2017 Fiscal Year Research-status Report
飲酒運転撲滅のための光学的血中アルコール濃度計測法の実用化に向けた挑戦的開発研究
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16K12884
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山越 健弘 福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (70444205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 知炯 福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (10735583)
松村 健太 富山大学, 医学部, 特任助教 (30510383)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | S/N比 / 光電容積脈波 / アルコール固有の吸収波長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
道路交通法の改正により飲酒運転に関する罰則が強化され，諸外国では飲酒運転防止装置の実用化が進み，呼気ガス式手法が一般的になってきたが，様々な問題点がある．そこで，その問題点を解決できる可能性がある光学的手法に我々は着目した．すなわち光電容積脈波（PPG; photo-plethysmogram）を利用し，血中成分の吸光特性から指尖部の入射光に対して散乱された光を検出する方法である． 我々はPPG計測法を用いて血中アルコール濃度を非侵襲的に計測する研究を進めてきた．しかし，アルコール固有の吸収帯域は水への吸収度が高い近赤外長波長帯域（1100～2500 nm）の905 nm，1185 nm，および1690 nmに存在し（山越他，電気学会論文誌Ｃ, 2012），人間の身体のほとんどが水分であり，検出される光が極めて微弱で，動作や外部環境に敏感でノイズが多く，これを以下に低減できるか昨年度から実験検討を行ってきた．本年度ではノイズが生じる原因の一つとして外部からの「電磁波」の影響があるのではないか？と仮定し，アルコールに感度を持つ1185 nm波長のPPG計測時における，外部から電磁波を遮断する電磁シールドルーム（減衰性能40 dB）内／外でのS/N比の比較検討を目的とした試験を行った．実験同意が得られた健常成人男性12名を対象とし，電磁シールド内／外の条件で右手指尖部にPPG計測装置を装着しそれぞれ60秒間計測を行い（被験者は車椅子で移動）S/N比を比較した．また，PPGと同期していることを確認するために心電図計測も行なった．その結果，電磁シールド内／外でS/N比に有意な差が無いことを確認した．この結果より，電磁波はPPG計測の精度（血中アルコール濃度予測）に影響を与えないことが判った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PPG法（近赤外光）を利用した血中アルコール濃度計測は，如何にPPGを精度良く計測するかが本質（最大の焦点）であり，昨年度は指固定治具の改良を行ったが，本年度では外部環境からの電磁波がPPGにノイズを与えている可能性があると仮定し，その実験検証を行った．すなわち，電磁シールド有り／無し（電磁シールドルーム内／外）の条件で右手指尖部にPPG計測装置を装着しそれぞれ60秒間計測を行いS/N比を比較した．その結果，統計的な優位差は無く，電磁波がPPG波形のノイズ発生源で無いことが判った．これは血中アルコール濃度計測の高精度化に貢献しない結果であり，我々にとって好ましくない無い結果であるが，その知見が得られたことは有意義であることから，概ね順調に進んでいると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は回路設計と改めて指固定治具の改良の部分でS/N比を向上させる検討を行い，予備実験機の試作を行う（現在進行中）．その上で，大雑把ではあるが，アルコール有無をきちんと判別できるのか，ヒトを対象とした飲酒負荷実験を行う予定である．また，PPG取得法と解析法で新たな方法を上記と並行して考案してきたので，その方法によって予測可能かの検討も行う予定である．トライ・アンド・エラーで研究を進めてきたことで問題点や改良点が見え始めてきたので，諦めずに非侵襲血中アルコール濃度計測を実現し，飲酒運転撲滅を目指した研究を進めていきたい．
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| Causes of Carryover |
実験装置の改良と被験者試験の分を確保するため．
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