| 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 | 脳波 / バイオフィードバック |
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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。2019年度は、(1)良好な装着感と記録精度を両立した脳波計の設計 (2) 脳波以外の生体信号を含めた評価について研究を行った。以下に、実績を報告する。
(1)Backyard brains社のヘアバンド型脳波計（Heart and Brain Spiker Box)を中心に計測を行った。この脳波計は有線接続のため安定した脳波計測を行うことが可能であるが、2点の電極が固定されているため、計測箇所が限定されてしまう。これを改善するため、伸縮性のある布地を利用した計測用ヘッドセットを作成した。これにより、従来型より計測箇所の選択肢が増えたため、ガンマ波その他脳波が出やすい箇所を選んで記録することが可能となった。 また、ヘアバンド型より締め付け感が少なく、装着感の向上を実現した。
(2)脳波計は肌に密着するため被験者は記録中にストレスを感じる可能性がある。記録中のストレスが集中力の向上を阻害する可能性を考え、筋電や皮膚インピーダンスを記録し、被験者の受けるストレスを定量化した。また、ADHD患児は多動等の傾向があるため、微弱な脳波以外の生体信号もバイオフィードバックに加えた刺激システムを開発した。
学会発表：「安価な生体情報計測システムを用いた福祉機器開発」, 第158回次世代教育研究会, 函館, 2019年9月28日
発表内容：出来るだけ安価な機器を使って生体情報を記録する手法について発表を行った。主に教育分野の専門家と注目すべき生体情報と現実的な記録手法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
脳波の安定的な記録及び刺激システムの基本的な要素は完成している。しかしながら、療育施設でのデータ取得及び検証が行われていないため、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は以下のような計画で課題を遂行する。(1)3Dプリンタを利用した脳波計測用ヘッドセットの作成、(2)脳波とともにバイオフィードバックに利用する生体情報の選択と記録システムの改善、(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) 現在使用している布製ヘッドセットはヘアバンド型より締め付け感が少ない利点があるものの、頭全体を覆うことで夏季などは蒸れなどが生じる可能性ある。次年度は被験者の頭骨の形状に合わせたヘッドセットを3Dプリンタで作成する。また、療育施設で実際に使用した際の意見を反映して、被験者の行動特性に合わせた、最適な形状を検討する。(2) 現在は脳波（ガンマ波）の他に筋電と皮膚インピーダンスの情報をバイオフィードバックとして使用している。しかしながら、記録する生体情報が増えると記録電極の数が増える等システムの使い勝手が悪くなるデメリットも出てくる。被験者の集中力向上に重要な生体情報を検討し、最適なバイオフィードバック刺激システムを構築する。また脳波計測用ヘッドセットにこれらの記録電極を組み込むなど、計測システムの改善を行う。(3) 当初は療育施設を訪問してシステムの説明を行い、協力を仰ぐ方針でいた。今後はその方針に加え、療育関係のイベントやSNS等のインターネットコミュニティも利用して協力を仰いでいく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度当初はOPEN BCI社製の脳波キャップ（約30万円）と脳波記録電極(約5万円)を購入予定であったが、自作の布製ヘッドセットでも十分な精度の記録が行えることが分かったため購入を見合わせた。また、コロナウィルス流行のため以下の学会及び研究打ち合わせが中止となり、旅費の支出が約25万円減額となった[福祉用具機器・福祉情報合同研究会：2020年2月29日、木更津高専（2泊3日）、京都産業大学情報理工学部伊藤浩之教授との共同研究打ち合わせ（3月上旬、3泊4日）]。2020年度は脳波計の記録電極を増やす予定（最大8チャンネル）であるため、使用する生体アンプのチャネルを増設する必要がある。現在、余剰の費用をATR-Promotions社製のアンプ（約60万円）購入に充てる予定である。
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