プログラマブル長期生体情報計測・記録システムの構築

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558248
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 光璋 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安倍 正人 東北大学, 大型計算機センター, 助教授 (00159443) ; 田頭 功 東北工業大学, 工学部, 教授 (40085379) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (90101138) ; 江刺 正喜 東北大学, 工学部, 教授 (20108468) ; 中尾 光之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20172265)
• Keywords: プログラマブル / 低消費電力 / フラッシュメモリ / 長期計測 / 心臓血管系

Research Abstract

心臓血管系のゆらぎの特性を知り、疾患発生の予知に結び付けるためには一日を超える期間にわたって安定した計測・記録が行えるシステムが必要である。本研究では次年度以降の小型化に向けて、以下のような特長を有するモジュール構成による長期生体情報記録システムの構築を行った。(i)大容量半導体メモリを有する。
(ii)間欠動作を行うCMOS回路使用による低消費電力構成である。
(iii)測定モードがプログラマブル。
作成したシステムの仕様は以下のようである。
サイズ:幅150mm×奥行き40mm×高さ70mm(電池ボックス含む)
回路構成:DSP部、外部メモリ部、E^2PROM部、アナログ部の4ブロック構成
消費電流:初期化時 178mA、パワーダウンモード時 160mA、SRAM→E^2PROMデータ転送時 563mA、サンプリング時 635mA
記憶容量:フラッシュメモリ 192Mbyte SRAM 64Kbyte
計測信号:心電図、筋電図、脳波、眼電図、加速度 各1チャネル
記録時間:心電図(500Hz)、筋電図(50Hz)、脳波(50Hz)、眼電図(50Hz)、加速度(50Hz)で記憶容量の許容時間は40時間、電池容量の許容時間は26時間
また、記録した心電図からのR波抽出のためのアルゴリズムの開発、バイスペクトルを用いた心電図時系列データの解析法の開発、ならびにダイナミクス間の距離的な尺度を用いた状態依存性解析のための方法論を新たに確立した。
今後は、このシステムを用いた動物実験および臨床的な試用を実施し機能評価を行う。

Research Products

• [Publications] 山本光璋: "動物の心拍1/5ゆらぎの超低周波特性について" 信学技報 MBE-95. 59-64 (1995)
• [Publications] 山本光璋: "ネコの心拍1/5ゆらぎの低周波限界について-第2報-" 第9回ゆらぎ現象研究会論文集. 13-14 (1995)
• [Publications] M. Yamamoto: "A further Study on 1/5 fluctuations in cat′s interheartbeat intervals." In “Noise in Physical Systems and 1/5 Fluctuations" Bareikis and katilius eds., World Scientific. 651-654 (1995)
• [Publications] 山本光璋: "正常被験者における心拍1/5ゆらぎからのシフト現象について" 平成7年度電気関係学会東北支部連大予稿集,. 93- (1995)
• [Publications] 中尾光之: "心臓血管系ダイナミクスの多変量自己回帰モデルによる解析" 平成7年度電気関係学会東北支部連大予稿集. 90- (1995)
• [Publications] M. Nakao: "State-dependency of Cardiovascular Dynamics during sleep and Wakefulness." In “Computer Analysis of Cardiovascular Signals" M. Di Rienzo ed., IOS press. 75-80 (1995)
• [Publications] M. Nakao: "Trajectory Analyses on Time-Varying Multivariate cardiovascular Dynamics Based on a Distance Measure" Proc. 17th Ann. Conf. IEEE EMBS. (CD-ROM). 1.2.5.2 (1995)
• [Publications] 中尾光之: "非正規性を考慮した心臓血管系ダイナミクスの解析" 第10回生体・生理工学シンポジウム論文集. 345-348 (1995)