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ニューラルネットワークを用いた完全非接触-感染症・熱中症スクリーニングシステム

研究課題

研究課題/領域番号 16K01365
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関首都大学東京

研究代表者

松井 岳巳  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50404934)

研究分担者 孫 光鎬  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (80756677)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード生体医工学 / 感染症 / 熱中症 / マイクロ波レーダ / マイクロ波レーダー / 医療・福祉 / 生物・生体工学 / システム工学 / モニタリング
研究成果の概要

東京オリンピック・パラリンピックで使用可能な感染症スクリーニングシステムの開発、性能評価を目的とした研究を行った。
呼吸、体温、心拍を測定するポータブル型と卓上型のシステムを試作した。光電脈波を用い、計測部を首に当て心拍数を、内蔵した放射温度計で表面体温、内蔵の小型ドップラーレーダーで呼吸を計測するシステムである。これを用い、一般診療及び高齢者介護型病院での臨床試験を行い、内科外来で計測される項目を10秒程度で捉え機械学習を用いてスクリーニングを行った。インフルエンザ患者と小児肺炎患者を対象とした感染症スクリーニングを日本とモンゴルの病院で実施し、自動スクリーニングが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本感染症スクリーニングシステムでは、インフルエンザ患者の呼吸数、心拍数、体温を用いて機械学習を行い、ランダムツリーアルゴリズムを採用した。季節性インフルエンザ患者を対象とする試験臨床を行い約96%の感度と特異度を達成し、(Journal of Infection 2019, Impact Factor=4.6)インフルエンザの簡易検査キットよりも高い感度、特異度で感染症のスクリーニングが可能となった。
本システムは、感染症の流行の発生をいち早く把握できるほか、検温時に入院患者をモニタリングすることで、重症化へ至る前兆を把握する事が可能である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 10件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 8件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] National University of Mongolia(モンゴル)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National University of Mongolia(Mongolia)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National University of Mongolia(Mongolia)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A novel machine-learning-based infection screening system via 2013?2017 seasonal influenza patients' vital signs as training datasets2019

    • 著者名/発表者名
      Dagdanpurev Sumiyakhand、Abe Shigeto、Sun Guanghao、Nishimura Hidekazu、Choimaa Lodoiravsal、Hakozaki Yukiya、Matsui Takemi
    • 雑誌名

      Journal of Infection

      巻: 78 号: 5 ページ: 409-421

    • DOI

      10.1016/j.jinf.2019.02.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vital-SCOPE: Design and Evaluation of a Smart Vital Sign Monitor for Simultaneous Measurement of Pulse Rate, Respiratory Rate, and Body Temperature for Patient Monitoring2018

    • 著者名/発表者名
      Sun Guanghao、Matsui Takemi、Watai Yasuyuki、Kim Seokjin、Kirimoto Tetsuo、Suzuki Satoshi、Hakozaki Yukiya
    • 雑誌名

      Journal of Sensors

      巻: 2018 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1155/2018/4371872

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Development of a Dual-Radar System with Automatic Hypopnea Threshold Optimization for Contact-Free Sleep Apnea-Hypopnea Syndrome Screening2018

    • 著者名/発表者名
      Gotoh Shinji、Matsui Takemi、Naka Yoshikazu、Kurita Osamu
    • 雑誌名

      Journal of Sensors

      巻: 2018 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1155/2018/8210502

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The development of a novel high-precision major depressive disorder screening system using transient autonomic responses induced by dual mental tasks2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui Takemi、Shinba Toshikazu、Sun Guanghao
    • 雑誌名

      Journal of Medical Engineering & Technology

      巻: 42 号: 2 ページ: 121-127

    • DOI

      10.1080/03091902.2018.1435744

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development and Clinical Application of a Novel Autonomic Transient Response-Based Screening System for Major Depressive Disorder Using a Fingertip Photoplethysmographic Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Dagdanpurev Sumiyakhand、Sun Guanghao、Shinba Toshikazu、Kobayashi Mai、Kariya Nobutoshi、Choimaa Lodoiravsal、Batsuuri Suvdaa、Kim Seokjin、Suzuki Satoshi、Matsui Takemi
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 6 ページ: 64-64

    • DOI

      10.3389/fbioe.2018.00064

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensors and Data Processing Techniques for Future Medicine2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui Takemi、Suzuki Satoshi、Sun Guanghao、Ng Yin Kwee Eddie
    • 雑誌名

      Journal of Sensors

      巻: 2018 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1155/2018/1210609

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-contact electrical assessment on cardiac autonomic activity in neurally mediated syncope2018

    • 著者名/発表者名
      B Takase, K Hashimoto, G Sun, T Matsui
    • 雑誌名

      Journal of Electrocardiology

      巻: 51(6) ページ: 1174-1175

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Twenty-four-hour continuous and remote monitoring of respiratory rate using a medical radar system for the early detection of pneumonia in symptomatic elderly bedridden hospitalized patients2018

    • 著者名/発表者名
      Sun Guanghao、Okada Masakazu、Nakamura Rin、Matsuo Taro、Kirimoto Tetsuo、Hakozaki Yukiya、Matsui Takemi
    • 雑誌名

      Clinical Case Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 83-86

    • DOI

      10.1002/ccr3.1922

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Remote sensing of multiple vital signs using a CMOS camera-equipped infrared thermography system and its clinical application in rapidly screening patients with suspected infectious diseases.2017

    • 著者名/発表者名
      Guanghao Sun, Yosuke Nakayama, Sumiyakhand Dagdanpurev, Shigeto Abe, Hidekazu Nishimura, Tetsuo Kirimoto, Takemi Matsui
    • 雑誌名

