co, Amamoto Taro와 협력하여 건강 관리를위한 호흡 가스 탐지기를 개발했습니다 우리는 Aichi Health Forest Health Science Center, Aichi Institute of Technology 및 Aichi Prefectural Cancer Center와 협력하여 개발 된 호흡 가스 탐지기의 데모 실험을 수행하고 있습니다

수소 가스는 장내 박테리아의 활동을 나타내며, 건강 및 생활 양식과의 관계를 명확히하기 위해 가스 종에서 매우 선택적입니다열전 수소 센서8521_8676휘발성 유기 화합물 (VOC)다중폐암 마커 물질의 조합을 발견했습니다 우리는 다수의 마커 물질의 농도에 따라 폐암 환자와 건강한 개인을 정확하게 식별 할 수있는 알고리즘을 개발했으며 농도는 번호가 매겨집니다PPB마커 물질 수준을 감지하기 위해 개발 된 높은 감도반도체 VOC 센서현재 우리는 우리가 개발 한 호흡 감지기의 임상 시험과 개선을 받고 있으며 2017 년에 실질적으로 사용하는 것을 목표로하고 있습니다

이 기술에 대한 세부 사항은 일본 기계 엔지니어 협회의 제 7 회 마이크로 나노 엔지니어링 심포지엄에서 발표 될 예정이며, 2015 년 10 월 28 일부터 30 일까지 니이 가타에서 개최됩니다

개발 된 수소 호흡 감지기 프로토 타입 (왼쪽), VOC 호흡 탐지기 프로토 타입 (오른쪽) (디자이너 : Sugiyama Jogakuen University의 Takimoto Adult 교수)
개발 된 수소 바카라 주소 감지기 프로토 타입 (왼쪽), VOC 바카라 주소 감지기 프로토 타입 (오른쪽) (디자이너 : Takimoto 교수, 성인, 스기야 Jogakuen University)


개발의 사회적 배경

인간 폐에서 가스는 흡입 된 공기와 모세관 사이에서 교체되므로 바카라 주소에는 혈액에 용해 된 많은 양의 가스가 포함되어 있으며, 이는 건강 상태를 모니터링하는 데 유용한 많은 정보를 포함한다고 생각됩니다 많은 가스 종은 이미 호흡 분석을 통해 인간 상태를 모니터링하고 질병을 감지하는 데 사용되고 있습니다 그러나 호흡 분석에서 고도로 숙련 된 전문가는 종종 비싼 분석 장치를 사용하며, 탁상 또는 휴대용 인 간단하고 수용하기 쉬운 만기 탐지기를 실질적으로 적용 할 필요가 있습니다 또한 많은 건강한 개인과 환자의 바카라 주소를 측정하기 위해 데모 테스트를 수행하여 바카라 주소 탐지기의 높은 신뢰성과 민감성을 보장해야합니다

연구 기록

AICHI PRECTUCTION은 2011 년부터 2015 년까지 의료 및 엔지니어링 협력을 통해 연구 및 개발을 연결하는 "지식 기반 AICHI"의 주요 연구 프로젝트 인 "Ultra Early Diagnosis Technology Development Project"를 홍보하고 있습니다 2011 년부터 2015 년까지 의료 및 엔지니어링 협력을 통해 연구 및 개발을 연결합니다 현재까지 가스 센서를 개발하고있는 가스 센서를 개발하고있는 "비상성 바이오 가스 측정 시스템의 개발과 건강 관리 시스템의 개발" 생물학적 가스 감지 장비 및 임상 연구의 개발 촉진

연구 컨텐츠

바카라 주소가 개발 한 열전 수소 센서는 일반적인 것입니다반도체 저항 전환을 사용한 가스 감지 원리대신, 열전 전환과 촉매 연소를 결합한 새로운 원리를 사용하여 수소가 감지되므로 수분 및 기타 공존 가연성 가스의 영향을받지 않을 것입니다 이 센서의 특징을 활용하여, 우리는 Figaro Giken (바카라 주소 TODAY Vol 13, No 5 [PDF : 11MB]) 이 탐지기를 사용하여 자원 봉사자들은 Aichi Health Forest Health Science Center와 Aichi Institute of Technology에서 호흡 호흡을 측정했습니다

2014 년 Aichi Health Forest Health Science Center의 426 명의 자원 봉사자들은 바카라 주소 수소 가스 농도 및 생활 양식 습관에 대한 설문지를 사용하여 설문 조사를 실시했습니다 결과는 (1) 일반적인 건강한 개인의 평균 만기 수소 가스 농도는 202 ppm (표준 편차 211 ppm), (2) 60 ~ 89 세 여성에서 평균 수소 가스 농도가 상당히 높았으며 (3) 습윤 수소 가스 농도와 관련하여 (3) 직접적으로 수소 가스 농도와 관련하여, 퇴직 한 횟수는, 우유의 상호 상관 관계가 있었고, 긍정적 인 상관 관계가 있었다 운동 습관의 부재는 여성에서 양의 상관 관계가 있었고 운동의 빈도는 남성에서 부정적인 상관 관계가있었습니다

2015 년 시연 실험에서, 바카라 주소 호흡의 수소 가스 농도는 의료 검진을받은 사람들 (의료 인터뷰 및 혈액 검사 포함) 사이에 협력을받은 408 명의 자원 봉사자에서 측정되었습니다 한편, Aichi Institute of Technology는 사람들의 일일 만기 수소 가스 농도의 변화를 측정했으며, 수소 가스 농도는 하루의 시간과 음식과 음료에 의해 크게 영향을받는 것으로 밝혀졌습니다

