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生体情報センシングとヘルスケアへの最新応用

生体情報センシングとヘルスケアへの最新応用

~ウェアラブル、非侵襲・非接触計測、連続モニタリング~

目次

第1章 生体情報の計測ノウハウとデータ解析、評価のポイント

~心拍、脈波、血圧、脳波、呼気、発汗~

  • 1. 心拍を活用したシステム
  • 2. 脈波
  • 3. 血圧
    • 3-1 オシロメトリック法
    • 3-2 リバロッチ・コロトコフ法
  • 4. 脳波
    • 4-1 脳の状態を測るということ
    • 4-2 脳波とは
  • 5. 呼気
  • 6. 発汗

第2章 心拍、呼吸の計測、センシング技術

第1節 マイクロ波ドップラーセンサを用いた非接触心拍計測技術
  • 1. ウェアラブル生体センサの課題と心拍計測の低侵襲化
  • 2. マイクロ波ドップラーセンサを用いた心拍の計測
    • 2-1 ドップラーセンサの基礎
    • 2-2 ドップラーセンサとノイズ
  • 3. ノイズ対策と心拍抽出
  • 4. 性能評価
第2節 小型マイクロ波レーダーによる心拍、呼吸の計測技術
  • 1. マイクロ波レーダーによる心拍数および呼吸数計測の原理
  • 2. 心拍・呼吸の非接触計測技術の比較
  • 3. マイクロ波レーダーによる心拍数および呼吸数計測の精度とその応用
    • 3-1 マイクロ波レーダーによる心拍数および呼吸数計測精度の評価
    • 3-2 マイクロ波レーダーによる心拍・呼吸計測技術の感染症スクリーニングへの応用
第3節 ネックバンド型ハイブリッドバイオセンサの開発と生体計測技術
  • 1. ネックバンド型心電図計測デバイス
    • 1-1 頸部心電図誘導法
    • 1-2 フレキシブル電極
    • 1-3 心電図R波検出用フィルタ (雑音低減フィルタ)
    • 1-4 日常生活動作時の心電図モニタリング
    • 1-5 不整脈の検出例
  • 2. ネックバンド型呼吸モニタリング
    • 2-1 口腔咽喉音分析による呼吸モニタリング
    • 2-2 低呼吸・無呼吸の自動検出
    • 2-3 OSAHS患者の口腔咽喉音 (呼吸音) による無呼吸・低呼吸の自動検出
第4節 呼吸心拍リズムの常時モニタリングと心理ストレスの測定技術
  • 1. 呼吸性洞性不整脈 (RSA) とは
  • 2. 呼吸性不整脈の位相コヒーレンスを用いた心臓自律神経活動の評価
    • 2-1 心理ストレス時の自律神経活動の評価
    • 2-2 摂食行動時の自律神経活動の評価
    • 2-3 姿勢変化時の自律神経活動の評価
  • 3. RSAの位相コヒーレンスのウェアラブルモニタリング
  • 4. 振動センサを用いた心拍,呼吸およびλの無拘束モニタリング
第5節 圧電センサを用いた心拍、呼吸信号の抽出技術
  • 1 心拍呼吸機能とその測定
    • 1-1 心拍
    • 1-2 呼吸
    • 1-3 フィルム型センサ材料
  • 2. 圧電センサアレイによる心拍、呼吸測定
    • 2-1 方法
      • 2- 1-1 対象
      • 2- 1-2 課題
      • 2- 1-3
      • 2- 1-4
    • 2-2 結果
      • 2- 2-1 記録波形
      • 2- 2-2 ICA結果
      • 2- 2-3 成分選択結果
      • 2- 2-4 ピーク検出結果
    • 2-3 考察
      • 2- 3-1 心拍成分
      • 2- 3-2 呼吸成分
第6節 シート型微小変位センサを用いた心拍数の計測技術
  • 1. シート型微小変位センサ
    • 1-1 シート型微小変位センサの動作原理
  • 2. 心拍数推定アルゴリズム
  • 3. 心拍数推定精度予測のための指標
    • 3-1 高周波成分 (HF) および規格化高周波心拍成分 (nHF)
    • 3-2 脈動間隔変動係数 (CVBB)
    • 3-3 信号振幅変動係数 (CVPA)
  • 4. 提案手法の評価
    • 4-1 実験内容
    • 4-2 提案アルゴリズムによる心拍数推定の結果
    • 4-3 心拍数推定精度予測のための指標
第7節 顔画像による非接触心拍計測とストレス、情動の推定
  • 1. 5バンドカメラを用いた非接触心拍計測法 (従来法)
    • 1-1 撮影環境
    • 1-2 関心領域の決定
    • 1-3 信号取得と前処理
    • 1-4 時間軸の独立成分分析
    • 1-5 ピーク検出
    • 1-6 精度検証
    • 1-7 心拍変動スペクトログラム
  • 2. RGBカメラを用いた色素成分分離に基づく非接触心拍計測法 (提案法)
    • 2-1 色素成分分離手法
    • 2-2 空間軸の独立成分分析
    • 2-3 顔画像に対する色素成分分離
    • 2-4 脈波検出方法
  • 3. 実験 (RGBカメラを用いた提案法の有効性の検証)
    • 3-1 実験手法
    • 3-2 実験結果
      • 3- 2-1 色素成分分離による脈波の抽出
    • 3-3 考察
  • 4. 情動 (感情) のモニタリング
    • 4-1 実験
    • 4-2 実験結果
第8節 アクティブステレオ法による非接触心拍計測技術
  • 1. 技術の背景
  • 2. 方法
    • 2-1 アクティブステレオ法
    • 2-2 波線グリッドパターン
    • 2-3 波線グリッド能動ステレオ法の概要
    • 2-4 波線グリッド能動ステレオによる三次元復元
    • 2-5 生体信号検出と可視化
  • 3. 実測
    • 3-1 測定の概要
    • 3-2 心拍と呼吸の分離抽出
    • 3-3 胸壁表面に現れる心拍の可視化

