研究背景
開発経緯
寝返りや体動によるオフセット値の変化・・・非常にやっかい！！
筋ジストロフィー専門病院の医者からの依頼
○人工呼吸器の外れによる医療事故防止
（人工呼吸器を使用することが多く医療事故を防止したい）
導電ゴムを使用した呼吸モニター開発
（特許検索により多種多様な特許が存在することが判明）
圧電フィルム：
PDVFを使用した呼吸モニター開発
（国内メーカーは一般に市販していない・・・特許が存在しないのでは？）
呼吸による変化の微分値を計測・・・無呼吸状態なら出力「０：ゼロ」
測定原理
圧電フィルムの撓み
呼吸により変化を
繰り返す
胸部の伸縮
呼吸
圧電フィルムの
撓みが変形
呼吸に応じた
電圧が発生
ゴム（弾性物）
圧電フィルムの撓み
ゴム（弾性物）
圧電フィルム両端に
電圧発生
人間の胸郭（輪切） 人間の胸郭（輪切）
呼吸により変化を
繰り返す
胸郭の円周変化
圧電フィルム
研究状況
開発状況
第一世代呼吸モニター
基本特許を提出後
SASスクリーニング用試作機開発
（新光電装㈱と共同開発）
○問題点
・ 従来型よりストロークは大きいがまだ不足（使用者の負担減）
・ センサー部分・回路部分が積層できず大きい（小型化）
・ さらに出力を大きくしたい（より外部回路を簡単に）
センサー部分
電子回路部分
センサー部分
電子回路部分
撓みが必要なので薄くならない
センサー部分の構造上小型化できない
センサー部分
回路部分
撓みを大きくするとセンサー部
分の厚みが大きくなる
センサー部分の厚みが大き
いと回路部分はセンサーと
は別にしなければならない。
回路部分
センサー部分
理想として厚さも大きさも小
さくしたい。
携帯電話程度？？
研究状況
第二世代呼吸モニターへ
呼吸による伸縮
圧電フィルム：PVDF
カバー
呼吸による伸縮
ストロークが長い
弾性材料
（ゴム）
圧電フィルム：PVDF
呼吸による伸縮
呼吸による伸縮
研究状況
回路部分
カバー
※注
裏面から
見たところ
第二世代呼吸モニター
半径：小：ｃｈ１
半径：大：ch2
研究状況
半径が小さい方が出力が大きい
（半径が小さいと小型化が可能）
Time
Time(a.u.)
V(a.u.)
第二世代呼吸モニター
呼吸モニターの研究開発
・睡眠時無呼吸症候群のスクリーニング検査
・人工呼吸器での医療事故防止
運転手の呼吸の状態を正確に把握
居眠り、健康状況把握できないか？
呼吸の状態を正確に計測することが可能
車や電車の運転手の居眠りによる事故が多発
呼吸モニター
研究状況
第一世代呼吸モニター
第二世代呼吸モニター
呼吸モニターを事故防止に利用
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20
i
gn
al
Intens
it
y
[a
rb.unit]
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0
Sig
n
al In
t
en
sit
y
[a
r
b.uni
t
]
T i m e [ s e c ]
活動中の呼吸波形
活動中の波形の特徴
振幅が急に増減
体の動きは呼吸動作より素早く大
きいため、振幅が急激に増減する
呼吸周期が不規則
研究状況
拡大
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0
Signal
In
tensity [a
r
b.
