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ドライバーの体調予測に資する数理モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01392
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

金子 成彦  早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (70143378)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワードモデル化 / 自動車 / 交通事故 / 居眠り運転 / 体調モニタリング / 生体信号処理 / 温熱環境 / 非侵襲計測 / 機械力学 / 数理モデル
研究成果の概要

本研究は,自律神経の活動状態が心臓系に及ぼす影響を再現したモデルと末梢血管のモデルに心臓からの拍出流量のモデルと血管系のモデルを統合し,これに生理学・熱力学的な原理に基づいた人体の体温調節モデルを組み合わせて,温熱環境の変化と自律神経指標の変化の相関性を評価可能なモデルを提案した.実験では車室内環境を模擬したブースで室温を短時間の間に変化させながら被験者の心拍間隔を取得し,自律神経指標の変化を評価可能な実験環境を試作し,被験者による覚醒度の変化に関する実験を行い,提案したモデルの妥当性を検証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

漫然運転や健康起因事故による交通事故が増加している昨今,ドライバーの居眠り及び体調急変の予測は国民的喫緊の課題である.最近,生体信号や画像による眠気の検知や覚醒状態維持が可能な眠気制御装置が発表されているが,その原理は明らかにされてはいない.また,運転者に体調急変が発生した際のデータは狙って取得できるものではないため,解析に用いるに十分なデータ数が確保できず,信頼性のある推定手法を構築することは難しい.そこで,数理モデルにもとづくシミュレータによって,信頼に足りるデータを提供することが求められている.以上を踏まえ,本研究ではドライバーの体調予測に資する数理モデルの構築を行った.

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Extraction of apex beat waveform from acoustic pulse wave by sound sensing system using stochastic resonance2021

    • 著者名/発表者名
      Etsunori Fujita1, Masahiro Horikawa, Yoshika Nobuhiro, Shinichiro Maeda, Shigeyuki Kojima, Yumi Ogura, Kohji Murata, Tomohiko Kisaka, Kazushi Taoda, Shigehiko Kaneko, Masao Yoshizumi
    • 雑誌名

      Nature Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 13711-13711

    • DOI

      10.1038/s41598-021-92983-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recurrent Probabilistic Neural Network-based Short-term Prediction for Acute Hypotension and Ventricular Fibrillation2020

    • 著者名/発表者名
      Toshio Tsuji, Tomonori Nobukawa, Akihisa Mito, Harutoyo Hirano, Zu Soh, Ryota Inokuchi, Etsunori Fujita, Yumi Ogura, Shigehiko Kaneko, Ryuji Nakamura, Noboru Saeki, Masashi Kawamoto, and Masao Yoshizumi
    • 雑誌名

      Nature Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 11970-11970

    • DOI

      10.1038/s41598-020-68627-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unconstrained Vital Sign Monitoring System Using an Aortic pulse Wave Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Hagiyama, Harutoyo Hirano, Akihisa Mito, Zu Soh, Etsunori Fujita, Yumi Ogura, Shigehiko Kaneko, Ryuji Nakamura, Noboru Saeki, Masashi Kawamoto, Masao Yoshizumi and Toshio Tsuji
    • 雑誌名

      Scientific Reports, Nature Research

      巻: 9:17475 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-019-53808-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 車室内温熱環境とドライバーの眠気との関係2020

    • 著者名/発表者名
      夏 周正、石川佑輔、金子成彦、草鹿 仁
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 体幹生体信号を用いた体調変動予測モデルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      延廣良香、藤田悦則、内川竜一、前田慎一郎、小島重行、小倉由美 亀井勉、村田幸治、吉栖正生、金子成彦
    • 学会等名
      日本設計工学会中国支部講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ドライバーの体調急変予測に向けた数理モデルの精度向上に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      清水 豊禾,金子 成彦,草鹿 仁
    • 学会等名
      日本機械学会2019年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of a Cardiovascular System to Investigate Factors Affecting Hypertension2019

    • 著者名/発表者名
      Shigehiko Kaneko
    • 学会等名
      IUTAM SYMPOSIUM 2019, Fluid-Structure Interaction in honour of Prof. Michael Paidoussis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cardiovascular system model for detecting sudden driver's health condition change and its application2019

    • 著者名/発表者名
      Shigehiko Kaneko
    • 学会等名
      Asia Pacific Vibration Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unconstrained Monitoring of Biological Signals Using an Aortic Pulse Wave Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Hagiyama, Akihisa Mito, Harutoyo Hirano, Zu Soh, Etsunori Fujita, Yumi Ogura, Ryuichi Uchikawa, Shigehiko Kaneko, Ryuji Nakamura, Noboru Saeki, Masashi Kawamoto, Masao Yoshizumi and Toshio Tsuji
    • 学会等名
      40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 血圧情報を利用した眠気推定精度向上に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      進藤友陽,金子成彦
    • 学会等名
      日本機械学会LIFE2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ドライバーの体調急変検知に向けた心臓血管系モデルの提案とその活用法に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      金子成彦,角谷健斗,進藤友陽
    • 学会等名
      自動車技術会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カオス解析を用いた疲労度合の推定(ストレスの程度が人に与える影響について)2018

    • 著者名/発表者名
      延廣良香,藤田悦則,小倉由美,吉栖正生,金子成彦
    • 学会等名
      日本設計工学会2018年度秋季大会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生体信号を用いたベンチレーションシステムの開発(スポット冷却の衣服内気候に与える影響についての検討)2018

    • 著者名/発表者名
      元家達也,藤田悦則,吉栖正生,塚本直樹,小倉由美,金子成彦
    • 学会等名
      日本設計工学会2018年度秋季大会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 自動車用内装材とインテリアの快適性向上2019

    • 著者名/発表者名
      金子成彦
    • 総ページ数
      514
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047619
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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