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。

为了通过良好的呼吸来维持和改善健康并提高学习效果，本研究旨在开发一种新型小型、无创呼吸频率检测装置，并开发一种了解自己的呼吸方法并有意识地控制呼吸的目的。学习。我们计划使用小型惯性传感器来测量呼吸频率，并检测并记录呼吸引起的角速度和加速度的变化时胸部和腹部的扩张和收缩，并使用机器学习进行分析。我们还计划检测腹式呼吸和胸式呼吸。直到去年，我们提出了一种新的测量方法，将与呼吸相关的胸部区域的扩张和收缩转化为“弯曲”来测量呼吸频率，并且通过研究其实用性，我们发现该设备与他们报告说，可以减少身体运动引起的测量误差。然而，该设备由许多部件组成，需要一些时间来习惯佩戴，并且在简单测量呼吸速率方面存在缺点，我们决定重新考虑这个问题。为此，有必要与呼吸测量的金标准测量方法进行对比实验。因此，我们尝试将电子检测胸部周围拉伸的方法与使用深度相机测量与呼吸相关的体表深度变化的方法进行比较。此外，关于机器学习，我们试图通过与本研究同时进行的检测擦拭动作的实验来掌握机器学习技术。基于上述尝试，我们正在对利用惯性传感器进行呼吸检测进行进一步的研究。