簡易型呼吸数測定装置の開発と教育・健康分野への応用
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20K03164
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09070:Educational technology-related
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| Research Institution | Aichi Mizuho Junior College (2021-2022)
Gifu Shotoku Gakuen University (2020) |
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Principal Investigator |
鷲野 嘉映 愛知みずほ短期大学, その他部局等, 教授(移行) (90220855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 敏 岐阜聖徳学園大学, 経済情報学部, 名誉教授 (80130946)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 呼吸 / 自律神経 / 横隔膜 / 腹式呼吸 / 胸式呼吸 / 学習効果 / 健康増進 / 自己トレーニング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、良い呼吸によって健康の保持増進や学習効果向上を図るため、新規な小型の非侵襲的な呼吸数検出装置を開発し、自らの呼吸方法を知り、呼吸を意識的にコントロールする方法を習得することを目的とする。呼吸数計測には小型の慣性センサ等を用いる。呼吸に伴う胸郭や腹部の膨張収縮をセンサの変化として検出・記録し、解析することにより呼吸数を計測する。さらに、本装置を用いて、安静時と準安静時(学習時をふくむ)の胸式と腹式呼吸法を知る。自らの呼吸法を本装置でデータにより客観的に知ることで、呼吸に対する意識も高まり、健康増進や学習に効果的な呼吸法を修得することが可能になると考える。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、良い呼吸で健康の保持増進や学習効果向上を図るため、新規な小型の非侵襲的な呼吸数検出装置を開発し、自らの呼吸方法を知り、呼吸を意識的にコントロールする方法を習得することを目的とした。呼吸数計測には小型の慣性センサーを用い、呼吸に伴う胸郭や腹部の膨張収縮を角速度および加速度の変化として検出・記録し、機械学習も用いて解析することにより呼吸数を計測することを計画した。また、腹式呼吸と胸式呼吸の検出についても計画をした。昨年度までにおいて、呼吸に伴う胸郭部の膨張収縮を”曲げ”に変換して呼吸数を計測する新たな測定方法を提案し、その有用性について検討した結果、本装置が既存の装置と比較しして体動に伴う測定エラーを減ずることが可能であることを報告した。
しかしながら、本装置は多くのパーツより構成され、装着に慣れを必要とし、簡易的に呼吸数を測定することにおいて不利な点が認められるため、本来の目的であった慣性センサーを用いた測定方法について、再度検討を行うこととした。そのためには、呼吸測定のゴールドスタンダートとなる測定方法との比較実験が必要である。
そこで、胸郭周りの伸びを電気的に検出する方法、および呼吸に伴う体表面の深度変化を深度カメラを用いて測定する方法と比較することを試みた。
また、機械学習については、本研究と並行して遂行中の拭き取り動作を検出する実験により機械学習に関する手法の習熟を図った。
上記の試みにより、慣性センサーを用いた呼吸検出について更なる検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
共同研究者および研究協力者の退職に伴い、予定していた研究のエフォートでの研究を進めることが出来なかった。また、新型コロナ感染症の影響により、研究協力者を募ることが困難となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種の測定原理による呼吸の検出が可能な装置の開発には成功しているが、本来の目的である慣性センサーを用いた呼吸検出に注力する。
また、本研究に関連するウェアラブル機器を用いた身体活動、生理機能の検出については、多くの研究者・企業による検討が進み、目覚ましい発展を遂げている。
そうした現状を踏まえて、研究当初に計画していた装置開発についても、新たな観点からの検討が必要となると考える。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
