2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fast calculation of heart rate variability parameters using state space methods and application to a visualisation system for physical fatigue
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18K04219
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
沢口 義人 木更津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (50455119)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体計測 / 心拍変動 / 不等間隔サンプリング / 状態空間フィルタ / 帯域パワー推定 / 安全管理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，心拍変動周波数解析を高速化し疲労度提示システムへの応用を図ることである．本年度には市販の心拍センサとウェアラブル端末およびモバイルサーバを用いて，疲労度を反映するとされる心拍変動指標を高速演算して集約表示するシステムを構築した．このシステムでは，高負荷活動時の心肺機能への負荷状態を反映して呼吸の乱れにより増加するRiRという指標と，交感神経活動と副交感神経活動のバランスを反映して自律神経の活動亢進やストレスにより増加するLF/HFという指標を用いることとした．これらの指標は，前年度までに確立した，心拍変動時系列が含む特定帯域のパワー総和を推定する手法でリアルタイムに算出できる．そしてウェアラブル端末M5Stack Gray(M5Stack社)上に，心拍センサH10(Polar社)から心拍変動時系列を取得して指標値を算出し，モバイルサーバRaspberry Pi Zero W(Raspberry Pi財団)に送出するプログラムを実装した．さらにモバイルサーバに，タブレット端末等からのアクセスを受けて複数人の指標値を集約表示させるウェブアプリケーションを実装した．これにより，心拍変動指標の集約表示を実現した．
このほか，心拍変動指標と疲労度との関連性を検証するために，前年度までに導入した心拍変動測定解析システムとウェアラブル呼気ガス分析装置を用いて，心拍と身体運動および呼吸のリズムと酸素摂取量を記録するシステムを構築した．このシステムでは，前述のRiRの考え方を援用して疲労時における心拍・運動・呼吸の三要素間のリズム同期の変化を検出することとし，リズム同期を評価するソフトウェアをMATLAB(Mathworks社)を用いて実装した．
COVID-19の影響により，これらのシステムの本格的な実証試験には至らなかったが，実験室レベルの試験では適切な動作を確認できた．
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Research Products
(1 results)
