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Development of the Earphone-type Smart Monitor for Healthcare

Research Project

Project/Area Number 17K13024
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionFukuoka Institute of Technology

Principal Investigator

Lee Jihyoung  福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (10735583)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsイヤホン / 深部体温 / 外耳道温 / 校正法 / 耳部緑光電容積脈波 / 脈拍数 / 光検出器 / 熱中症 / 超薄膜サーミスタ / 双熱流法 / 光電容積脈波 / フォトダイオード / フォトトランジスタ / 受光面積 / 感度 / 薄膜サーミスタ / 鼓膜温 / 体動アーティファクト / 電磁波ノイズ / 外部環境からの影響 / スマートセンサ情報システム / 情報システム / 生物・生体工学 / 制御工学 / 生体機能利用
Outline of Final Research Achievements

Heat stroke occurs because of high external temperatures or excessive physical exertion. The core body temperature (CBT) and heart rate (HR) monitoring using earphone in daily life can be one of the precautions to reduce the risk of heat stroke. Therefore, we developed the practical earphone system for measurable of ear-canal temperature and photoplethysmogram(PPG). First aim is to investigate the new calibration method for calculating CBT using ear-canal temperature. The calibration method based on the dual-heat-flux was derived from the surface temperature in ear-canal and temperature difference between space and surface in ear-canal as well as the ambient temperature of near ear using the developed earphone. Second aim is to investigate the suitable photodetector for high precision detection of HR derived from ear PPG using green light during motion. The signal to noise ratio and amplitude of PPG measured by difference sensitive area and sensitivity of photodetector were compared.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

体調によって熱中症が生じる体温が異なることに注目し,より効果的な“熱中症の予防”のため「深部体温」だけではなく耳部脈波から「心拍数」を計測することが注目するべき本研究の特色である.特に,外耳道内の温度差から深部体温を校正する方法や光電容積脈波における適切な受光センサの仕様を明らかにしたことは独創的な点がある.また,本システムは“高齢者”や“運動者”,“一般市民”などの安全対策やパフォーマンス評価,自己健康管理にも利用でき,医療分野(遠隔医療や患者モニターなど),スポーツ科学の研究分野への応用も期待され,多大な社会貢献が期待できる.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 指輪型の非侵襲的連続血圧計測システム開発研究 -修正規準化脈波容積を用いたボリュームクランプ法における平均動脈血圧の決定法に関する予備検討-2020

    • Author(s)
      李知炯
    • Journal Title

      福岡工業大学総合研究機構研究所所報

      Volume: 2 Pages: 99-103

    • NAID

      40022234378

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      池尻晃基,石崎昭太,木原広夢,古賀穂香,李知炯
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      日本生体医工学会
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      池尻晃基,木原広夢,石崎昭太,李知炯
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      日本機械学会 シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2019
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      池尻 晃基,茂村 孝太郎,草場 志帆里,福本 悠斗,李 知炯,山越 健弘
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      日本生体医工学会九州支部学術講演会
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      原田 敦広,西村 拓真,李 知炯,草場 志帆里,福本 悠斗,山越 健弘
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      石崎昭太,李知炯,福本悠斗,草場志帆里,山越健弘
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      日本生体医工学会九州支部学術講演会
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  • [Presentation] 外耳道温を用いた深部体温算出のための 外耳道の計測位 置における温度差について検討2019

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      池尻 晃基,李 知炯,草場 志帆里,福本 悠斗,木原 広夢,石崎 昭太,山越 健弘
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      日本生体医工学会
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  • [Presentation] 草場 志帆里,李 知炯,福本 悠斗,山越 健弘2019

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      日本生体医工学会
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      Shihori Kusaba, Jihyoung Lee, Shohei Sato, Yuto Fukumoto, Hiromu Kihara, Shogo Kabashima, Kouki Ikejiri, Syota Ishizaki, Takehiro Yamakoshi
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      IEEE 41st International Engineering in Medicine and Biology Conference
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  • [Presentation] A Study of the PPG Amplitude for Determination of Systolic Arterial Pressure in the Finger Based on the Volume Oscillometric Method2019

    • Author(s)
      Yuto Fukumoto, Jihyoung Lee, Yasuhiro Yamakoshi, Shihori Kusaba, Hiromu Kihara, Kouki Ikejiri, Syota Ishizaki, Takehiro Yamakoshi, Ken-ichi Yamakoshi
    • Organizer
      IEEE 41st International Engineering in Medicine and Biology Conference
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  • [Presentation] 動作中における脈拍数検出を目指した小型イヤホン式緑波長光電容積脈波計測システムの開発2018

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      草場志帆里,李知炯,甲斐智希,福本悠斗,阿南青冴,原田敦広,木原広夢,池尻晃基,石崎昭太,山越健弘
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      日本生体医工学会
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  • [Presentation] 日常生活でのメガネを用いた心拍数モニタを目指した頭部誘導心電図におけるノイズについて基礎検討2018

    • Author(s)
      福本悠斗,李知炯,草場志帆里,木原広夢,池尻晃基,石崎昭太,阿南青冴,原田敦広,山越健弘
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      日本生体医工学会
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  • [Presentation] 飲酒運転撲滅向けた光学的血中アルコール濃度計測の高精度化―光電容積脈波計測時の電磁波による影響―2018

    • Author(s)
      樺島将吾,李知炯,原田一平,古賀穂香,橋本敦,藤本理美,横出瑞己,山越健弘
    • Organizer
      日本生体医工学会
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  • [Presentation] Towards optical measurement of blood alcohol concentration with higher accuracy: Comparison of signal-to-noise ratio for finger photo-plethysmogram with and without electromagnetic shielding2018

    • Author(s)
      Shogo Kabashima, Ippei Harada, Shihori Kusaba, Yuto Fukumoto, Jihyoung Lee, Masahiro Shibata, Takehiro Yamakoshi
    • Organizer
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
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  • [Book] 生体情報センシングと人の状態推定への応用2020

    • Author(s)
      李知炯
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    • Publisher
      技術情報協会
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  • [Book] ストレス・疲労のセンシングとその評価技術2019

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    • Publisher
      技術情報協会
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  • [Remarks] スマートイヤーモニターシステムの開発研究

    • URL

      http://repository.lib.fit.ac.jp/handle/11478/1246

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    • URL

      http://repository.lib.fit.ac.jp/handle/11478/1245

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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