著者

清野 公宏 鈴木 郁斗 野川 雅道 五十嵐 朗 内藤 尚 小川 充洋 山越 憲一 高田 重男 田中 志信

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.55Annual, no.5PM-Abstract, pp.460, 2017 (Released:2017-09-13)

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これまで我々は腎・尿路系疾患発見に重要な指標である尿成分を全自動で計測可能なトイレ内蔵型尿成分計測システムの開発を最終目的として,近赤外光を用いた尿糖計測法について基礎的検討を続けてきた.具体的には糖尿病の早期発見に有用なグルコースをメインターゲットとし,蛋白摂取量の指標である尿素,塩分摂取量の指標である塩化ナトリウム,尿中成分の排出量測定に有用なクレアチニンの4成分について,糖尿病が疑われる成人男性等から採取した尿(高尿糖随時尿)などを対象に各4成分の濃度推定を行ってきた.その結果計測波長範囲(750-2500nm)の中から各成分の感度波長を4種類選定し重回帰モデルを構築することで,実用に供し得る精度で濃度予測が可能であることを確認した.今回は実用化に向けて,多波長LEDを光源とした場合の測定精度を次のような方法で検証した.すなわちFT-IRで得た透過光強度スペクトルに対して,中心波長の重みを1,半値幅を200nmとしたガウス関数を乗じることで,LEDのブロード状の発光特性を模擬し,上述の重回帰分析を行った. その結果,グルコース,クレアチニンについてはγ=0.7前後で濃度予測精度の更なる向上を要するものの,尿素,塩化ナトリウムについてはγ>0.8以上となり,多波長LEDを光源として用いることの妥当性が確認できた.

著者

田中 志信 本井 幸介 野川 雅道 山越 健弘 山越 憲一

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.44, no.3, pp.467-474, 2006 (Released:2008-05-01)

参考文献数

18

被引用文献数

1

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The daily monitoring of health conditions at home is a very important subject not only as an effective scheme for the early diagnosis and treatment of cardiovascular and other diseases, but also for the prevention and control of such diseases. From this point of view, we have been developing a fully automated “non-conscious” monitoring system for home healthcare. In this paper, we describe the structural details of a newly developed blood pressure (BP) measurement system built into a toilet seat and some results obtained using the system. The principle used for BP measurement was the volume-oscillometric method. A reflectance-type photoplethysmographic sensor was installed in an appropriate position on the toilet seat, and it was automatically lifted and lowered using a newly designed helicoid-type actuator. Systolic (SBP) and mean BP (MBP) were obtained using the arterial volume pulsation signal obtained by the sensor. In order to evaluate the accuracy of the BP measurements, simultaneous measurements were carried out using two types of commercially available BP monitors (upper arm and wrist). Simultaneous measurement using an “invasive technique” via catheterization to the right brachial artery was also conducted. From the results obtained (bias[s.d.] for SBP; Upper arm: -1.20 [7.90] mmHg, Wrist: 0.44 [7.28] mmHg, Invasive: -0.41 [4.91] mmHg, bias [s.d.] for MBP; Upper arm: 4.40 [6.91] mmHg, Wrist: 5.07 [8.04] mmHg, Invasive: 3.68 [5.69] mmHg), reasonable accuracy of the present system was clearly demonstrated. This system, which requires no cumbersome procedures for BP measurement such as cuff setting, proper positioning of measuring site and so on, appears to be a useful means for long-term home healthcare monitoring.

著者

田中 志信 小川 充洋 野川 雅道

出版者

金沢大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2014-04-01

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今年度は、昨年度10波長まで絞り込んだ使用波長について、慢性腎症の進行予防に有用な指標である「尿素・クレアチニン比(U/Cr)」を得るための至適波長組み合わせについて検討した。その結果、各成分の濃度を4または5種類の波長で高精度(実測濃度と推定濃度との相関係数:γ>0.99)で推定可能な波長組み合わせを見出すことが出来た。このうち2波長は各成分で同一だったため実質「7波長」でU/Crを得ることができ、その精度もγ=0.904と極めて良好であることが確認された。一方実用化への移行(光源のLED化)を考慮して近赤外マルチチップLEDを新たに試作し,グルコース,尿素の単一水溶液を用いて濃度推定の可否を検討した. LED試作に当たってはグルコース及び尿素の感度波長であり、かつ近赤外領域において水の吸収が最も大きな2,200nmをピーク波長とするマルチチップ(4個×6列)LEDを試作した.そして各成分の濃度推定に必要なLEDの光強度(換言すればチップ数)を明らかにすることで,他の波長の必要チップ数に関する知見を得ることを目的とた.溶質としてはグルコース及び尿素を選び、それぞれの単一水溶液(10, 50, 100mg/dl)を調製し,各溶液の差分吸光度から重回帰分析により各成分におけるγを求めた。その結果、尿素では1列(4チップ)発光でγ=0.995という高精度が得られたのに対して、グルコースでは3列(12チップ)発光でようやくγ=0.669という結果となった。これらの結果は、2200nmが尿素の感度波長であるのに対して、グルコースにおいては感度波長ではあるもののモル分子吸光係数自体が尿素に比べ極めて小さいために濃度予測が難しかったと考えられ、多波長のマルチチップLEDの設計(波長選定)にこの結果を生かしていく予定である。

