Microsoft PowerPoint - 10 詫間電波三崎提出_.ppt

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1 1 呼吸モニターによる SAS スクリーニング 居眠り検出技術 詫間電波工業高等専門学校 電子工学科 教授三﨑幸典

2 開発経緯 研究背景 筋ジストロフィー専門病院の医者からの依頼 人工呼吸器の外れによる医療事故防止 ( 人工呼吸器を使用することが多く医療事故を防止したい ) 導電ゴムを使用した呼吸モニター開発 ( 特許検索により多種多様な特許が存在することが判明 ) 寝返りや体動によるオフセット値の変化 非常にやっかい!! 圧電フィルム :PDVF を使用した呼吸モニター開発 ( 国内メーカーは一般に市販していない 特許が存在しないのでは?) 呼吸による変化の微分値を計測 無呼吸状態なら出力 0: ゼロ PDVF PolyVinylidine DiFluoride ( ポリフッ化ビニリデン ) 2

3 呼吸 測定原理 圧電フィルムの撓み 胸部の伸縮 圧電フィルムの撓みが変形 圧電フィルム両端に電圧発生 ゴム ( 弾性物 ) 圧電フィルムの撓み 呼吸により変化を繰り返す 呼吸に応じた電圧が発生 圧電フィルム ゴム ( 弾性物 ) 呼吸により変化を繰り返す人間の胸郭 ( 輪切 ) 人間の胸郭 ( 輪切 ) 胸郭の円周変化 3

4 研究背景 開発状況 SAS: 睡眠時無呼吸症候群 第一世代呼吸モニター基本特許を提出後 SAS スクリーニング用試作機開発 ( 新光電装 と共同開発 ) 電子回路部分 拡大 センサー部分 第二世代呼吸モニター第一世代呼吸モニターの欠点を解決する 使用用途拡大 4

5 研究状況 開発状況 第一世代呼吸モニター基本特許を提出後 SAS スクリーニング用試作機開発 ( 新光電装 と共同開発 ) 問題点 従来型よりストロークは大きいがまだ不足 ( 使用者の負担減 ) センサー部分 回路部分が積層できず大きい ( 小型化 ) さらに出力を大きくしたい ( より外部回路を簡単に ) 電子回路部分 電子回路部分 センサー部分 センサー部分 撓みが必要なので薄くならない センサー部分の構造上小型化できない 5

6 6 研究状況 回路部分 センサー部分 センサー部分の厚みが大きいと回路部分はセンサーとは別にしなければならない 撓みを大きくするとセンサー部分の厚みが大きくなる 理想として厚さも大きさも小さくしたい 携帯電話程度?? 回路部分 センサー部分 第二世代呼吸モニターへ

7 研究状況 第二世代呼吸モニター 圧電フィルム :PVDF カバー 呼吸による伸縮 回路部分 呼吸による伸縮 ストロークが長い カバー 呼吸による伸縮 圧電フィルム :PVDF 呼吸による伸縮 弾性材料 ( ゴム ) 注裏面から見たところ 7

8 8 研究状況 第二世代呼吸モニター 半径 : 小 半径 : 大

9 Time(a.u.) 9 第二世代呼吸モニター 研究状況 半径 : 小 :ch1 半径 : 大 :ch2 半径が小さい方が出力が大きい ( 半径が小さいと小型化が可能 ) V(a.u.)

10 研究状況 呼吸モニターの研究開発 睡眠時無呼吸症候群のスクリーニング検査 人工呼吸器での医療事故防止第一世代呼吸モニター第二世代呼吸モニター 呼吸の状態を正確に計測することが可能 車や電車の運転手の居眠りによる事故が多発 呼吸モニター 運転手の呼吸の状態を正確に把握居眠り 健康状況把握できないか? 呼吸モニターを事故防止に利用 10

11 11 研究状況 居眠り検出の可能性検証 活動 就寝状況での呼吸信号測定 日中活動している時 夜就寝時 呼吸モニターデーターロガーを接続し精密に長時間測定 眠り 居眠り時の呼吸パターン検出

12 研究状況 Signal Intensity [arb.unit] Signal Intensity [arb.unit] Time [sec] 活動中の呼吸波形 拡大 Time [sec] 活動中の波形の特徴 振幅が急に増減 体の動きは呼吸動作より素早く大きいため 振幅が急激に増減する 呼吸周期が不規則 会話をしている時は不規則になる 12

13 Signal Intensity [arb.unit] Signal Intensity [arb.unit] 睡眠中の波形 Time [sec] 拡大 Time [sec] 研究状況 睡眠中の波形の特徴 呼吸周期が一定 睡眠中の呼吸は一定である 振幅が増減していない時間 睡眠時は休みの時間がある 13