第3章 脈波の計測、センシング技術とノイズ低減

第1節 光電脈波計による心拍計測と体動ノイズキャンセリング
  • 1. 光電容積脈波と体動ノイズの発生要因
  • 2. 適応キャンセラの原理
    • 2-1 Least Mean Square (LMS) アルゴリズム
    • 2-2 Normalized LMS (NLMS) アルゴリズム
    • 2-3 Recursive Least Square (RLS) アルゴリズム
  • 3. 適応キャンセラを用いる体動ノイズのキャンセル法
    • 3-1 容量センサを用いる方法
    • 3-2 色の異なる2つのPPGセンサを用いる方法
    • 3-3 2つのPDを用いる方法
    • 3-4 2つのPPGセンサを用いる方法
      • 3- 4-1 構成と原理
      • 3- 4-2 パラメータの設定とMAキャンセル性能の評価
  • 4. 適応キャンセラを用いない体動ノイズのキャンセル法
第2節 脈波センシング技術と血圧推定
  • 1. 心血管系の解剖生理と非侵襲計測
    • 1-1 血管系の解剖生理と脈波伝播機序
    • 1-2 心電図と脈波計測
  • 2. 日常モニタリングと血圧推定
    • 2-1 容量性結合を利用した心電図計測
    • 2-2 脈波伝播と血圧推定
  • 3. 足底からの心血管系生理情報計測
  • 4. 生体計測マット
    • 4-1 計測システム
    • 4-2 脈波伝播速度算出のためのディジタル信号処理
  • 5. 計測システムの評価と血圧推定
    • 5-1 脈波伝播速度を利用した血圧推定
第3節 橈骨動脈波形の測定と脈波計測技術
  • 1. 橈骨動脈波形の測定の基礎知識
  • 2. 橈骨動脈の測定原理
    • 2-1 血圧の測定原理
    • 2-2 血液の速度測定
    • 2-3 血管の容積変化の測定
    • 2-4 血管の伸縮の測定
  • 3. 橈骨動脈の測定方法
  • 4. 試作した手首用血圧測定装置
    • 4-1 血圧測定装置の概要
    • 4-2 本装置による橈骨動脈圧波形
    • 4-3 3チャンネルによる橈骨動脈圧波形
    • 4-4 運動前後の橈骨動脈圧波形
    • 4-5 性差によるAI値
    • 4-6 アトラクタの再構成
第4節 ウエアラブル脈波センサと中心血圧管理システムの研究開発
  • 1. 背景
  • 2. 循環器シミュレータ
    • 2-1 電気回路としてのモデル化
    • 2-2 動脈系のモデリング
    • 2-3 循環器シミュレータの実装
  • 3- 動脈モデルに対する圧伝達関数
    • 3-1 伝達関数
    • 3-2 大動脈モデルに対する圧伝達関数
  • 4. 実験による圧伝達関数の評価
    • 4-1 実験において使用するデータ
    • 4-2 評価基準
    • 4-3 評価結果
  • 5. ウエアラブル脈波センサと中心血圧管理システムの試作
    • 5-1 中心血圧管理システムの構成
    • 5-2 ウエアラブル脈波センサ
    • 5-3 中心血圧管理システムの検証

