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2016 年度 実績報告書

短時間でも質の高い睡眠を実現するための環境刺激「引き込み制御」システムの実証

研究課題

研究課題/領域番号 15H02767
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

野村 収作  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (80362911)

研究分担者 大平 雅子  滋賀大学, 教育学部, 准教授 (40616190)
野澤 昭雄  青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70348465)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード感性情報学 / アンビエント・フィードバック・システム / 生体医工学 / 引き込み現象
研究実績の概要

本研究の目的は、非線形科学における引き込み理論のアナロジーを用いて、適応的に調整された環境刺激(音・光・香・物理的外力等)により生体の内的な生理機能のリズムへの介入効果を科学的に検証することにある。
人間の体は振動子の集合体である。心臓・脳・呼吸・ホルモン分泌、それぞれが自己回復力を備えた固有振動子として振る舞い、全体として極めて安定的なシステム(恒常性)を実現している。本研究の目的は、この生体の強力な恒常性を超えて人間の生理機能を誘導するための、全く新しい適応的環境刺激の方法論を開拓することにある。
鍵となるアナロジーは「ブランコの引き込み制御」である。本研究では、研究の焦点を“睡眠”に絞り、生理機能をモニターしつつ音楽・照明・香り・睡眠姿勢を適応的に調整するフィードバック系を構築し、その有効性と限界、現象の背後にある生理メカニズムを明らかにすることである。
昨年度までに、本研究計画に必要な実験系、すなわち1)環境刺激を制御するキー入力を得るため、及び、引き込み制御の生理的な影響を検証するための各種生理評価系、および、2)各種の生体情報に基づき環境刺激を適応的かつリアルタイムに調整する為の制御システムを構築した。本年度は、環境刺激が睡眠時の生理機能に及ぼす影響に関する基礎的実験を行った。特に、香り、光、物理的外力刺激が睡眠時の生理機能に及ぼす影響について実験的研究およびフィールド研究を実施した。今年度はさらに、心拍数をフィードバック制御した音楽刺激について実験を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、生理機能をモニターしつつ音楽・照明・香り・睡眠姿勢を適応的に調整するフィードバック系を構築し、睡眠をターゲットとしてその生理介入効果を検証するものである。現在まで、呼吸・心電図を計測するための生体センサを作成し、環境刺激をコントロールするためのインタフェースを実装した。更に、フィードバック系による生理機能の介入効果をもたらし得る環境刺激の物理量(範囲)を決定するための予備実験を実施した。特に本年度は香り、光、姿勢制御(物理刺激)による睡眠状態への影響について科学的検証を行った。例えば、香り介入については、嗅覚疲労を引き起こさないように適応的に香り刺激を付加し終夜睡眠実験を実施した。その結果、同じ香り刺激でも、それが日中に与えられた場合と、就寝中に与えられた場合ではその生理的影響(自律神経系・内分泌系)が一致しない事、また多くの場合、正反対になることが示された。姿勢制御介入については、人間の呼吸に合わせて適応的に横臥姿勢を変更させる物理刺激装置を導入した結果、外的に深呼吸状態を誘引できることを確認した。

今後の研究の推進方策

本年度は昨年度と同様に、引き続き環境刺激が睡眠時の生理機能に及ぼす影響に関する基礎的実験を行い、それに基づき、生体に適応的にフィードバックする環境刺激の物理量を決定する。特に本年度は、昨年度の基礎的実験で一定の成果が確認できた香り刺激、姿勢制御(物理刺激)について適応的制御を導入した終夜実験を実施する。また、昨年度、新たに実装した心拍数と呼吸をフィードバック制御した音楽刺激について、基礎的実験を行う。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Neural basis of individual differences in the response to mental stress: a magnetoencephalography study2016

    • 著者名/発表者名
      Emi Yamano, Akira Ishii, Masaaki Tanaka, Shusaku Nomura, Yasuyoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Brain Imaging and Behavior

      巻: 10(4) ページ: 1160-1171

    • DOI

      10.1007/s11682-015-9479-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The dehydroepiandrosterone awakening response as a possi-ble index of subjective sleep quality2016

    • 著者名/発表者名
      Masako Hasegawa-Ohira, Kazumichi Suguri, Shusaku Nomura
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 5 ページ: 132-136

    • DOI

      10.14326/abe.5.132

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The effect of a bio-signal interactive virtual reality on subjective impression - a preliminary study2016

