| 研究課題/領域番号 |
18K13251
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
圓山 由子 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 助教 (80723353)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | バイオフィードバック / 脳波 / 集中力向上支援 |
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| 研究実績の概要 |
脳波の状態を音や映像としてフィードバックするバイオフィードバックによる脳波セルフコントロールは難治性のてんかん患者の異常脳波抑制をはじめとし、ADHD患者の衝動抑制及び認知機能向上に効果をあげている。本研究では、家庭でも利用できる、より低コストなオーダーメイド脳波計を用いた集中力向上支援システムの開発を提案した。初年度は、(1) オーダーメイド脳波計の試作とガンマ波発生領域の同定、(2) 脳波バイオフィードバックアプリに用いる刺激の検討の構築の2項目を中心に研究開発を行った。以下に、実績を報告する。
(1) チャンネル数が少ない市販の脳波計2種類を利用して、記録脳波の精度を解析、検討した。従来利用していたNeurosky社製Mindwave Mobileは、付属のソフトウェアでは十分な精度の信号が取得できなかった。この問題に対して、沼津高専の宮下教授よりMindwaveからの脳波信号処理プログラムの提供を受け、アルファ波の信号計測が可能となった。また、より良い装着感を目指し、backyard brains社のヘアバンド型脳波計（Heart and Brain Spiker Box)を購入し、計測を行った。こちらは有線接続のため、安定した脳波（アルファ波）計測を行えた。ガンマ波発生領域の同定については、函館高専濱教授と所有の全脳型医療用脳波計を利用して行ったが、取得した脳波信号の精度が不十分なため未だ同定できていない。(2) ゲーム形式で様々なキャラクターを操作するプログラムを開発中である。
学会発表：「簡易脳波計を用いた集中力向上支援システムの開発」, 第147回次世代教育研究会, 函館, 2018年10月28日
発表内容：簡易脳波計を用いた集中力向上支援システムの設計について発表を行った。主に教育分野の専門家と訓練の条件について議論を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請書での初年度の計画は、(1) オーダーメイド脳波計の試作とガンマ波発生領域の同定、(2) 脳波バイオフィードバックアプリに用いる刺激の検討の構築、(3) 療育施設との信頼関係の構築であった。以下に各項目について、進捗状況を報告する。
(1) オーダーメイド脳波計を作るにあたって、自作脳波計を製作した経験がある研究者数人に対し聞き取り調査を行った。その結果、十分な精度の信号取得を行うには電極やアンプ等の回路製作に多大な時間を割く必要があることが分かった。このため、電極やアンプは出来るだけ市販のものを使用し、被験者の頭部の形状に合った脳波計を作成する方針に転換した。本研究では装着感の良い脳波計の形状を検討するため、2種類の形状の異なる脳波計を購入し、記録信号の比較を行った。1つ目は、Neurosky社のヘッドセット型脳波計Mindwave Mobileを使って記録される脳波を解析した。その結果、アルファ波が精度よく弁別できたが、無線通信（bluetooth）のため通信がしばしば中断された。2つ目は、backyard brains社製のヘアバンド型脳波計を購入し、計測を行った。こちらは有線のため安定した脳波計測が可能となったが、電極とマイコン間の接続部分が不安定であるため、接続部分を加工する必要があると考える。(2) Unity等のゲーム開発環境を用いて、ガンマ波の大きさに応じてキャラクターが変化する刺激システムを開発中である。現在は脳波の模擬データを用いて制御している。(3) 療育施設との信頼関係の構築：安定した脳波計測システムが完成していないため、施設側への具体的な計画説明や交渉の段階に至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請書において次年度以降は以下のような計画であった。(1) ADHD患児を対象としたオーダーメイド脳波計の作成、(2) 脳波バイオフィードバックゲームアプリの作成、(3) 療育施設と連携した評価。今年度の成果を踏まえて各項目以下の方針で研究を進める。
(1) ヘッドセット型無線通信脳波計(Neurosky社)については、安定した通信を行うために、通信方法の再検討を行う。現在はPCにUSB接続のbluetooth通信ドングルを用いて通信を行っているが、マイクロコンピュータを解してPCと通信を行う方法を試す予定である。ヘアバンド型脳波計(backyard brains社）は電極とマイコンとの接続がやや不安定であるため、電極を固定するための工夫を行う。また、療育施設で実際に使用した際の意見を反映して、最適な形状を検討する。(2) リアルタイムで計測した脳波の大きさを反映させたゲームを作成する。脳波の計測から波形の弁別、ゲームを制御するPCへの送信にはタイムラグが発生するため、一定時間ガンマ波の大きさを維持したらゲームキャラが変化するなどの設定にする。(3) 学童施設や療育施設との連携を具体的に進める。当初はADHD患児を対象に考えていたが、被験者の負担を考え、システムが安定するまでは定型発達児に利用してもらい、使用感についての意見を募る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初はOpenBCI社製脳波計（60万円相当）を購入予定であったが、アンプの質やアフターサービスに不安があったため、購入を見送った。この分の予算を、今年度購入した脳波計の改良費用に当てる予定である。
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