| 研究課題/領域番号 |
16H01805
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
石澤 広明 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (90345760)
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| 研究分担者 |
高寺 政行 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10163221)
太田 信 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20400418)
児山 祥平 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30777818)
坂口 明男 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40205729)
藤本 圭作 信州大学, 学術研究院保健学系, 教授 (70242691)
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | FBGセンサ / バイタルサインセンシング / ウェアラブルデバイス / 脈波 / 血圧測定 / 血糖値測定 / ヘルスモニタリング / スマートテキスタイル |
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| 研究実績の概要 |
ヒトのバイタルサインを実時間で連続測定可能なスマートテキスタイルに関する基礎的研究を以下のとおり進捗させた．
①連続血圧計の導入により，FBGセンサによる血圧の実時間測定の実証試験を反復することにより，FBGによる脈波の特徴が血圧値と高い相関があることが確認できた．また，脈波内には，末梢側に進行する成分と，末梢側から反射する成分が重なり合うパターンがあり，この比率と血圧値に相関があることが明らかとなった．FBGによって高感度・高精度に観測できるヒトの脈波から，簡便に血圧が計測できることが再確認できた．この計測法・装置の日本特許，米国特許が査定され，登録の運びとなった．血糖値計測において，血中グルコース量と血管内壁の構造変化に着目し，動脈の超音波断層画像，血糖値，脈波を同時計測し，血糖値と脈波の関連を解析している．なお，これらの被験者実験に際し，研究分担者・医学部藤本教授による倫理申請承認を得て取組んでいる．
②香港理工大・Tam教授と共同で，POF・FBGによる被験者実験を進め，同センサによっても血圧の計測が可能であることを明らかにした．今後共同関係を一層進展させる計画である．
③，④FBG構造糸（カバードFBG）は，テキスタイルに導入しやすく，かつバイタルサインの計測精度を妨げないことが明らかとなった．これらのカバードFBGを用いて，被験者実験を開始し，脈拍，呼吸数，血圧の3項目同時計測が可能であることを明らかにし，試験を継続している．センサシステムの小型化の試作開発を進め，実用化要求を満たす試作品を開発した．
⑤各種の心理ストレス因子を提示し，被験者の反応を探る実験を反復し，発汗量や脈波変化と関連があることを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
FBGセンサシステムの小型・可搬化について，試作開発に成功した．この試作システムを用いてもバイタルサイン計測精度（血圧測定精度で±5mmHg以下）が再現された．この成功によって，FBG構造糸をテキスタイルに導入した「スマート」テキスタイルが，本研究の目的である「ヘルスケア衣環境」実現に大きく近づいたといえる．当初の計画以上の進捗として評価できる．
一方，FBGセンサによって観測した脈波の特徴から，血圧と血糖値を安定して計測する課題に関しては，規模を拡大した被験者実験を進めることができた．積算で200名以上の通院患者（被験者）の協力を得て，脈波と血圧，あるいは血糖値の参照データを蓄積できた．詳細の解析は2019年度以降にまとめることになるが，この被験者実験の蓄積も大幅に進捗したものと評価している．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の基盤技術について，被験者実験により実証するとともに，バイタルサイン検知の機序や原理解明に関して，医学的，流体科学的検証を進める．また，ヘルスケア衣環境を確立するため，テキスタイルへのセンサ導入や，バイタルサイン情報システムの試作評価を通じて，社会実装のための基礎的検討に着手する．研究項目は以下の①～⑤のとおり．
①FBGセンサによるヒトの血圧・血糖値計測の安定性を広範な被験者実験によって実証する．この際，超音波断層画像や血流モデルを用いた解析を加える．②FBGセンサシステムの母体・胎児健全性計測への適用に関して，被験者による実証的実験を進める．③脈拍，呼吸数，血圧，血糖値の同時多項目計測システムの安定性を確保するため，広い年齢層・病歴・介護等級の被験者を用いた実証実験を進める．④プラスティック光ファイバFBGのバイタルサイン検知への適用について，FBG製造や検波技術の適用など基礎的研究を開始する．⑤石英ガラス製FBGセンサの繊維製品への導入について，織物，編物への導入及び装着試験，脈波測定試験，さらにバイタルサイン検知を実証的に確認する．
以上の研究開発を進め，ヘルスケア衣環境におけるFBGセンサなどスマートテキスタイルの適用について，装着性能と計測精度，バイタルサイン情報システムを評価し，社会実装の課題を抽出する．
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