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生体情報のセンシングとは？課題と対策・製品を解説
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センサー&計測における生体情報のセンシングとは？
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本モジュールは、Prophesee社（仏）が開発したイベントべースビジョンセンサー（EVS）GenX320を搭載した、極少のイベントベースビジョンカメラモジュールです（ヘッド部4x5mm）。イベントベースビジョンセンサーが持つ高速センシングかつ広範囲なダイナミックレンジの特徴を備え、IoTデバイスに向けた超低消費電力モードを実装しています。
イベントベースビジョンカメラSilkyEvCamシリーズに本製品が加わることで、AR/VR/XRに必要な視線検出や、低消費電力化の必要なAIのエッジ処理の現場やウェアラブルデバイス市場に革新をもたらします。
イベントカメラモジュール GenX320 4x5
高解像度深度データを取得可能なToF方式の3Dカメラ。
6軸IMUを搭載し、複数台での同期や暗所でも撮影にも対応しています。ヘルスケア、ロボティクス、拡張現実分野での活躍が期待される製品です。
製品ラインアップ
- Femto Bolt: Azure Kinect DK と同じモジュールを搭載したモデル
- Femto Mega I: IP65 準拠 産業用途向けモデル
- Femto Mega: Jetson Nano 搭載モデル
- Femto W: 広視野角モデル
- Femto: 標準モデル
Orbbec社は Microsoft社の Azure Depth Platform に参画しており、本製品には Azure Kinect DK と Hololens の技術が応用されています。
Orbbec Femto シリーズ ToF方式デプスカメラ
30映像視聴時の眼精疲労の主な原因として、「水晶体調節距離と輻輳焦点距離の不整合」が挙げられているが、我々の過去の研究において、若年被験者を対象とした場合には、水晶体調節距離と両眼輻輳焦点距離は、自然視と同様に、3D視聴時でも同期して変化していることが分かった。
今回、実際に3D映像視聴時の水晶体調節距離と両眼輻輳焦点距離の同時計測の実演をし、同期して変化していることを明らかにする。なお、3D映像には、オリンパスビジュアルコミュ二ケーションズ（（株））の商標、Power 3D(TM)を使用する。
名古屋大学 体験デモ3D映像視聴時の生体反応測定の実演
近年，立体映像は社会に急速に普及してきており，3D映画の上映，3Dテレビの販売など，一般の人々が実際に触れる機会も多くなってきている．電機メーカーは市場拡大を睨み，3D関連をデジタル機器の目玉として製品を強化している．これほどまでに浸透し始めているにもかかわらず，立体視が人の視機能に与える影響についてはまだ十分に解明されていない［1－6］．立体映像の安全性を考える上で，この生体への影響を検討 することは非常に重要かつ不可欠である．
名古屋大学宮尾研究室3D関連文献集 自然視での調節と輻輳の同時
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センサー&計測における生体情報のセンシング
センサー&計測における生体情報のセンシングとは？
光技術・フォトニクス業界における生体情報のセンシングは、非侵襲的かつ高精度な生体データの取得を可能にする技術分野です。心拍数、血中酸素濃度、体温、血糖値、さらには脳波などの多様な生体情報を、光の特性（吸収、散乱、反射、蛍光など）を利用して計測します。これにより、医療診断、健康管理、スポーツ科学、ウェルネス分野における革新的な応用が期待されています。目的は、個人の健康状態の早期発見、病気の予防、パフォーマンス向上、そしてQOL（Quality of Life）の向上に貢献することです。
課題
非侵襲性の限界
皮膚や組織を透過する光の減衰や散乱により、深部組織の生体情報を高精度に取得することが難しい場合があります。
環境ノイズの影響
外部光や被測定者の動き、皮膚の色調の個人差などが計測精度に影響を与え、ノイズとして現れることがあります。
データ解析の複雑性
取得した生体データは膨大かつ複雑であり、意味のある情報として抽出・解析するための高度なアルゴリズムや処理能力が必要です。
小型化・低コスト化の課題
高機能なセンサーや計測システムを、日常的に利用できるレベルで小型化し、かつ低コストで提供することが普及の障壁となっています。
対策
先進光学設計の導入
光の伝搬を最適化するレンズ設計や、特定の波長帯に特化した光源・検出器を用いることで、深部組織の信号取得能力を向上させます。
信号処理技術の高度化
ノイズ除去アルゴリズムや機械学習を用いたデータ解析により、環境ノイズの影響を低減し、より正確な生体情報を抽出します。
マルチモーダルセンシング
複数の光学センサーや異なる計測原理を組み合わせることで、単一センサーでは得られない多角的な生体情報を取得し、解析精度を高めます。
集積化・低消費電力化
フォトニック集積回路（PIC）技術などを活用し、センサーモジュールを小型化・低消費電力化することで、ウェアラブルデバイスなどへの応用を促進します。
対策に役立つ製品例
ウェアラブル生体情報モニター
皮膚表面からの光の吸収・散乱特性を解析し、心拍数、血中酸素飽和度、活動量をリアルタイムで計測・記録するデバイスです。環境ノイズを低減する信号処理技術と、小型化された光学センサーにより、日常的な健康管理をサポートします。
非侵襲血糖値測定デバイス
特定の波長の光を皮膚に照射し、その透過・反射光の変化から血糖値の変動を推定する装置です。高度な光学設計と、個人差を補正する解析アルゴリズムにより、痛みを伴わない血糖値モニタリングを実現します。
遠隔医療用生体信号取得システム
高感度な光センサーと、無線通信機能を備えた小型モジュールで構成され、遠隔地にいる患者の体温、呼吸数、血圧などの生体情報をリアルタイムで医療機関に送信します。集積化された光学部品と効率的なデータ伝送により、迅速な診断を支援します。
スポーツパフォーマンス向上支援ツール
運動中の筋肉の酸素供給状態や、疲労度を光学的アプローチで計測するデバイスです。マルチモーダルセンシングにより、複数の生体情報を統合的に分析し、個々の運動能力に合わせた最適なトレーニング計画の立案をサポートします。
