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2017 年度 実施状況報告書

心電-脈波信号のカオス時空間解析と局所決定性解析による心循環器系診断支援システム

研究課題

研究課題/領域番号 16K15016
研究機関東京農工大学

研究代表者

酒井 憲司  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40192083)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード脈波 / 心電 / ポアンカレ写像 / 非線形時系列解析 / 解析的位相解析
研究実績の概要

これまでの非線形時系列解析を継続して,心電脈波の心電ー脈波の解析を継続した.サロゲートアルゴリズムによる決定の確認を行った.Matlabに実装した相互相関関数により遅れの検出も再度行った.これまで,近赤外領域による脈波計測を行ってきたが,一般的なシリコン素子を用いたカメラによるRGB画像演算により画素の集合領域を単位とした脈波検出システムを試作した.空間的な非線形時系列解析が可能なデータセットの取得が可能となった.

近年の波形解析において解析的位相解析法(Analytical Phase Analysis:APA)の有効性が提示されているため,心電ー脈波に対してこれを適用することによって,本研究の初期目的の達成を加速することが期待できるため,APAの解析アルゴリズムのMatlabへの実装を行った.心電ー脈波は洞結節細胞群におけるペースメーカー機能は細胞群の局所同期によるものと考えられ,計測している心電や脈波は集合力学を検出しているとみなされる.そのため,本研究の派生的研究課題として,APAの非線形振動子集団への適用という汎用的なMatlabアルゴリズムを開発に着手した.特に,時系列からのヒルベルト変換を用いた位相検出の有効性が期待出来ることが明らかとなった.

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

RGB動画からの脈波検出システム試作やヒルベルト変換を用いた新たな脈解析手法が考案できたた.これらは,当初予定していた以上の新規でかつ独創的な研究成果である.

今後の研究の推進方策

RGB動画による2次元脈波計測システムの精度向上を図るとともに,それに適合したデータ解析手法を考案する.従来の非線形時系列解析の諸手法や,29年度に発表した正規化決定論的非線形予測だけではなく,ヒルベルト変換を用いた解析的位相解析を積極的に適用し,当初の達成目標の内容をより高精度のものとする予定である.

次年度使用額が生じた理由

28年度の研究実施過程において,RBG動画による2次元脈波計測システムの可能性が明らかとなったことと,解析的位相解析(APA)の有効性が明らかになったことから,それらに充当することがより効果的と判断したため,その分の予算を繰り越した.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学デービス校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学デービス校
  • [国際共同研究] ミュンヘン工科大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ミュンヘン工科大学
  • [国際共同研究] デリー大学(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      デリー大学
  • [雑誌論文] 脈波ポアンカレ断面形成における心電信号の活用2018

    • 著者名/発表者名
      桐山水響・酒井憲司
    • 雑誌名

      農業食料工学会

      巻: 80(3) ページ: 192-199

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カオス農学展望2018

    • 著者名/発表者名
      酒井憲司
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会 数理農学の基盤づくりに向けて
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction to Nonlinear Dynamics-Synchronization, Networks and Pattern Emergence -2017

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Sakai
    • 学会等名
      Intelligent Agriculture Production Technology Alliance, Taiwan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Noise Induced Phase Synchronization of Pistachio Productions in California2017

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Sakai
    • 学会等名
      Symposium on Nonlinear Dynamics and its Application to Agriculture 2017
    • 招待講演
  • [備考] 東京農工大学 研究者プロフィール

    • URL

      http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/1/0000021/profile.html

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公開日: 2019-12-27  

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