2019 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, システム情報学研究科, 准教授 (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 |
2019年度は、２つの非接触心拍計測技術（容量結合型心電計とマイクロ波ドップラー心拍計）を組み込んだ生体計測システムの改良と、フィールドテストを継続して実施した。
平均心拍数ではなく瞬時心拍を計測するための改良アルゴリズムとして、低サンプリングレートの計測信号から、高精度心拍間隔を抽出する手法を提案した。提案手法は線形補間と自己相関心拍抽出アルゴリズムを組み合わせることで、低サンプリングレートの生体信号をアップコンバートし、さらに波形の相似性を用いて心拍間隔を抽出する。サンプリングレート32Hzの計測信号に対して、誤差5ミリ秒以内で心拍間隔が抽出できることを確認した。このアルゴリズムはサーバーサイドで動作することを前提としている。
また、マイクロ波ドップラーセンサの周波数特性を評価し、呼吸や体動ノイズ成分の少ない周波数帯から心拍を抽出するアルゴリズムをサーバーサイドで実装した。
計測回路については、容量結合型心電図計の改良を行い、オペアンプ3個、10uWで動作可能な計測回路を提案した。
これらの提案非接触計測システムを実環境で評価するため、室内環境及び車両内での性能評価を行った。室内環境では両方の手法で心拍を抽出できることを確認した。ただし容量結合型心電図は衣服の厚みに性能が左右され、寒い時期に計測が安定しない場合があった。次に、車両内でアイドリング時と低速走行時に評価を行った。アイドリング時は両方の手法で心拍を計測できたが、走行時は車体振動ノイズによりマイクロ波ドップラーセンサでの計測精度が低下した。これはセンサ部の構造で改善できる見込みである。
以上の検討により、提案センサシステムを完成し、実環境で心拍を想定通りの精度で計測できることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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