第4章 低負担、無拘束な血圧測定技術の開発とウェアラブル化

第1節 ウェアラブル血圧センサの開発と連続測定技術
  • 1. 脈波伝播速度法に基づく血圧計測原理
  • 2. ウェアラブル血圧センシングシステム
  • 3. 血圧算出式のパラメータ校正方法
  • 4. 体動補償方法
  • 5. 血圧関連行動識別機能
第2節 超音波アレイシートを用いたウェアラブル血圧センサの開発
  • 1. 超音波アレイシートの設計と試作
  • 2. 結果と考察
第3節 光電容積脈波を用いた常時カフレス血圧推定に向けた基礎的研究
  • 1. 負荷起因・周辺温度・日内変動による血圧変動
    • 1-1 血圧変動の推定特徴量
    • 1-2 血圧変動量の推定方法
    • 1-3 血圧変動計測
    • 1-4 血圧変動量の推定結果
  • 2. 夜間就寝時における光電容積脈波センサのみを用いたカフレス血圧変動量推定
    • 2-1 血圧変動量の推定手法
    • 2-2 血圧変動計測
    • 2-3 血圧変動量の推定結果
    • 2-4 夜間就寝時における血圧変動量推定
第4節 カメラ映像を用いた血圧変動の非接触計測、推定手法
  • 1. 身体映像における脈波伝搬時間差に基づく血圧変動推定
    • 1-1 映像脈波
    • 1-2 脈波伝搬時間
    • 1-3 映像からの脈波伝搬時間差算出アルゴリズム
    • 1-4 映像脈波の瞬時位相差
  • 2. 血圧変動推定評価実験
    • 2-1 実験方法
    • 2-2 実験結果
    • 2-3 考察

第5章 ウェアラブル体温計の開発と小型、フレキシブル化

第1節 ウェアラブルセンサを用いた深部体温の推定方法
  • 1. 深部体温計測の現状
  • 2. 深部体温推定法の概要
    • 2-1 生体温熱モデル
    • 2-2 Gaggeの2ノードモデルによる体温シミュレーション
      • 2- 2-1 深部層における熱計算
      • 2- 2-2 皮膚層における熱計算
      • 2- 2-3 パラメータによる個人差の表現
  • 3. 運動中の深部体温推定法
    • 3-1 入力の取得方法
    • 3-2 ウォーミングアップによるパラメータ調整
  • 4. Gaggeの2ノードモデルの改良
  • 5. ケーススタディ
第2節 MEMS熱流束センサによるウェアラブル深部体温計の開発
  • 1. 熱流束による深部体温推定原理
  • 2. MEMS熱流束センサ
    • 2-1 センサ構造
    • 2-2 熱分布シミュレーション
    • 2-3 センサパッケージ構造
    • 2-4 深部体温推定実験
  • 3. 熱抵抗未知の場合の深部体温推定
    • 3-1 双熱流方式の原理
    • 3-2 MEMS双熱流方式構造
    • 3-3 MEMS双熱流深部体温推定式
    • 3-4 双熱流方式における接触抵抗についての考察
    • 3-5 MEMS双熱流方式での深部体温推定実験
第3節 イヤホン組込型深部体温計の開発と連続計測
  • 1. テーラー・メイド型イヤホンを用いた深部体温連続計測システム開発
  • 2. システムの精度評価試験
    • 2-1 高温環境でのシステム精度評価試験
    • 2-2 運動条件でのシステム精度評価試験
  • 3. 熱中症が大きな問題となっている現場での試験
  • 4. 日常生活における熱中症予防システムを目指した今後の課題
    • 4-1 様々な使用条件による深部体温としての精度評価
    • 4-2 超小型サーモパイルセンサを用いたシステムの改良
第4節 印刷法によるフレキシブル体温計の作製と計測技術
  • 1. 従来の温度センサ
  • 2. ポリマーPTC
  • 3. 体温付近で反応するポリマーPTC
  • 4. 印刷可能なフレキシブルポリマーPTC

