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呼吸性洞性不整脈の抽出法を用いた生体負荷の評価

目的
従来より高精度に自律神経活動を 評価する手法を提案する
提案手法を用いて作業負荷下における 作業者の精神的負荷(MWL)を評価する

  • 主観評価:アンケート(NASA-TLXなど)
  • 客観評価:作業のパフォーマンス(正答率や応答時間)
  • 生理評価:脳波,汗,心拍変動などを計測

本研究では,心電計からの心拍変動と呼吸信号からRSA (Respiratory Sinus Arrhythmia)という生理現象を抽出し,自律神経活動の評価を行う


関連論文
  • 小谷潔,古川健太,高増潔:嚥下の心拍変動に与える影響の呼吸位相領域における解析,生体医工学,42(2),2004,61-65 pdf file
  • K. Kotani, I. Hidaka, Y. Yamamoto, S. Ozono: Analysis of Respiratory Sinus Arrhythmia with Respect to Respiratory Phase, Biosignal Interpretation 99, 1999, pp. 87-90
  • 小谷潔,古川健太,高増潔:呼吸情報に着目した高精度な呼吸性洞性不整脈の抽出法,生体医工学,41(3),2003,197-204
  • K. Kotani, K. Takamasu, Y. Ashkenazy, H. Stanley and Y. Yamamoto: Model for Cardiorespiratory Synchronization in Humans, Physical Review E, Vol. 65, 051923, 2002, 1-9 PDF File
  • K. Kotani, I. Hidaka, Y. Yamamoto and S. Ozono: Analysis of Respiratory Sinus Arrhythmia with Respect to Respiratory Phase, Method Information in Medicine, 39, 2000, pp. 153-156

実験手法
成人男子7名を被験者に,暗算負荷を 課し,心拍・呼吸データを測定
  • 暗算負荷の1セッションは5分
  • 段階的に負荷を増大
  • 心電計のデータを1kHzで,呼吸ピック アップ・加速度センサのデータを 100Hzでサンプリング
  • 主観的評価指標としてNASA-TLXを 2回行う
  • 客観評価として正答率を算出
  • 嚥下時の呼吸を除去






結論
相関係数の比較
負荷レベルとRSAの振幅値の相関係数(平均)
  • 提案手法:-0.84(標準偏差0.14)
  • 従来法:-0.56(標準偏差0.48)

従来法よりも提案手法の方が負荷レベルに追従する