「ウェアラブル脳バイタル情報センサ」

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研究代表者:
本田 学 (国立精神・神経センター 神経研究所疾病研究第七部 部長)
研究課題:
脳に安全な情報環境をつくるウェアラブル基幹脳機能統合センシングシステム

技術解説

日常生活環境において日常的な活動を妨げることなく、脳波、心拍変動、皮膚抵抗などを同時に計測することが可能なセンサシステムを開発することが目標である。
 周波数多重技術を基に電極毎に無線データ転送ツールを搭載する分散配処理型の構成の採用により、室内で装着したまま脳波センシングが可能なワイヤレス脳波センシングデバイスを実現した。試作したプリプロトタイプのウェアラブル脳波計を下記で構築したシミュレータ内で評価した結果、無線伝送方式による生体と計測機器との絶縁作用により浮遊電磁雑音を遮蔽できることを明らかにした上、十数メートルの範囲にわたり障害物の有無にかかわらず脳波の動態センシングが可能であることを実証し、臨床試験実施の見通しを得た。
 また、周波数多重技術を基に電極毎に無線データ転送ツールを搭載する分散配処理型の構成の採用により、室内で装着したまま脳波センシングが可能なワイヤレス脳波センシングデバイスを実現した。試作したプリプロトタイプのウェアラブル脳波計を下記で構築したシミュレータ内で評価した結果、無線伝送方式による生体と計測機器との絶縁作用により浮遊電磁雑音を遮蔽できることを明らかにした上、十数メートルの範囲にわたり障害物の有無にかかわらず脳波の動態センシングが可能であることを実証し、臨床試験実施の見通しを得た。
 上記のRF-EEG送受信モジュールを基に、心電・脳波同時計測と多人数相関計測に必要な同期制御システムの試作と、日常生活空間での装着を想定したデザインの検討及び基幹脳活性指数導出のための信号処理機能実装の検討を進めた。
 同期制御技術では、タイミング信号配信法(特願2009-113547)並びに極低消費電力化のためのMPUバースト制御法利用により、市販リチウムイオン電池(ボタン型)を搭載した16bit-256Hz/chサンプリング×全4チャンネルのモジュールで約1週間の4人同時計測が可能となった。この結果により、人と人との相互作用を解明するための手段のみならず、同一被験者に対して電極数が任意に設定可能な医療用ウェアラブル多チャンネル脳波計実現の見通しを得た。また、送受信モジュール及び制御PC各々に搭載されたMPU/CPUを用いて時間周波数空間で脳波信号の処理・解析を並列展開して行うアルゴリズムにより、基幹脳活性指数をリアルタイムに導出できる見通しを得た。なお、このような同時計測技術を用いれば複数の異なるヴァイタル信号の相関計測も可能であることを、肢誘導あるいは胸部誘導に相当するベクトル心電計測を行うことにより確認した。

概要図

ウェアラブル基幹脳機能センサ第一次試作機

ウェアラブル基幹脳機能センサ第一次試作機

論文等

  1. 片桐 祥雅, 自律分散制御によるスケーラブルワイヤレスヴァイタルセンシングシステムの構築, 第21回日本運動器リハビリテーション学会シンポジウム(生体モニタリング)2-S3-2, 東京, 2009年7月11日 (抄録:The Journal of Physical Medicine:運動療法と物理療法2009 Vol. 20 No.2, p131)
  2. 片桐 祥雅, 脳の安全に資する人間情報センシング技術, 電子情報通信学会第1回ヒューマンプローブ研究会(第2種研究会)講演会, 東京, 2009年7月13日
  3. 片桐 祥雅, 五感感覚を測定する, 平成21年度繊維学会第40回夏季セミナー講演, 福井, 2009年8月29日

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