2017 Fiscal Year Annual Research Report
計測精度とユーザビリティを両立する非接触生体センサーシステムの研究
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16H05868
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
和泉 慎太郎 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (60621646)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ウェアラブル / 生体信号処理 / 生体計測 / ヒューマンインターフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、活動量計測やストレス推定、心疾患予測を目的とし、非接触で心拍変動と加速度を計測可能、かつ携帯可能な生体センサーの開発を目的としている。さらに、センサーデータをサーバサイドで解析・フィードバックし、センサーを個人最適化して高精度化する手法を開発する。現在、特にマイクロ波ドップラーセンサーを用いた非接触心拍間隔計測手法と、容量結合型センサーを用いた非接触心電計測手法に着目し、その低消費電力実装とノイズ耐性向上アルゴリズムの検討を行っている。
平成２９年度は、まず２つの計測手法を3cm角サイズの小型プロトタイプとして実装し、実験室内と車両内でそれぞれ１０名程度の被験者に対して性能評価を行った。マイクロ波ドップラーセンサーに対しては、個人差が計測波形に与える影響を明らかにし、その影響を除外して心拍間隔を抽出する方法を提案した。容量結合型センサーに対しては、電極のサイズと材質および絶縁方法による性能への影響を評価し、特に走行中の車両内で計測可能な構成を提案した。
次に、提案非接触計測手法で得られる心拍間隔と、従来の３軸加速度センサーを組み合わせる活動量推定アルゴリズムの開発、及びハードウェア実装について評価を行った。低消費電力に特化させた実装では、容量結合型と提案活動量推定アルゴリズムの組み合わせで約30uAの消費電流で実現できる見通しを得た。また、上位の信号処理に用いる32bitマイコンとSRAMを65nm CMOSプロセスで試作し、消費電力性能を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り、活動量推定アルゴリズムの開発を完了し、プロトタイプを用いたデータの収集、及び計測手法の改善と性能評価を行った。LSI試作についてはアルゴリズムが未確定であったため、汎用のマイコンとSRAMを回路IPとして試作を行った。フィールドテストは計画よりも前倒しで進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度以降はサーバー連携による個人最適化アルゴリズムの開発を行い、引き続きセンサーシステムの改良試作及びフィールドテストを行う。当初は２つの非接触計測手法を１つに絞り込む予定であったが、同時計測によって可用性を向上させる方法も今後検討を行う。
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[Journal Article] A 11.3-uA Physical Activity Monitoring System Using Acceleration and Heart Rate,2018
Author(s)
M. Nakanishi, S. Izumi, M. Tsukahara, H. Kawaguchi, H. Kimura, K. Marumoto, T. Fuchikami, Y. Fujimori, and M. Yoshimoto
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Journal Title
IEICE Trans. Electron.
Volume: vol. E101-C, no. 4
Pages: 233-242
Peer Reviewed
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