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2019 年度 実績報告書

呼吸を正確に計測する呼吸計の創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K13767
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

加納 伸也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (20734198)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード呼吸計 / 湿度センサ
研究実績の概要

本研究では、人間の呼吸を正確に計測する呼吸計の創成をめざして研究を行った。簡便かつ振動に強い呼吸数計測法は、学術的/社会的に意義がある課題である。本年度は以下の研究を実施した。
・呼吸計の高速化・高感度化を目的として、呼吸検知に利用する湿度センサのインピーダンス分光解析を行った。本年度に補助金で導入した恒温恒湿槽を用いて、各種湿度環境下において湿度センサのインピーダンス分光解析を進めた。ナノ粒子のサイズと塗布条件を調節して、湿度センサの応答時間を2秒とすることができた。研究初期段階の湿度センサよりも、ヒステリシスの低減(最低で約2%)を行うことができた。
研究期間全体を通じて実施した研究成果は、上記の成果に加えて、以下の通りである。
・市販の医療用酸素マスクにセンサチップ部とデータロガーを張り付けることで、ポータブルな呼吸計を試作した。データロガーはボタン電池型の製品を活用した。この試作品を装着することで、対象者の安静/歩行/走行時の呼吸数計測が可能であることを示した。既存の呼吸計測装置との比較対照実験を行い、走行時の呼吸数を試作品で精度よく計測できることを示した。
・安価で容易なセンサチップの開発法を見出した。鉛筆を用いて描いた炭素電極と、筆でコロイド状ナノ粒子を塗布して形成した湿度検出層を組み合わせて、湿度センサを形成した。金属蒸着やスピンコートといった作製プロセスを経て作製する既存のセンサチップと同様に、この簡便に作製したセンサが呼吸数検知を行えることを示した。この成果は、センサチップが柔らかい基板上に印刷法で形成可能であることを示唆するものである。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Respiratory and Cardiac Signal From Accelerometer Gently Contacting on Torso2020

    • 著者名/発表者名
      Kano Shinya, Mekaru Harutaka
    • 雑誌名

      2020 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL)

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/INERTIAL48129.2020.9090066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Respiratory rate on exercise measured by nanoparticle-based humidity sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Kano Shinya、Yamamoto Akio、Ishikawa Akira、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/EMBC.2019.8856875

    • 査読あり
  • [学会発表] Respiratory and Cardiac Signal from Accelerometer Gently Contacting on Torso2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kano and Harutaka Mekaru
    • 学会等名
      2020 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Respiratory rate on exercise measured by nanoparticle-based humidity sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Kano Shinya、Yamamoto Akio、Ishikawa Akira、Fujii Minoru
    • 学会等名
      2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)
    • 国際学会
  • [学会発表] 水分を検出原理としたポータブル呼吸センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      加納 伸也, 山本 暁生, 石川 朗, 藤井 稔, 銘苅 春隆,
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2019
  • [学会発表] ナノ粒子塗布に基づく柔軟な湿度計を用いた運動時の呼吸位相計測2019

    • 著者名/発表者名
      山本 暁生, 加納 伸也, 石川 朗
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] 柔軟なナノ粒子湿度計を用いた運動時の呼吸位相計測の妥当性2019

    • 著者名/発表者名
      山本 暁生, 加納 伸也, 石川 朗
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
  • [備考] 研究内容/研究成果

    • URL

      https://sites.google.com/view/shinyakano/

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公開日: 2021-01-27  

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