      International Journal of Infectious Diseases

      巻: 55 ページ: 113-117

    • DOI

      10.1016/j.ijid.2017.01.007

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Field evaluation of an infectious disease/fever screening radar system during the 2017 dengue fever outbreak in Hanoi, Vietnam: a preliminary report2017

    • 著者名/発表者名
      G Sun, NV Trung, T Matsui, K Ishibashi, T Kirimoto, H Furukawa, LT Hoi, NN Huyen, Q Nguyen, S Abe, Y Hakozaki, NV Kinh
    • 雑誌名

      Journal of Infection,

      巻: 75(6) 号: 6 ページ: 593-595

    • DOI

      10.1016/j.jinf.2017.10.005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiple Vital-sign Based Infection Screening Outperforms Thermography Independent of the Classification Algorithm2016

    • 著者名/発表者名
      Y Yao, G Sun, T Matsui, Y Hakozaki, S van Waasen, M Schiek
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 63(5) 号: 5 ページ: 1025-1033

    • DOI

      10.1109/tbme.2015.2479716

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-contact diagnostic system for sleep apnea?hypopnea syndrome based on amplitude and phase analysis of thoracic and abdominal Doppler radars2016

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kagawa, Hirokazu Tojima, Takemi Matsui
    • 雑誌名

      Medical & Biological Engineering & Computing

      巻: 54(5) 号: 5 ページ: 789-798

    • DOI

      10.1007/s11517-015-1370-z

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Objective Screening Method for Major Depressive Disorder Using Logistic Regression Analysis of Heart Rate Variability Data Obtained in a Mental Task Paradigm2016

    • 著者名/発表者名
      G Sun, T Shinba, T Kirimoto, T Matsui
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychiatry

      巻: 7 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fpsyt.2016.00180

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of a Mental Disorder Screening System Using Support Vector Machine for Classification of Heart Rate Variability Measured from Single-lead Electrocardiography2019

    • 著者名/発表者名
      [3]M Kobayashi, G Sun, T Kirimoto, T Shinba, T Matsui
    • 学会等名
      2019 IEEE Sensors Applications Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clinical Application of Multiple Vital Signs-Based Infection Screening System in a Mongolian Hospital: Optimization of Facial Temperature Measurement by Thermography at Various Ambient Temperature Conditions Using Linear Regression Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      S Dagdanpurev, G Sun, L Choimaa, S Abe, T Matsui
    • 学会等名
      40th International Engineering in Medicine and Biology Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “Stable Contactless Sensing of Vital Signs Using RGB-Thermal Image Fusion System with Facial Tracking for Infection Screening2018

    • 著者名/発表者名
      T Negishi, G Sun, H Liu, S Sato, T Matsui, T Kirimoto
    • 学会等名
      40th International Engineering in Medicine and Biology Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非接触COPD(慢性閉塞性肺疾患)スクリーニングシステムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      高本裕紀、孫光鎬、佐藤正平、西根広樹、松井岳巳、峯下昌道
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小型レーダーを用いた非接触計測による高齢者の超早期肺炎スクリーニング法の開発と臨床応用2018

    • 著者名/発表者名
      [3]平野雅也、松尾太郎、中村凜、渡辺貞雄、橋爪絢子、孫光鎬、廣田宗司、中村大輔、箱崎幸也、松井岳巳
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Remote sensing of multiple vital signs using a CMOS camera-equipped infrared thermography system and its clinical application in rapidly screening patients with suspected infectious diseases2017

    • 著者名/発表者名
      S Dagdanpurev, G Sun, S Abe, T Matsui
    • 学会等名
      56th Annual Conference of Japanese Society for Medical and Biological Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple and objective screening of major depressive disorder by heart rate variability analysis during paced respiration and mental task conditions2017

    • 著者名/発表者名
      M Kobayashi, G Sun, T Shinba, T Matsui, T Kirimoto
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Online state space filtering of biosignals using neural network-augmented Kalman filter2017

    • 著者名/発表者名
      Y Yao, G Sun, T Kirimoto, T Matsui, M Schiek
    • 学会等名
      10th Biomedical Engineering International Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A comparative study between piezoelectirc pressure sensor and Doppler radar for noncontact monitoring of respiration rate2016

    • 著者名/発表者名
      G Sun, Y Yao, Sumiyakhand D, S Suzuki, T Matsui, T Kirimoto
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore (Singapore)
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The rapid screening of patients with suspected infection in Mongolia using infection screening system with a compact radar, a thermopile array and a pulse photo-sensor2016

    • 著者名/発表者名
      T Matsui, G Sun, Barragchaa Ts., Sumiyakhand D., Y Hakozaki, Lodoiravsal Ch., Buyanjargal Ya., Odmaa E., Myagmarjav Z., Suvdmaa N., Batsukh B.
    • 学会等名
      International Scientific Conference on Tackling Infectious Diseases: Information for Action
    • 発表場所
      Ulaanbaatar (Mongolia)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Non-Invasive Diagnostic Methods Image Processing2018

    • 著者名/発表者名
      G Sun, T Negishi, T Kirimoto, T Matsui, S Abe
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      IntechOpen
    • ISBN
      9781789848458
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Applications of Infrared Thermography for Noncontact and Noninvasive Mass Screening of Febrile International Travelers at Airport Quarantine Stations2017

    • 著者名/発表者名
      G Sun, T Matsui, T Kirimoto, Y Yao, S Abe
    • 総ページ数
      545
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 松井研究室 首都大学東京 システムデザイン学部 大学院システムデザイン研究科

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 松井研究室 首都大学東京 システムデザイン学部 大学院システムデザイン研究科

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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