心拍・呼吸の非接触センシング技術とノイズ対策

第1部 MIMOシステムを使用した バイタルサインの計測技術と検出精度向上化

(2018年10月10日 10:00〜11:30)

　本講座ではMIMOシステムを用いたマイクロ波バイタルサイン計測法について解説します。マイクロ波センシングのメリットは非接触な点です。特に、MIMOシステムと呼ばれる複数アンテナを用いることで呼吸や心拍等の検出感度を高めるだけでなく、生体位置の推定が可能になります。ハードウェアをどう作ればよいか?アルゴリズムはどうすればよいか?マイクロ波センシングで何をどこまでセンシングできるか?等について詳解致します。

1. マイクロ波センシングが求められる背景
   1. 見守り手法の現状
   2. マイクロ波を使用したバイタルサイン計測の研究動向と特徴
2. MIMOシステムの基礎
   1. 空間信号処理の基礎
   2. ハードウェア構成法
3. MIMOを用いたマイクロ波バイタルサインの計測
   1. MIMOチャネルの生体センシングへの活用
   2. 心拍や呼吸の検出
   3. 位置情報の検出法
   4. 最新の研究動向
• 質疑応答

第2部 マイクロ波ドップラーセンサを用いた 車載応用非接触心拍変動モニタリング技術

(2018年10月10日 12:10〜13:40)

　近年、健康起因の交通事故件数は増加傾向にあり、高齢化に伴うさらなる増加が予測されています。 　運転中の心拍変動を常時計測することができれば、心血管疾患による運転中の発作や居眠りの検出が可能となり、重大な事故の防止に貢献できます。 　従来の計測技術では人体表面にセンサを直接接触させる必要がありましたが、本講演では車載応用に向けた非接触心拍変動計測技術としてマイクロ波ドップラーセンサに着目します。ロードノイズや体動ノイズへの対策、及び実際の走行車両内での計測についても解説します。

1. 心拍変動とその応用
   1. 心臓の拍動
   2. 心拍の変動
   3. 心拍変動の応用
2. 心拍の計測技術
   1. 従来の計測技術 (心電図、光電容積脈波)
   2. 圧力・加速度センサを用いた脈波の計測
   3. 容量結合型心電計による心電図の非接触計測
   4. 動画像を用いた心拍の非接触計測
   5. マイクロ波ドップラーセンサを用いた心拍の非接触計測
3. マイクロ波ドップラーセンサを用いた走行車両内での心拍計測
   1. マイクロ波ドップラーセンサとノイズ
   2. 時間周波数解析とノイズ低減技術
   3. 走行中の車内における心拍変動の実測
   4. 性能評価・比較
4. まとめと将来展望
• 質疑応答

第3部 小型マイクロ波レーダーによる心拍の非接触計測

(2018年10月10日 13:50〜15:20)

　人体に触れずにバイタルサインを計測する技術の研究がにわかに活発になっている。例えば、レーダーを用いることにより、体表面上に生ずる呼吸と心拍に伴う微細な動きを捉える。このような非接触バイタルサイン計測の利点は、患者への負担が極力少なく、しかも無拘束・無意識などが挙げられる。 　本技術を活用し、「社会安全システム (感染症) 」、「在宅ヘルスケア」分野に焦点を当て、革新的な医用機器の実用化研究・開発について紹介する。

1. 非接触生体計測技術の最新研究動向
   1. 光電式心拍センサー
   2. 画像センサーによる心拍計測
   3. 圧電センサーによる心拍計測
   4. 小型マイクロ波レーダーによる心拍計測
2. 小型マイクロ波レーダーによる心拍・呼吸計測の原理
   1. マイクロ波レーダーによる心拍・呼吸計測の歴史
   2. 呼吸運動のメカニズム
   3. 小型マイクロ波レーダーによる心拍・呼吸計測の原理
3. 小型マイクロ波レーダーによる心拍・呼吸計測の応用
   1. 感染症の疑いの患者の検出
   2. 心拍変動指標によるストレス状態を推定
4. 今後の展望
• 質疑応答

第4部 磁気センサを用いた非接触生体センシング

(2018年10月10日 15:30〜17:00)

　高感度磁気センサによる非接触生体計測技術を実用化するためには、計測デバイスの性能と、計測における回路や環境ノイズの影響について明らかにすることが重要である。また、非接触生体計測システムの構成法とその応用についても解説する。 　高感度磁気センサの設計のための基本的な考え方、また磁気センサを用いた生体計測におけるノイズの要因とノイズ除去の方法、および磁気センサを用いた非接触生体計測システムの構築とその応用について習得できる。

1. 高感度磁気センサ
   1. 磁気センサの種類
   2. 磁気センサのデバイス構造
   3. 磁気センサの信号処理回路
2. 磁気計測におけるノイズの要因と除去技術
   1. 磁気的なノイズ
   2. 電気的なノイズ
   3. 環境磁界の影響
   4. 生体計測におけるノイズ除去技術
3. 磁気センサによる非接触生体計測
   1. 非接触生体計測システムの構築
   2. 磁気センサによる非接触生体計測応用
• 質疑応答