シート型自律神経機能モニタリングシステムの研究開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01857
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 関谷 毅 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80372407)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: フレキシブルエレクトロニクス / シート型生体計測システム / 生体BIG DATA

研究実績の概要

本研究では、申請者が世界に先駆けて開発した【ウルトラフレキシブル生体信号計測シート（Nature2013, Nature Mater.2010, Science2008, Nature Comm.2014）】を用いて、自律神経機能を定量的に無線計測できる“パッチ式センサシステム”を開発する。更年期障害に不安を抱える女性の“日常生活時、および睡眠時に装着感なく”「脳波」、「心電（心拍）」、「体動」、「発汗」を同時計測できる新しい家庭内医療診断に資するセンサ開発である。さらに、更年期障害関連の生体BIG DATAを解析する手法を情報処理科学の観点から開発することで、膨大に生まれる情報を“可視化”する。更年期症状の把握、疾病程度を包括的に計測、解析することで、更年期障害の定量的診断、早期発見、ホルモン療法などの早期治療への医療基盤を作り出す。特に更年期障害簡易スクリーニング法の開発、潜在的な更年期障害の検出方法を確立することを本研究の目的とする。

これまでの取り組みにより、シート型心電計測、体動計測、発汗計測システムのプロトタイプを完成させ、シート型脳波センサとの連動を行ってきた。最終年度は、医学部とのより緊密な連携を行うことで、医療ニーズに即した計測持続時間の実現とユーザー目線での実用開発と検証を行ってきた。具体的には、システム全体としての低消費電力化アルゴリズムの開発と、システム全体の軽量化を行うことで、24時間以上の常時計測を実現する取り組みを進めてきた。一連の取り組みを通して、脳波ー心電ー体動ー発汗の包括的な計測を長時間可能にすることに成功するとともに、そのデータの解析手法を医師とともに開発することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Raman Spectroscopic Studies of Dinaphthothienothiophene (DNTT) (2019)
  • 著者名/発表者名: B.S. Bhardwaj, T. Sugiyama, N. Namba, T. Umakoshi, T. Uemura, T. Sekitani, P. Verma.
  • 雑誌名: Materials 巻: 12 ページ: 615 (10pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-Term Implantable, Flexible, and Transparent Neural Interface Based on Ag/Au Core-Shell Nanowires (2019)
  • 著者名/発表者名: Teppei Araki, Fumiaki Yoshida, Takafumi Uemura, Yuki Noda, Shusuke Yoshimoto, Taro Kaiju, Takafumi Suzuki, Hiroki Hamanaka, Kousuke Baba, Hideki Hayakawa, Taiki Yabumoto, Hideki Mochizuki, Shingo Kobayashi, Masaru Tanaka, Masayuki Hirata, Tsuyoshi Sekitani
  • 雑誌名: Advanced Healthcare Materials 巻: 1900130 ページ: 1900130
• [学会発表] Electric resistivity modulation by proton control using an electric field effect in HVO2-FET structures (2019)
  • 著者名/発表者名: Keita Muraoka,Teruo Kanki,Takafumi Uemura,Tsuyoshi Sekitani,Hidekazu Tanaka
  • 学会等名: The 22nd SANKEN International Symposium The 17th SANKEN Nanotechnology International Symposium
• [学会発表] A Contact Resistance and Noise Amount Evaluation Method for Wearable EEG Sensors (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Inaoka, S. Izumi, S. Yoshimoto, T. Nezu, Y. Noda, T. Araki, T. Uemura, T. Sekitani
  • 学会等名: The 22nd SANKEN International Symposium, The 17th SANKEN Nanotechnology International Symposium
• [学会発表] Enhancement of resistive modulation in nano-convex VO2 FET (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Tsuji,Teruo Kanki,Takafumi Uemura,Tsuyoshi Sekitani,Hidekazu Tanaka
  • 学会等名: The 22nd SANKEN International Symposium, The 17th SANKEN Nanotechnology International Symposiu
• [学会発表] Raman Spectroscopic Investigation of Dinaphthothienothiophene in a Transistor Devic (2019)
  • 著者名/発表者名: B. S. Bhardwaj, T. Sugiyama, N. Namba, T. Umakoshi, T. Uemura, T. Sekitani, P. Verma
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春期学術講演会
• [学会発表] Magnetic Resonance Wireless Power Transmission System for an Implantable Sensor in the Common Marmoset (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Fujii, S. Yoshimoto, T. Nezu, H. Ohta, H. Hamanaka, T. Araki, Y. Noda, T. Uemura, M. Hirata, T. Sekitani
  • 学会等名: 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
• [学会発表] Design of Ultraflexible Organic Differential Amplifier Circuits for Wearable Sensor Technologies (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaya Kondo, Takafumi Uemura, Mihoko Akiyama, Naoko Namba, Masahiro Sugiyama, Yuki Noda, Teppei Araki, Shusuke Yoshimoto,Tsuyoshi Sekitani
  • 学会等名: International Conference on Microelectronics Test Structures (ICMTS)
• [学会発表] Patch-Type Brain Wave Measurement System Using Flexible Electronic (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura and T. Sekitan
  • 学会等名: ECUST -OU Symposium 2018 East-China University of Science and Technology
  • 招待講演
• [学会発表] Ultraflexible Organic Differential Amplifier for Biosignal Monitoring Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura and T. Sekitani
  • 学会等名: The 18th International Meeting on Information Display (IMID 2018)
  • 招待講演
• [学会発表] Low-Noise Signal Amplification Circuits Based on Organic Thin-Film Transistors (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura and T. Sekitani
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2018
  • 招待講演
• [学会発表] Printable strain gauge of high sensitivity and wide range for simple structural health monitoring implemented with wireless measurement syste (2018)
  • 著者名/発表者名: Teppei Araki, Shisuke Yoshimoto, Yuki Noda, Takafumi Uemura, Yuko Kasai, Shintaro Izumi, Tsuyoshi Sekitani
