大阪大学基礎工学研究科 未来ラボ「デザインバイオニクス研究拠点形成」 生理信号を用いた心理評価技術 独立行政法人産業技術総合研究所 健康工学研究部門／サービス工学研究センター 吉野 公三 [email protected] 日常生活中の心理状態をモニタリングする技術は，心の健康管理や安全な環境設計の上で重要である． 生体から観測される生理信号を用いて心理状態を評価する方法を研究している．その方法の長所は， 体 観 を 態を す 方 を 究 方 (i)短いサンプリング間隔で連続的な計測可能（⇒急俊な心の状態の変化を逃さない） な点と， (ii)比較的無意識な状態で生活・作業を中断（邪魔）せずに自動的な計測評価可能（ ⇒リアルタイム支援， 心理バイアスがかからない）な点にある． 本ポスターでは，生理信号を用いたヒヤリ・ハット状態検知技術，ストレス生理応答機構を説明する数理 モデル，日常生活中の生理・心理・行動計測の内容について紹介する． 【生理信号を用いたヒヤリ・ハット状態検知技術】 【日常生活中の生理・心理・行動計測】 身体加速度 (活動度) 心理状態 （気分評価） 心拍変動 瞬時心（脈）拍数 皮膚電気コンダクタンス(GSC) △規格化HF帯域パワー 携帯型生理計測装置 大型没入型VR装置を用いたヒヤリハット実験 生理計測項目 心拍，手のGSC 心拍，手のGSC 脈拍 足 脈拍，足のGSC 脈拍，足のGSC 被験者数 ２１（２１） ２１（２１） １２（１２） （ ） １２（１２） r = -0.44 (p (p<0.01) 0.01) △不安感 就寝前の落ち込み感と不安感が強いと就寝後に交感神経系優位． 検出特異度 [% %] 検出感度 [%] 状態 安静 運動 安静 運動 r = -0.53 (p (p<0.001) 0.001) この他のトピック： ・起床・安静／低強度運度時の心理状態と自律神経系生理状態の関係性 ・長期間の生理心理計測に基づく個人適合型緊張感評価技術の開発 ・日常生活中の唾液コルチゾール濃度と自律神経系活動の関係性 ・高齢者の生活満足度と在宅時の自律神経系活動の関係性 感度 100% 100% 100% 100% 特異度 90% 87% 93% 89% 排熱天窓 IT分電盤 ＩＨクッキングヒータ 家電情報ネットワーク 太陽光 冬の暖か い日射 協調エンジン 照明調光システム IT排熱窓 エアコン IT昼光利用ブラインド 夏の暑い 日射 日射遮蔽 ブラインド 通風 シャッター ラジエント ヒータ 左IH 右 IH 消費エネルギー 無駄なON/OFFを排除 従来 運転 不要な消費を排除 不在 立上り時ピーク の抑制 省エネ 予測運転 時刻 不在 生活シーンに合わせた調光・温熱制御 主 電源 人感センサ 室温 グリル（ロース タ） 時刻 自動調理の設定可能 屋内温湿度・ 照度計 ヒートポンプランドリー 日常生活の理解 照明 電源スイッチ 時刻 運転モードの表示 状態0 屋外放射 照度計 便座 計測用 実験住宅 調理 予測制御 協調制御 ･ ･ ･ ヒートポンプ給湯機 ITシャッター 0:00 24:00 生活行動推定モデル 計測・制御用 食事 TV 生活シーン 自然エネルギーの利用と協調制御 温度 状態n 屋外温湿度計 自動車公道 運転時： 感度８７％ 特異度８０％ 無駄を自動判断して排除 BeHomeS 行動推定エンジン ホームゲートウェイ 太陽光 外光遮断 通風 空調機 室温 制御用 生活行動計測 と機器制御 生活行動応答型 省エネシステム セントラルコマンドによる ラ 副交感神経活動度の抑制傾度 1.1 0.9 【ストレス生理応答機構の数理モデル】 男性 女性 0.7 副交感神経活動のバイアス成分の低下 副交感神経活動 VP の低下 心拍時間間隔 I の低下 VP n max I n c 18 FP n 拡張期血圧 DBP の上昇 一回心拍出量 回心拍出量 SV の低下 収縮期血圧 SBP の上昇 0 , c 11 VB n c 12 ( FS n FP n ) FS n max 10 6 ,1 c 19 CCNA n 0.5 max 10 6 , 3 c 20 VP n DBP n c 1 SBP n 1 exp c 2 I n 1 T n 1 ３０代 ４０代 ５０代 ６０代 運動負荷に対する心臓血管系応答の年齢・性差依存性を数理モデル化 SV n c 3 CCNA n c 4 I n 1 c 5 T n 1 SBP n DBP n c 6 SV n （DBPの上昇量がc6SVを上回るパラメータ領域） 主要な研究業績 VBの振幅値 (1)VBがシグモイド関数のため，SBPの値が上昇することにより，VBの値域が シグモイド関数の傾き比較的低い領域に移るため． Iの振幅値低下 ＳＤ，ＬＦ帯域振幅低下 ２０代 VS n max 0 , c 13 VB n c 14 k CCNA n c 15 F I n j k 1 j 1 I n c 18 ( FS n FP n ) FS max n FP n VS nk 10 6 ,1 c 19 CCNA n max 10 6 , 3 c 20 VP n 精神課題ストレスに対する心拍血圧応答現象を解釈 Autonomic Neuroscience Vol.150 p. 147-149 (2009) Medical & Biological Engineering & Computing Vol.45 p. 1085-1093 (2007) Accident Analysis & Prevention Vol. 39 p. 308-312 (2007) Biological Psychology Vol. 69 p. 217-227 (2005) Journal of Biomechanics Vol. 37 p. 1271-1280 (2004) 生体医工学 Vol. 42-4 p. 290-299 (2004) 特許4038571号 「危険状態検知方法および危険状態記録装置」
© Copyright 2025 ExpyDoc
