2020 Fiscal Year Annual Research Report
Noncontact measurement of flow velocity and flow rate in human breathing by using Far Infrared Imaging
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18K11401
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
塙 大 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 准教授 (50422506)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 遠赤外線画像 / 鼻呼吸 / 非接触計測 / 流速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，前年度までの検討結果を基に，ヒトの鼻呼吸における流速の瞬時値について，遠赤外線画像を用いて非接触かつ定量的に推定する具体的な方法の考案および評価を行った．
はじめに，鼻腔より排出もしくは吸入される呼気および吸気の気温より算出された単位時間あたりの気温の変化速度を用いて，流速の瞬時値を推定する手法の検討を行った．具体的には，単回帰分析，および，アンサンブル学習に基づく推定手法を4種類考案し，流速の推定精度を比較するための実験を行った．流速の推定値と実測値を比較した結果，考案した手法はいずれも推定値と実測値との間に0.8以上の強い相関がみられ，良好な精度で流速の瞬時値を推定できることを確認した．一方，考案した手法はいずれも，流速のピーク値付近で推定精度が低下する傾向がみられており，流量の推定に向けた課題が明らかとなった．
次に，流速の推定に必要な呼気および吸気の気温の瞬時値を，遠赤外線画像を用いて推定する手法の検討を行った．具体的には，遠赤外線画像より取得した鼻腔領域の平均温度を用いて，単回帰分析，および，アンサンブル学習に基づく推定手法を4種類考案し，気温の推定精度を比較するための実験を行った．気温の推定値と実測値を比較した結果，考案した手法はいずれも推定値と実測値との間に0.9以上の強い相関がみられ，良好な精度で気温の瞬時値を推定できることを確認した．以上の結果より，鼻呼吸における流速の非接触計測を実現するために，遠赤外線画像の応用が有用であることを確認した．
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