第6章 生体情報センシングによる睡眠状態モニタリング技術

第1節 無拘束センシング技術による生体情報抽出と睡眠状態の判定
  • 1. 無拘束センシング技術による生体情報抽出
    • 1-1 無拘束センシング技術概要
    • 1-2 心拍抽出
    • 1-3 呼吸抽出
    • 1-4 体動 (粗動) 抽出
  • 2. 睡眠状態の判定技術
    • 2-1 在床判定方法
    • 2-2 在床判定精度
    • 2-3 睡眠覚醒判定
    • 2-4 睡眠覚醒精度
  • 3. 無拘束センシング技術を用いた応用例
    • 3-1 ストレス計測への応用
      • 3- 1-1 被験者試験
      • 3- 1-2 試験結果
      • 3- 1-3 ソファー式ストレス度測定器
    • 3-2 睡眠時空調制御への応用
      • 3- 2-1 ウルトラディアンリズム制御
      • 3- 2-2 被験者試験
      • 3- 2-3 試験結果
      • 3- 2-4 睡眠時専用コントローラー
第2節 マイクロ波センサを用いた睡眠状態の可視化技術
  • 1. 開発技術
    • 1-1 センサ概要
    • 1-2 解析
      • 1- 2-1 呼吸数,心拍数の算出
      • 1- 2-2 体動検出による睡眠,覚醒判定
      • 1- 2-3 姿勢判定
  • 2. 実験
  • 3. 評価
    • 3-1 体動による睡眠,覚醒判定
    • 3-2 心拍数
    • 3-3 呼吸数
    • 3-4 考察
  • 4. 見守り用途への活用
第3節 光ファイバ型睡眠時無呼吸センサの開発とその応用展開
  • 1. 4ch F-SASセンサシステム
    • 1-1 多チャンネルF-SASセンサシステムのホテル内現場試験
    • 1-2 多チャンネルF-SASセンサシステムの小児SAS臨床試験
  • 2. 光ファイバシートを用いた心拍測定
    • 2-1新生児におけるF-SASセンサによる無拘束性心拍呼吸計測
  • 3. F-SASセンサによる自動就寝体位判別
  • 4. F-SASセンサシステム完全自動解析とPSG診断結果との比較
  • 5. F-SASセンサの小型化
  • 6. 小型F-SASセンサシステムの小児SAS診断への適用
  • 7. 小型F-SASセンサシステムの人間ドックにおけるSASスクリーニング:F-SASセンサと終夜パルスオキシメータとの比較
  • 8. 小型F-SASセンサによる成人SASスクリーニング:小型F-SASセンサとポリソムノグラフィーとの比較
第4節 触覚センサによる睡眠時状態検出とモニタリング技術
  • 1. 触覚センサを用いた睡眠モニタリングシステムの構成
  • 2. 呼吸・心拍測定方法
  • 3. 姿勢判別のためのパターン処理
  • 4. 姿勢判別の評価実験
    • 4-1 サンプルデータと評価方法
    • 4-2 学習
  • 5. リアルタイムプログラムとS/N比
第5節 快眠ガイドを含む無拘束睡眠モニタシステムの開発
  • 1. 無拘束睡眠モニタ
  • 2. 多点感圧センサ睡眠シート法による睡眠経過図
  • 3. 多点感圧センサ睡眠シート法から得られる睡眠障害の判定に必要な睡眠指標
  • 4. 無拘束睡眠モニタ (多点感圧センサ睡眠シート法) の健康管理への応用
    • 4-1 飲酒の呼吸・体動への影響
    • 4-2 カフェインの睡眠への影響
    • 4-3 照明の睡眠への影響
  • 5. 無拘束睡眠モニタ (多点感圧センサ睡眠シート法) による精神疾患における有用性
    • 5-1 症例1 統合失調症
    • 5-2 症例2 うつ病
    • 5-3 無拘束睡眠モニタによる判定
  • 6. 快眠ガイド

