• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実施状況報告書

後天性因子により心臓の健康状態を解釈・推定する基盤技術の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K19923
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

黄 銘  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50728300)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード複雑活動認識 / 睡眠健康 / カフレス血圧推定 / 深層学習 / マシンラーニング
研究実績の概要

令和3年度では、確立されつつである食・運動・睡眠の後天型である生活習慣因子の計測手法に基づいて、各因子の識別、定量化の、マシンラーニングモデルの構築に着目し、研究を推進しました。具体的には、下記の研究を実施しました。
1、ウェアラブルデバイスの活動認識システムを用いて、日常的複雑な活動の自動的認識ための実測実験及び自動認識パイプラインの研究開発。実際の生活において、同じ動き(短時間の四肢運動)には曖昧さがあり、複数の活動に対応し、一つの活動の中、当該活動に属しない動きもあります。これらの問題点を解決するため、深層・統計学習技術を利用して斬新的な複雑活動の同定方法の研究開発でした。
2、睡眠の睡眠状態、睡眠の質を同定する深層学習モデルの研究開発。脳波の信号を用いた睡眠構造の同定にあたって、時間軸における多尺度的な関係をモデリングするTransformerという深層学習モデルでSoTAの結果を越えるパフォーマンスを達成しています。
3、ポータブル光電脈波(PPG)信号を用いて、血圧変動を推定するモデルの研究開発
以上の研究の推進によって、各因子に対する生信号から特徴あるいはバイオマーカーの抽出、同定手法を整備しつつあります。以上の課題に対して、研究手法の新規性や有用性が認められ、国際雑誌論文かトップレベル国際会議論文として、採用されました。

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

1、ウェアラブルデバイスから勤務状態、飲食状態のような人間の複雑な活動を認識する手法(パイプライン)の研究は先例が少ない、挑戦的な課題です。本研究で、教師なし学習やgraph neuroworkを先駆け的に本分野に導入し、有望的な結果ができました。
2、睡眠状態について、最新の深層学習モデルに斬新な前処理手法を融合したことで、最高レベルの睡眠状態分類結果を示しています。
3、血圧は循環器健康の重要な指標であり、血圧の動態を常にモニタリングする手法の研究は、少人数の実装実験で、許容範囲内の予測精度を達成しました。

今後の研究の推進方策

1、心臓、循環器状態のモニタリング実験を行い、バイオマーカーの同定アルゴリズムの検証を行います。
2、日常活動のモニタリング実験を行い、各活動の同定アルゴリズムの効能を検証します。

次年度使用額が生じた理由

国際、国内の出張は無くなりましたので、剰余金は次年度に移ります。
令和4年度に、実験の実施にあたって、発生する謝金及び国際ワークショップの開催に助成金を使用します。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Enhancement on Model Interpretability and Sleep Stage Scoring Performance with A Novel Pipeline Based on Deep Neural Network2022

    • 著者名/発表者名
      Zheng Chen, Ziwei Yang, Ming Huang, Toshiyo Tamura, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 雑誌名

      arXiv preprint

      巻: 22 ページ: 1,14

    • DOI

      10.48550/arXiv.2204.03173

  • [雑誌論文] Cancer Subtyping via Embedded Unsupervised Learning on Transcriptomics Data2022

    • 著者名/発表者名
      Ziwei Yang, Lingwei Zhu, Zheng Chen, Ming Huang, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 雑誌名

      arXiv preprint

      巻: 22 ページ: 1,4

    • DOI

      10.48550/arXiv.2204.02278

  • [雑誌論文] Recent trends in computational biomedical research2021

    • 著者名/発表者名
      Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya, Naoaki Ono, Ming Huang
    • 雑誌名

      Life

      巻: 12 ページ: 26

    • DOI

      10.3390/life12010027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discussion of Cuffless Blood Pressure Prediction Using Plethysmograph Based on a Longitudinal Experiment: Is the Individual Model Necessary?2021

    • 著者名/発表者名
      Koshiro Kido, Zheng Chen, Ming Huang, Toshiyo Tamura, Wei Chen, Naoaki Ono, Masachika Takeuchi, Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 雑誌名

      Life

      巻: 12 ページ: 1,14

    • DOI

      10.3390/life12010011

    • 査読あり
  • [学会発表] Deep Learning-Based Sleep Staging with Acceleration and Heart Rate Data of a Consumer Wearable Device2022

    • 著者名/発表者名
      Sota Kudo, Zheng Chen, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya, Ming Huang
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th Global Conference on Life Sciences and Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconciling of the distances in physical space and latent feature space for complex activity modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Yongxin Zhang, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya, Ming Huang
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th Global Conference on Life Sciences and Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] Guang Shi, Zheng Chen, Ming Huang, Renyuan Zhang, Naoaki Ono, Md Altaf-UI-Amin, Shigehiko Kanaya2022

    • 著者名/発表者名
      Algorithm Cocktail Approach for Predicting Body Constitution and Bias Recovery
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th Global Conference on Life Sciences and Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] An End-to-End Sleep Staging Simulator Based on Mixed Deep Neural Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Zheng Chen, Ziwei Yang, Dong Wang, Ming Huang, Naoaki Ono, Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring Feasibility of Truth-Involved Automatic Sleep Staging Combined with Transformer2021

    • 著者名/発表者名
      Ziwei Yang, Dong Wang, Zheng Chen, Ming Huang, Naoaki Ono, Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine
    • 国際学会
  • [学会発表] An Integrated Multi-Omics Approach for AMR Phenotype Prediction of Gut Microbiota2021

    • 著者名/発表者名
      Pei Gao, Zheng Chen, Dong Wang, Ming Huang, Naoaki Ono, Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility Analysis of Symbolic Representation for Single-Channel EEG-Based Sleep Stages2021

    • 著者名/発表者名
      Zheng Chen, Pei Gao, Ming Huang, Naoaki Ono, MD Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya
    • 学会等名
      2021 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • 国際学会
  • [図書] Recent trends in computational biomedical research2022

    • 著者名/発表者名
      Md Altaf-Ul-Amin, Shigehiko Kanaya, Naoaki Ono, Ming Huang
    • 総ページ数
      119
    • 出版者
      MDPI
    • ISBN
      978-3-0365-3230-1

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi