書籍

【監修者】
山田　一郎　　東京大学名誉教授


【執筆者】（掲載順）　　
山田　一郎　　東京大学名誉教授
伊藤　嘉章　　医療創生大学　国際看護学部　准教授
川口　孝泰　　医療創生大学　国際看護学部　教授
和泉　慎太郎　神戸大学　科学技術イノベーション研究科　准教授
金　　一石　　株式会社センシング　代表取締役CEO
佐野　佑子　　株式会社日立製作所　研究開発グループヘルスケアイノベーションセンタ　リーダ主任研究員
小幡　亜希子　株式会社日立製作所　研究開発グループヘルスケアイノベーションセンタ　主任研究員
敦森　洋和　　株式会社日立製作所　研究開発グループ基礎研究センタ　主任研究員
田中　　毅　　株式会社日立製作所　研究開発グループヘルスケアイノベーションセンタ　主任研究員
伊藤　奈桜　　株式会社日立製作所　研究開発グループヘルスケアイノベーションセンタ　企画員
三幣　俊輔　　株式会社日立製作所　研究開発グループ 基礎研究センタ　研究員
豊村　　崇　　株式会社日立製作所　研究開発グループヘルスケアイノベーションセンタ　研究員
菅谷　みどり　芝浦工業大学　工学部　教授
阪田　　治　　東京理科大学　工学部　教授
田島　友祐　　滋賀大学　データサイエンス・AI イノベーション研究推進センター　助教
大岩　孝輔　　青山学院大学　理工学部　助教
野澤　昭雄　　青山学院大学　理工学部　教授
横田　知之　　東京大学　大学院工学系研究科　准教授
植村　隆文　　大阪大学　産業科学研究所　特任准教授／国立研究開発法人産業技術総合研究所　
　　　　　　　先端フォトニクス・バイオセンシングオープンイノベーションラボラトリ　
　　　　　　　クロスアポイントメントフェロー
Andreas Petritz 　　
　　　　　　　大阪大学　産業科学研究所／JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
Esther Karner-Petritz 　　
　　　　　　　大阪大学　産業科学研究所／JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
　　　　　　　Philipp Schäffner JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
荒木　徹平　　大阪大学　産業科学研究所　准教授／国立研究開発法人産業技術総合研究所　
　　　　　　　先端フォトニクス・バイオセンシングオープンイノベーションラボラトリ　招聘客員研究員
Barbara Stadlober 　　
　　　　　　　JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
関谷　　毅　　大阪大学　産業科学研究所　教授／国立研究開発法人産業技術総合研究所　
　　　　　　　先端フォトニクス・バイオセンシングオープンイノベーションラボラトリ　招聘客員研究員
澤田　廉士　　九州大学名誉教授／Palmens 株式会社　代表取締役
田村　俊世　　早稲田大学　次世代ロボット研究機構　招聘研究員
藤田　悦則　　デルタ工業株式会社　研究開発本部　取締役本部長／株式会社デルタツーリング　常務取締役
土肥　徹次　　中央大学　理工学部　教授
清山　浩司　　長崎総合科学大学　大学院工学研究科　教授
田中　　徹　　東北大学　大学院医工学研究科　教授
堀　　一浩　　新潟大学　大学院医歯学総合研究科　准教授
小野　高裕　　新潟大学　大学院医歯学総合研究科　教授
谷村　基樹　　シャープ株式会社　Smart Appliances and Solutions 事業本部PCI・ヘルスケア事業部　課長
大出　晃士　　東京大学　大学院医学系研究科　講師
南　　陽一　　東京大学　大学院医学系研究科　特任准教授
上田　泰己　　東京大学　大学院医学系研究科　教授／国立研究開発法人理化学研究所　
　　　　　　　生命機能科学研究センター　チームリーダー
山岸　健人　　Northwestern University Center for Bio-Integrated Electronics Postdoctoral Fellow
藤枝　俊宣　　東京工業大学　生命理工学院　准教授
早瀬　敏幸　　東北大学　学際科学フロンティア研究所　所長/ 総長特命教授
杉本　千佳　　横浜国立大学　大学院工学研究院　准教授
大川原　洋樹　慶應義塾大学　医学部　研究員
澤田　智紀　　慶應義塾大学　医学部　研究員
中島　大輔　　慶應義塾大学　医学部　特任助教
渡邉　達彦　　株式会社SOXAI　代表取締役
梅田　智広　　奈良県立医科大学　MBT 研究所　副所長/ 研究教授
大日方　将士　キッセイコムテック株式会社　公共・医療ソリューション事業部
新井　康平　　佐賀大学名誉教授／西九州大学　健康栄養学部　客員教授／
　　　　　　　久留米工業大学　AI 応用研究所　客員教授／Brawijaya University　情報学部　訪問教授
横山　清子　　名古屋市立大学　大学院芸術工学研究科　教授
宮本　浩二　　TDK 株式会社
橋本　和則　　TDK 株式会社
高山　　稔　　TDK 株式会社
笠岡　　衛　　TDK 株式会社
木村　啓太　　TDK 株式会社
駒津　嘉昭　　TDK 株式会社
櫻井　陽一　　NTT コミュニケーションズ株式会社　ビジネスソリューション本部　
　　　　　　　スマートワールドビジネス部　スマートヘルスケア推進室　担当課長
宮内　弘一　　株式会社ユビテック　IoT イノベーション室　室長
小林　正幸　　株式会社ユビテック　IoT 事業第2 部　部長
小笠　麻奈　　株式会社ユビテック　広報マーケティング室
三上　　集　　株式会社ユビテック　IoT イノベーション室
大貫　　誠　　株式会社ユビテック　IoT イノベーション室

序　論　生体情報センシング技術
　《山田　一郎》
　1 ．はじめに
　2 ．超高齢社会の進展と課題
　3 ．予防医療（ヘルスケア）の技術的背景と効果
　4 ．予防医療（ヘルスケア）のための生体情報センシング技術
　5 ．おわりに

第1章　生体情報の基礎
第1節　バイタルサインの基本的理解　《伊藤　嘉章／川口　孝泰》
　1 ．バイタルサインとは
　2 ．脈　拍
　3 ．呼　吸
　4 ．体　温
　5 ．血　圧
　6 ．おわりに
第2節　マイクロ波を用いた非接触生体計測技術　《和泉　慎太郎》
　1 ．はじめに
　2 ．心拍計測と非接触センシング
　3 ．マイクロ波ドップラーセンサ
　4 ．心拍計測におけるノイズと周波数特性
　5 ．おわりに
第3節　 非接触バイタルセンシング技術の開発と市場への適合化における考察と実践 《金　一石》
　1 ．はじめに
　2 ．従業員への活用について
　3 ．スポーツジムでの活用について
　4 ．ドライバーモニタリングの活用について
　5 ．高齢者の見守りについて
　6 ．おわりに
第4節　生体情報センシング方法の分類と事例紹介
　《佐野　佑子／小幡亜希子／敦森　洋和／田中　毅／伊藤　奈桜／三幣　俊輔／豊村　崇》
　1 ．はじめに
　2 ．健康増進分野のデジタルバイオマーカー
　3 ．介護・疾病予防分野のデジタルバイオマーカー
　4 ．おわりに

第2章　生体情報を利用した各種評価手法
第1節　生体指標とラッセルモデルによるリアルタイム感情推定手法　《菅谷　みどり》
　1 ．はじめに
　2 ．生体情報と心理モデルを用いた感情評価
　3 ．評価例
　4 ．まとめ
第2節　異種生体信号の統合解析によるストレス評価手法　《阪田　治》
　1 ．ストレスと身体応答
　2 ．複数の生体信号の取得
　3 ．異種生体信号の同時利用
第3節　生体振動データによる無拘束型睡眠段階推定手法　《田島　友祐》
　1 ．はじめに
　2 ．睡眠段階とは
　3 ．拘束型センサと無拘束型センサ
　4 ．無拘束型センサを用いた睡眠段階推定手法
　5 ．おわりに
第4節　 赤外線サーモグラフィによる顔面熱画像の測定に基づく安静時血圧推定手法　
　《大岩　孝輔／野澤　昭雄》
　1 ．顔画像の空間特徴量に基づく血圧推定法
　2 ．顔面熱画像の血圧変動成分の分離
　3 ．顔面熱画像の独立成分に基づく安静時血圧モデリング
　4 ．考　察
　5 ．おわりに