第7章 体動、バイタルサインを用いた高齢者見守りシステムと異常検知技術

第1節 超広帯域無線による非接触生体情報モニタリングと見守りセンサへの応用
  • 1. 超広帯域電波センサ
    • 1-1 超広帯域電波センサ
    • 1-2 ステップドFM 電波センサ
      • 1- 2-1 原理
      • 1- 2-2 干渉回避
  • 2. 超広帯域無線による呼吸監視
    • 2-1 呼吸監視センサ
    • 2-2 測定環境と測定方法
    • 2-3 実験結果
  • 3. 干渉回避とUWB見守りセンサ
    • 3-1 干渉回避
      • 3- 1-1 干渉検知特性
      • 3- 1-2 干渉回避特性
    • 3-2 介護用見守り電波センサ
第2節 低解像度赤外線センサアレーを用いた行動識別技術と見守りシステム
  • 1. 低解像度赤外線センサアレー
  • 2. システムモデル
  • 3. 行動識別アルゴリズム
  • 4. 評価関数
    • 4-1 無人と静止の識別
  • 5. 特徴量抽出
    • 5-1 平均
    • 5-2 分散
    • 5-3 尖度
    • 5-4 歪度
    • 5-5 四分位範囲
    • 5-6 範囲
  • 6. 識別
  • 7. 実験
    • 7-1 実験機器
    • 7-2 実験諸元
    • 7-3 実験結果
第3節 距離画像センサを用いた高齢者の転倒検出システム
  • 1. 転倒早期発見の重要性
  • 2. 転倒早期発見の難しさ
    • 2-1 転倒早期発見に関する問題
    • 3-2 従来の転倒検出システムの欠点
      • 3- 2-1 加速度センサによる転倒検出デバイス
      • 3- 2-2 圧力センサによる離床検出システム
    • 3-3 転倒検出システムの要件
      • 3- 3-1 高齢者の受容性
      • 3- 3-2 転倒検出領域の拡張機能
      • 3- 3-3 転倒場所の通知機能
      • 3- 3-4 転倒者の状態の可視化機能
    • 3-4 調査のまとめ
  • 4. 転倒検出システムの開発
    • 4-1 ハードウェア構成
    • 4-2 ソフトウェア構成
  • 5. 転倒検出システムの性能評価
    • 5-1 データ収集
      • 5- 1-1 参加者
      • 5- 1-2 環境
      • 5- 1-3 手順
      • 5- 1-4 性能評価
  • 6. 転倒早期発見システムの印象評価
    • 6-1 参加者
    • 6-2 評価方法
    • 6-3 実験条件
      • 6- 3-1 離床センサ条件
      • 6- 3-2 転倒検出システム (常時位置映像表示) 条件
      • 6- 3-3 転倒検出システム (異常時位置映像表示) 条件
    • 6-4 被介護者の印象:アンケート結果
      • 6- 4-1 転倒検出システムを使いたいと思う度合
      • 6- 4-2 転倒検出システムの安心感
    • 6-5 被介護者の印象:インタビュー結果
      • 6- 5-1 離床センサ条件
      • 6- 5-2 転倒検出システム (常時位置映像表示) 条件
      • 6- 5-3 転倒検出システム (異常時位置映像表示) 条件
    • 6-6 印象評価のまとめ
第4節 静電容量型フィルム状近接センサの作製と人の動き、呼吸の検出技術
  • 1. 社会的な背景と現状の見守り技術
  • 2. フィルム状近接センサとは
  • 3. フィルム状近接センサの製造方法
    • 3-1 スクリーン印刷
    • 3-2 スクリーン印刷とスクリーンオフセット印刷を組み合わせた両面印刷
  • 4. センサの特性評価
    • 4-1 実験手法
    • 4-2 実験結果
    • 4-3 電界シミュレーション
      • 4- 3-1 センサの近傍領域
      • 4- 3-2 センサから遠方の領域
  • 5. さりげない呼吸センシング
第5節 床面設置センサによる高齢者見守り支援システムの提案と部分試作
  • 1. 高齢者見守り支援システムの提案構成
    • 1-1 従来の見守り支援システム
    • 1-2 見守り支援システムに関する研究
    • 1-3 提案する見守り支援システム
  • 2. システムの部分試作
    • 2-1 試作機能の範囲
    • 2-2 ActMonプログラムの処理概要
    • 2-3 信号フィルタリング処理
    • 2-4 試作プログラムの機能
    • 2-5 床面設置センサ実験システム
  • 3. 結果
第6節 ユビキタス脈波・血流センサによる転倒検知への応用
  • 1. 検知対象とする転倒の定義
  • 2. バイタルサインに着目した経緯
  • 3. 脈波・血流量を利用した転倒検知のフロー
  • 4. ユビキタス脈波・血流量センサの開発
    • 4-1 光電式脈波センサの原理
    • 4-2 一般的な脈波センサの問題点
    • 4-3 直交分離増幅器
    • 4-4 ユビキタス脈波・血流量センサの試作
  • 5. ユビキタス脈波・血流量センサを用いた転倒検知実験
    • 5-1 実験方法
    • 5-2 実験結果と考察
第7節 スマートフォンを利用した転倒検知システムの開発と検出精度向上
  • 1. 従来研究
    • 1-1 転倒検知の既存サービスと課題
    • 1-2 スマートフォンを使用した転倒検知と課題
  • 2. 複数のセンサを用いた検出手法
  • 3. 実装方法
    • 3-1 加速度センサによる計測
    • 3-2 ジャイロセンサによる測定
    • 3-3 気圧センサによる測定
    • 3-4 Androidアプリケーション
  • 4. 評価実験
    • 4-1 評価手法
    • 4-2 評価結果と考察
  • 5. システムの高機能化
第8節 体動検知による転倒防止、行動予測システムの開発
  • 1. ファジィ推論を用いた転倒危険度推定システム
    • 1-1 転倒危険度推定システムの概要
    • 1-2 モデル化のための教師データ
    • 1-3 ファジィ推論による転倒リスク判断モデル
      • 1- 3-1 メンバシップ関数の定義
      • 1- 3-2 ファジィルールの定義
    • 1-4 RCGAを用いたメンバシップ関数の最適化
  • 2. 看護師判断モデルの構築と検証
    • 2-1 検証条件
    • 2-2 検証結果
    • 2-3 教師データの選定と推定システムへの影響
    • 2-4 転倒アセスメントスコアごとのモデル構築
    • 2-5 患者の姿勢推定とQOL