  • 学会等名: MRS2018 Fall Symposium PM02, Conductive Materials Reliability in Flexible Electronics
• [学会発表] Design of Conductive Gel for Sensing Weak Biosignals with High S/N Ratio (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Noda, N. Toyoshima, T. Araki, S. Yoshimoto, T. Uemura, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Fall meeting & exhibit
• [学会発表] Development of Biocompatible Gel for Measuring the Biosignal with Low Noise (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Noda, N. Toyoshima, T. Araki, S. Yoshimoto, I. Hirokazu, T. Uemura, T. Sekitani
  • 学会等名: 67th Symposium on Macromolecules
• [学会発表] A High-Resolution Printing Technique of Ag-Nanowire-Based Electrodes for Transparent Flexible Organic Transistors on a 1-μm-Thick Polymer Fil (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Takemoto, T. Araki, Y. Noda, S. Yoshimoto, T. Uemura, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Spring meeting & exhibit
• [学会発表] Threshold-Voltage Controls in Organic Transistors by the Gate Electrode Modification (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Sakaguchi, T. Uemura, M. Kondo, T. Araki, S. Yoshimoto, Y. Noda, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Spring meeting & exhibit
• [学会発表] Bio-Conformable Organic Differential Amplifier on Ultraflexible Polymer Substrate for Low-Noise Biosignal Monitorin (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Sugiyama, T. Uemura, S. Yoshimoto, M. Akiyama, M. Kondo, T. Araki, Y. Noda, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Spring meeting & exhibit
• [学会発表] Two-Months-Implantable Neural Interface Integrated with Transparent and Stretchable Metal-Nanowire-Based Tracks (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Araki, F. Yoshida, Y. Noda, T. Uemura, S. Yoshimoto, T. Kaiju, T. Suzuki, H. Hamanaka, M. Hirata, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Spring meeting & exhibit
• [学会発表] Molecular Orientation Analysis in Organic Thin-Film Transistor Device by Polarized Raman Microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama, B. S. Bhardwaj, T. Umakoshi, N. Namba, T. Uemura, T. Sekitani, P. Verma
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics 2018
• [学会発表] Highly-uniform Triptycene Modifier Layer Based on Blade Coating for Ultraflexible Organic Circuits (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kondo, T. Uemura, T. Kajitani, Y. Noda, F. Ishiwari, Y. Shoji, M. Akiyama, N. Namba, M. Sugiyama, S. Yoshimoto, T. Araki, T. Fukushima, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Fall meeting & exhibit
• [学会発表] Wireless Ultraflexible Magnetic Sensor Matrix System Integrated with Organic Driver and Amplifier Circuits (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kondo, M. Melzer, T. Uemura, D. Karnaushenko, S. Yoshimoto, M. Akiyama, N. Yuki, T. Araki, O. Schmidt, T. Sekitani
  • 学会等名: 2018 Material Research Society (MRS) Spring meeting & exhibit
• [学会発表] フレキシブルエレクトロニクスによる 高感度バイオセンシング技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 植村隆文, 関谷毅
  • 学会等名: M&BE新分野開拓研究会2018
  • 招待講演
• [学会発表] 有機トランジスタを用いたフレキシブル生体信号計測回路の設計・開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉山真弘, 植村隆文, 近藤雅哉, 秋山実邦子, 難波直子, 吉本秀輔, 野田祐樹, 荒木徹平, 関谷毅
  • 学会等名: 第13回 有機デバイス・物性院生研究会
• [学会発表] 低電圧駆動有機トランジスタの開発とフレキシブルセンサ回路への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤 雅哉, 植村隆文, 杉山 真弘, 秋山実邦子, 吉本秀輔, 荒木徹平, 野田 祐樹, Michael Melzer, Daniil Karnaushenko, Oliver Schmidt, 関谷毅
  • 学会等名: 第13回 有機デバイス・物性院生研究会
• [学会発表] 生体埋込センサを用いた微小信号モニタリングに向けた低ノイズ計測技術の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲岡美咲, 吉本秀輔, 根津俊一, 関谷毅
  • 学会等名: 大阪大学 産業科学研究所 第74回学術講演会
• [学会発表] インフラ構造物モニタリングに向けたコンクリート内塩化物イオン濃度の電気的計測に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田邊史夏, 吉本秀輔, 植村隆文, 根津俊一, 秋山実邦子, 大田裕, 荒木徹平, 野田祐樹, 関谷毅
  • 学会等名: 第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] コモンマーモセットへの埋込センサに向けた無線給電システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤井麻祐子，吉本秀輔，根津俊一，大田裕，濱中裕喜，荒木徹平，野田祐樹，植村隆文，平田雅之，関谷毅
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ2018
• [産業財産権] 電極シート (2018)
  • 発明者名: 関谷毅、吉本秀輔
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-088572
• [産業財産権] 有機薄膜トランジスタ用の電極形成方法および電極形成装置、有機薄膜トランジスタの製造方法ならびに有機薄膜トランジスタ (2018)
  • 発明者名: 関谷毅、植村隆文他
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-083277
• [産業財産権] 振動センサおよび圧電素子 (2018)
  • 発明者名: 関谷毅、植村隆文、吉本秀輔他
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2017/025589
  • 外国
• [産業財産権] 振動センサおよび圧電素子 (2018)
  • 発明者名: 関谷毅、植村隆文、吉本秀輔他
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 107123539
  • 外国
• [産業財産権] 生体信号計測装置 (2018)
  • 発明者名: 関谷毅、植村隆文、荒木徹平、吉本秀輔
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 16884982.6
  • 外国