第3章　ウェアラブルデバイス向け構成部材およびセンサ素子の開発
第1節　皮膚貼り付け型光脈波センサの開発　《横田　知之》
　1 ．はじめに
　2 ．ウルトラフレキシブルな有機発光素子
　3 ．ウルトラフレキシブルなOPD
　4 ．ウルトラフレキシブルなOLED のセンサ応用
　5 ．まとめと今後の展望
第2節　生体情報計測向け自己発電・蓄電機能付きシート型センサの開発
　《植村　隆文／Andreas Petritz／Esther Karner-Petritz／
　Philipp Schäffner／荒木　徹平／Barbara Stadlober／関谷　毅》
　1 ．はじめに
　2 ．シート型圧電システムの構成
　3 ．強誘電性ポリマーによる圧電センサと脈波検出
　4 ．有機トランジスタを用いたフレキシブル整流回路
　5 ．発電・蓄電の機能とLED 点灯のデモンストレーション
　6 ．おわりに
第3節　接触圧・皮膚温度センサ一体型血流量センサの開発　《澤田　廉士》
　1 ．はじめに
　2 ．2 種類のドップラーセンサ
　3 ．大型のファイバータイプの血流量計とMEMS レーザ血流量センサ
　4 ．血流量センサの構造と測定原理
　5 ．手振れ（体動）の影響について市販の脈波センサとの比較
　6 ．マイクロレーザ血流量センサの応用
　7 ．接触圧センサ一体型血流量センサ
　8 ．まとめ
第4節　パルスオキシメータの普及と動向　《田村　俊世》
　1 ．はじめに
　2 ．パルスオキシメータ開発の歴史
　3 ．パルスオキシメータの原理
　4 ．機器の利点と欠点
　5 ．コロナ禍におけるパルスオキシメータの普及と問題点
　6 ．日本の動向と対応
第5節　心臓・血管系の振動を計測する体表脈波センサの開発　《藤田　悦則》
　1 ．計測センサと計測システム
　2 ．CAB，CAS を分ける周波数「Boundary Frequency」について
　3 ．CAB とCAS，およびRC の時間波形
　4 ．CAB 波形分析法
　5 ．信号処理法のまとめ

第4章　ウェアラブルデバイスの開発
第1節　眼鏡型血圧脈波計測デバイスの開発　《土肥　徹次》
　1 ．はじめに
　2 ．トノメトリ法の原理とウェアラブルデバイス化への課題
　3 ．血圧計測用MEMS 3 軸力センサアレイの開発
　4 ．MEMS 3 軸力センサアレイのトノメトリ法への適用
　5 ．ウェアラブルデバイス化と体動ノイズの低減
　6 ．眼鏡装着型ウェアラブルデバイスへの応用
第2節　経爪型集積化光電容積脈波計測システムの開発　《清山　浩司／田中　徹》
　1 ．はじめに
　2 ．経爪型集積化光電容積脈波計測システムの概略
　3 ．光電容積脈波計測回路の設計
　4 ．経爪型集積化光電容積脈波計測IC の評価
　5 ．おわりに
第3節　ウェアラブル咀嚼計「bitescan®（バイトスキャン）」の開発とその応用
　《堀　一浩／小野　高裕／谷村　基樹》
　1 ．はじめに：bitescan®開発の背景（咀嚼行動と健康）
　2 ．bitescan®の原理とシステム構成
　3 ．bitescan®の精度検証
　4 ．bitescan®によって明らかとなった咀嚼行動と健康の関係
　5 ．bitescan®を用いた咀嚼行動変容の取り組み
　6 ．将来の可能性
　7 ．おわりに
第4節　腕の動きを利用した睡眠覚醒判定法ACCEL の開発と応用
　《大出　晃士／南　陽一／上田　泰己》
　1 ．正確かつ簡便な睡眠測定法の重要性
　2 ．腕時計型ウェアラブルデバイスを用いた睡眠測定
　3 ．ACCEL 法の開発（デバイスの観点から）
　4 ．ACCEL 法の開発（アルゴリズムの観点から）
　5 ．ACCEL 法を応用した睡眠パターンの分類
　6 ．そもそも健康な睡眠とは何か
第5節　 電子ナノ絆創膏からなるアスリート用皮膚貼り付け型筋活動計測デバイスの開発
　《山岸　健人／藤枝　俊宣》
　1 ．はじめに
　2 ．電子ナノ絆創膏の作製方法および力学・電気特性
　3 ．アスリート用皮膚貼り付け型筋電計測デバイスの開発と応用
　4 ．まとめと今後の展開
第6節　血流動態センシングデバイスの開発　《早瀬　敏幸》
　1 ．緒　言
　2 ．方　法
　3 ．結果と考察
　4 ．結　言