第8章 非侵襲血糖値センサの開発動向とモニタリング技術

第1節 マウスガード型キャビタス (体腔) センサの開発と唾液中グルコースの計測技術
  • 1. 生体情報センシング技術と健康管理への展開
  • 2. マウスガード型キャビタスセンサの開発
    • 2-1 マウスガード材料を基板としたグルコースセンサ
    • 2-2 マウスガード型バイオセンサの作製
    • 2-3 マウスガード型バイオセンサの特性評価
    • 2-4 歯科用ファントムを用いた唾液グルコース計測
第2節 体外診断デバイスに向けた半導体バイオセンシング技術
  • 1. 半導体バイオセンサの原理
  • 2. 半導体/バイオインターフェイス構造の理解・設計・応用
  • 3. 診断医療における半導体バイオセンサの可能性
    • 3-1 採血フリーグルコーストランジスタ
    • 3-2 酵素活性イオンセンシングに向けた一方向固定酵素ゲートトランジスタの創製
    • 3-3 アレルギー診断に向けた半導体原理に基づくバイオセンシング技術
    • 3-4 Molecular charge contact法による生体分子計測
    • 3-5 分子動力学シミュレーションによる半導体/バイオインターフェイス構造の解明
    • 3-6 マルチバイオパラメータの同時計測技術
第3節 糖化反応後期生成物 (AGEs) を用いた健康状態モニタリング技術
  • 1. 指尖での経皮蛍光測定について
  • 2. 生体内に存在する蛍光分子
  • 3. 糖尿病合併症スクリーニング装置としての臨床応用
  • 4. ヒト臨床試験
  • 5. 指尖における経皮蛍光強度と糖尿病合併症の進行
第4節 レーザを用いた手のひらサイズの非侵襲血糖値センサの開発
  • 1. 中赤外レーザを用いた非侵襲血糖値センサの開発
  • 2. 非侵襲血糖測定試験
第5節 遠赤外光を用いた無侵襲血糖測定法の開発
  • 1. 遠赤外分光法の測定原理と光ファイバを用いた測定系
  • 2. グルコースゲルの測定とヒトを対象とした分析結果
第6節 赤外分光分析を用いた非侵襲血糖値計測法の開発
  • 1. 近赤外分光分析での非侵襲血糖値測定方法
    • 1-1 近赤外分光分析の原理と分光装置
    • 1-2 吸収スペクトルからの血糖値算出方法
    • 1-3 グルコース水溶液での定量測定実験
  • 2. 非侵襲血糖値測定での個人差低減に向けた実験
    • 2-1 血糖値算出用検量線の構築方法について
    • 2-2 測定部アタッチメントと解析波長範囲による血糖値算出への影響
    • 2-3 脈拍による血糖値算出結果への影響
  • 3. 非侵襲血糖値測定用近赤外分光測定システムの開発
    • 3-1 近赤外分光器の選定
    • 3-2 開発した非侵襲血糖値測定用近赤外分光システムの概要

第9章 生体ガス (呼気、皮膚) センサの小型、高感度化と診断技術

第1節 生化学式ガスセンサ (バイオスニファ) の計測技術とその応用
  • 1. 酵素を利用したガス・匂い成分の高感度センシング
  • 2. 脂質代謝評価のための生化学式ガスセンサ「バイオスニファ」
    • 2-1 酵素を用いたアセトンガス用バイオスニファ
    • 2-2 呼気中アセトン計測による脂質代謝評価
第2節 コレステリック液晶を用いたガスセンサの開発
  • 1. コレステリック液晶によるガス検知の原理
    • 1-1 コレステリック液晶の選択反射特性
    • 1-2 ピッチ変化に及ぼす諸要因
    • 1-3 ガス検知のアルゴリズム
  • 2. 試料 (センサ部) 調製とその評価
    • 2-1 試料調製
    • 2-2 選択反射波長スペクトルの測定
  • 3. 色変化に及ぼす諸要因
    • 3-1 液晶基本骨格
    • 3-2 官能基の構造
    • 3-3 カイラル材料
    • 3-4 液晶誘電率異方性の影響
  • 4. ガス検知の高感度化、選択性の向上
  • 5. 選択反射ピーク波長シフトのメカニズム
    • 5-1 長波長シフト
    • 5-2 短波長シフト
第3節 携帯型呼気センサーの開発とアンモニア成分の測定技術
  • 1. 呼気分析に高まる期待
  • 2. 新しいアンモニア検知材料CuBr
  • 3. 高感度・高選択なセンサーデバイス
  • 4. 手軽で迅速な呼気センサーシステム
  • 5. 呼気中アンモニア濃度のサンプリング測定
  • 6. ガス選択性と呼気分析の新たな応用
第4節 呼気水素の測定技術とその臨床応用
  • 1. 呼気水素の測定
    • 1-1 測定機器
    • 1-2 呼気採取の方法
  • 2. 臨床応用
    • 2-1 消化吸収異常の判定
      • 2- 1-1 乳糖不耐症
      • 2- 1-2 慢性膵炎
      • 2- 1-3 腸内細菌の異常増殖の判定
  • 3. 消化管の生理機能検査など
    • 3-1 小腸通過時間の測定
    • 3-2 炭水化物の消化吸収試験
    • 3-3 薬剤の効果・副作用判定
  • 4. 酸化ストレス関連疾患
第5節 皮膚ガスの測定とヘルスケアへの応用
  • 1. 皮膚ガスとは何か
  • 2. 皮膚ガスの測定
    • 2-1 パッシブ・フラックス・サンプラー法
    • 2-2 測定原理
    • 2-3 PFSによる皮膚ガス放散経路の推定
  • 3. 皮膚ガス測定とその利用
    • 3-1 睡眠の質のモニタリング
    • 3-2 精神的ストレスのモニタリング
    • 3-3 加齢臭の知覚

