Research on non-contact vital sign sensing technology for laboratory animals

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K11301
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 孫 光鎬 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80756677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 哲 関西大学, システム理工学部, 准教授 (50306502) ; 狩野 豊 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90293133)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 実験動物 / 生体情報 / 瞬間呼吸数

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，3Rs (Reduction, Replacement, Refinement)理念の推進に貢献すべく，洗練された非接触バイタルサイン計測技術の開発により，最大限に動物の苦痛を減らすことを目的とする．小動物の呼吸と心拍由来のmmオーダーの微小な体表面の変位をマイクロ波レーダで計測し，新たな非接触型生体情報モニタリングシステムを実現する．
今年度の研究進捗として，ハードウェアの面では，24GHzマイクロ波レーダを採用し，信号取得のための処理基板を設計し，デジタル信号を収集するシングルボードコンピュータRaspberry Piから構成した．実験動物体表面変位が約ヒトの1/10で0.03～0.7mmであることから，2μm分解能のレーザを用いてイソフルラン麻酔下のラットを対象に，原理検証のためのプロトタイプを試作した．加えて，リファレンス用のレーザ，心電計と動脈カテーテルの導入を検討し，別体であった制御部を本体一体型とし，設置面積を低減，汎用性を向上させた装置を開発した．ソフトウェアの面では，実験動物の生体特徴から「超微小変位」・「呼吸・心拍数が速い」の技術課題を解決できる信号処理アルゴリズムを開発し，リアルタイムで瞬間呼吸数を算出することが可能となった．以上の研究成果を，国際論文誌1件や国内外の学会の研究発表を行う予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り，原理検証のためのプロトタイプを試作が成功し，イソフルラン麻酔下のラットで評価実験も行った．従って，初年度は計画通り順調に進展していると判断する．

Strategy for Future Research Activity

初年度の研究目的を達成することができたので, 次年度は計画通りに研究を推進する．