2021 Fiscal Year Annual Research Report
Photoplethysmography and electrode sensor array for recognition of vein and blood flow measurement
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21J15440
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
カン スイン 東京大学, 学際情報学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 臨床意思決定支援システム / 小型ウェアラブルデバイス / インピーダンストモグラフィ / フォトプレチスモグラフィ / 血管認識 / 血管外漏出検出法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究の目的は、多周波皮膚インピーダンス解析と光電式信号類似度計算方式による血管の位置認識と血管の異常な血行動態の検出の可能性と信頼性を実証することである。実際の人間の腕を用いて、多周波皮膚インピーダンス解析と光電式信号類似度計算を組み合わせた血管認識法により、カテーテル挿入静脈の連続モニタリングに利用できる可能性を確認した。また、多周波皮膚インピーダンスによる血管の位置の電気的特性を示すことができた。光電子増倍管信号は、特徴抽出に基づく波形の類似性を算出することで、複数の異なる箇所での血管の同一性を認識することが可能であった。さらに、複数のセンサを用いてシステムを構築することで、光とインピーダンス計測を用いた血管流量の推定が可能であることを検証するための実験を行った。このシステム検証をもとに、インピーダンスセンサの断層計算を用いた血流計算アルゴリズムや血管外漏出検出法を開発した。その有効性を確認するために、超音波ドップラとの類似性を求めることを試みている。
本研究は、小型測定デバイスにより静脈カテーテルの穿刺部位の血流量を計測して、血管に作用する負荷を推定することを目指している。インピーダンスセンサと光センサを利用して、目標静脈の探索とその静脈の血流量を計測することに成功したため、超音波機器などの現場で使用する静脈血流量計測器より自動的及び連続的に測定できる新しい方法として提案することが可能になったと考えている。また、この方法に基づいて血管に作用する負担を推定する方法を開発できるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
インピーダンスセンサと光センサを利用して、目標静脈の探索とその静脈の血流量を計測することに成功したため、超音波機器などの現場で使用する静脈血流量計測と比較し自動的かつ連続的に測定できる新しい方法を提案することが可能になった。これらの実験結果をまとめ、工学系と医療系の多様な学会で発表することができた。今後、静脈カテーテルを使用する場面で、健常な研究者実験とファントムを用いて検証することが可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
逆流時の液体の流れの方向と速さのアルゴリズムの開発する。ホースの中心部に針などの障害物を挿入し、ホースの始点と終点の波形の類似性を比較する。また、重力を加えて逆流させ、ホースの始点を観察する。このような状況を利用して変化を検出し、元の波形との類似性を説明できる計測アルゴリズムを開発するとともに超音波ドップラの計測との比較をする。アルゴリズムは、血行力学の方程式を使用してホースの真ん中のスポットを計算することを想定している。さまざまな速度と流体の流れの状況において検証し、精度に基づく評価をする。さらに、臨床で使用できるようにセンサの小型化をする。センサはフレキシブル基板上に製作し、サーバーと無線通信を可能とする。ファントムを用いて、開発したセンサが実際の人の血管に適用されうることを確認するため、健康な研究者を対象とした実験をする。
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