ダイバーのための海水を利用した独創的な生体電気計測手法の確立とシステム開発
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20K12614
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Hyogo Prefectural Institute of Technology |
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Principal Investigator |
瀧澤 由佳子 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 上席研究員 (20470255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
才木 常正 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 上席研究員 (80470227)
有馬 正和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70264801)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 生体電気計測 / 海水 / 導電率 / ダイバー / 呼吸 / 発声 / 瞬き / 安全監視 / ダイビング / 生体計測 |
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| Outline of Research at the Start |
ダイビングは日常の生活環境ではない水中での活動や作業となるため常に危険が伴う。こ
のため、潜水下におけるダイバーの健康や活動状態の常時監視の必要性が期待されている。そこで本研究では、海水全体を電極として利用することで、従来法のように生体に装着する電極数は２個ではなく、海水と隔離した独自の生体電極を１個のみで生体電気計測を行う簡便で画期的な手法を確立する。そして、この手法により、ダイバーのための多点生体電気計測システムを試作し、評価する。更に、本手法は人だけではなく、海水中の生物への適用についても検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
島国日本では、ダイビングをレジャーで親しむ人約100万人おり、職業で水中作業を行う人も加えると相当数の人が海中での活動を行っている。しかし、海中は人の生命維持に必要な空気が周りにない環境であるため、危険を伴っており、毎年重大事故が報告されている。従って、事故を未然に防ぐための安全監視策が求められている。 そこで、我々はダイバーの安全監視での応用を想定し、従来の陸上での方法とは異なる、海水の導電性を利用した新規の生体電気計測法を提案した。そして、模擬海水を満たした浴槽にて実証実験を行った。その結果、従来法の約半分の生体電極数で測定可能であり、得られる生体電気信号に外部ノイズが殆ど混入しないという提案手法の利点が証明された。
令和2年度、浴槽ではなく実際の海水を循環させたラボ内でのプールで被験者に遊泳してもらい、その時のウェットスーツ内に専用の生体電極を実装して、胸部と両太股での生体電気信号の計測を行った。その結果、胸部での生体電気信号波形に動的なアーチファクトの混入とみられる基線の変動が見られたが、心電図のR波が観測できた。一方、左右太腿での生体電気信号波形には、交互に急激な変化をする筋電位が観測できた。更に、ダイビング・シュノーケル内の空気入出道に梁を設け、その上に実装した加速度センサによる呼吸と発声検出についても検討した。浴槽での実証実験を行った結果、得られた加速度波形より呼吸と発声が検出できることがわかった。
令和3年度、ラボ内で行った遊泳実験を実海域で行うために、耐圧防水ケースに生体アンプとロガーを組み込んだ計測機器を製作した。そして、それを用いて実験をした結果、ラボと同様の良好な結果がフィールド実験でも得られた。更に、ダイビング・マスクのスカート部に実装した加速度センサによる瞬き検出についても検討した。その結果、得られた加速度波形より瞬き検出の可能性が伺えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度、今年度予定していた海水を引き込んだプールでの実験を、予想よりも早く施設利用ができたため、実施した。そこで、今年度は次年度予定していたフィールド実験を前倒した。しかしながら、コロナ禍の関係で、被験者を確保することが困難であり、実験者自らが被験者となり実験を行わなければいけない状態が今年度も続いている。更に、コロナ禍での行うことが可能な簡易な実験を考えたため、スキンダイビングでの遊泳データしか得られていないという問題もある。最終（次）年度には、データの信憑性を上げるため多くの被験者を確保し、重機材を用いたスキューバダイビングでの遊泳データをとる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度に実施予定のフィールドでの遊泳実験を前倒しで行ったために、当初予定していた生体電気計測信号から心電図・筋電図を分離する信号処理方法については検討できていない。最終年度はまずこれに取り組む予定である。そして、実験で得られた知見をもとに、ウェットスーツへの生体電極の組み込み方や計測システムの完全な防水対策等について更に検討し、最終年度に予定している大掛かりな実海域での実験にむけて準備する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