un
it]
T i m e [ s e c ]
睡眠中の波形
睡眠中の波形の特徴
呼吸周期が一定
睡眠中の呼吸は一定である
振幅が増減していない時間
睡眠時は休みの時間がある
6 0
8 0
10 0
12 0
14 0
16 0
18 0
0 5 1 0 1 5 2 0
Time [se c ]
Sig
n
al In
ten
si
t
y
[arb
.un
it
]
研究状況
拡大
研究状況
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20
Time [sec]
S
i
gn
al
Intens
i
t
y
[a
rb.unit]
6 0
8 0
10 0
12 0
14 0
16 0
18 0
0 5 1 0 1 5 2 0
T i me [ se c ]
Si
g
nal In
t
e
n
s
i
t
y [arb
.un
it
]
睡眠中の波形
活動中の呼吸波形
呼吸周期≒
3.3sec
活動中・睡眠中の呼吸波形の違いにより
居眠り検出可能？
既に実用化されている呼吸モニター用センサー
○圧電フィルム：
PVDF （従来型）
○熱伝対
○導電ゴム
○サーミスタ
○空気圧トランスデューサ
従来技術とその問題点
最も有効な従来型圧電フィルムでも胸
部・腹部バンド型だと拘束力が強く被験
者に高負担
SASの精密検査で
この状態は耐えられますか？
睡眠時無呼吸症候群：
SAS
従来技術とその問題点
SASの精密検査で
この状態は耐えられますか？
簡易検査：自宅
（ﾊﾟﾙｽｵｷｼﾒｰﾀｰ、ﾌﾛｰｾﾝｻｰ）
精密検査：病院
ﾊﾟﾙｽｵｷｼﾒｰﾀは
2次的な変化
精密検査不可能
状況により
精密検査へ
家庭で測定でき
もっと精密なセンサー
• 既存センサーの問題点であった、高拘束力を解決
することができる。（被験者負担減）
• 呼吸を正確に把握できるので他のセンサーを使用
する必要がない（可能性）
• 呼吸の正確な測定により居眠りなど被験者の状況
を把握することができる。
新技術の特徴・従来技術との比較
呼吸モニター
従来型と同様に見えるが弾性物により
伸縮するため負担が非常に少ない
（被験者により変更可能）
想定される用途
医療事故防止
人工呼吸器のはずれ検出用
（人工呼吸器のアラームやパルスオキシメーターで十分ですか？）
呼吸モニター
呼吸の深さなどをリアルタイムで計測可能
（呼吸を正確に測定するメリットはありませんか？）
SAS（睡眠時無呼吸症候群）のスクリーニング
呼吸停止を正確に計測可能
（スクリーニングで本格的な呼吸を測定できるメリットはありませんか？）
医療分野
この他に使えそうな場所
ありませんか？
医療系の新しいセンサーとして
使用しませんか？
（呼吸と睡眠の関係を精密計測）
想定される用途
安全分野
この他に使えそうな場所
ありませんか？
居眠り防止
呼吸データから居眠りを検出可能
（特許出願中）
（大量輸送機関の運転士の状況をリアルタイムで把握、自動車へ応用）
突発的な病気の把握
呼吸、心拍、体動が測定可能
（呼吸、心拍、体動を１つのセンサーで測定し判断が可能）
現在問題になっている安全をきち
んと測定しませんか？
（呼吸以外にも利用可能）
（利用分野を考えると需要は多く
ないでしょうか？？？）
想定される用途
工業分野
この他に使えそうな場所
ありませんか？
圧力配管の破断検出
配管の円周の伸びパターンから異常検出
（非常に簡単なセンサーで出力が大きく、高感度計測が可能）
回転体や振動体の分析
セラミック系センサーで測定できない部品の分析
（しなやかな圧電素子を使用しているため、いろいろな形状に対応可能）
回転体（モーターやギヤー）の振動
計測に困っていませんか？
（現在の信号と比較可能
→実用化が早い）
（今より精密測定可能？？？）
実用化に向けた共同研究方針
汎用の測定システムを製作中（共同研究）
測定対象に合わせた増幅度や入力インピーダンスを選択可能
現在の呼吸モニターでは不可能）
現在
汎用システム完成（予備実験）
（信号をパソコンで簡単に計測可能）
無料貸し出し
（測定できるようセットアップします）
（共同研究契約先に無料で汎用システム提供）
今年中
本研究室と協力しながら開発
開発サイクルを短く
（同じ測定システムを持っていると同じ条件で取得したデータを確認できる）
ハードウェア・ソフトウェア開発
（共同研究先の要求に共同研究会社がお答えします。→有償予定）
お問い合わせ先
【技術内容について】
詫間電波工業高等専門学校 電子工学科
教 授 三 﨑 幸 典
電話：0875-83-8560 ＦＡＸ： 0875-83-8560
E-mail：
[email protected]
【ライセンスについて】
詫間電波工業高等専門学校企画室
電話：0875-83-8511 ＦＡＸ：0875-83-8610
E-mail：
[email protected]
文部科学省産学官連携コーディネーター 今 井 正三郎
電話：0897-37-7857 ＦＡＸ：0897-37-7857
Ｅ-mail：
[email protected]
【連携について】
あいち健康長寿産業クラスター推進協議会
（財）科学技術交流財団
クラスター・マネージャー 小坂 岑雄（こさか みねお）
電話：052-231-1477 ＦＡＸ：052-231-5658
E-mail：
[email protected].ｊｐ
権利者窓口
