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付け爪を応用した皮膚に触れないウェアラブル心拍センサ:生活環境下での実証実験

研究課題

研究課題/領域番号 18K18410
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関香川高等専門学校

研究代表者

石井 耕平  香川高等専門学校, 機械電子工学科, 准教授 (40710653)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード爪 / ウェアラブルデバイス / 脈波 / 遠隔モニタリング / 付け爪 / ウェアラブルセンサ / 生活環境下 / バイタルセンシング / 生体計測
研究成果の概要

付け爪型心拍センサは爪には汗腺、感覚神経がないことに着目した装着感のないウェアラブルデバイスである。これまでに計測系の電力消費が多く、付け爪サイズの電池では数時間しか計測できないことや、体動由来の外乱が重畳し、安定した脈波計測ができないことが課題として残されていた。本研究では、爪表面に存在する微小ひずみを爪に貼り付けた圧電フィルムにより電気信号に変換することで、センサ素子への電力供給なしに、脈波を取得できることを示した。また、計測回路、無線通信回路、電池を内蔵したプロトタイプを開発し、8日間の連続計測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

爪表面に存在する心拍由来の微小ひずみを利用して、センサ素子への電力供給が不要な脈波計測法の実現可能性を示した。大きな電池を搭載できないウェアラブルデバイスにとってこの計測法は、新たなアプローチであり、学術的意義のある研究といえる。この技術を発展させることにより長期間にわたり不快な装着感なく、患者の健康状態を見守ることができる可能性があり、社会的意義のある研究といえる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16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 (11件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Nail tip sensor: Toward reliable daylong monitoring of heart rate2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ishii, Nobuaki Hiraoka
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 15 号: 6 ページ: 902-908

    • DOI

      10.1002/tee.23132

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Micro-Strain in Nail Caused by Pulse Wave2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ishii, Itsuro Saito, Junya Fujii, Yusuke Oga, Shizuki Nakai, Sota Iima, Nobuaki Hiraoka
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 9 号: 0 ページ: 31-34

    • DOI

      10.14326/abe.9.31

    • NAID

      130007794696

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 付け爪型脈波計を用いた生活環境下での心拍モニタリング2018

    • 著者名/発表者名
      石井耕平,平岡延章
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 138 号: 5 ページ: 587-588

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.587

    • NAID

      130006730622

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 爪に生じる周期的な微小ひずみの計測2021

    • 著者名/発表者名
      石井耕平
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ピエゾフィルムによる爪表面からの脈波計測と付け爪型ウェアラブルセンサへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      石井耕平、藤井純矢、中井静希、飯間颯太、井上雄介、横田知之、斎藤逸郎、平岡延章
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 付け爪型センサを用いたケプストラム分析及びMUSIC法に基づく心拍推定2020

    • 著者名/発表者名
      梶谷奈未, 北村大地, 石井耕平
    • 学会等名
      35th Signal Processing Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Pulse Wave Measurement by Piezo Film Attached to Fingernail Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ishii, Junya Fujii, Shizuki Nakai, Souta Iima, Itsuro Saito, Nobuaki Hiraoka
    • 学会等名
      41th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wearable sensor attaching to nail surface for long term patient monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ishii, Junya Fujii, Shizuki Nakai, Souta Iima, Yusuke Inoue, Tomoyuki Yokota, Itsuro Saito, Nobuaki Hiraoka
    • 学会等名
      The 8th meeting of the International Federation for Artificial Organs
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-strain measurement of fingernail brought by pulsewave2019

    • 著者名/発表者名
      石井耕平, 斎藤逸郎, 藤井純矢, 大賀祐介, 中井静希, 飯間颯太, 平岡延章
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 付け爪型ウェアラブルデバイスを実現する爪のひずみに着目した新たな脈波計測技術2019

    • 著者名/発表者名
      石井耕平
    • 学会等名
      第2回Center of Innovation学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Nail tip sensor: novel wearable sensor without sensation of wearing2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei. Ishii, Nobuaki. Hiraoka
    • 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 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 皮膚に触れないウェアラブル脈波計:複数のセンサによる脈波計測の試み2018

    • 著者名/発表者名
      石井耕平
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 付け爪型脈波計による生活環境下での脈計測と体動アーチファクトの検討2018

    • 著者名/発表者名
      石井耕平,三宅真正
    • 学会等名
      第22回日本遠隔医療学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 付け爪型脈波計測システムの実用化に向けた小型無線通信回路の性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      三宅真正,石井耕平
    • 学会等名
      第22回日本遠隔医療学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] ウェアラブル脈波センサ2018

    • 発明者名
      石井耕平、斎藤逸郎、平岡延章
    • 権利者名
      独立行政法人国立高等専門学校機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] ウェアラブル脈波センサ2018

    • 発明者名
      石井耕平,斎藤逸郎,平岡延章
    • 権利者名
      独立行政法人国立高等専門学校機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-224493
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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