2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical model for the prediction of driver's health condition
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18H01392
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
金子 成彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (70143378)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械力学 / 交通事故 / 居眠り運転 / 体調モニタリング / 生体信号処理 / 数理モデル / 自動車 / 温熱環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ドライバーの眠気推定のメカニズム，体調急変検知のメカニズム，ドライバーの周囲環境の変化に対する応答を説明することのできる数理モデルを提案することである．
学術的独自性は，四つあると考えている．一つ目は，自律神経の活動状態が心臓系にどのような影響を及ぼすかを再現したモデルと末梢血管のモデルに心臓からの拍出流量のモデルと血管系のモデルを統合することにある．二つ目は，心臓内科の専門医との共同作業により疾病発生時を模擬できる数理モデルについて研究を行うことにある．三つ目としては，数理モデルに登場する係数を決定する必要がある．そのために，分岐を有する血管系のモデル実験によって圧力損失係数を，また，被験者のデータから自律神経系と血管系との連成係数を決める必要があり，多数の被験者のデータからパラメータを決定する．その際には機械学習を利用する．四つ目として，ドライバーの眠気を誘発する自律神経系の変化は人間の情動だけでなく外部環境の変化によっても影響を受けるため，外部環境の一つである温熱環境の変化と自律神経指標の変化の相関性を評価する数理モデルを提案する．
最終年度は，四つ目の課題に注力し，車室内環境を模擬したブースで室温を短時間の間に変化させながら被験者の心拍間隔を取得し，周波数解析によって得られた情報に基づいて自律神経指標の変化を評価可能な実験環境を試作した．続いて，自律神経指標の変化の影響を考慮できる心臓血管系モデルを生理学・流体力学的な原理に基づき構築した心臓血管系モデルに生理学・熱力学的な原理に基づいた人体の体温調節モデルを組み合わせて，温熱環境の変化と自律神経指標の変化の相関性評価を行うための基本原理を定式化した．その後，被験者による覚醒度の変化に関する実験を行い，温熱環境の変化が数理モデルで表現できることを示した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Extraction of apex beat waveform from acoustic pulse wave by sound sensing system using stochastic resonance2021
Author(s)
Etsunori Fujita1, Masahiro Horikawa, Yoshika Nobuhiro, Shinichiro Maeda, Shigeyuki Kojima, Yumi Ogura, Kohji Murata, Tomohiko Kisaka, Kazushi Taoda, Shigehiko Kaneko, Masao Yoshizumi
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Journal Title
Nature Scientific Reports
Volume: 11
Pages: 13711
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Recurrent Probabilistic Neural Network-based Short-term Prediction for Acute Hypotension and Ventricular Fibrillation2020
Author(s)
Toshio Tsuji, Tomonori Nobukawa, Akihisa Mito, Harutoyo Hirano, Zu Soh, Ryota Inokuchi, Etsunori Fujita, Yumi Ogura, Shigehiko Kaneko, Ryuji Nakamura, Noboru Saeki, Masashi Kawamoto, and Masao Yoshizumi
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Journal Title
Nature Scientific Reports
Volume: 10
Pages: 11970
DOI
Peer Reviewed
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