第10章 湿度センサを用いた簡易的な発汗センシング技術

  • 1. 本研究の位置づけ
  • 1. 1 従来手法の比較
  • 1. 2 簡易湿度センサ手法における研究課題
  • 1. 3 精度向上に関する関連研究
  • 2. 提案手法
  • 2. 1 簡易湿度センサ手法の問題
  • 2. 2 提案手法の改善点
  • 2. 3 システム構成図
  • 2. 4 センシングデバイス
  • 2. 5 APIについて
  • 2. 6 モバイルアプリケーション

第11章 生体磁気センサの高感度、低ノイズ化と計測技術

第1節 TMR素子を用いた磁気センサの高感度化、低ノイズ化と生体磁界検出への応用
  • 1. 磁気抵抗素子を用いた生体磁気センサ
    • 1-1 磁気抵抗素子センサの動作原理
    • 1-2 TMR磁気抵抗素子を用いた生体磁気センサ
  • 2. TMR素子を用いた高感度磁気センサの開発
    • 2-1 高磁場感度を示す素子の開発
      • 2- 1-1 アモルファスCoFeSiBを用いたTMR素子の高出力化
      • 2- 1-2 MgO障壁層膜厚の薄膜化によるアレイ構造TMR素子の低ノイズ化
    • 2-2 高磁場感度を示す集積化TMR素子の開発
  • 3. TMR磁気センサモジュールによる心磁場測定
    • 3-1 TMR磁気センサモジュールの開発
    • 3-2 TMR磁気センサによる心磁場測定
  • 4. TMR生体磁気センサの将来展望
第2節 超高感度光ポンピング原子磁気センサと生体磁気計測
  • 1. 生体磁気計測
  • 2. MEG計測
    • 2-1 脳神経磁場の起源
    • 2-2 自発律動と事象関連磁場
  • 3. MEGシステムとデータ解析
    • 3-1 逆問題解析と信号源推定
    • 3-2 システムの発展と現状
  • 4. 光ポンピング原子磁気センサ (OPAM)
  • 5. OPAMの原理
  • 6. OPAMによるMCG計測
  • 7. OPAMによるMEG計測
  • 8. OPAMの高感度化と多チャネル化

第12章 脳波の計測、解析技術とその評価

第1節 脳波のフラクタル解析に基づいた超可聴帯域のサウンドに対する感性計測
  • 1. 解析手法
    • 1-1 フラクタル次元推定手法
    • 1-2 時間依存型フラクタル次元推定手法
    • 1-3 感性フラクタル次元解析
    • 1-4 本実験における感情の定義
  • 2. 実験方法
    • 2-1 プロトコル
    • 2-2 被験者
    • 2-3 使用機器
  • 3. 実験結果および考察
    • 3-1 周波数特性
      • 3- 1-1 スピーカの周波数特性
      • 3- 1-2 曲の周波数特性
    • 3-2 脳波による感性解析
      • 3- 2-1 リファレンスデータに対する識別結果
      • 3- 2-2 リファレンスデータに対する識別結果
      • 3- 2-3 外れ値検定
      • 3- 2-4 感性解析結果
    • 3-3 SD法による感性解析結果
第2節 柔軟シート状通信媒体を用いた生体情報センシング技術と脳波計測
  • 1. シート媒体通信システムの概要
  • 2. シート状媒体による生体情報センシングシステム
  • 3. シート媒体によるウェアラブル脳波計

