| 研究課題/領域番号 |
16H02900
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| 研究機関 | 静岡理工科大学 |
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研究代表者 |
本井 幸介 静岡理工科大学, 理工学部, 講師 (80422640)
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| 研究分担者 |
坂井 宏旭 独立行政法人労働者健康安全機構総合せき損センター(研究部), 独立行政法人労働者健康安全機構総合せき損センター(研究部), 研究員(移行) (10707037)
山越 憲一 昭和大学, 医学部, 客員教授 (40014310)
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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 | 無負担型生体計測 / 生理機能 / ネットワークシステム / 遠隔・在宅医療 / 循環器系罹患療養者 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、近年増加の一途を辿っている循環器系罹患患者における在宅療養生活を支援するため、申請者らがこれまでに開発したセンサ装着や機器操作の必要のない生体計測技術に基づいて、病院と連携した在宅モニター・遠隔支援システムを開発し、その医学的検証を行うことを目的とする。特に平成28年度は、家庭調度内蔵型体重・排泄量・心弾動図計測システムの開発とその性能評価を実施した。まず、トイレの床面と便座面に高精度荷重センサを内蔵することにより体重変化を計測可能なシステムを開発し、模擬排尿・排泄実験において良好な計測精度を確認した。また本システムを発展させ、車椅子にも設置可能なシステムを開発し、体重はもちろんのこと、心弾動図から心拍間隔を精度良く検出可能であることが確認された。一方、ベッドにおいても体重・心弾動図・呼吸を同時計測可能なシステムを試作し、従来型バイタルセンサとの同時計測・比較を行った。その結果、ベッドフレーム内の歪みセンサから得られる信号と被験者の体重が良好な相関が得られること、また呼吸についても胸部バンドとの良好な同期が確認された。しかしながら、体重計測精度・感度は循環器系疾患の管理という点から不十分であり、今後のさらなる改良が必要と考えられる。一方、脊髄損傷患者を対象とし、ベッドにおける心拍・呼吸計測システムを用いて、先行的に計測・評価を行い、その有効性や体調解析アルゴリズムの検討を行った。その結果、本法は循環器系疾患に伴う心拍変動や、呼吸の異常を検出可能であり、患者の体調変化を捉える上で有効であった。次年度については、上記ベッドにおける体重計測システムの改良と精度向上を行いつつ、さらにはベッドやトイレにおいて負担なく血圧を計測可能な薄型ユニットの開発を行い、これら情報を融合した心拍出量の評価に関する基礎的検討を行っていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成28年度研究計画においては、「家庭調度内蔵型体重・排泄量・心弾動図計測システムの開発と性能評価」を目標とし、システム開発及び精度評価を行った。まず、トイレの床面と便座面に内蔵した荷重センサにより排泄時の体重変化を捉えるシステムについては、良好に検知可能であったが、今後は座面の座り方や体幹の傾き具合による誤差を軽減可能なセンサ配置や便座形状等を検討することにより、実用化に近づくと考えられる。一方これら検出原理の車椅子における健康管理への応用を行った。その結果、車椅子上においても体重を検出し、さらに心弾動図より心拍間隔も良好に検出可能（y = 0.97x + 0.02、r = 0.97）であり、車椅子で多くの時間を過ごす患者への健康支援に有効と考えられる。次にベッド内の歪みセンサにより体重変化や呼吸を計測可能なシステムの基礎開発を行った。まず身体装着型センサによる心拍・呼吸信号と、本システムから得られる信号との同時計測を行った結果、呼吸については良好な同期が確認されたが、心拍については感度が不十分であった。一方、体重についても市販体重計との比較を行ったが、良好な相関関係（y = 0.98x - 0.50、r = 0.97）が得られたものの、被験者の体格によって十分な精度が得られない場合もあり、今後さらなる改良が必要と考えられる。一方、本年度先行的に実施した、脊髄損傷患者を対象としたベッドにおける心拍・呼吸計測の有効性評価については良好な成果が得られた。具体的には、患者の入眠・覚醒状況や、チェーンストークスや痰の影響による呼吸異常など、患者の体調変化を捉える上で有効な情報を、患者や医療スタッフに負担なく、簡便に把握することが可能であった。さらに浴槽における容量結合型電極により完全無意識型心電図計測システムや脊髄損傷患者への適応も先行検討し、良好な計測性能を確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず平成28年度の研究により確認された、ベッドにおける体重計測精度向上の必要性について、最優先で早期解決を実現する。そのために、新たなセンサの組込みや、検出用フレーム構造の改善などを予定しており、精度向上が見込まれる。一方、トイレや車椅子における体重計測システムについても、医療・介護現場に導入可能なプロトタイプシステムについて開発を同時に進めていく。次に、循環器系疾患の管理や体調変化検出には、血圧の計測が不可欠である。これまでに研究者らは、トイレ便座内蔵型血圧計測システムの開発を行ってきたものの、より安定した圧力計測、より薄型で高耐久性の局所圧迫機構の実現、さらにはベッドへの組込も可能なフラット型システムの実現など、実用化にはいくつかの課題が残されていた。そこで、平成29年度はより簡易な血圧計測システムの開発を重要課題と位置づけ、容積振動法等の計測原理を発展させたシステムを実現する。また上記心弾動図と血圧が同時に得られれば、同様に重要な評価指標である心拍出量についても推定可能となるため、これについても理論式の確率や、胸部電気的アドミタンス法による心拍出量の同時計測を行い、本法の妥当性を検証する。一方、平成28年度より実施しているベッドにおける心拍・呼吸解析に基づく体調解析の試みについても継続的に実施し、次年度以降の体調解析プログラム検討に向けた医学的データを得ていく。なお、研究連携体制については、引き続き総合せき損センター（福岡県飯塚市）との連携を継続していき、より実用的なシステムの実現に向けた評価や臨床応用検討を進めていく予定である。以上により得られた成果は、様々な対象者や分野における臨床応用も発展させていくべく、国内外における技術系・臨床系学会・学術誌等における成果発信を行っていく。
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