Wearable optical integrated sensor and mechanical unit appresed to base of a calf's tail

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K05911
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Sojo University (2023-2024); Kyushu University (2022)
• Principal Investigator: Nogami Hirofumi 崇城大学, 工学部, 准教授 (50736147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢用 健一 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 研究領域長補佐 (40343967) ; 兒嶋 朋貴 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 研究員 (80781145)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ストレス見える化 / ウエアラブルセンサ / 生体情報計測 / 心拍間隔変動値 / 脈拍間隔変動値 / 体動ノイズ / 畜産

Outline of Final Research Achievements

We developed a pressure-applied pulse wave sensor with an integrated spring mechanism and a compact logger for attachment to the base of a cow’s tail. This system enabled stable overnight recording of synchronized PPG and ECG signals, avoiding data loss due to cable disconnection. A strong correlation between PRI and RRI was confirmed, indicating its potential as a stress indicator. The easy-to-attach design improved usability and signal reproducibility. This system supports motion artifact reduction and physiological analysis, and is expected to contribute to stress monitoring in group-housed cattle on farms.

Free Research Field

生体情報計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウシ尾根部に装着可能な定圧付与型脈波センサと小型ロガーを用いたストレス反応計測手法を確立し、非侵襲かつ高精度な生体信号の長時間取得を実現した点で学術的意義は大きい。特に、安定した区間では、脈波センサによる脈拍間隔変動値（PRI）と心電計による心拍間隔変動値（RRI）に高い相関が確認され、ストレス指標としての有効性が示唆された。今後、計測時間の長期化と精度向上により、大規模に飼育される家畜個体のストレスを定量的に把握可能とする技術へ発展する可能性がある。これは、疾病の早期発見・予防を通じた持続可能な畜産への貢献という社会的意義を有している。