「NIRSによる脳機能測定」を異分野の共通課題とする高等専門学校の分野横断的教育

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26350256
• Research Institution: Maizuru National College of Technology
• Principal Investigator: 竹澤 智樹 舞鶴工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (60413796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丹下 裕 舞鶴工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (50435434) ; 中川 重康 舞鶴工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (60155679)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 分野横断的教育 / 工業高等専門学校 / 生体信号測定 / 近赤外分光 / 脳機能測定

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、工業高等専門学校における専門分野教育に異分野の共通課題を取り入れ、分野横断的な教育を効果的に実施するとともにその効果を検証するものである。本校の電気情報工学科の専門分野教育における多くの科目の授業の一部に、異分野である医学分野の１つの共通課題を取り入れる。この医学分野の共通課題として、「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」を採用した。異分野の課題解決には医学分野の知識に加え本学科で教育する電気、電子、情報、通信工学の多くの知識が要求される。本学科の電気・電子回路、アナログ・ディジタル回路、電気磁気学、アナログ・ディジタル信号処理、ソフトウェアなどの講義科目の多くと、実験・実習科目、卒業研究に、これらの科目と「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」との関連を授業に取り入れる。
初年度の平成２６年度は、より実践的な教育の実施のために脳機能検査等の生体情報の測定機器の整備を行う必要があった。これらの装置の導入により、学生が取り組む各種生体信号の取得実験の実施を可能にした。
本学科の第１学年講義科目「電気概論」の一部に、生体情報取得に関する講義と、生体情報のデータ解析等のデモンストレーションを導入した。講義後には調査を実施し、その教育効果について評価を行った。また「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」を課題とし、実験・実習科目である「工学基礎研究」、「卒業研究」の教育を行った。より高度な教育にも１つの共通異分野課題が導入でき、分野横断的な教育が工業高等専門学校の全学年で効果的に実施できることを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

医学分野への係わりを例に、分野横断的な知識や課題解決能力の教育をより実践的に行なうことを１つの目的としている。このため、初年度の平成２６年度に、生体情報の取得・データ解析装置として、バイタルモニタProComp Infiniti T7500M（エムピージャパン株式会社製）を導入した。また、脳血流測定用として近赤外線方式脳血流評価システムnir-HEGキット8726-GB、脳波測定用として脳派センサT9503Z、脈波測定用として指尖脈波センサSA9308M、呼吸測定用として呼吸センサSA9311M、皮膚温度測定用として温度センサSA9310M、心電図測定用として心電図センサT9306M（いずれもエムピージャパン株式会社製）を導入し、これらの装置の構成により各種生体信号の取得に関する学生実験の実施を可能にした。
また、高いレベルに及ぶ分野横断的な教育を実施し、「卒業研究」等の成果が社会に還元できることも目標としている。「卒業研究」等では、国立病院機構舞鶴医療センターにおいて「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」を行った。多くのデータを取得し、データ解析等の手法を検討できる基盤を築いた。
低学年から本学科の電気・電子分野、情報・通信分野における科目（教育内容）の連携を理解させることを目的に、本学科の第１学年講義科目「電気概論」の一部に、生体情報取得に関する講義と、生体情報のデータ解析等のデモンストレーションを導入した。本学科の授業科目の多くが医学分野等の他分野においても必要であることを低学年の学生にも教育できた。しかしながら、第２、３学年の講義科目等への異分野課題の導入が不十分であった。

Strategy for Future Research Activity

計画に従い異分野の共通課題の講義科目等への導入を継続するとともに、その改善の必要性を検討する。例えば平成２６年度の初年度において、第１学年の講義科目「電気概論」の一部で生体情報の取得と本学科の専門分野との関連について教育を行った。講義が実践的になることを目指し、実際に脳波等の生体情報計測のデモンストレーションを行った。今年度はさらに実践的にするため、簡易計測装置の開発等により学生が機器の操作に携われる内容も検討したい。
少し計画に遅れのある第２、第３学年講義科目等への異分野の共通課題の導入を急ぐ。第２学年における科目「電気情報工学実験Ⅰ」においては、生体情報の計測実験や簡易計測装置の製作実験を検討する。第３学年においても実験実習科目に加え、講義科目において生体情報の計測信号の処理、計測機器の設計等の学習項目への追加を検討する。
卒業研究においては、研究の次の段階として、「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」により得られる信号の処理や解析について研究が進行するよう学生指導を行う。

Causes of Carryover

一部の計画に遅れがあるためである。第２学年科目「電気情報工学実験Ⅰ」における生体情報の計測実験や簡易計測装置の製作実験の導入等が遅れ、物品費の予算執行も遅れている。人件費、謝金については、一般被験者に対する「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」に遅れが生じたためである。旅費についても計画の遅れにより、学会発表等を延期したためである。

Expenditure Plan for Carryover Budget

一部の遅れのある計画の進展により予算の執行が見込まれる。第２学年科目「電気情報工学実験Ⅰ」における生体情報の計測実験や簡易計測装置の製作実験の導入等により、物品費の予算を執行する。人件費、謝金の予算執行については、一般被験者に対する「NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)による脳機能測定」を重点的に行う予定である。旅費の予算執行についても、学会発表等の回数増加により執行が見込まれる。