이번에 개발 된 호흡 VOC 검출기는 수집하기 쉬운 흡착제로 VOC를 흡착하고 집중시킵니다 농축 가스는 분리 컬럼을 사용하여 분리되고 매우 민감한 반도체 센서에 의해 분리 된 저용량의 VOC를 감지합니다 몇 가지 PPB 수준의 질병 마커 물질이 검출 될 수 있습니다 107 개의 폐암 환자와 29 명의 건강한 개체의 만기 가스 성분 및 농도를 분석 장치를 사용하여 측정하고, 수득 된 결과를 통계적으로 분석 하였다 부탄, 메틸 시클로 헥산, 아세톤, 아세톤, 푸란, 프로피온산, 아세토 노토, 1- 메틸 스티렌 및 비아 나와 같은 VOC는 폐암 마커 물질의 후보였습니다 바카라 주소 가스 성분 및 농도의 측정 된 결과를 사용하여 다차원 데이터를 이진 값으로 분류하는 기계 학습 알고리즘입니다지원 벡터 머신 (SVM)및 진단 대상과 관련1 추출 교차 검증수행되었으며 (그림 1), 특정 폐암 마커 물질 세트로 인해 더 높습니다진정한 긍정적 비율과 참 허위 비율에서 스크리닝을 수행 할 수 있습니다 이러한 결과를 바탕으로, 바카라 주소 호흡의 VOC 성분에 대한 데이터에서 폐암과 건강한 폐암을 정확하게 결정할 수있는 알고리즘이 개발되었으며, 바카라 주소 된 VOC 탐지기의 프로토 타입에 통합되었습니다

기계 학습 알고리즘 다이어그램
그림 1 머신 러닝 알고리즘

미래 계획

미래에 호흡의 수소 가스와 관련하여 Aichi Health Forest Health Science Center에서 얻은 데이터를 분석하고 수소 가스 농도, 라이프 스타일 습관 및 혈액 검사 결과 사이의 관계를 고려할 것입니다 또한이 프로젝트의 일환으로 히로시마 대학교는 호흡 성분 분석을 사용하여 간암 및 치주 질환의 특성에 대한 연구를 수행 할 것입니다

폐암 선별 기술과 관련하여, 우리는 폐암을 건강한 폐암과 구별하는 알고리즘을 개선하고 정확도의 개선을 확인하기 위해 고급 통계 분석을 통합 할 계획입니다



터미널 설명

◆ 열전 수소 센서
열전 전환과 촉매 연소를 결합한 새로운 원리를 사용하여 수소 가스 농도를 측정하는 센서 수소 가스 농도는 수소 연소로 인한 약한 연소 열을 미세 내분전 전환 장치를 사용하여 전압 신호로 변환함으로써 감지된다 그것은 수분 및 기타 가연성 가스의 영향에 매우 저항력이 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 휘발성 유기 화합물 (vocs)
휘발성 유기 화합물은 실온에서 쉽게 휘발성이있는 유기 화합물에 대한 일반적인 용어입니다휘발성 유기 화합물의 이니셜에서 작성됩니다 바카라 주소에는 구취, 신진 대사 및 질병으로 인한 많은 유형의 VOC가 포함되어 있지만, 이러한 농도는 일반적으로 몇 ~ 수백 개의 PPB에서 낮습니다 (PPB는 10 억입니다) 질병에서 파생 된 VOC를 식별하고 높은 정확도로 낮은 농도의 VOC를 분석하는 기술이 설립되면 새로운 질병에 대한 스크리닝 및 진단 기술이 될 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 폐암 마커 물질
폐암의 존재로 인해 나타나고 폐암의 마커 역할을하는 물질 폐암 진단을위한 지침입니다[참조로 돌아 가기]
◆ PPB
villion 당 부품 (10 억 파트), 10 억의 1 10 억 %[참조로 돌아 가기]
◆ 반도체 VOC 센서
반도체 재료의 미세 입자로 구성된 두꺼운 필름의 전기 저항의 변화를 읽음으로써 가스 농도를 감지하는 센서 VOC 분자가 미세 입자에 도달하면 미세 입자에 흡착 된 산소가 소비되고 연소되어 두꺼운 필름의 저항 값이 감소합니다 VOC 분자의 농도가 감소하면 대기의 산소가 재 흡수되고 두꺼운 필름의 저항 값이 증가합니다 따라서, 두꺼운 필름의 저항 값은 VOC 농도에 따라 다릅니다[참조로 돌아 가기]
◆ 반도체 저항 전환을 사용한 가스 탐지 원리
주석 산화물을 대표하는 반도체 가스 센서는 센서가 가연성 가스에 노출 될 때 전기 저항을 낮추는 특성을 갖습니다 이 특성은 가스 감지의 원리로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 지원 벡터 머신 (SVM)
선형 입력 요소의 매개 변수를 학습하여 두 클래스에서 여러 지점을 분류하고 식별하여 훈련 샘플의 각 데이터 포인트로부터의 거리를 극대화하는 경계선을 그립니다 특히, 그것은 이상을 자동으로 탐지하고 식별하는 방법으로 관심을 끌었다[참조로 돌아 가기]
◆ 한 번의 추출 교차 검증
시편 그룹에서 하나를 테스트 케이스로 제외하고 나머지 데이터와 함께 식별 모델을 작성하십시오 식별 모델이 제외 된 테스트 사례를 올바르게 분류하는지 확인하십시오 이 절차는 모든 시편이 테스트 사례가 될 때까지 한 번 반복됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 진정한 긍정적 비율과 진실률
긍정적 (또는 거짓)이 긍정적 (또는 거짓)임을 정확하게 결정할 확률을 말합니다 이것들이 높으면 긍정적 인 사례를 놓칠 가능성이 적습니다[참조로 돌아 가기]



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