Development of wellness system aiming at evaluating sleep status, blood pressure, and psychological stress.

开发旨在评估睡眠状态、血压和心理压力的健康系统。

• 批准号: 19H04499
• 负责人: 新関 久一
• 金额: $ 4.41万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04499/
• 关键词: 無拘束計測; 呼吸性不整脈; 心弾道図; 位相カップリング; 徐波睡眠; 心弾動図; 脈波伝搬

睡眠障害や心理ストレスは心血管系疾患や脳疾患発症の主要な危険因子であり，睡眠障害のスクリーニングや心血管系イベントを予防するために呼吸循環系の生理指標のモニタリングの必要性が指摘されている。本研究では，高感度の圧電素子を用いて無拘束に心拍と呼吸を検出し，心拍－呼吸リズム間位相カップリングから睡眠周期や睡眠の質，自律神経活動，さらには複数の心弾道波形から求めた脈波伝搬時間より血圧変化を推定可能なモニタリングシステムを開発することを目的とする。今年度は圧電素子によるベッドサイドにおける呼吸，心拍の検出から呼吸性不整脈(RSA)の位相カップリング指標(λ)を導出し，睡眠時の睡眠周期や睡眠の質が求められるか健常者11名で検討を行った。ベッド上に体幹をスライスするように圧電素子センサを配置した。センサ信号から抽出した心拍と呼吸信号を用いてRSAのλを求めた。心弾動(BCG)波形にハイパスフィルタを通し，時定数0.1秒で全波整流積分して脈波に類似した波形を得た。この信号の瞬時位相から一拍毎の心拍間隔(BBI)を求めた。呼吸信号はBCG信号に低周波領域のバンドパスフィルタをかけて抽出した。BBIに呼吸周波数のバンドパスフィルタを適用することでRSAを抽出し，RSAのλを算出した。λの自己相関関数(ACF)を求め，その優位的な周期から睡眠周期を推定した。同時に計測した心電図からの心拍間隔とBBIの相関係数は平均でr=0.71であり、バイアスは6.8±5.6 ms、平均二乗誤差は86±26 msであった。脳波のδ波パワーの周期変動とλの周期変動は酷似しており、睡眠周期はδ波が94.9±19.9 minに対しλは 98.9±23.7 minであり、相関係数はr=0.89であった。睡眠時に圧電素子により心拍、呼吸を無拘束で計測可能であり、λは徐波睡眠活動を表す代替指標になりうると推察された。

Sleep handicap of psychological ス や ト レ ス は cardiovascular system diseases や 発 脳 disease syndrome の major な 険 danger factors で あ り, sleep handicap of の ス ク リ ー ニ ン グ や cardiovascular department イ ベ ン ト を to prevent す る た め に respiratory cycle is の physiological indexes の モ ニ タ リ ン グ の necessity が blame さ れ て い る. This study で は, Gao Gan の 圧 electric element child を with い に て loose heart take と breathing を 検 し, heart - breathing リ ズ ム phase between カ ッ プ リ ン グ か ら sleep cycle や の sleep quality, self-discipline god 経 activity, さ ら に は plural の heart 弾 road waveform か ら o め た pulse 伝 move time よ り blood 圧 variations change を presumption may な モ ニ タ リ ン グ シ ス テ ム を open 発 す る こ と を purpose と す る. Our は 圧 electric element child に よ る ベ ッ ド サ イ ド に お け る breathing, heart take の 検 out か ら respiratory pulse (RSA) is not the whole の phase カ ッ プ リ ン グ index (lambda) を export し, sleep sleep sleep cycle や の の qualitative が o め ら れ る か health often is 11 で 検 line for を っ た. The に body stem on ベッド をスラ スするように スするように voliocenon セ サを サを configuration サを た. セ ン サ signal か ら spare し た heart take と respiratory signal を use い て RSA の lambda を o め た. 弾 heart (BCG) waveform に ハ イ パ ス フ ィ ル タ を し, number 0.1 seconds when で full-wave rectifier integral し て pulse に similar し た waveform を た. The instantaneous phase of the <s:1> signal <e:1> ら the interval between beats per center (BBI) of one beat を find めた. Respiratory signal, BCG signal, に low-frequency domain, <s:1> バ ドパスフィ ドパスフィ タを タを けて けて extraction た. BBI に respiratory cycle for の バ ン ド パ ス フ ィ ル タ を applicable す る こ と で RSA し を spare, RSA の lambda を calculate し た. λ, based on its own phase number (ACF)を, find め, そ, な period of the prime position な, ら, sleep cycle を, and infer を た. While に measuring し た ecg 図 か ら の heart take interval と BBI の phase average は で masato coefficient r = 0.71 で あ り, バ イ ア ス は 6.8 + / - 5.6 ms and mean squares error は 86 + 26 ms で あ っ た. 脳 wave の delta パ ワ ー の cycle - と lambda の cycle - move は resembles し て お り, sleep cycle は delta が 94.9 + / - 19.9 min に し seaborne lambda は 98.9 + / - 23.7 min で あ り は masato coefficient r = 0.89, phase で あ っ た. Sleep に 圧 electric element child に よ り heart clap, breathing を unrestraint で measuring may で あ り, lambda は す を table instead of index, xu bo, sleep activity に な り う る と push examine さ れ た.

项目成果

生体情報センシングと人の状態推定への応用

在生物信息传感和人体状况估计中的应用

• 发表时间: 2020
• 作者: 杉本健樹;沖 豊和;小河真帆;岡田衣世;駄場中研;花崎和弘;佐藤隆幸;新関久一
• 通讯作者: 新関久一

生体情報取得装置及び信号処理方法

生物信息采集装置及信号处理方法

• 发表时间: 2019

Unobtrusive slow wave activity monitoring by phase coupling of respiratory sinus arrhythmia during sleep using a PVDF sensor.

使用 PVDF 传感器通过睡眠期间呼吸性窦性心律失常的相位耦合进行不显眼的慢波活动监测。

• DOI: 10.1016/j.sleep.2019.11.782
• 发表时间: 2019
• 期刊: Sleep Medicine
• 影响因子: 4.8
• 作者: 山本正樹;二宮仁志;宮下浩平;田代未和;弘瀬伸行;渡橋和政;井上啓史;佐藤隆幸;花﨑和弘.;Niizeki K. and Saitoh T.
• 通讯作者: Niizeki K. and Saitoh T.

指尖脈波からの連続血圧推定に関する研究

利用指尖脉搏波连续估算血压的研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 広野和平;新関久一;齊藤直
• 通讯作者: 齊藤直