2013 Fiscal Year Research-status Report
皮膚接触不要の無意識・無拘束な心疾患検査を可能とする光センシングシステム
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25350525
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
庭山 雅嗣 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (40334958)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生体計測 |
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| Research Abstract |
本研究では無意識に心疾患の兆候を検出可能とするための基礎技術開発を目指している。心疾患には何の前兆もなく突然死に至るケースが多くあり、長期間長時間の生体データロギングが有力な防止手段となりうる。生体周囲の衣類を伝播する拡散光に着目して、長期間計測の壁となるセンサ装着の煩わしさをなくし、無意識、無拘束、無侵襲的に血液循環機能検査が可能なシステムを創出し、心疾患等の早期発見や健康管理に貢献する手法を見出すことを目的としている。
本年度は布繊維媒質及び空気層ギャップのNIRS計測への影響を補正する手法を確立するために、光伝播の理論解析と装置開発、基本特性試験を行った。
（１）理論解析：生体組織中の光伝播解析においてはモンテカルロ法を用いた。布、空気、表皮、真皮、脂肪、筋肉の層構造を考慮し、各層の厚みや光学定数が測定値に及ぼす影響を定量的に把握した。可視と近赤外領域（500～1300 nm）の解析を進め、効果的なセンサ配置決定法を探索し、浅層と深層の定量法（主に誤差の補正法）を検討した結果、布媒質の波長依存性が酸素飽和度に数十％もの影響を及ぼす条件も存在することが明らかとなった。
（２）装置開発：空間分解計測装置として多波長LEDを光源に使用し、光センサを光源から２つの距離に配置して、表層の厚みなどに応じて最適な距離の受光データを選択して測定できるようにした。送受光部と信号処理回路は、これまでに組織酸素計測で蓄積した技術をベースとして電子回路基板を試作した。装置のセンシング部の光伝播が理論モデルとよく一致するよう精密な加工を行い、フレキシブル基板技術を用いて小型・集積化も進め、利便性も向上させた。また、ノイズの混入しやすい回路を無線で切り離すなど精度向上のための設計と試作を行い、良好な測定精度と利便性を備えたセンサモジュールを開発した。
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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
生体を対象とした光計測装置の実現のための理論解析と装置試作を目標としており、計画通り、理論解析の実施から定量的知見を得るところまでに至り、装置についてもプロトタイプとなる高性能なセンサモジュールを試作するまで達成しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、生体模擬試料（ファントム）での実験により、測定精度の検証を行う。測定値と理論値との比較を繰り返し行い、定量化の演算法を突き詰めていく。また、装置の改良開発の指針として、実測を行った結果と理論の結果の相違に着目しながらその差異を理論とともに検討し、より高精度で利便性の高い装置へと改良していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
多くのコネクタ部品の発注する前に、26年度に行う生体模擬試料実験で安定性や耐久性を検証した上で購入するほうが合理的であるため
26年度に実施する生体模擬試料実験の後で適切なコネクタ部品を選定したうえで使用することを計画している。
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