簡易型呼吸数測定装置の開発と教育・健康分野への応用

简易呼吸率测量装置的研制及其在教育、健康领域的应用

基本信息

批准号：
20K03164
负责人：
鷲野嘉映
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Aichi Mizuho Junior College (2021-2022)Gifu Shotoku Gakuen University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、良い呼吸で健康の保持増進や学習効果向上を図るため、新規な小型の非侵襲的な呼吸数検出装置を開発し、自らの呼吸方法を知り、呼吸を意識的にコントロールする方法を習得することを目的とした。呼吸数計測には小型の慣性センサーを用い、呼吸に伴う胸郭や腹部の膨張収縮を角速度および加速度の変化として検出・記録し、機械学習も用いて解析することにより呼吸数を計測することを計画した。また、腹式呼吸と胸式呼吸の検出についても計画をした。昨年度までにおいて、呼吸に伴う胸郭部の膨張収縮を”曲げ”に変換して呼吸数を計測する新たな測定方法を提案し、その有用性について検討した結果、本装置が既存の装置と比較しして体動に伴う測定エラーを減ずることが可能であることを報告した。しかしながら、本装置は多くのパーツより構成され、装着に慣れを必要とし、簡易的に呼吸数を測定することにおいて不利な点が認められるため、本来の目的であった慣性センサーを用いた測定方法について、再度検討を行うこととした。そのためには、呼吸測定のゴールドスタンダートとなる測定方法との比較実験が必要である。そこで、胸郭周りの伸びを電気的に検出する方法、および呼吸に伴う体表面の深度変化を深度カメラを用いて測定する方法と比較することを試みた。また、機械学習については、本研究と並行して遂行中の拭き取り動作を検出する実験により機械学習に関する手法の習熟を図った。上記の試みにより、慣性センサーを用いた呼吸検出について更なる検討を行っている。

这项研究旨在开发一种新的，小的，无创的呼吸率检测装置，以帮助保持良好的呼吸，并学习如何有意识地控制呼吸。使用一个少量的惯性传感器来测量呼吸速率，并且检测并记录了与呼吸相关的胸腔和腹部的通胀和收缩，并记录为角度速度和加速度的变化，并通过使用机器学习来分析呼吸速率。我们还计划检测腹部和胸部呼吸。直到去年，我们提出了一种新的测量方法，该方法将由于呼吸而导致的胸腔笼子的通胀和收缩转换为“弯曲”并测量呼吸速率，并且由于检查了其有用性，我们报告说，与现有设备相比，该设备可以减少与身体运动相关的测量误差。但是，由于该设备由许多零件组成，需要习惯佩戴它，并且简单地测量呼吸速率存在缺点，因此我们决定使用惯性传感器重新检查测量方法，这是最初的目的。为此，使用一种测量方法需要进行比较实验，该方法将是呼吸测量的黄金标准。因此，我们试图比较电气检测胸部周围伸长的方法，并使用深度摄像头测量呼吸引起的身体表面的深度变化。此外，关于机器学习，我们还通过实验来掌握机器学习技术，这些实验检测与这项研究并行进行的擦除操作。通过上述尝试，正在使用惯性传感器进行进一步的研究。