2022 Fiscal Year Annual Research Report
Continuous healthcare sensor patch with immediate data analysis function
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22H00594
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
竹井 邦晴 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (20630833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 浩平 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10740251)
渡辺 心 順天堂大学, 医学部, 先任准教授 (80220888)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | フレキシブルセンサ / 健康管理 / リザバーコンピューティング / エッジシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では無線で常時バイタル計測し、そのデータの瞬時解析を行う健康管理センサシートシステムの開発を目指している。2022年度はコロナ禍の影響で病院での実証試験に遅れが生じてしまったが、その後、その遅れを挽回し、さらに得られた様々なデータを機械学習にて解析できる状態まで進めることができた。
まずセンサ開発においては、実証試験に使用するセンサの高い安定性（少なくとも12時間以上は安定駆動）を実現し、さらにセンサフィルムに切り紙構造を適用することで通気性がよく装着感を向上させることができるようになった。また心電図、呼吸、体温、蒸汗などのフレキシブルセンサの構造最適化及び集積化するプロセス開発を行った。さらに新規センサとして汗中の電解質（イオン）濃度の計測や多量発汗量を計測するセンサの開発を進めることができている。発汗センサについてはまだ開発途中であるが、新たな構造を提案することで非常に良好な予備実験結果を得られている。そして無線回路及びアプリを改良することで、無線通信の突然の遮断においてもデータの自動保存や、自動再接続を可能にすることができるようになった。これにより病院などでの実証試験にも耐えうるシステムへと発展させることができた。
次に本センサ及びシステムを用いて実証試験を行った。本実証試験では、熱中症環境下におけるバイタル変化の連続計測や、睡眠時無呼吸症候群患者からのバイタルデータ計測などを実施した。被験者数はそれぞれ18名と30名であり、特に長時間計測が必要となる睡眠時無呼吸患者に対する計測においても皮膚のかぶれや痒みなどの症状なくバイタルデータ取得を完了することができた。本結果は、本センサの通気性などの課題を解決できたこと、またセンサが安定して長時間駆動していることを示すものであり、実用化に向けて大きく前進できるものである。
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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
コロナ禍ということもあり、一時病院での実証試験が制限されたため、一部遅れが生じてしまったが、その後の病院の協力などもあり、遅れをほぼ挽回することができた。また予定していた安定動作可能なセンサの開発及び、通気性・伸縮性の実現、そして印刷技術による多種センサの集積化技術の開発など、順調に実施することができた。そして予定通り熱中症環境化におけるバイタル計測（被験者数18名）と睡眠時無呼吸患者のバイタル計測（被験者数30名）も無事終了することができている。これらの内容から進捗状況は概ね順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はほぼ予定通り研究内容を実施することができたため、次年度以降も計画通りで研究開発を実施する予定である。本年度は一時、コロナ禍の影響で実証試験に遅れが生じたが、来年度以降はそのような問題はなさそうな状況であり、予定通り実証試験及びデータ解析を含め遂行することができると考えられる。特に2023年度は本年度取得できたバイタルデータを解析することで、本研究の最終目標である瞬時解析脳を有したフレキシブルセンサシステムの実現の可能性を示唆することを目指す。また同時に熱中症や脱水症の重症化防止に向けた発汗量や汗中の電解質量を常時計測するセンサの完成とその実証試験を行うことで、フレキシブルセンサの健康管理分野への更なる発展を目指す。
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