Wearable optical integrated sensor and mechanical unit appresed to base of a calf's tail

可穿戴光学集成传感器和机械单元固定在小牛尾巴的基部

• 批准号: 22K05911
• 负责人: 野上 大史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05911/
• 关键词: ウシウエアラブルストレスセンサ; ウシ疾病予防; 健康飼育; リモートセンシング; コンピュータネットワーク・ICT; 精密畜産; 光MEMSセンサ; ウエアラブル機構

畜産において疾病を予防するためにストレスをかけない飼養管理は最重要である。疾病を予防するには個体ごとにストレスを軽減・緩和させる必要があり、個体ごとのストレスの見える化が必要である。これまで、ウシでのストレス反応を計測してきており、以下の課題が判明している。①ヒト用の光電式脈波センサチップ（緑色）をウシに使用した場合、測定できないことがある。②測定時に加圧することで明瞭な脈波信号を得ることができるが、腕時計のようにベルトの締結力を利用する方法は、長期間の使用では緩みが生じてしまう。２２年度はこれら課題に取り組んだ。近赤外領域の波長の光源を使用、測定部（ウシの皮膚と脈波センサチップの接触部）のみに常に一定圧を付与可能な機構をバネの復元力を用いた装着帯で実現した。ウシでの装着試験において、取り付け取り外しを複数回行い検証した。この結果、明瞭な脈波信号が常に確認できた。また、これまで脈波信号が確認できるまで数十分ほど時間を必要とすることもあったが、本実験においては、取り付け取り外しに30秒程度で行うことができ、かつ取り付け直後に脈波信号が確認できるようになった。農場での使用を考慮した場合に、優位性は大きい。また、体動への影響により検出精度が低下することがわかっているため、レーザドップラ式血流計を用いた体動除去アルゴリズムの開発を行っている。この開発では、センサ部の小型化、体動による影響の低減を確認できている。２３年度では、ウシにおいて心電計を用いたストレス反応計測との比較を行う。体動の影響により、検出精度が落ちることがわかっているため、ビデオカメラ、加速度センサ・レーダセンサを用いて、体動を定量化し、体動の大きさと検出精度の関係性を明らかにする。これら実験結果を参考にして、体動がある中でも測定可能なセンサシステムの実現を目指す。

在畜牧业中，无压力的饲养管理对于预防疾病至关重要。为了预防疾病，需要减少和缓解每个人的压力，并且需要将每个人的压力可视化。迄今为止，我们一直在测量奶牛的应激反应，并发现了以下问题。 ① 在牛身上使用人体用光电脉搏波传感器芯片（绿色）时，可能无法进行测量。 ② 测量时施加压力可以得到清晰的脉搏波信号，但手表等利用皮带拉紧力的方法在长时间使用后容易松动。 2012年，我们针对这些问题进行了研究。使用近红外区域波长的光源，我们创建了一种机构，可以使用安装带始终仅对测量部分（牛的皮肤和脉搏波传感器芯片之间的接触区域）施加恒定压力利用弹簧的恢复力。在对奶牛的测试中，该产品通过多次安装和拆卸进行测试。结果，始终能够确认清晰的脉搏波信号。另外，过去有时需要几十分钟才能确认脉搏波信号，但在本次实验中，安装和拆卸只需30秒左右，现在安装后即可立即检测到脉搏波信号。得到证实。当考虑在农场使用时，优点是显着的。此外，已知由于体动的影响，检测精度会降低，因此我们正在开发使用激光多普勒血流量计的体动消除算法。通过这一开发，我们确认传感器单元更小，身体运动的影响也减少。在 2023 财年，我们将将此与使用心电图仪对牛进行的应激反应测量进行比较。由于已知检测精度会因人体运动的影响而降低，因此我们使用摄像机、加速度传感器和雷达传感器来量化人体运动，并明确人体运动幅度与检测精度之间的关系。以这些实验结果为参考，我们的目标是实现一种即使在身体运动时也能进行测量的传感器系统。

项目成果

Non-wearable pulse rate measurement system using laser Doppler flowmetry with algorithm to eliminate body motion artifacts for masked palm civet (Parguma larvata) during husbandry training

使用激光多普勒血流计的非穿戴式脉搏率测量系统，其算法可消除果子狸（Parguma larvata）在饲养训练期间的身体运动伪影

• DOI: 10.35848/1347-4065/acc8df
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Hiejima Takumi;Nogami Hirofumi;Saito Aya;Ban Kazuyuki;Bandara D.S.V.;TAKIGAWA Ryo;Arata Jumpei
• 通讯作者: Arata Jumpei

ウシ疾病予防のための荷重付与機構一体型ストレスセンサ端末

具有集成负载施加机构的压力传感器终端，用于预防牛疾病

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiejima Takumi;Nogami Hirofumi;Saito Aya;Ban Kazuyuki;Bandara D.S.V.;TAKIGAWA Ryo;Arata Jumpei;野上大史
• 通讯作者: 野上大史

Non-invasive Heart Rate Measurement System Using Laser Doppler Flowmetry and Load Sensor for Husbandry Training

使用激光多普勒流量计和负载传感器进行饲养培训的无创心率测量系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Hiejima;Hirofumi Nogami;Aya Ono;Kazuyuki Ban;Ryo Takigawa; D. S. V. Bandara and Jumpei Arata
• 通讯作者: D. S. V. Bandara and Jumpei Arata