圧電フィルムを用いた無拘束型の心拍・呼吸センサの開発

使用压电薄膜开发无限制心率/呼吸传感器

• 批准号: 21934015
• 负责人: 石川 広美
• 金额: $ 0.36万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21934015/
• 关键词: 心拍・呼吸; 無拘束計測; 圧電フィルム(PVDF)

心拍数・呼吸数などの生体情報のモニタリングは、医療・スポーツ科学分野ではきわめて重要である。現在のところ、その測定・モニタリングの方法としては電極やバンドなどを体の所定部位に取り付ける方法が用いられている.しかし,このような装着型の場合では患者を拘束してしまうため違和感を与えたり,皮膚の弱い患者では肌のかぶれ等の症状を起こす事もある.これらの問題を回避するために,被験者の体を直接拘束することなく、無拘束でモニタリングするためのセンサの開発を試みた.センサの構造は,比較的感度の高い圧電フィルム(PVDF:ポリフッ化ビニリデン)を用いて圧力・張力の時間変化により電荷を発生する構造とした。引張りに対する電圧(電荷)出力特性に注目し,湾曲したプラ板(展開時サイズ,100mm×140mm×0.7mm、半径約93.0mm)の両端にその弧長よりも短い長さの同一幅を持つ圧電フィルム(100mm×137mm×52μm)を用いて,その両端を固定する。また,無負荷時高さは約26mmで400gfつ押付力で高さ約3mmに圧縮される.上から押されると,圧電フィルムは弦のように張られ張力が発生する。この時プラ板は,垂直方向の圧縮力を水平方向の引張力に増幅して変換する力増幅機構の働きをする。実際のモニタリングは,マットの上にこのセンサを置き,被験者はその上に胸郭部がくるように普段着のまま仰向けに寝てもらう.被験者の動きが落ち着き電圧信号も安定したところで,計測を開始した.この場合,プラ板の柔軟性により,被験者にはほとんど違和感を生じさせない.測定のサンプリング周波数は,1kHzとし,呼吸信号と心拍信号を分離計測するために,呼吸信号用に1.5kHzのローパスフィルタ,心拍信号用に5Hzのハイパスフィルタを使用して計測を行った.計測結果の検証は,圧電フィルムを単体(ノーマルセンサ)で敷いた状態で測定した場合と比較・検討した.呼吸信号に関しては,アーチ型センサがノーマルセンサに比べて約2倍程度に,心拍信号は約3倍程度に増幅される事が確認できた.このことから,無拘束により,心拍数・呼吸数のモニタリングが可能である事がわかった.

Heart beat number, respiration number, biological information, medical treatment, scientific division, important information The method for determining the position of the electrode and the selected position of the body is used. The patient is restrained and the skin is weak, the patient is muscular, and other symptoms arise. The problem is avoided, and the subject's body is directly restrained. The structure of the device is characterized by a relatively high sensitivity, high voltage and high voltage (PVDF). The structure is characterized by a change in pressure, tension and time. In the case of tension, the voltage (charge) output characteristics are important. The arc length of the curved plate (100mm×140mm× 0.7 mm, radius about 93.0 mm) is different from that of the short plate and the medium plate. The voltage (charge) output characteristics of the same amplitude (100mm×137mm×52μm) are also important. High pressure: about 26mm at no load, about 400gf, high pressure: about 3mm at no load. The tension in the upper part of the body is caused by the tension in the upper part of the body. This time plate, vertical compression force, horizontal tension force, amplitude change force, amplitude change mechanism. In the real world, there is no such thing as an upper part of the body, a lower part of the body, a lower part of the chest, a lower part of the body, a The measured voltage signal is stable, and the measurement begins. In this case, the flexibility of the board is very high, and the person who is injured is very uncomfortable. The frequency of the respiratory signal and the heartbeat signal are measured separately at 1kHz. The respiratory signal is measured at 1.5 kHz. The heartbeat signal is measured at 5Hz. The measurement results are compared with each other, and the voltage is measured in a single unit. The respiratory signal is about 2 times higher than the respiratory signal, and the cardiac signal is about 3 times higher than the cardiac signal. The number of beats and breaths is not limited to the number of possible events.

项目成果

アーチ型圧電フィルムを用いた高感度・無拘束型心拍呼吸モニタリング

使用拱形压电薄膜进行高灵敏度、无限制的心率和呼吸监测

• 发表时间: 2009
• 作者: 笹沼直樹、大柳光正、道免和久;他;Yoko Sugiura;杉浦裕子;杉浦裕子;杉浦裕子;杉浦裕子;Kumiko Nakazawa;平良文亨;平良文亨;池田絹代;稲垣良介;井口成明;井口成明;小田啓史;三並めぐる;三並めぐる;野々上敬子;野々上敬子;金澤偉士(石川広美)
• 通讯作者: 金澤偉士(石川広美)