2020 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 – 2022-03-31
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| Keywords | 付け爪 / ウェアラブルセンサ / 脈波 / 生活環境下 / バイタルセンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は付け爪型ウェアラブルセンサを実現するため、ピエゾフィルムを用いた爪表面からの脈波計測と、異なる爪からの多点同時計測に関する技術開発を目的としている。ピエゾフィルムを用いた脈波計測については、心拍由来の周期的な微小ひずみが爪に存在することが分かっており、このひずみを爪表面に貼り付けたピエゾフィルムを用いて電気信号に変換することで、センサ素子への電力供給が不要な脈波計測技術が実現できる。多点計測については、生活環境下での脈波計測は体動に伴うアーティファクトが問題となるが、複数の爪において同時に取得した信号を統合することにより、アーティファクトに対する耐性を高めることを目指している。今年度は、爪に生じる微小なひずみを機械的に再現可能な、微小ひずみ再現装置を開発した。微小ひずみ再現装置を利用して、辺の長さや厚さが異なる長方形のピエゾフィルムに対して性能比較を実施し、脈波計測に適した形状の検討を行った。また、計測回路、無線通信回路、電池を組み込んだ、男性親指サイズの付け爪型ウェアラブルセンサのプロトタイプを開発し、脈波および脈拍数の送信実験を行った。加えて微小ひずみ再現装置を用いてプロトタイプの長期連続動作試験を実施した。被験者を対象とした実験では、爪に生じる心拍由来の微小ひずみの計測実験を行った。多点同時計測については、手足の爪にそれぞれ脈波センサを取り付け、生活環境下における計測を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ピエゾフィルムを用いた脈波計測については、微小ひずみ再現装置を用いて、脈波計測に適したピエゾフィルムの形状を絞り込むことが出来た。付け爪型ウェアラブルセンサのプロトタイプ開発では、電池を内蔵した無線式の試作機を開発し、微小ひずみ再現装置を用いた実験から、約一週間の連続動作を実証した。被験者を対象とした爪に生じる心拍由来の微小ひずみ計測について、新型コロナウイルス感染症拡大の影響で、大規模な実験は実施できなかったものの、7名の被験者を対象に実施した。大半の被験者から脈波に対応する微小ひずみが観測できたものの、観測できない被験者も一部存在することが明らかとなった。多点同時計測については、小型光電脈波計測回路を手足の爪に取り付け、生活環境下における脈波計測に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度の計画として、ピエゾフィルムを用いた脈波計測については、被験者数を増やして爪の微小ひずみ計測を実施する。また、付け爪型ウェアラブルセンサの性能評価についても、令和２年度は微小ひずみ再現装置を用いた実験であったが、被験者に協力を得て、生体の爪に取り付けての評価実験を実施する。ピエゾフィルムの形状最適化については、昨年度は長方形に限定して性能評価を実施した。今年度については、その他の形状についても性能評価を実施する。多点計測については令和2年度に計測したデータに対して解析を行い、体動アーディファクトの影響軽減に関して検討を進めていく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響により、被験者を対象とした実験の実施に遅れが生じた。そのため、研究費の使用が先送りとなり次年度使用額が発生した。
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