| 研究課題/領域番号 |
22K05911
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 (2023-2024)
九州大学 (2022) |
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研究代表者 |
野上 大史 崇城大学, 工学部, 准教授 (50736147)
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| 研究分担者 |
矢用 健一 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 研究領域長補佐 (40343967)
兒嶋 朋貴 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 研究員 (80781145)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ウシウエアラブルストレスセンサ / 圧力付与機構一体型 / 体動ノイズ / ウシ疾病予防 / 健康飼育 / リモートセンシング / コンピュータネットワーク・ICT / 精密畜産 / 光MEMSセンサ / ウエアラブル機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
畜産において疾病を予防するためストレスをかけない飼養管理は重要である。疾病を予防するには個体ごとにストレスを軽減・緩和させる必要があり、個体ごとのストレスの見える化が必要である。ストレス反応を測定するため、ヒト用の光電式脈波センサをウシに使用するとSN比（取得したい信号に対するノイズとの比）が低い。ウシ用に波長および光源を最適化し微細加工技術（MEMS技術）を活用することで、高感度で薄型（1mm以下）の脈波センサ光学部を開発する。装着試験では、試作センサによる脈拍間隔変動値（PRI）によるストレス評価方法と、心電計で測定される心拍間隔変動値（RRI）によるストレス評価方法との比較試験を行う。
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| 研究実績の概要 |
これまでウシにおいて、圧力付与機構一体型脈波センサと心電計との比較試験を行ってきた。最も安定した区間において、PRI（脈拍間隔変動値）とRRI（心拍間隔変動値）との差が30msec程度となる良好な結果を得ることができている。一方で、センサの測定信号は、有線接続でパソコンに記録する方法であった。測定部のウシの尾から背中にかけてケーブルを通す必要があり、尾振りや立ち座りなどの行動によりケーブルが断線し、一夜間にわたるデータが取得できなかった。このような通信断によるデータ欠損は、比較検証に必要なデータの不足を招いていた。
最終年度ではまずこの課題を解決するために、尾根部に装着可能な圧力付与機構一体型脈波センサ端末を新たに開発した。本端末では、脈波信号を尾根部表面に設置した小型ロガーに記録する構造とし、有線接続に起因する断線リスクの回避を実現している。また、同じ小型ロガーを用いた心電計を開発している。これにより、脈波信号と心電波形信号を同期して計測できるシステムを構築した。このシステムにより、より高い精度でPRIおよびRRIの比較・検証ができるようになった。結果として、一夜間の長時間かつ安定した計測に成功しており、ウシの生体情報を高精度に把握する基盤が整備された。比較・検証したデータによる成果としては、ある状況下においてPRIの変動傾向がRRIと強く相関していることや、脈波信号形状を利用した有益な新しい情報を得ることができるようになったことである。今後は、より実用的で有意性の高いデータ指標の抽出やアルゴリズム開発を進めるため、ウシでの比較試験例を増やすとともに、農場での実運用を見据えたセンサシステムの高度化と信頼性向上に取り組む予定である。
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