第5章　ウェアラブルデバイスの製品事例
第1節　ウェアラブル生体情報計測機器の開発動向　《杉本　千佳》
　1 ．はじめに
　2 ．ウェアラブルでの生体情報計測
　3 ．ウェアラブル生体情報計測機器の用途と開発動向
　4 ．おわりに
第2節　ウェアラブル汗乳酸センサの開発
　《大川原　洋樹／澤田　智紀／中島　大輔》
　1 ．はじめに
　2 ．ウェアラブル汗乳酸センサの開発
　3 ．ウェアラブル汗乳酸センサの活用事例
　4 ．おわりに
第3節　世界最小スマートリング「SOXAI Ring」の開発　《渡邉　達彦》
　1 ．はじめに
　2 ．スマートリングの普及
　3 ．SOXAI Ring の紹介
　4 ．SOXAI Ring 実験機の評価
　5 ．今後の展望
第4節　スマートウォッチ「MBT SmartWatch」の開発　《梅田　智広》
　1 ．日本の現状
　2 ．医学を基礎とするまちづくり（MBT：Medicine Based Town）
　3 ．MBT スマートウォッチ「MBT SmartWatch」の開発
　4 ．まとめ
第5節　複数の生体信号を計測できる「HEXOSKIN・ASTROSKIN」の紹介
　《大日方　将士》
　1 ．はじめに
　2 ．HEXOSKIN について
　3 ．ASTROSKIN について
　4 ．活用先・まとめ

第6章　生体情報活用サービス
第1節　眼鏡型健康状態モニタセンサネットワークによる健康管理システム　《新井　康平》
　1 ．概　要
　2 ．提案システム
　3 ．眼鏡型健康状態モニタ
　4 ．眼鏡型健康状態計測実験
　5 ．結　言
第2節　アンビエントセンサとAI による睡眠状態評価　《横山　清子》
　1 ．はじめに
　2 ．アンビエントセンサによるベッド上での身体の動きの検出
　3 ．アンビエントセンサによる睡眠状態判定
　4 ．おわりに
第3節　ウェアラブルセンサSilmee®（シルミー）とオープンプラットフォーム
　《宮本　浩二／橋本　和則／高山　稔／笠岡　衛／木村　啓太／駒津　嘉昭》
　1 ．はじめに
　2 ．ストバンド型ウェアラブルセンサ Silmee® W22
　3 ．ハードウェア
　4 ．活動量・睡眠測定
　5 ．脈拍測定
　6 ．会話量測定
　7 ．Silmee® オープン プラットフォーム
　8 ．応用実例紹介
　9 ．まとめ
　10．おわりに
第4節　 生体信号を検出できる機能素材「hitoe®」とデータ利活用プラットフォームサービスの開発
　《櫻井　陽一》
　1 ．機能素材「hitoe®」を用いた生体情報計測ウェア
　2 ．ヘルスケア業界向けプラットフォーム Smart Data Platform for Healthcare
第5節　スマートウオッチで作業者の安全を見守るサービス「Work Mate」
　《宮内　弘一／小林　正幸／小笠　麻奈／三上　集／大貫　誠》
　1 ．はじめに
　2 ．システム構成と基本機能
　3 ．「熱中症予兆検知」機能の効果検証結果
　4 ．おわりに


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　なお、必ずしも商標表示（®、TM）を付記していません。