Development of a visualization system for concentration and activity by biological information for AL support

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K02883
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 矢島 邦昭 仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (90259804)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 淳 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10235351) ; 武市 義弘 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (50342457)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 生体情報計測 / 集中度計測 / 集中度分析

Outline of Annual Research Achievements

受講生の授業中などの生体情報を計測し、それらの分析から授業などへの集中度を明らかにするために、ＧＳＲ、脳波、カメラ画像を用いてきた。そのための独自システムとして、可搬性、汎用性優れたRaspberry Piによる開発を進めてきた。既存の脳波測定装置、ＧＳＲ測定素子からのデータ測定、伝送、記録までを可能とした。Raspberry Piによるリアルタイム分析にはＣＰＵスペックが不足するため、事後の分析による集中度分析を進めてきた。
結果として、脳波とＧＳＲとの組み合わせにより、集中度しているかどうかの客観的な判断が可能であることが分かった。また、瞬き、頭部位置の分析にを加えた集中の種類、度合いに関する差異に関しての分析が遅れておる。被験者数を増やすことができず、傾向分析を行うまでの実験数をすることができなかったためであるが、集中の種類の差異を見られることをつかむことができた。しかしながら、当初の目的であった1ホストによるデータ収集可能なシステムに統合することができなかった。
そこで、脳波、ＧＳＲ、瞬き(筋肉電位変化）、頭部位置(加速度）を一括計測可能なシステムへの移行を並行して行い、これまでの開発システムとの比較実験を進めた。このシステムを利用することにより測定システムとデータストア用のＰＣを無線接続可能となり、かつ1ホストによる複数の生体情報の収集が可能となる。今後の実験の継続、分析の大いに効果をもたらしステムの開発に取り組むことができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

開発して機システムによる継続計測による生体情報からの集中度の分析を進めることより、効率的な生体情報の計測システムの開発を進めたこと、被験者への計測実験の継続の困難な背景から、研究計画当初に予定していたデータ収集を行うことが困難となり、分析を進めるにあたり充分なデータの蓄積が困難となった。
計測を効果的に行うための総合的な生体情報計測システム導入、システム開発を進めているが、これまでのシステムとの比較実験による分析精度の調査が必要となるが、試験計測を進めるあたり、実験の機会が大きく制限されたことから、新システムへの移行が遅れている状態である。
早急に新システムの安定動作とこれまで開発したシステムとの比較実験を進め、そのデータを基にした集中度分析を進める予定である。

Strategy for Future Research Activity

計測実権をするための環境構築を早急に行い、2つのシステムによる生体情報計測データの比較からの客観的な集中度分析を進める。
また、直接的な集中度の変化をとらえるための被験者への効果的なアンケート調査等を行い、そのデータとの比較分析を行う必要ある。

Causes of Carryover

コロナ禍のために、システム開発が遅れた。これまでのシステムとの比較実験が必要であるが、被験者を集めた模擬授業の実施ができなかったためである。測定用のセンサの移行は進んでいるが、複数の同時計測を行うためのシステム開発が計画より遅れしまった。そのため、システムの拡張予定であったパーツの購入が遅れた。
研究成果の途中発表も予定していた国内外の学会に参加することが2つの理由からできなかった。コロナ禍による学会等への参加が難しかった、被験者を集めた模擬授業による計測実験ができなかった。