Development of a non-contact bedsore detection system using electromagnetic waves

先行研究では，10.5 GHzで動作するパッチアンテナを用い，その反射係数の変化量からステージⅡ~Ⅳの褥瘡の検出が可能であることが示されている．しかしこの手法は，皮膚とアンテナとの距離に大きく影響され，実環境での使用が困難であるという問題点があった．そこで，受信電圧波形にウェーブレット変換を施すことで，皮膚とアンテナとの距離に左右されない褥瘡検出に有効であることがわかった．受信電圧波形のウェーブレット変換によって得られるスカログラムから，ステージⅠの検出が可能であることと，「ピーク値」と「到達時間」という2種類のデータを抽出することによって，ステージⅡ~Ⅳの褥瘡の大きさと体積が推定可能であることがわかった．また，豚の皮膚と脂肪などを用いた層構造ファントムの実験により，褥瘡検出システムの基本的なアルゴリズムの検証と褥瘡が検知可能であることを確認した．また，褥瘡を検知できる範囲の検討も行った．従来の研究はセンサアンテナが褥瘡の直下にある場合のみの検討であった．実際には，寝たきりであっても，体動や介護の都合で，センサアンテナが褥瘡の直下にあるとは限らない．そこで，センサアンテナが褥瘡の直下にない場合を様々なステージにおいてモデル化し，数値シミュレーションにおいて，先の褥瘡の大きさ等が正確に推定できるか検討を行った．その結果，センサアンテナ直上を中心として，半径5cm程度の範囲でステージの特定が可能であること，さらに半径10cm程度では，ステージの推定に誤差を含むものの褥瘡自体の検知が可能であることが数値シミュレーションにて判明した．さらに，ベッドマット下に設置するための平面構造の給電方式の布アンテナを設計し，所望周波数で動作することを実験により確認した．

先行研究では，10.5 GHzで動作するパッチアンテナを用い，その反射係数の変化量からステージⅡ~Ⅳの褥瘡の検出が可能であることが示されている．しかしこの手法は，皮膚とアンテナとの距離に大きく影響され，実環境での使用が困難であるという問題点があった．そこで，受信電圧波形にウェーブレット変換を施すことで，皮膚とアンテナとの距離に左右されない褥瘡検出に有効であることがわかった．受信電圧波形のウェーブレット変換によって得られるスカログラムから，ステージⅠの検出が可能であることと，「ピーク値」と「到達時間」という2種類のデータを抽出することによって，ステージⅡ~Ⅳの褥瘡の大きさと体積が推定可能であることがわかった．また，豚の皮膚と脂肪などを用いた層構造ファントムの実験により，褥瘡検出システムの基本的なアルゴリズムの検証と褥瘡が検知可能であることを確認した．また，褥瘡を検知できる範囲の検討も行った．従来の研究はセンサアンテナが褥瘡の直下にある場合のみの検討であった．実際には，寝たきりであっても，体動や介護の都合で，センサアンテナが褥瘡の直下にあるとは限らない．そこで，センサアンテナが褥瘡の直下にない場合を様々なステージにおいてモデル化し，数値シミュレーションにおいて，先の褥瘡の大きさ等が正確に推定できるか検討を行った．その結果，センサアンテナ直上を中心として，半径5cm程度の範囲でステージの特定が可能であること，さらに半径10cm程度では，ステージの推定に誤差を含むものの褥瘡自体の検知が可能であることが数値シミュレーションにて判明した．さらに，ベッドマット下に設置するための平面構造の給電方式の布アンテナを設計し，所望周波数で動作することを実験により確認した．