Photoplethysmography and electrode sensor array for recognition of vein and blood flow measurement

用于识别静脉和血流测量的光电体积描记法和电极传感器阵列

• 批准号: 21J15440
• 负责人: カン スイン
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15440/
• 关键词: 血管可視化; 血流速度推定; インピーダンストモグラフィ; 血管外輸液漏れ検出; 多周波皮膚インピーダンス解析; 血管外漏出検出法; 光電式容積脈波記録法; ウェアラブル医療機器; 臨床意思決定支援システム; 小型ウェアラブルデバイス; フォトプレチスモグラフィ; 血管認識

本年度の研究の目的は、1)多周波皮膚インピーダンス解析と光電式信号類似度計算方式による血管の位置認識と血管の異常な血行動態の検出の可能性と信頼性を実証すること、2) 多周波皮膚インピーダンス解析と光電式信号類似度計算方式による血流速度推定技術の妥当性を探求し、検証すること、3)開発したセンサーシステムが人間の血管に静脈注射を挿入し、それによる血管の変化の観察と可視化の可能性を検証することである。昨年度の研究結果に基づいて、皮膚インピーダンス計測とトモグラフィ計算に基づいて多周波皮膚インピーダンストモグラフィ解析とフォトプレチスモグラフィ信号解析法を開発した。小型化可能な生体計測センサを用いたプレチスモグラフ（容積記録）のマッピング技術を開発した（カン、第61回日本生体医工学会大会、2022）。静脈位置認識とターゲット部位の静脈流速推定が安定的に可能であることを検証した（Kang, IEEE EMBC, 2023）。静脈異変検知へつながる、連続的、高周期、低遅延、非侵襲的で低拘束な静脈のモニタリングシステムを実現しました（カン、第62回日本生体医工学会大会、2023）。これらの研究を用いて健康な人を対象とした実験を行い、開発したシステムの安全性と信頼性を検討した（カン、第十回看護理工学会、2022）。本研究はインピーダンスセンサと光センサを利用して、目標静脈の探索とその静脈の血流量を計測することに成功したため、超音波機器などの現場で使用する静脈血流量計測器より自動的及び連続的に測定できる新しい方法として提案することが可能になったと考えている。また、この方法に基づいて静脈の異常検知の可能性を確認した。このような結果を基づいて、提案型システムで入院患者の静脈状態を把握し、末梢静脈カテーテルの有害事象による負担を軽減することが期待されると考えられる。

今年研究的目标是1）展示利用多频皮肤阻抗分析和光电信号相似度计算方法进行血管位置识别和异常血管血流动力学检测的可行性和可靠性；2）探索并验证利用多频皮肤阻抗分析和光电信号相似度计算方法的血流速度估计技术的有效性；3）所开发的传感器系统将静脉注射插入人体血管，目的是验证其可能性；观察和可视化变化基于去年的研究成果，我们开发了基于皮肤阻抗测量和断层扫描计算的多频皮肤阻抗断层扫描分析和光电体积描记信号分析方法。我们开发了一种使用小型化生物识别传感器的体积描记器（体积记录）绘图技术（Kan，第 61 届日本生物医学工程学会，2022 年）。我们验证了目标部位的静脉位置识别和静脉流速估计是稳定可行的（Kang，IEEE EMBC，2023）。我们已经实现了连续、高频、低延迟、无创、低限制的静脉监测系统，可检测静脉异常（Kan，日本生物医学工程学会第 62 届年会，2023 年）。利用这些研究，我们对健康人进行了实验，并检查了所开发系统的安全性和可靠性（Kang，第十届护理科学与工程学会，2022）。在这项研究中，我们成功地寻找目标静脉并使用阻抗传感器和光学传感器测量该静脉中的血流量，我们相信我们现在已经能够提出一种可以准确测量的新方法。我们还证实了基于该方法检测静脉异常的可能性。基于这些结果，预计所提出的系统将能够了解住院患者的静脉状况，并减轻外周静脉导管引起的不良事件的负担。

项目成果

多周波インピーダンス・トモグラフィによる静脈血流の速度推定法

利用多频阻抗断层扫描估计静脉血流速度的方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Kang S.I.

Vessel recognition using multi-frequencies of skin impedance and signal similarity of photoplethysmography

利用多频率皮肤阻抗和光电体积描记法信号相似性进行血管识别

• 发表时间: 2021
• 作者: Kang S.I.

Venous blood flow measurement using both electrical impedance tomography and photoplethysmography

使用电阻抗断层扫描和光电体积描记法测量静脉血流量

• 发表时间: 2021
• 作者: Kang S.I.

Multi-frequency impedance tomography for velocity estimation of vein blood flow

用于静脉血流速度估计的多频阻抗断层扫描

• 发表时间: 2022
• 作者: Kang S.I.

Multi-frequency impedance tomography for velocity estimation of vein blood flow

用于静脉血流速度估计的多频阻抗断层扫描

• 发表时间: 2022
• 作者: Kang S.I.