研究課題/領域番号 |
16H01805
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研究機関 | 信州大学 |
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 |
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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