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2015 Fiscal Year Research-status Report

マイクロ波レーダーを用いた睡眠時無呼吸症候群簡易検査システムの開発と心拍変動解析

Research Project

Project/Area Number 26350507
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

香川 正幸  首都大学東京, システムデザイン学部, 客員准教授 (70646702)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松井 岳巳  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50404934)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords睡眠時無呼吸 / 非接触測定 / レーダー / 心拍数変動指標 / 血中酸素飽和度 / 診断
Outline of Annual Research Achievements

ベッド上のマットレスの下部に設置した2台のマイクロ波ドップラーレーダーのみで、睡眠中の呼吸停止、低呼吸を判定するアルゴリズムを開発した。さらに、胸部レーダーと腹部レーダーの出力信号の位相差に着目し、睡眠時無呼吸の3つのパターン(中枢性無呼吸、閉塞性無呼吸、混合性無呼吸)を識別する方式を開発した。この2つの技術を用いて呼吸器外来患者31名と大学生4名のPSG併行測定の臨床データについて解析し、オキシメトリ(血中酸素飽和度測定)単独判定の場合と診断能力を比較した。無呼吸低呼吸指数AHI=15を閾値とする場合の感度96.4%、特異度100%、そしてAHI=30を閾値とする場合の感度90.5%、特異度78.6%となり、オキシメトリよりも5~7%の診断性能の向上が得られた。この結果は、交通事故対策の社会的課題解決の糸口となるだけでなく、心臓病や糖尿病を併発する可能性の高い約200万人の睡眠時無呼吸潜在患者を早期発見する検査方法として役立つと期待される。
一方、睡眠時無呼吸発生時の心拍数変動指標HRVのダイナミクスの研究に関して、上述臨床データから約700件の無呼吸イベントを抽出し、LF/HFの動的変化の詳細を解明した。対象とした無呼吸イベントの中、約400件については無呼吸イベントが発生して14±10秒後にLF/HFの上昇が始まり、無呼吸イベント終了後から22±12秒経過した時点にLF/HFのピークが観測された。ピークの上昇幅は約0.9であった。この結果は、自律神経に電極を刺して計測した先行研究結果と整合する内容となった。また、これまでよく整理されていなかった無呼吸イベント時のLF/HFの短時間動的変化が明確になった。そして非接触レーダーで測定した脈波から抽出したLF/HFの動的変化と自律神経の電位変化が一致することが示せた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

睡眠時無呼吸症候群の簡易検査システムの開発は順調であり、平成26年度に進捗遅れのあった心拍数変動指標HRVのダイナミクス解析も当初の進捗目標に近づいたと考えている。

Strategy for Future Research Activity

マイクロ波レーダーを用いて脈波(心拍)を計測し、約8時間の長時間にわたり継続的に心拍間隔と心拍数変動指標HRVを高精度に計測する解析アルゴリズムを開発する。そして、高齢者も含めて計測対象を増やし評価する。また、レーダーセンサ部を開発し、設置方法(天井から)についても測定方法の幅を広げ、非接触方式の睡眠時無呼吸検査の研究を深堀りする。

Causes of Carryover

新型レーダーセンサ部の開発に必要な物品購入を平成28年度に延伸したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

延伸額は平成28年度開発テーマの新型レーダーセンサ部の開発において使用する予定です。3か年研究開発の集大成とする。

  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Non-contact diagnostic system for sleep apnea?hypopnea syndrome based on amplitude and phase analysis of thoracic and abdominal Doppler radars2016

    • Author(s)
      Masayuki Kagawa, Hirokazu Tojima, Takemi Matsui
    • Journal Title

      Medical & Biological Engineering & Computing

      Volume: 54(5) Pages: 789-798

    • DOI

      10.1007/s11517-015-1370-z

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] マイクロ波レーダを用いた体動と呼吸間隔ゆらぎ指標による睡眠段階推定2015

    • Author(s)
      佐々木 紀幸、香川 正幸、鈴村 和季、松井 岳巳
    • Journal Title

      生体医工学

      Volume: 53(4) Pages: 209-216

    • DOI

      10.11239/jsmbe.53.209

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An infectious disease/fever screening radar system which stratifies higher-risk patients within ten seconds using a neural network and the fuzzy grouping method2015

    • Author(s)
      Guanghao Sun, Takemi Matsui, Yukiya Hakozaki, Shigeto Abe
    • Journal Title

      Journal of Infection

      Volume: 70(3) Pages: 230-236

    • DOI

      10.1016/j.jinf.2014.12.007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 心拍数変動指標による非接触・睡眠段階推定における可変移動平均法の提案2015

    • Author(s)
      鈴村和季、程 漢、香川正幸、橋爪絢子,松井岳巳
    • Organizer
      日本人間工学会関東支部第45回大会
    • Place of Presentation
      東京電機大学埼玉鳩ヶ谷キャンパス(埼玉県比企郡)
    • Year and Date
      2015-12-05
  • [Presentation] 睡眠時無呼吸・低呼吸イベント発生時の心拍変動指標(HRV)ダイナミクスの解析2015

    • Author(s)
      程 漢、鈴村和季、香川正幸、橋爪絢子,松井岳巳
    • Organizer
      日本人間工学会関東支部第45回大会
    • Place of Presentation
      東京電機大学鳩ヶ谷キャンパス(埼玉県比企郡)
    • Year and Date
      2015-12-05
  • [Presentation] Sleep Stage Classification by Body Movement Index and Respiratory Interval Indices using Multiple Radar Sensors2015

    • Author(s)
      Masayuki Kagawa, Noriyuki Sasaki, Kazuki Suzumura, and Takemi Matsui
    • Organizer
      The 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      EMBC2015 in Milan, Italy
    • Year and Date
      2015-08-25 – 2015-08-29
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 首都大学東京システムデザイン学部松井研究室 研究テーマ

    • URL

      http://www.comp.sd.tmu.ac.jp/matsui-lab/research.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報の取得装置、生体情報の取得プログラムおよび生体情報の取得方法2015

    • Inventor(s)
      松井岳巳,香川正幸,鈴村和季
    • Industrial Property Rights Holder
      松井岳巳,香川正幸,鈴村和季
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2015-241708
    • Filing Date
      2015-12-11

URL: 

Published: 2017-01-06  

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