第13章 ヘルスケア向け通信技術とネットワークの構築

第1節 モバイル・ウェアラブル・センサネットワーク機器用アンテナの設計・実装技術
  • 1. UWB用広帯域アンテナ
  • 2. 広帯域アンテナの小型化
  • 3. 広帯域フレキシブルアンテナ
  • 4. 2.0 GHz・UWB帯 2周波数帯対応デュアルバンドアンテナ
  • 5. 800 MHz・2.0 GHz・UWB帯 3周波数帯対応マルチバンドアンテナ
第2節 医療・ヘルスケア向けBody Area Network (BAN) 技術
  • 1. BANの概要
  • 2. IEEE802.15.6
  • 3. ETSI SmartBAN
    • 3-1 システム概要
    • 3-2 物理層機能
      • 3- 2-1 パケットフォーマット
      • 3- 2-2 変調方式
      • 3- 2-3 誤り訂正と繰り返し送信
      • 3- 2-4 スクランブル
    • 3-3 MAC機能
第3節 人体通信技術の伝送特性とウェアラブル機器への応用技術
  • 1. 人体通信技術
  • 2. 信号伝送の特性
    • 2-1 人体通信の方式
    • 2-2 Galvanic Couplingの伝送モデル
    • 2-3 Capacitive Couplingの伝送モデル
    • 2-4 電極配置と伝送特性
    • 2-5 Capacitive Couplingの電界
    • 2-6 信号とグラウンド
    • 2-7 ノイズの影響
  • 3. 人体通信機器の設計
    • 3-1 据置型受信機の入力部の設計
    • 3-2 送信機電極のインピーダンスマッチング
    • 3-3 人体通信の信号レベル
  • 4. 人体通信技術の展望
第4節 バイタルセンサのウェアラブル化とヘルスケアネットワークの構成法
  • 1. 研究の背景および目的
    • 1-1 現代社会における医療体制上の諸課題
    • 1-2 身体情報モニタリングの必要性
    • 1-3 ヘルスケアネットワークの構築
  • 2. ヘルスケアネットワークシステムの概要
    • 2-1 ヘルスケアネットワークシステムの構成
      • 2- 1-1 システムの必要条件
      • 2- 1-2 身体情報モニタリングシステムの概要
      • 2- 1-3 フルタイムモニタリングを可能とするバイタルセンサ構成
  • 3. バイタルセンサの高度化
    • 3-1 導電性布電極の採用によるセンサウェアラブル化の達成
      • 3- 1-1 導電性布電極の概要
      • 3- 1-2 接触インピーダンスとS/N比の関係
      • 3- 1-3 測定結果
    • 3-2 心電データ伝送方式の最適化
    • 3-3 バイタルセンサの低消費電力化
      • 3- 3-1 低消費電力アルゴリズム
      • 3- 3-2 センサMPUの消費電力特性
      • 3- 3-3 無線通信の動作安定化
    • 3-4 DRL (Driven Right Leg) 回路導入によるノイズ軽減
      • 3- 4-1 差動増幅器とCMRR
      • 3- 4-2 DRL回路の概要
      • 3- 4-3 測定結果
  • 4. エナジーハーベスティングによるセンサ給電
    • 4-1 エナジーハーベスティングの概要
    • 4-2 熱エネルギーによる発電
      • 4- 2-1 熱エネルギーによる発電の原理
      • 4- 2-2 温度差による発電の評価実験
      • 4- 2-3 出力電圧対電流測定
    • 4-3 マルチソースエナジーハーベスティングによるバイタルセンサへの給電
  • 5. ヘルスケアネットワーク構成法
    • 5-1 ヘルスケアネットワークサーバ構成
    • 5-2 データベース容量の圧縮

第14章 センサネットワーク向け電源、電池の開発動向

第1節 MEMS技術による振動型エナジーハーベスタの開発と応用技術
  • 1. MEMS技術と振動型エナジーハーベスタ
  • 2. MEMSエレクトレットエナジーハーベスタ
  • 3. 発電実験
  • 3. 1 出力-印加加速度特性
  • 3. 2 出力-時間波形
  • 4. 電子回路シミュレーションモデル
  • 4. 1 電子回路部品としてのエナジーハーベスタ応用
  • 4. 2 無線センサへのハーベスタ応用
第2節 有機系フレキシブル熱電変換材料の設計とデバイス構造
  • 1. 環境エネルギーの種類と熱電変換を用いる利点
  • 2. 熱電変換の基本原理とフレキシブル熱電変換材料/デバイスに対する要求
  • 3. フレキシブル熱電変換素子に対する要求性能
  • 4. フレキシブル熱電変換デバイスの試作例
  • 5. 有機系熱電材料の広範囲探索結果と有望と考えられる材料群
  • 6. CNT間バイオナノ接合による熱・キャリア輸送の独立制御
  • 7. 低分子系有機半導体における巨大ゼーベック効果
第3節 ペロブスカイト光電変換素子の特徴とウェアラブルデバイスへの適用
  • 1. 屋内における太陽電池の活用
  • 2. ウェアラブルデバイスとしてのペロブスカイト太陽電池
  • 3. ペロブスカイト化合物による太陽電池
  • 4. プラスチック上につくるペロブスカイト太陽電池
第4節 印刷技術を用いたバイオ燃料電池の開発と自己駆動型センサへの応用
  • 1. バイオ燃料電池について
  • 2. 印刷技術を用いたバイオ燃料電池
  • 3. 印刷電池の高出力化と自己駆動型デバイスへの応用

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体裁・ページ数

A4判 550ページ

ISBNコード

978-4-86104-661-2

発行年月

2017年6月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 86,400円 (税込)

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