Non-contact vital measurements using spatial ultrasound
| Project/Area Number |
23K18480
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
和泉 慎太郎 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 准教授 (60621646)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村瀬 翔 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (30762538)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 非接触生体計測 / 空間超音波 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の意義は、心房細動などの不整脈を非接触で検出する技術を確立し、家庭環境や遠隔診療でのモニタリングに応用できるスクリーニング技術を実現する点にある。kHz帯の空間超音波とレーダー技術を用いて、心臓拍動に起因する体表面振動を高精度に計測する技術を確立する。非接触バイタル計測は日常生活下での応用が期待されているが、コストと精度の両面に課題がある。特に体動や周辺環境起因のノイズが大きな課題である。これらの課題を低コストな超音波トランスデューサとレーダー技術を用いて解決する点に本研究の挑戦性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の意義は、心房細動などの不整脈を検出するための非接触心拍計測技術を確立し、家庭環境や遠隔診療でのモニタリングに応用できるスクリーニング技術を実現する点にある。kHz帯の空間超音波とレーダー技術を用いて、心臓拍動に起因する体表面振動を高精度に計測する技術を確立する。非接触バイタル計測は日常生活下での応用が期待されているが、コストと精度の両面に課題がある。特に体動や周辺環境起因のノイズが大きな課題である。これらの課題を低コストな超音波トランスデューサとレーダー技術を用いて解決する点に本研究の挑戦性がある。
現在までに、提案手法を用いて25kHzの空間超音波を用いて人体表面まで最大1mの距離から心拍と呼吸を計測できることを確認した。新たな提案技術として、超音波信号を符号化したうえでドップラーシフトを抽出する信号処理アルゴリズムを開発し、プロトタイプデバイスを用いて実装・性能評価を行った。また、MEMSマイクを用いて多チャンネルのマイクロホンアレイを小型に実装し、精度を改善した。提案手法について国際学会で１件の発表を行い、１件が採択されている。また英文論文誌への投稿を進めている。
現在位相情報を用いた精度改善アルゴリズムと機械学習の適用に取り組んでいる。また、プロトタイプデバイスはFPGAボードを用いて開発しており、臨床での実測に向けて準備を進めている。リアルタイムでの計測と評価についても動作を確認している。
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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
本研究の目的である非接触心拍計測システム開発、機械学習を用いた心拍抽出アルゴリズム、臨床での評価検証のうち、システム開発を完了し、アルゴリズムの開発にも目処がついた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度にアルゴリズム開発を完了し臨床評価を実施する予定である。システム開発は2023年度に完了しており、計画に変更はない。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
