2020 Fiscal Year Research-status Report
紫外線個人曝露量測定システムの構築および紫外線至適量通知システムの開発
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18K19758
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
衛藤 憲人 東海大学, 工学部, 准教授 (60365228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西脇 祐司 東邦大学, 医学部, 教授 (40237764)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | 紫外線 / UV / ビタミンD / 個人曝露量 / 至適量 / 通知システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
紫外線（以下UV）は, 皮膚老化等の原因となる一方, 適度な曝露はビタミンD（以下VD）生成に寄与する. 本研究はこのUV至適量推定に資するデバイスの開発および至適量通知システムの構築を目的としている.
VD生成に関連するUV量を高い妥当性にて測定するには, 皮膚露出部位全てにセンサを装着し測定する必要がある. しかし過大なセンサの装着はヒト行動に影響を及ぼし, 正確な測定の妨げとなる.
我々は, 任意部位に装着可能な小型のWireless UVセンサを開発し, ボランティアの協力のもと, その妥当性を検討した. 試作デバイス（表面積2cm2程度，厚さ数mm）には, I2C UVセンサ（VEML6070）, 無線モジュール（TWELITE）および制御プロセッサ（ATmega328）を使用し, Wirelessにて任意部位におけるUV曝露量の同期測定を実現した. 同技術により, ヒト行動に影響を及ぼさず, あらゆる部位のUV量の測定を可能とした. 少数ボランティアに同装置を装着し, 行動時の各装着部位UV量から部位間の曝露量換算可能性（例. 手腕部 対 顔部等）について検討を行ったところ, 高い部位間相関が得られた. Preliminalyな結果であるが, 我々のグループで実施している疫学調査の測定結果（個人UV曝露量と血中VD量の重相関）に適応したところ, 従来のデバイスを用いた結果と比較し, 決定係数の向上（r2=0.43 → r2=0.48）が認められた.
現在, 同デバイスを発展させ，Smart Phone等によりUV曝露の過剰・不足をreal-time通知するアプリケーションの開発を行っている．同アプリケーションの実現は，過剰なUV曝露を避けつつ，必要量を摂取（曝露）する一次予防の一助となる可能性を有し，日本人の健康増進に大きな貢献を行うものと考える．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の目標は, 個人UV曝露量を任意の部位に装着したWirelessセンサにてreal-time計測し, 血中VD量生成に必要なUV量（あるいは過剰なUV量）をSmart Phoneにて通知（警告）するシステムの構築である．同目標を達成するにあたり，(1)妥当性の高い個人UV曝露量測定手法の開発, (2)任意部位のUV曝露量から総UV曝露量を推定するアルゴリズムの検討, (3)通知・警告アプリの構築, の3課題を達成する必要がある.
課題(1)に関し, I2C UVセンサ, 小型無線デバイスを使用することで測定データをWireless送信・記録することが可能となった. また同システムを少数の協力ボランティアに装着し妥当性を検討した結果, preliminaryな段階ではあるが個人の総UV曝露量算出（課題(2)）の目処がたった. ただし, より精度の高い個人UV曝露量算出には1ボランティアあたり10個前後のデバイスを装着し比較的長期間（月・季節を跨ぐ期間）の計測が必要となる. 現在, デバイス回路設計は完了しているものの, 新型コロナ感染拡大の影響から, プロトタイプ発注・検証・改良・実機外注のサイクルが大きく遅延しており, 必要デバイス量（100個前後を想定）確保の目処は立っていない. またボランティア実験も必要デバイス量確保の遅延ならびに感染症対策徹底の必要性等により現状停止している. そのため, 令和2年度研究完了の予定を変更し, 次年度への延期申請を行った. 現在, 新型コロナ感染拡大状況を見極め, 課題(2)を引き続き進めつつ, 基本的に研究室内で実現できるソフトウェア課題（課題(3): 通知・警告システム開発）を優先的に進めている.
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最大の目標であるヒトUV曝露量の至適量通知システム実現に向け，大きく3つの課題が存在する. 1つ目はこれまで開発・設計してきたプロトタイプの実機製作・実証実験である. 実証にはある程度まとまった数（100個程度を想定）の外注製作が必要であり, 新型コロナの状況にもよるが極力早い時期に発注・実機製作を行い, 実証実験に移行することを予定している（ハードウェア課題）. 2つ目は作製したデバイスを使用したボランティア実験である. 密になる測定ではないため, 感染症対策を徹底することで比較的実施は容易であると考えるが, デバイスの完成時期に大きく左右される不確実性が存在する. 3つ目は通知システムのソフトウェア開発であり, これまで得られた研究成果を基に, Smart Phone上にreal-timeでUV至適量を通知するシステムを目指している（ソフトウェア課題）. ソフトウェア課題はハードウェア課題と異なり研究室内で実現できることから優先的に進行する予定である.
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| Causes of Carryover |
デバイス回路設計を元に外部発注を予定をしていたが, 新型コロナ感染拡大の影響から, プロトタイプ発注・検証・改良・実機外注のサイクルが大きく遅延し, 次年度繰越（研究期間延長申請）を行った. 令和2年度計画は令和3年度に実行予定である.
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Research Products
(1 results)
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[Journal Article] Relationship between Indoor Daytime Light Exposure and Circadian Phase Response under Laboratory Free-Living Conditions2020
Author(s)
Michitaka Yoshimura, Shingo Kitamura, Norihito Eto, Akiko Hida, Ruri Katsunuma, Naoko Ayabe, Yuki Motomura, Yuji Nishiwaki, Kazuno Negishi, Kazuo Tsubota, Kazuo Mishima
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Journal Title
BIOLOGICAL RHYTHM RESEARCH
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
