日研發穿戴裝置 即時監控狗兒壓力

特約編譯 小陸/譯寫

日本大阪府立大學於2017年2月20日發新聞稿宣布,該校獸醫臨床中心島村俊介副教授的研究團隊與日本電機大廠夏普成功開發出1款分析狗兒「壓力狀態」的心電圖穿戴裝置,只要1分鐘就能得知狗兒對食物或音樂的好惡,該商品預計於2、3年後上市。

大阪府立大學研究團隊與夏普共同研發的穿戴式感應器。

動物的心臟終其一生不停地跳動,但速度並非一成不變。除了早上起床時心跳較快、夜上睡覺時心跳較慢這類大幅度的週期性變動之外,在面對不同壓力時,每一拍心跳亦會出現細微的速率變化,稱為「心率變異」。這種每一拍的速率變動程度與自律神經活動有密切關係,若能分析該變動,就能評估自律神經的活躍性。

心率變異分析(Heart rate variability,HRV)主要分為頻域(Frequency domain)和時域(Time domain)兩種手法。以頻域分析來說,過去研究認為心率變異的高頻區(0.15~0.4Hz)受副交感神經的影響,低頻區(0.04~0.15Hz)則受交感神經與副交感神經兩者左右。當人類感到壓力時,由於交感神經變得活躍,將使低頻區增加,高頻區減少。

資料來源:大阪府立大學

過去亦有研究試圖以頻域分析對狗兒的交感神經與副交感神經進行定量評估;然而,由於狗兒的呼吸次數少,加上呼吸次數的變動幅度與個體差異大,導致分析正確性遠不及人類。島村副教授的研究團隊這次則是捨棄頻域分析,改採時域分析。

研究團隊指出,即使是一隻健康的狗兒,心跳間期(RR intervals , RRI)亦會隨呼吸週期大幅變動。該現象在副交感神經處優位時(=放鬆)特別明顯,一如下圖左,每個心跳間期呈數百至1,000毫秒不等之差異,圖形分布擴散;另一方面,當交感神經處優位(=壓力),則如下圖右所示,心跳間期十分穩定,圖形分布集中。

資料來源:大阪府立大學

研究團隊與夏普共同開發出測量狗兒心電圖的穿戴式感應器,從搜集來的心跳數據將狗兒的緊張狀態數值化。他們對環境適應力良好的5隻米格魯投予抑制副交感神經的阿托品(Atropine),分析其心跳間期,確認與「緊張」數值一致,證實該分析法能正確評估狗兒的壓力狀態。

目前要得知狗兒的壓力狀態,必須到專門醫院接受血液或唾液等檢查,還得等上數天才能知道結果。島村副教授開發的分析方法,不但能有助飼主理解狗兒的心理狀態,而且在商品化後,在家就能即時監控,能夠更快察覺狗兒的疾病徵兆。比較可惜的是,貓咪因為心跳間期的變動程度比狗兒小,無法直接援用本項發明。

 

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