2019 Fiscal Year Research-status Report
Wearable sensors without skin-contact inspired by a nail tip: Demonstration experiment in daily life environment
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18K18410
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| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
石井 耕平 香川高等専門学校, 機械電子工学科, 講師 (40710653)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 付け爪 / 脈波 / ウェアラブルセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ピエゾフィルムを用いたゼロパワーセンシングと多点同時計測による脈波の抽出方法を確立し、付け爪型心拍センサによる生活環境下での無拘束連続計測の有効性を実証することを目標としている。
研究の柱となるのは、ピエゾフィルムによるゼロパワーセンシングと多点同時計測による脈波の抽出である。ゼロパワーセンシングを実現することで、デバイスの省電力化が図れ、長期間取り外すことなく計測できる付け爪型ウェアラブルセンサとすることができる。今年度は、ゼロパワーセンシング及び、省電力な無線通信回路の開発に焦点をあて、研究を実施した。
予備実験から爪に貼り付けたピエゾフィルム（圧電フィルム）により脈波を観測可能であることが、明らかになっている。末梢血管は心臓の拍動に伴い、微小な拡張、収縮を繰り返している。この現象に起因して、爪も極めて微小ではあるが、周期的変形を繰り返している。ピエゾフィルムは変形により電圧を生じる性質を有しており、心臓由来の微小な爪の変形が、ピエゾフィルムに微小な電圧を生じさせたと言える。令和元年度は、手足の爪に対して、ひずみゲージをとりつけ、微小振動の計測を行った。その結果、手と足の両方において微小ひずみを観測することができた。
また、生活環境下での実証実験の実施に向けて、フレキシブル基板を用いて爪の表面に取り付け可能な小型無線通信回路の設計、製作および動作の評価試験を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年度は、ゼロパワーセンシングの基礎研究として手足の爪のひずみ計測を実施た。その結果、手のみならず足の爪においても微小ひずみを観測することができた。ひずみの大きさについては、左手親指において約25μ、左足や指の爪において約1μであった。圧電フィルムを用いた脈波信号の取得を考えた場合、よりひずみが大きな手の爪が有効であることが示唆された。併せて、爪の表面への取り付けを想定した、省電力小型無線回路の開発を行った。結果として脈波信号を解析し、得られた脈拍数を送信できることが確認できた。
このように、省電力化に関連したゼロパワーセンシングの基盤技術や小電力無線回路の開発に時間を要した結果、多点同時計測による脈波の抽出に関して、やや遅れが出ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度は、これまでに開発した、小型無線回路の消費電力の評価と改良を実施し、1週間程度の連続使用を可能とする性能実現を目指す。多点同時計測による脈波の抽出に関しては、令和元年度に手足の爪から微小ひずみを計測することに成功したことから、これらの情報を統合することにより体動アーティファクトの除去に向けたアルゴリズム開発を実施する。これらの成果を統合し、生活環境下での付け爪型ウェアラブルセンサの評価を実施する。また、爪の微小ひずみに関する個人差の評価を実施し、ピエゾフィルムを用いたゼロパワーセンシングにおける個人差の影響についても検討する。
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| Causes of Carryover |
当初、令和元年度にピエゾフィルムの剥離評価実験を予定しており、そのための剥離評価装置の導入を計画していた。しかしながら、剥離評価実験を令和２年度に延期したため、次年度使用額が生じた。令和2年度実施予定の剥離実験に必要となる装置の導入に際して、次年度使用額を使用する見込みである。
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Research Products
(6 results)
