2015 Fiscal Year Research-status Report
複合生体信号計測に基づく人間のリラクゼーション評価と癒しサウンド生成システム構築
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26330289
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| Research Institution | Institute of Technologists |
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Principal Investigator |
前田 陽一郎 ものつくり大学, 技能工芸学部, 教授 (40278586)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リラクゼーション / 生体情報 / サウンド生成 / ファジィ推論 / 大規模カオス / 脳波 / 心拍 / 発汗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大規模カオス(GCM)に基づくサウンド生成システムICASを用いて、マルチ生体情報によるリラクゼーションサウンドを生成することを目的としている。 ユーザのリラックスしている度合いを推定するための指標として、最初に脳波および心拍変動に着目し、リラックス度を定量的に判定することを試みた。
まず脳波計により脳波から得たθ波、α波、β波情報からそれぞれのパワー含有率を計算し、このパワー含有率Gと全脳波情報のうちθ波とα波の比率を計算するリラックス度R-脳波を定義した。さらに、心電位からRRI（心拍間隔）情報より、心拍が計測される度にRRIの標準偏差・最大偏差・平均値・偏差自乗平均平方根を算出し、これらの生理指標を入力としてリラックス度R-心拍を出力するファジィ推論ルールを構築した。
これらの脳波と心拍によるリラックス度の評価手法は、おおむね有効であることが初年度に個別に確認されたため、次年度にはこれらの評価手法の比較検討と、大規模カオスによるサウンド生成システムICAS を用いた癒し効果の検証実験を行った。この結果、脳波はユーザの感性評価との相関が高く、心拍に関してもある程度の相関が見られたことから、本提案手法の有効性が確認できた。
さらに現在は、脳波と心拍以外の生体情報として発汗の利用を検討中で、最終的には複数の生理指標をファジィ推論で総合評価することを考えている。また、生成サウンドに対する人間の癒し効果を分析する際には、初年度に解析した大規模カオスの生成サウンドと1/fゆらぎとの関連性の検証で得られた知見も有効になると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず初年度において本研究では、脳波より算出したリラックス度R-脳波の計測とアンケートにより、大規模カオスの相図上で秩序相・部分秩序相付近で高いリラックス度評価を得ることが確認できた。また心拍からファジィ推論により算出したリラックス度R-心拍を推定することができた。これらの実験を本申請で購入したマルチ生体信号計測装置を用いて確認することができた。アンケート結果より、心拍に比べて脳波のほうがユーザの感性評価に近いリラックス度を認識することができたが、脳波と心拍については本研究により提案したリラックス度の評価指標および評価手法の有効性を個別に検証することができた。さらに、本研究で使用するインタラクティブサウンド生成システムICASによる大規模カオスの生成サウンドと1/fゆらぎとの関連性についても検証を行った。
２年目の年度は、脳波と心拍のリラックス度評価の比較検討、および大規模カオスによるサウンド生成システムICAS における生成サウンドを人間にバイオフィードバックすることにより癒し効果を増大させる評価実験を主に行った。この成果報告については、日本知能情報ファジィ学会主催の第31回ファジィシステムシンポジウムにおいて、心拍情報に基づくリラクゼーションサウンド生成手法に関して発表を行ない、脳波と心拍のインタラクティブサウンド生成実験の比較評価実験に関する成果をトルコで開催された国際会議 (FUZZ-IEEE2015)でも発表を行った。
上記のように、本研究における達成度は当初の予定どおり概ね順調に達成していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、脳波と心拍以外の生体情報（発汗、筋電など）をリラクゼーション評価に用いることができないかを検証している。最終の本年度においては、ストレス時の生体変化を検知しやすい発汗によりどの程度のリラックス度を認識できるかを確認し、有意な識別が可能であれば、これまで行った脳波・心拍のリラックス指標とともにファジィ推論を用いてより正確にリラクゼーション度合を総合判断できるシステムの構築を目指す。
また、完成したリラクゼーション評価手法を用いて、様々なサウンド生成実験を行い、本手法の人間に与える癒し効果についても検証し、知的ヒーリングシステムの構築を行っていく予定である。癒し効果については、これまでに検証したICASの生成サウンドにおける1/fゆらぎ解析の結果を利用して、リラックス効果を与えるサウンドについても分析していきたいと考えている。
最後に本研究の成果報告については、国内学会や研究会だけではなく、国内・海外における国際会議にも参加して積極的に発表していく予定である。
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| Causes of Carryover |
国内学会および国際会議参加に係る出張旅費が想定より安かったため、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は主に旅費の申請がほとんどであるが、成果発表のため国内学会だけではなく、２度の国際会議（WCCI2016：バンクーバー、SCIS&ISIS2016：札幌）に参加する予定であり、昨年度より旅費を使用するものと考えられる。さらに、電極などの消耗品も追加購入する予定である。
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