14 研究状況 Signal Intensity [arb.unit] 活動中の呼吸波形 Time [sec] Signal Intensity [arb.unit] 呼吸周期 3.3sec 睡眠中の波形 Time [sec] 活動中 睡眠中の呼吸波形の違いにより居眠り検出可能? 注睡眠中の身体状態を医学的に精密に測定する必要あり 14

15 15 従来技術とその問題点 既に実用化されている呼吸モニター用センサー 圧電フィルム :PVDF ( 従来型 ) 熱伝対 導電ゴム サーミスタ 空気圧トランスデューサ 最も有効な従来型圧電フィルムでも胸部 腹部バンド型だと拘束力が強く被験者に高負担 SAS の精密検査でこの状態は耐えられますか? 睡眠時無呼吸症候群 :SAS

16 従来技術とその問題点 ハ ルスオキシメータは 2 次的な変化精密検査不可能 家庭で測定できもっと精密なセンサー SAS の精密検査でこの状態は耐えられますか? 簡易検査 : 自宅 ( ハ ルスオキシメーター フローセンサー ) 状況により精密検査へ 精密検査 : 病院 ( センサーだらけ ) 16

17 17 新技術の特徴 従来技術との比較 既存センサーの問題点であった 高拘束力を解決することができる ( 被験者負担減 ) 呼吸を正確に把握できるので他のセンサーを使用する必要がない ( 可能性 ) 呼吸の正確な測定により居眠りなど被験者の状況を把握することができる 呼吸モニター 従来型と同様に見えるが弾性物により伸縮するため負担が非常に少ない ( 被験者により変更可能 )

18 医療分野 想定される用途 医療事故防止人工呼吸器のはずれ検出用 ( 人工呼吸器のアラームやパルスオキシメーターで十分ですか?) 呼吸モニター呼吸の深さなどをリアルタイムで計測可能 ( 呼吸を正確に測定するメリットはありませんか?) SAS( 睡眠時無呼吸症候群 ) のスクリーニング呼吸停止を正確に計測可能 ( スクリーニングで本格的な呼吸を測定できるメリットはありませんか?) この他に使えそうな場所ありませんか? 医療系の新しいセンサーとして使用しませんか? ( 呼吸と睡眠の関係を精密計測 ) ( 呼吸信号と脳波など ) 18

19 19 想定される用途 安全分野 居眠り防止呼吸データから居眠りを検出可能 ( 特許出願中 ) ( 大量輸送機関の運転士の状況をリアルタイムで把握 自動車へ応用 ) 突発的な病気の把握呼吸 心拍 体動が測定可能 ( 呼吸 心拍 体動を 1 つのセンサーで測定し判断が可能 ) この他に使えそうな場所ありませんか? 現在問題になっている安全をきちんと測定しませんか? ( 呼吸以外にも利用可能 ) ( 利用分野を考えると需要は多くないでしょうか???)

20 20 想定される用途 工業分野 圧力配管の破断検出配管の円周の伸びパターンから異常検出 ( 非常に簡単なセンサーで出力が大きく 高感度計測が可能 ) 回転体や振動体の分析セラミック系センサーで測定できない部品の分析 ( しなやかな圧電素子を使用しているため いろいろな形状に対応可能 ) この他に使えそうな場所ありませんか? 回転体 ( モーターやギヤー ) の振動計測に困っていませんか? ( 現在の信号と比較可能 実用化が早い ) ( 今より精密測定可能???)

21 実用化に向けた共同研究方針 現在 汎用の測定システムを製作中 ( 共同研究 ) 測定対象に合わせた増幅度や入力インピーダンスを選択可能現在の呼吸モニターでは不可能 ) 今年中汎用システム完成 ( 予備実験 ) ( 信号をパソコンで簡単に計測可能 ) 無料貸し出し ( 測定できるようセットアップします ) ( 共同研究契約先に無料で汎用システム提供 ) 本研究室と協力しながら開発 開発サイクルを短く ( 同じ測定システムを持っていると同じ条件で取得したデータを確認できる ) ハードウェア ソフトウェア開発 ( 共同研究先の要求に共同研究会社がお答えします 有償予定 ) 21

22 22 研究に関する知的財産権 発明の名称 : 体動検知センサーおよびそれを用いた体動モニタリングシステム 出願番号 : 特願 出願人 : 独立行政法人国立高等専門学校機構 発明者 : 三崎幸典

23 お問い合わせ先 技術内容について 詫間電波工業高等専門学校電子工学科教授三﨑幸典電話 : FAX: ライセンスについて 権利者窓口詫間電波工業高等専門学校企画室電話 : FAX: 文部科学省産学官連携コーディネーター今井正三郎電話 : FAX: 連携について あいち健康長寿産業クラスター推進協議会 ( 財 ) 科学技術交流財団クラスター マネージャー小坂岑雄 ( こさかみねお ) 電話 : FAX: cho-ju@astf.or.jp 23