畳み込みニューラルネットワークに基づく頭部衝撃動力学測定のノイズ除去の研究と応用 研究背景 軽度外傷性脳損傷（MTBI）は、世界的な健康の脅威である。人間は転倒、交通事故、スポーツなどの状況でMTBIのリスクにさらされることが多い。統計によると、2016年には世界で2700万件以上の脳損傷の事例があり、そのうち80%は「軽度」の脳損傷で、症状は比較的軽いが長期的な病理変化を引き起こす可能性がある。MTBIの病状分類は通常、グラスゴー昏睡尺度（GCS）によって行われ、そのスコアが12以上の患者は軽度脳損傷に分類される。急性期後には症状が迅速に回復することが多いが、長期的には慢性外傷性脳症（CTE）などの合併症が生じる可能性がある。 頭部衝撃が脳に与える影響を定量化するために、研究者は頭部運動学...

アルゴリズムによる電気穿孔技術を用いた自発性馬メラノーマ治療の安全性と有効性の研究 近年、電気穿孔(irreversible electroporation, IRE)は非熱焼灼技術として腫瘍治療において大きな潜力を見せている。伝統的な熱焼灼法に比べ、IREは細胞外マトリックスや主要血管をよりよく保存し、周囲の組織への損傷を最小限に抑えることができる。しかし、現段階の電気穿孔技術には実際の応用においていくつかの課題があり、特に治療プロセス中の温度変化を効果的に制御する方法が重要である。本研究はその背景に基づき、アルゴリズムによる電気穿孔(Algorithmically Controlled Electroporation, ACE)治療法の自発性馬メラノーマに対する安全性と有効性を探るもので...

カプセルロボットと結腸間の摩擦係数の特性評価 背景紹介 伝統的な結腸内視鏡検査は、結腸の健康状態を効果的に検出することができるが、侵襲性が高く、不快感や潜在的な合併症を引き起こしやすい。これを解決するために、研究者は能動的な運動機構を持つカプセルロボット（Capsule Robot, CR）を開発し、低侵襲で結腸検査を実現しようとしている。しかしながら、CRの効果的な運動と制御を実現するためには、CRの牽引力と運動抵抗を正確に予測することが不可欠であり、これらは主に摩擦力に起因する。しかし、現在の文献では、結腸内摩擦係数（Coefficient of Friction, CoF）に関する詳細な研究は提供されていない。したがって、本論文は実験測定とデータ分析を通じて、摩擦係数と接触圧力、環状ひ...

空間特異性混合励起技術を用いた磁性粒子イメージングの高信号対雑音比空間エンコード 背景紹介 磁性粒子イメージング（Magnetic Particle Imaging、MPI）は、新興の無放射線トレーサーイメージング技術として、超常磁性酸化鉄ナノ粒子（Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles、SPIOs）の空間分布を可視化することにより、高感度の定量イメージングを実現します。光学イメージングとは異なり、MPIはイメージング深度に制限がなく、組織のバックグラウンド信号に影響されずに直接SPIOsを定量化できます。しかし、従来のMPI空間エンコード方法は、固定された勾配強度の勾配磁場に依存し、無場点（Field-Free Point、FFP）または無場線...

科学論文総合学術報道 現代医学において、呼吸調節は呼吸機能障害患者にとって非常に重要です。しかし、現在臨床で使用されている陽圧式呼吸器には長期間の依存や外傷などの問題があります。また、いわゆる「アイアン・ラング」などの体外補助機器は非侵襲的な代替手段を提供していますが、現存する人工駆動装置は未だに生体模倣の呼吸筋を実現できていません。これに基づき、本論文の著者は自然な呼吸をシミュレートするバイオニックソフトエクソスケルトンロボットを提案し、体外閉ループ呼吸調節を実現可能としています。 学術背景 呼吸器は臨床で広く使用されていますが、人口の高齢化や新型コロナウイルスのパンデミックに伴い、呼吸機能補助の需要が大幅に増加しています。現在の呼吸補助機器には陽圧式と陰圧式がありますが、それぞれに一定の...

