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2022 年度 実績報告書

非接触計測型IoTセンサモジュールを用いた日常場面でのストレス評価システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K01597
研究機関藍野大学

研究代表者

五十嵐 朗  藍野大学, 医療保健学部, 教授 (10570632)

研究分担者 林 拓世  藍野大学, 医療保健学部, 講師 (40582862)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2023-03-31
キーワード非接触計測 / 脈波 / 呼吸波形 / 自律神経調節機能 / ストレスチェック / IoTセンサ
研究実績の概要

本研究では,RGBカラー画像を用いた非接触計測で得られる生体情報と温湿度や照度などの環境条件を複合センシング可能な非接触計測IoTセンサモジュールの開発を目指した。まず,生体組織への光侵達長が波長により異なることに着目したRGBカラー画像からの脈波抽出処理について検討した。従来は脈波を抽出する関心領域(ROI)を固定していたが,輝度差分画像の差分値を0から1で正規化し,しきい値により輝度差分画像を2値化処理することで,一定以上の変化のある領域(ROI area)を選択的に抽出する手法を考案した。今年度は,その至適なしきい値について検討を行った。しきい値を細かく変化させて,ROI areaと抽出された脈波成分の振幅がどのように変化するのかを確認した。その結果,個人差を吸収可能な至適なしきい値を決定することができた。
呼吸などを計測する補助センサの開発に関して,今年度は6軸加速度・ジャイロセンサとMPUを内蔵した小型モジュールを使用するシステムを検討した。従来のArduinoと6軸加速度・ジャイロセンサを用いたシステムと歩行時含めて同様な結果が得られ,大幅な小型化に成功した。
長期間データから周期変動パターンの検出については,行動記録計を用いて瞬時心拍数をクラウドサーバー上に蓄積することで解析を行った。時系列データに対して,学習データを長短期記憶ネットワークにより処理し,予測値と実測値の比較を行ったところ,概ね同様な変化を示した。今年度は,短期変動に着目して,瞬時心拍間隔(RRI)の時系列データを利用する時間領域解析について検討し,RMSSD(隣接するRRIの差の2乗平方根)が副交感神経とストレス両方の指標として使用できることが確認できた。さらには,実測値と予測値を比較すると外気温による影響も見られ,ストレスや循環器疾患の予防には重要な情報であることが確認できた。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] 生体組織の光学的特性に基づいた非接触血流計測おける脈波抽出手法に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      五十嵐朗,山本裕大,種池緋菜,松下航大,林拓世
    • 学会等名
      第62回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] 生体組織の光学的特性に基づいた非接触血流計測によるストレス評価に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 朗,米田 華乃,林 拓世
    • 学会等名
      第61回日本生体医工学会大会

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公開日: 2023-12-25  

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