著者

熊橋 智史 野川 雅道 内藤 尚 田中 志信

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.54, no.26, pp.S109, 2016

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<p>Toward a development of noninvasive tissue oxygen consumption monitoring method, we propose an arteriovenous blood oxygen saturation measurement based on near-infrared spectroscopy. For arterial blood oxygen saturation measurement, we employ a conventional arterial blood oxygen saturation measurement method, pulse oximetry. Then, for venous blood oxygen saturation measurement, based on a similar principle of pulse oximetry, we developed a new venous blood photoplethysmographic oximetry using cyclic cuff compression technique (mean pressure: 10mmHg with 10mmHg amplitude, cyclic frequency: 0.1Hz). The noninvasive arteriovenous blood oxygen saturation measurement system comprises two-wavelength, 750/830nm. The calibration curve of blood oxygen saturation measurement was calibrated, without blood-drawing, using theoretical photon propagation model based on radiative transfer. The newly designed noninvasive arteriovenous blood oxygen saturation measurement system was evaluated with healthy subjects' forearms during isometric hand-grip exercise. The noninvasive measurement system could offer reasonable blood oxygen saturation changes during the exercise and following resting period.</p>

著者

田中 志信 村田 和香 山越 憲一

出版者

金沢大学

雑誌

基盤研究(C)

巻号頁・発行日

1997

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1. 生体情報の宅宅収集壮置の試作: 既に開発済みの心拍出量と血圧の無拘束同時計測システムに被測定者の姿勢状態を記録する簡易行動シナリオ計測を組み合わせたシステム(生体情報の在宅収集装置)を試作した。姿勢計測の角度分解能は約3゜、測定間隔は0.1,0.2,0.5秒で静止画表示・アニメーション表示・ヒストグラム解析などのが可能である。循環生理情報に関しては血圧・心拍出量と共に末梢循環抵抗、心拍数、一回拍出量が演算処理され24時間分のデータがトレンド表示される。健常成人を対象としたフィールド試用の結果、無拘束下で得られた循環動態の24時間計測値と被験者の各種行動・姿勢変化との詳細な対応付が可能であることが確認された。2. スペクトル析による循環生理機能の日内変動の解析: 健常成人を対象に1日目は通常の日常生活、2日目は終日ベッド安静という条件下で連続48時間の無拘束循環生理機能計測実験を行い、日常生活における行動様式が各パラメータに及ぼす影響を検討した。その結果、各パラメータともに概ね12時間及び24時間を主な周期とする日内変動が存在し、行動様式の違いは12時間周期に対してはあまり影響を及ぼさないものの概日周期に対しては大きく影響することが確認された。3. 高齢者を対象とした日常生活下における姿勢解析: 生活環境の異なる高齢者を対象とし日中約10時間の無拘束姿勢計測を行った。対象者は年齢71〜83歳の女性8名で、日常生活下における行動や活動性というものが客観的に評価可能であることが確認されるとともに、生活環境の違い、すなわち在宅か施設や病院で生活しているか、さらには同じ在宅でも単身か家族と同居かといった違いで、日常取る姿勢の種類や頻度、活動性に大きな差が見られることが客観的に示された。これらの結果から、何らかの障害を持つ高齢者の治療に際して「寝たきり」状態を惹起させないためには、障害の快復状況に応じて患者の生活環境をも考慮すべきであることが確認され、機能面の評価に加え、生活スタイル、生活信条をも把握したリハビリテーションプログラムの必要性が示された。

著者

田中 志信 本井 幸介 野川 雅道 山越 健弘 山越 憲一

出版者

日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 : 日本エム・イー学会誌 = Transactions of the Japanese Society for Medical and Biological Engineering : BME (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.44, no.3, pp.467-474, 2006-09-10

被引用文献数

3

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The daily monitoring of health conditions at home is a very important subject not only as an effective scheme for the early diagnosis and treatment of cardiovascular and other diseases, but also for the prevention and control of such diseases. From this point of view, we have been developing a fully automated "non-conscious" monitoring system for home healthcare. In this paper, we describe the structural details of a newly developed blood pressure (BP) measurement system built into a toilet seat and some results obtained using the system. The principle used for BP measurement was the volume-oscillometric method. A reflectance-type photop-lethysmographic sensor was installed in an appropriate position on the toilet seat, and it was automatically lifted and lowered using a newly designed helicoid-type actuator. Systolic (SBP) and mean BP (MBP) were obtained using the arterial volume pulsation signal obtained by the sensor. In order to evaluate the accuracy of the BP measurements, simultaneous measurements were carried out using two types of commercially available BP monitors (upper arm and wrist). Simultaneous measurement using an "invasive technique" via catheterization to the right brachial artery was also conducted. From the results obtained (bias [s.d.] for SBP; Upper arm: -1.20 [7.90] mmHg, Wrist: 0.44 [7.28] mmHg, Invasive: -0.41 [4.91] mmHg, bias [s.d.] for MBP; Upper arm: 4.40 [6.91] mmHg, Wrist: 5.07 [8.04] mmHg, Invasive: 3.68 [5.69] mmHg), reasonable accuracy of the present system was clearly demonstrated. This system, which requires no cumbersome procedures for BP measurement such as cuff setting, proper positioning of measuring site and so on, appears to be a useful means for long-term home healthcare monitoring.