論文の概要: A Nearable Soft Mat Based on Distributed Optical Fiber Sensing for Physiological Monitoring

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11255v1
• Date: Mon, 13 Jul 2026 08:35:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-14 17:47:21.398621
• Title: A Nearable Soft Mat Based on Distributed Optical Fiber Sensing for Physiological Monitoring
• Title（参考訳）: 生理モニタリングのための分散光ファイバセンシングに基づく近接性ソフトマット
• Abstract要約: 本研究は,生理モニタリングのための大規模インタフェースとしてソフトなDOFSベースのマットを提案する。 単一モード光ファイバを柔軟なシリコンマトリクスに埋め込み、サーペンチン配置に配置し、マット表面上のセンシングを分散した。 ゲージピッチは2.6mmで、このシステムは50Hzのサンプリング周波数でアクティブエリア全体で2250のセンシングサイトを提供した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed optical fiber sensing (DOFS) combines the advantages of fiber optic sensors, including flexibility, small size, immunity to electromagnetic interference, and high metrological performance, with the capability to transform a single optical fiber into a continuous sensing element for spatially resolved mechanical measurements. Optical frequency domain reflectometry (OFDR), based on Rayleigh backscattering, enables high spatial resolution DOFS measurements, broadening the range of potential sensing applications. However, OFDR based DOFS remains largely unexplored for biomedical applications, despite the need for sensitive, spatially resolved, and conformable sensing interfaces. This study presents a soft DOFS based mat as a large-area interface for physiological monitoring. A single-mode optical fiber was embedded in a flexible silicone matrix and arranged in a serpentine layout to distribute sensing over the mat surface. With a gage pitch of 2.6 mm, the system provided 2250 sensing sites across the active area at a sampling frequency of 50 Hz. The mat was assessed on six healthy volunteers in a seated nearable configuration on the backrest of a standard office chair. The distributed output enabled two dimensional mapping of the mat response, reflecting back mat mechanical coupling and cardiorespiratory induced perturbations. Respiratory rate and heart rate were therefore estimated and compared with a reference wearable system. The maps revealed physiologically coherent spatial and temporal patterns, while the estimated rates showed good agreement with the reference measurements. These results demonstrate the feasibility of combining large area distributed sensing, spatial mapping, and quantitative cardiorespiratory monitoring within a DOFS based soft nearable interface.
• Abstract（参考訳）: 分散光ファイバーセンシング(DOFS)は、フレキシビリティ、小型化、電磁干渉に対する免疫性、高い気象特性を含む光ファイバーセンサの利点と、単一光ファイバーを連続的なセンシング素子に変換し、空間的に解決された機械的測定を行う能力を組み合わせたものである。 レイリー後方散乱に基づく光周波数領域反射法(OFDR)は、高分解能DOFS測定を可能にし、潜在的なセンシングアプリケーションの範囲を広げる。 しかし、OFDRをベースとしたDOFSは、感度が高く、空間的に解決され、整合性のあるセンサーインタフェースを必要とするにもかかわらず、バイオメディカルな用途ではほとんど探索されていない。 本研究は,生理モニタリングのための大規模インタフェースとしてソフトなDOFSベースのマットを提案する。 単一モード光ファイバを柔軟なシリコンマトリクスに埋め込み、サーペンチン配置に配置し、マット表面上のセンシングを分散した。 ゲージピッチは2.6mmで、このシステムは50Hzのサンプリング周波数でアクティブエリア全体で2250のセンシングサイトを提供した。 マットは6人の健康なボランティアで、標準のオフィスチェアの背もたれに着座可能な配置で評価された。 分布出力はマット応答の2次元マッピングを可能にし, バックマットの機械的結合と心呼吸誘発摂動を反映した。 その結果,呼吸速度と心拍数を推定し,基準ウェアラブルシステムと比較した。 分布図では, 空間的・時間的パターンが生理学的に一致し, 推定値は基準値とよく一致した。 これらの結果は, DOFSを用いたソフトニアブルインタフェースにおいて, 広面積分布センシング, 空間マッピング, 定量的心呼吸モニタリングを併用できる可能性を示した。

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