| Project/Area Number |
24K15877
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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 90150:Medical assistive technology-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
張 嵐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (80760438)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
魯 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50547479)
喬 炎 長野県看護大学, 看護学部, 教授 (70256931)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | モニタリング技術 / センサ技術 / デバイス開発 / 介護技術 / 早期診断 |
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| Outline of Research at the Start |
要介護高齢者を対象とした排尿パターンセンサシステムの実用化において、複雑な使用環境下（耐圧、高屈曲、多湿）でのセンサ電極の長期信頼性の確保が大きな研究課題である。本研究では、生体適合性、柔軟性、導電性に優れた排尿センサ電極を試作し、複雑な使用環境下での長期信頼性と安全性評価試験を行う。また、排尿センサ電極レイアウトの最優化と検出回路を改造開発により、高精度な排尿時間、尿量、回数、尿液分布のマッピングのリアルタイムモニタリング技術を開発する。さらに、端末機器(スマートフォン等)に搭載できる排尿トラブル早期診断ソフトウェアを開発し、正確で迅速な在宅でのAI高齢者介護の実用化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
要介護高齢者における排尿特性に起因する夜間頻尿や尿失禁は、QOLの低下を招くだけでなく、家族介護者に対して経済的および精神的な負担をもたらす大きな要因となっている。そのため、排尿量や排尿タイミングをリアルタイムでモニタリングできる技術の確立が重要な課題となっている。本研究では、こうした課題を解決するために、生体適合性、柔軟性、導電性に優れたインクジェット印刷で排尿センシング技術を開発し、長期的な信頼性および安全性評価試験を行った。また、排尿センサー電極のレイアウトの最適化および検出回路の改良を通じて、尿量、排尿回数、尿液分布のマッピングを高精度でリアルタイムにモニタリング可能な技術の構築を目指す。
令和6年度の初年度においては、これまでの研究成果を基に、導電性インクを用いたインクジェットプリンターを利用し、紙基材およびプラスチックフィルム上に電極を印刷することで、センサー構造を形成した。尿量の測定は、電極の静電容量の変化を検出することで実現される。また、紙基材およびフィルム基材のセンサー電極において、ひずみ変形と電気抵抗の変化を測定・比較した結果、紙基材では最大で7%のひずみ変化率が確認されたのに対し、フィルム基材では22%以上と高い変形追従性が示され、より優れた延性特性を有することが明らかとなった。さらに、実証試験時における基材の変形がセンサー性能に与える影響を最小化するため、変形下での電気的特性についても詳細に測定を行った。円形および長方形（サイズ：20～70mm）のセンサー電極にねじれ変形を加えた際の静電容量の変化を評価したところ、寸法が大きくなるほど外力に対するエラー出力がやや高まる傾向が見られたが、いずれも誤差は許容範囲内に収まっていた。また、センサーの開発に必要な実証実験も完了し、その主要成果をまとめた論文は、国際学術誌『Sensors』に採用された。
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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
研究は計画通りに進行しており、予定していた各種要素技術の開発に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
大規模動物による実証実験に対応可能な無線通信モジュールのファームウェアおよびハードウェアの開発も完了しており、排尿センサーおよび無線通信システムは、実証実験に使用可能な精度にまで改良されている。
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