跨主体脑机接口：基于卷积神经网络的领域对抗训练实现实时注意力解码 学术背景 注意解読は私たちの日常生活において極めて重要な役割を果たしており、それを脳波（EEG）に基づいて実現することが広く注目されています。しかし、EEG信号の個体間の顕著な差異により、各個人ごとに汎用モデルを訓練するのは実際には困難です。したがって、本論文では、この課題を解決するためのエンドツーエンドのブレイン・コンピュータ・インタフェース（BCI）フレームワークを提案します。特に、時間と空間の1次元畳み込みニューラルネットワーク（1D CNN）およびドメイン・アドバーサリアル・トレーニング（Domain-Adversarial Training）戦略を利用します。 従来の注意解読方法は、通常、線形判別分析（LDA）やサポ...

混合水凝胶-磁性驱動カプセルによる自動腸内微生物サンプリング 学術背景 腸内微生物群は大量かつ多様な微生物で構成されており、これらの微生物は人間の健康に重要な影響を与えます。たとえば、がん、糖尿病、および炎症性腸疾患（IBD）などです。現在、腸内微生物を研究する方法は主に糞便サンプリング、回腸造口術、または大腸内視鏡検査などが含まれます。しかし、これらの方法にはさまざまな問題があります。糞便サンプリングでは特定の腸区間の微生物群情報を提供できませんし、回腸造口術と大腸内視鏡検査は高度に侵襲的です。したがって、小腸内で目標サンプリングを行うための非侵襲的なツールが必要です。 近年、飲み込み可能なカプセルが解決策の一つとして浮上しています。これらのカプセルは目標サンプリングを行うと同時に、薬物デ...

学術報告：分数スパイキングニューロン回路に基づく生体模倣視覚検出モデルの研究 スマート自動運転や無人飛行機の分野で、迅速かつ効果的に衝突を予測し回避行動をトリガーすることは非常に重要な応用価値を持っています。イナゴの巨大運動探知ニューロン（LGMDs）は衝突が発生する前に効果的に衝突を予測し、回避行動をトリガーします。この能力により、LGMDは衝突回避人工視覚システムの設計に理想的なモデルとなります。従来のCMOSカメラとは異なり、イベントカメラ（DVS）は生物の視覚システムの光受容体を模倣し、LGMDシステムの分野を低レベルでシミュレートし、高時間分解能、高動的範囲、および最小の動きぼけなどの利点を提供します。 背景と意義 今回の研究は、厦門大学のYabin Deng、Haojie Rua...

経腟超音波および圧力測定に基づく妊娠期子宮頸部弾性の定量化手法 背景と動機 早産（37週妊娠期前分娩）は、新生児の病気や死亡の主要な原因です。早産による高リスクのため、多くの早産症状を持つ妊婦が入院治療を受けますが、最終的には半数以上の妊婦が満期で分娩します。現行の子宮頸部軟化予測方法（例えばBishopスコア）は、早産の予測に効果が限られているため、より正確な予測ツールの開発が求められています。 研究課題 現在、子宮頸部弾性イメージングの一般的な方法には、ひずみ弾性イメージングとせん断波弾性イメージングの2種類があります。しかし、ひずみ弾性イメージングは応力情報に欠けており、異なるイメージングセッション間の比較をサポートしません。せん断波弾性イメージングは、子宮頸部組織が高度に不均質な場合...

樹状細胞を標的としたウイルス様粒子としての強力なmRNAワクチンキャリア 序論 ワクチン開発の分野では、特にmRNAワクチンが近年顕著な成果を収めています。ModernaやPfizer/BioNTechのCOVID-19向けmRNAワクチンは成功例となり、mRNAワクチンの発展を大きく推進しました。しかし、現行のmRNAワクチンは特定の細胞タイプ、特に抗原提示において非常に重要な樹状細胞（DC）に特異的に作用することはできません。樹狀細胞は主要な抗原提示細胞であり、T細胞の免疫反応と抗体反応を効果的に開始することができますが、現行のmRNAワクチン、例えばLNP（脂質ナノ粒子）などはこれらの細胞に特異的にmRNAを伝達することができません。さらに、HIVやHSVのようなウイルス感染、さらには...