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汗の蒸発潜熱を利用した新規発汗計測原理の創出とウェアラブル化の試み

研究課題

研究課題/領域番号 19K22958
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関金沢大学

研究代表者

田中 志信  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40242218)

研究分担者 野川 雅道  公立小松大学, 保健医療学部, 准教授 (40292445)
内藤 尚  金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (40392203)
鈴木 郁斗  公立小松大学, 保健医療学部, 助教 (10880768)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード発汗計測 / 皮膚温 / 蒸発潜熱 / 赤外センサ / 発汗部位マッピング / 精神性発汗 / 温熱性発汗
研究開始時の研究の概要

発汗は体内の熱を放散し体温の恒常性を維持するために重要な生理現象である.近年増加している独居高齢者の熱中症予防などのためには、この「発汗機能」を実験室などの限られた場所だけでなく通常の生活をしながら「無拘束的」に計測することが極めて重要である。しかしこれまでに考案・開発されてきた発汗計測法は定量性に欠けたり,装置が大掛かりで「無拘束計測」に対応できなかった.そこで本研究ではこれらの問題を解決すべく、メカニカルな駆動部分が全く無い新規原理に基づく発汗量計測法として「潜熱補償型発汗量計測法」を提案しこの原理に基づくプロトシステムを開発する。

研究成果の概要

暑熱環境下の体調管理や独居老人の熱中症予防等の観点から発汗量を無拘束計測する需要が増加している.この様な社会的背景を受けて携帯型の発汗計も市販されているが,測定原理上エアポンプが必要で小型化に難があり, 発汗レベルに応じて流量調整が必要などの問題点がある. そこで本研究では小型・簡易構造化, さらにはウェアラブル化も期待できる発汗計測法として, 汗の蒸散に伴う皮膚温の低下に着目した新規手法を考案し,これに基づくプロトシステムを試作しその性能評価を行った.また従来のミノール法に代わる新たな発汗部位可視化(マッピング)法を考案し,その計測原理の妥当性を実験的に検証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題によりメカ部分を全く含まず2個の赤外センサのみで発汗量を推定可能なプロトシステムが開発された.その原理は皮膚表面に汗の蒸散を許す部分と許さない部分を設け,各部の皮膚温の差と水の蒸発潜熱の値から発汗量を推定するもので,市販品では必須のエアポンプが不要などの特徴がある.また発汗部位を可視化(マッピング)する新規方法を考案し,原理の妥当性を実験的に検証した.その結果,スマホ等に装着可能な廉価で汎用のサーモカメラと温風装置という簡便な装置構成により身体各部位の発汗箇所がマッピング可能であり,神経内科領域等の臨床医学分野のみならず,ヘルスケアやコスメティクス分野等への応用が期待される.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Development of a Core Body Thermometer Applicable for High-Temperature Environment Based on the Zero-Heat-Flux Method2023

    • 著者名/発表者名
      Hanzi Lu, Shun Aratake, Hisashi Naito, Masamichi Nogawa, Tetsu Nemoto, Tatsuo Togawa, Shinobu Tanaka
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23(4) 号: 4 ページ: 1970-1970

    • DOI

      10.3390/s23041970

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 汗の蒸散に伴う皮膚温低下を利用した赤外線センサ式発汗計の開発研究2023

    • 著者名/発表者名
      田中敦也, 内藤 尚, 西川裕一, 野川雅道, 戸川達男, 田中志信
    • 雑誌名

      発汗学

      巻: 29(2) ページ: 35-37

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 汎用サーモカメラと送風機を用いた発汗部位の高感度簡易マッピング法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      田中志信,田中敦也,戸川達男
    • 雑誌名

      発汗学

      巻: 29(1) ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 汗の蒸発潜熱を利用した赤外線センサ式発汗測定法に関する基礎的検討2021

    • 著者名/発表者名
      田中敦也, 西川裕一, 内藤 尚, 野川雅道, 戸川達男, 田中志信
    • 雑誌名

      発汗学

      巻: 28(2) ページ: 49-51

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 近赤外光反射画像による発汗分布の計測 - 計測原理の提案 -2021

    • 著者名/発表者名
      戸川達男, 田中志信
    • 雑誌名

      発汗学

      巻: 28(2) ページ: 46-48

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 温風負荷による発汗部位の高感度検知と汎用サーモカメラによるマッピングの試み2022

    • 著者名/発表者名
      田中志信、田中敦也、戸川達男
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 汗の気化熱を利用した赤外線センサ式発汗計の開発研究2022

    • 著者名/発表者名
      田中 敦也、内藤 尚、西川 裕一、野川 雅道、戸川 達男、田中 志信
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 汗の蒸散に伴う皮膚温低下を利用した赤外線センサ式発汗計の開発研究2022

    • 著者名/発表者名
      田中敦也, 内藤 尚, 西川裕一, 野川雅道, 戸川達男, 田中志信
    • 学会等名
      第30回日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 汗の蒸発潜熱を利用した赤外線センサ式発汗測定法に関する基礎的検討2021

    • 著者名/発表者名
      田中敦也,西川裕一,内藤 尚,野川雅道,戸川達男,田中志信
    • 学会等名
      第29回日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 汎用サーモカメラと送風機を用いた発汗部位の高感度簡易マッピング法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      田中志信,田中敦也,戸川達男
    • 学会等名
      第29回日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 近赤外光反射画像による発汗分布の計測 - 計測原理の提案 -2021

    • 著者名/発表者名
      戸川達男, 田中志信
    • 学会等名
      第29回日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of zero-heat-flux type deep body thermometer intended for use in hot environments2021

    • 著者名/発表者名
      H. Lu,S. Aratake,M. Nogawa,H. Naito,Y. Nishikawa,T. Nemoto,T. Togawa,S. Tanaka.
    • 学会等名
      43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 汗の気化熱を利用した赤外センサ式発汗計測法の基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      田中敦也, 西川裕一, 内藤 尚, 野川雅道, 戸川達男, 田中志信
    • 学会等名
      日本生体医工学会 令和3年度北陸支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 汗の蒸発潜熱を利用した赤外線センサ式発汗計の開発2020

    • 著者名/発表者名
      朴 容俊, 内藤 尚, 根本 鉄, 野川雅道, 戸川達男, 田中志信
    • 学会等名
      第28回 日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A wearable continuous core temperature thermometer based on Zero-Heat-Flux method2020

    • 著者名/発表者名
      H. LU, M. Nogawa, H. Naito, T. Nemoto, T. Togawa, S. Tanaka
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 赤外線センサを用いた非接触皮膚温計測による発汗量推定の試み2019

    • 著者名/発表者名
      朴 容俊, 内藤 尚, 根本 鉄, 野川 雅道, 戸川 達男, 田中 志信
    • 学会等名
      第27回 日本発汗学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] サーモカメラと送風機を用いた発汗部位の高感度簡易マッピング法

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=S7a_9yR92QA

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 金沢大学理工研究域 人間適応制御研究室

    • URL

      http://biomed.w3.kanazawa-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 金沢大学理工研究域 人間適応制御研究室

    • URL

      http://www.me.se.kanazawa-u.ac.jp/biomed/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 発汗分布計測装置、発汗分布計測方法2021

    • 発明者名
      戸川 達男, 田中 志信
    • 権利者名
      国立大学法人金沢大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2023-009989
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 発汗分布計測装置,発汗分布計測方法2021

    • 発明者名
      戸川達男、田中志信
    • 権利者名
      金沢大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-113720
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-01-30  

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