画像処理技術に基づいた呼吸のタイミングの検出および呼吸リズムのモニタリングに関する研究論文など

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呼吸をモニターする方法はいろいろあります。睡眠時無呼吸症候群の場合は、チューブを鼻のところにおいて、空気圧を測定するようです。しかし、身体に器具を装着しないでも、ビデオカメラで画像データを取得して呼吸を検出することが考えられます。呼吸に伴う状態の上下動の変化を分析したり、呼吸の際の鼻のまわりの皮膚の温度変化を検出するといったことが考えられるでしょう。

論文The Use of Infrared Thermal Imaging to Determine Functional Nasal Adequacy: A Pilot Study（September 30, 2021　https://doi.org/10.1177/2473974X211045）
では、鼻の孔の部分の呼吸による温度変化を示した図がありました。 Fig.1(引用元へのリンク）

方法：A thermal video imaging device was used to record the difference in temperature (ΔT) between inspired (I) and expired (E) air at each nostril.　サプリメンタリ－ムービーにあった注釈によれば、温度差ΔT＝5度Cだそうです。室温と体温の差がおよそ10度程度あるでしょうから、比較的検出しやすい、十分な温度幅があると言えるかもしれません。

使用カメラ：Seek thermalPRO (Santa Barbara, California) imaging device, in pinpoint-temperature reading video mode, was placed approximately 5 to 20 cm from the subject’s nostril, similar to a basal view rhinoplasty photograph. This device was previously tested in another biomedical application.13 Maximal inspiratory (I) and expiratory (E) temperatures were recorded for each nostril, and the difference between the 2 extremes was recorded as ΔT in several conditions (Figure 1; Supplemental Video 1)

  1. Journal of Biomedical and Health Informatics (JBHI) Special Issues Camera-based Health Monitoring in Real-world Scenarios  Deadline for Submission: 31 December, 2022
  2. Continuous Monitoring of Vital Signs Using Cameras: A Systematic Review  Sensors (Basel). 2022 Jun; 22(11): 4097. Published online 2022 May 28. doi: 10.3390/s22114097 PMCID: PMC9185528 PMID: 35684717
  3. IR thermography-based monitoring of respiration phase without image segmentation Journal of Neuroscience Methods Volume 301, 1 May 2018, Pages 1-8 Novel algorithm obviates the need for defining regions of interest, image segmentation and tracking of the nostril.
  5. Thermal image processing for real-time non-contact respiration rate monitoring Abdulkadir H Alkali,Reza Saatchi,Heather Elphick,Derek Burke First published: 01 March 2017 https://doi.org/10.1049/iet-cds.2016.0143Citations: 24 Institution of Engineering and Technology. Facial tracking was required as head movements caused the face to appear in different locations in the recorded images over time. The algorithm detected the tip of the nose and then, a region just under it was selected.
  6. Breathing Analysis Using Thermal and Depth Imaging Camera Video Records. (2017). Sensors Volume 17 Issue 6 10.3390/s17061408
  7. Nose Detection and Breathing Monitoring in Thermal Images. International Journal of Advanced Science and Technology Vol.109 (2017), pp.67-76 http://dx.doi.org/10.14257/ijast.2017.109.07

サーモカメラを用いた呼吸の検出（動画）

  1. https://youtube.com/shorts/1RQFVNiLJt
  2. The Non contact Respiratory Monitoring System using Thermal Image Processing
  3. Monitoring Respiratory Rate Using Thermal Imaging
  4. https://www.youtube.com/watch?v=NrufyuN8JcU
  5. FLIR and Mask Breathing Thermal Imaging マスクをした状態での呼吸の検出
  6. Camera-based health monitoring Wenjin Wang, Gerard de Haan Cameras have been used to measure physiological information (e.g. heart rate, breathing rate) and contextual information (e.g. discomfort, delirium) from human face and body for health care.

Seek Thermal

このカメラは、アンドロイドのスマートフォンに接続して使うタイプのようです。

  1. Seek Thermal – Android Infrared Camera Review by Ganesh T S on May 1, 2015 8:30 AM EST　The microbolometer in the Seek Thermal camera responds to long-wave infrared (i.e, wavelengths between 7.2 and 13 microns).

株式会社ヴュオールイメージング View Ohre Imaging

  1. サーマルヴューX-HRシリーズ 人体温度測定に最適化 データ出力 ビットマップ、CSV、ローデータ ギガビットイーサネット 全機種最小温度分解能（NETD）は0.05℃以下（＠30℃）
  2. 例：上半身・静脈の熱画像１　サーマルヴューX(640×480画素)（YOUTUBE)

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