    • 著者名/発表者名
      Pradeep Kalansooriya, Yamato Mitsui, Shoichiro Takaki, Masanori Kinefuchi, Aya Takahashi, Shusaku Nomura
    • 雑誌名

      International Journal of Affective Engineering

      巻: 15(3) ページ: 317-323

    • DOI

      10.5057/ijae.IJAE-D-16-00004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Visual Interface for Emotion based Music Navigation using Subjective and Objective Measures of Emotion Perception2016

    • 著者名/発表者名
      Sugeeswari Lekamge, Ashu Marasinghe, Pradeep Kalansooriya, Shusaku Nomura
    • 雑誌名

      International Journal of Affective Engineering

      巻: 15(2) ページ: 205-211

    • DOI

      10.5057/ijae.IJAE-D-15-00039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人間工学の視点から見た抗ストレス効果の評価法2016

    • 著者名/発表者名
      野村収作
    • 雑誌名

      ストレスマネジメント研究

      巻: 12(1) ページ: 29-37

    • 査読あり
  • [学会発表] An enhancement of cardiac parasympathetic nervous activity by posture respiration ambient biofeedback system a pilot study2017

    • 著者名/発表者名
      Samith S. Herath, Akira Kusumi, Yosuke Note, Etsuhisa Nakamura, Akio Nozawa, Shusaku Nomura
    • 学会等名
      the Twenty-Second International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 発表場所
      別府
    • 年月日
      2017-01-21 – 2017-01-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 毛髪・爪に含まれるストレス・ホルモンの定量手法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      吉田怜楠, 大平雅子, 山口 歩, 井澤修平, 野村収作
    • 学会等名
      第32回日本ストレス学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-10-30
  • [学会発表] 昼寝時における睡眠中生化学物質濃度の変動2016

    • 著者名/発表者名
      大平雅子, Fang Jang, 小林岳海, 市橋拓郎, 野村収作
    • 学会等名
      第25回日本睡眠環境学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-30 – 2016-09-30
  • [学会発表] The dehydroepiandrosterone awakening response as a possible index of subjective sleep quality2016

    • 著者名/発表者名
      Masako Hasegawa-Ohira, Kazumichi Suguri, Shusaku Nomura
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2016
    • 発表場所
      旭川
    • 年月日
      2016-09-18 – 2016-09-18
  • [学会発表] Alleviation of Acute Stress Response by Mild Orange Essential Oil Administration2016

    • 著者名/発表者名
      Sugeeswari Lekamge, Masaki Nakachi, Shu Sato, Kanetoshi Ito, Shusaku Nomura
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2016
    • 発表場所
      旭川
    • 年月日
      2016-09-18 – 2016-09-18
  • [学会発表] 昼寝の生理心理評価①-心拍数および心拍数変動2016

    • 著者名/発表者名
      小林岳海, 市橋拓郎, 坂本卓磨, 堀井利起, 野村収作
    • 学会等名
      第17回日本感性工学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-11
  • [学会発表] 短期ストレス負荷時における香の生理効果 ― 8種類の香を用いた予備検討2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤柊, 仲地眞早, Sugeeswari Lekamge, 柳瀬玲於, 伊藤兼敏, 野村収作
    • 学会等名
      第17回日本感性工学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-10
  • [学会発表] 生体情報をフィードバックするVR空間が自律神経系に及ぼす影響の検討2016

    • 著者名/発表者名
      関川黎, 三井大和, 高橋彩, Pradeep Kalansooryiya, 杵渕将典, 飯山直樹, 野村収作
    • 学会等名
      第17回日本感性工学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-10
  • [学会発表] Suppression of Physiological Stress Response under a Short-term Calculation Task by Orange Essential Oil2016

    • 著者名/発表者名
      Kanetoshi Ito, Kento Maeyama, Masaki Nakachi, Lekamalage Sugeeswari Lekamge, Masako Hasegawa-Ohira, Shusaku Nomura
    • 学会等名
      17th International Symposium on Olfaction and Taste
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-07
  • [学会発表] Enhancement of Sympathetic Nervous System Activation by Orange Aroma Inhalation during Sleep2016

    • 著者名/発表者名
      Masako Hasegawa-Ohira, Takuma Sakamoto, Takuro Ichikawa, Kanetoshi Ito, Shusaku Nomura
    • 学会等名
      17th International Symposium on Olfaction and Taste
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-07

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公開日: 2018-01-16  

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