2018 Fiscal Year Annual Research Report
Wearable Vital Sign System for Health Care Clothing based on FBG sensor
| Project/Area Number |
16H01805
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
石澤 広明 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (90345760)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高寺 政行 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10163221)
太田 信 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20400418)
児山 祥平 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30777818)
坂口 明男 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40205729)
藤本 圭作 信州大学, 学術研究院保健学系, 教授 (70242691)
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | FBGセンサ / バイタルサインセンシング / ウェアラブルデバイス / 脈波 / 血圧測定 / 血糖値測定 / ヘルスモニタリング / スマートテキスタイル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトのバイタルサインを実時間で連続測定可能なスマートテキスタイルに関する基礎的研究を以下のとおり進捗させた．
①連続血圧計の導入により，FBGセンサによる血圧の実時間測定の実証試験を反復することにより，FBGによる脈波の特徴が血圧値と高い相関があることが確認できた．また，脈波内には，末梢側に進行する成分と，末梢側から反射する成分が重なり合うパターンがあり，この比率と血圧値に相関があることが明らかとなった．FBGによって高感度・高精度に観測できるヒトの脈波から，簡便に血圧が計測できることが再確認できた．この計測法・装置の日本特許，米国特許が査定され，登録の運びとなった．血糖値計測において，血中グルコース量と血管内壁の構造変化に着目し，動脈の超音波断層画像，血糖値，脈波を同時計測し，血糖値と脈波の関連を解析している．なお，これらの被験者実験に際し，研究分担者・医学部藤本教授による倫理申請承認を得て取組んでいる．
②香港理工大・Tam教授と共同で，POF・FBGによる被験者実験を進め，同センサによっても血圧の計測が可能であることを明らかにした．今後共同関係を一層進展させる計画である．
③，④FBG構造糸（カバードFBG）は，テキスタイルに導入しやすく，かつバイタルサインの計測精度を妨げないことが明らかとなった．これらのカバードFBGを用いて，被験者実験を開始し，脈拍，呼吸数，血圧の3項目同時計測が可能であることを明らかにし，試験を継続している．センサシステムの小型化の試作開発を進め，実用化要求を満たす試作品を開発した．
⑤各種の心理ストレス因子を提示し，被験者の反応を探る実験を反復し，発汗量や脈波変化と関連があることを明らかにした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
FBGセンサシステムの小型・可搬化について，試作開発に成功した．この試作システムを用いてもバイタルサイン計測精度（血圧測定精度で±5mmHg以下）が再現された．この成功によって，FBG構造糸をテキスタイルに導入した「スマート」テキスタイルが，本研究の目的である「ヘルスケア衣環境」実現に大きく近づいたといえる．当初の計画以上の進捗として評価できる．
一方，FBGセンサによって観測した脈波の特徴から，血圧と血糖値を安定して計測する課題に関しては，規模を拡大した被験者実験を進めることができた．積算で200名以上の通院患者（被験者）の協力を得て，脈波と血圧，あるいは血糖値の参照データを蓄積できた．詳細の解析は2019年度以降にまとめることになるが，この被験者実験の蓄積も大幅に進捗したものと評価している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究の基盤技術について，被験者実験により実証するとともに，バイタルサイン検知の機序や原理解明に関して，医学的，流体科学的検証を進める．また，ヘルスケア衣環境を確立するため，テキスタイルへのセンサ導入や，バイタルサイン情報システムの試作評価を通じて，社会実装のための基礎的検討に着手する．研究項目は以下の①～⑤のとおり．
①FBGセンサによるヒトの血圧・血糖値計測の安定性を広範な被験者実験によって実証する．この際，超音波断層画像や血流モデルを用いた解析を加える．②FBGセンサシステムの母体・胎児健全性計測への適用に関して，被験者による実証的実験を進める．③脈拍，呼吸数，血圧，血糖値の同時多項目計測システムの安定性を確保するため，広い年齢層・病歴・介護等級の被験者を用いた実証実験を進める．④プラスティック光ファイバFBGのバイタルサイン検知への適用について，FBG製造や検波技術の適用など基礎的研究を開始する．⑤石英ガラス製FBGセンサの繊維製品への導入について，織物，編物への導入及び装着試験，脈波測定試験，さらにバイタルサイン検知を実証的に確認する．
以上の研究開発を進め，ヘルスケア衣環境におけるFBGセンサなどスマートテキスタイルの適用について，装着性能と計測精度，バイタルサイン情報システムを評価し，社会実装の課題を抽出する．
|
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] All that FBG for healthcare clothing environment2019
Author(s)
Shouhei Koyama, Hiroaki Ishizawa, Keiichi Fujita, Ken Ogawa, Yuki Haseda, Keisaku Fujimoto, Shun Chino, Seiya Fujiwara, Shintaro Kurasawa, Kyoko Katayama, Makoto Kanai, Akio Sakaguchi, Yuya Matsuura
Organizer
International Symposium of Wearable Systems for the Healthcare Clothing Environment
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
