| 研究課題/領域番号 |
19J22555
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
寺田 貴雅 山梨大学, 医工農学総合教育部, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | 導電性織物 / 心電図 / 電子回路 / ウェアラブル機器 / IoT |
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| 研究実績の概要 |
ウェアラブル心電図測定装置に使われる電極として，ジェルを用いた電極の代わりに導電電性布のような素材が乾燥電極として用いられてきている．乾燥電極は心電図測定装置の装着者が感じる不快感の少なさや，電極が肌に与える侵襲性の低さを利点として持ち，心電図の長期的な測定を可能にする．しかし乾燥電極と肌の間のインピーダンスはジェルを用いた電極よりも高く，様々なノイズが発生する原因となることが問題となっている．これまでに電子回路・デバイスの構造・ノイズ除去アルゴリズムなどの観点から様々なノイズ除去手法が提案されている一方で，ウェアラブル心電図測定装置に採用される導電性布自体には，肌表面の電位を受信する役割しか持っていない．本研究課題では，乾燥電極の一つである導電性織物の構造に着目し，既存の電子回路や新たなノイズ除去アルゴリズムと組み合わせることで，より高精度に心電図を測定可能なウェアラブル心電図システムの構築を目指す．
採用1年目は，心電図をより高精度に測定可能な織物電極の構造の確立を目指し，電極の構造に着目した研究として，従来の布電極にはない構造を持つ電極についてのノイズ除去の有効性を明らかにした．さらに，最終年度で予定しているウェアラブル型心電図測定装置の構築に向けて，測定した信号に含まれる異常検出に関する研究についても新たに取り組み，電極と信号処理の観点から布のような乾燥電極を用いた心電図測定装置の改善を試みた．
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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
電極の構造に着目した取り組みについては，回路シミュレータによるシミュレーションに基づき，実際の電子回路および導電性布による電極の構造の検討を進めてきた．電極のプロトタイプは所属研究室のLCRメータや周波数特性分析器によって電極の特性を調査し，ノイズ除去の有効性について明らかにした．これらの取り組みによって，既存の電極にはない新たなノイズ除去手法を見出すことができた．
ウェアラブル型心電図測定装置の構築に向けた取り組みについては，調査を行う上で計算を行うマシンを購入し従来手法の検証に取り組んだ結果，本研究で想定している環境においては従来手法をそのまま適用することが難しく，改善の余地があることが明らかになった．現時点では検証段階ではあるものの，心電図の異常検出のタスクにおいて検出精度の向上を確認することができた．
前者の成果については年度内に海外論文誌への投稿が完了し，現在採用2年目内での採択を目指している．後者の成果については計算モデルの精査を進め，年度内に海外論文誌へ投稿を目指す予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は１年目と同様に，乾燥電極を用いた心電図測定装置の構築に向けて，電極と信号処理の観点から以下の2点について取り組む．
1.布としての機能の最適化
これまでに検討を行った布電極はノイズの除去に有効であるものの, 実際のウェアラブル心電測定装置に使用する際の電極のサイズや柔軟性などの，布としての利点を十分に生かせるかについて改善の余地がある．初年度に使用した導電性素材に加え，ほかにも乾燥電極として採用可能な素材について検討を引き続き進め，布としての機能の改善を目指す．
2.ウェアラブル心電測定装置に向けた信号処理の最適化
現状，心電図異常検出において精度の向上を確認したが，計算時間についての改善の余地があるため，計算量が少なくなるような手法についても検討をする予定である．また，実際にウェアラブル心電図測定装置に使うハードウェアの選定なども含め，採用するアルゴリズムの精査も同時に進める．
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