(57)【要約】【課題】非侵襲かつ簡易手法として検体採取を必要としないより手軽な物理的な方法による蓄積疲労の客観評価技術は未だ開拓されてはいなかった。【解決手段】対象者の生体信号を計測する生体信号計測部１０１と、生体信号計測部１０１より計測された生体信号から視覚刺激に関連する特徴量を抽出する特徴量抽出部１０２と、特徴量抽出部１０２により抽出された特徴量に基づいて対象者における蓄積疲労の有無を評価する疲労評価部１０３と、を備え、疲労評価部１０３が、対象者における所定の作業中または作業後に、特徴量に基づいて蓄積疲労の有無を評価することで、検体を採取を必要としない方法により対象者の日常的に蓄積する疲労を客観評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の生体信号を計測する生体信号計測部と、
前記生体信号計測部より計測された生体信号から視覚刺激に関連する特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部により抽出された特徴量に基づいて対象者における蓄積疲労の有無を評価する疲労評価部と、を備え、
前記生体信号計測部は、前記対象者が精神疲労負荷となる作業を実行した後に、前記生体信号を計測する生体疲労評価装置。
【請求項２】
前記生体信号は、脳機能を示す電気信号または磁気信号であり、
前記特徴量抽出部は、前記生体信号から視覚刺激により誘発された事象関連信号を抽出し、
前記疲労評価部は、前記事象関連信号の強度に基づいて蓄積疲労の有無を評価する請求項１に記載の生体疲労評価装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、前記対象者が実行する作業が脳内におけるワーキングメモリを使う作業である場合に、視覚刺激後１００ｍｓｅｃ経過した後の所定時間区間における事象関連信号を特徴量として抽出し、
前記疲労評価部は、前記特徴量抽出部により抽出された前記事象関連信号の所定時間区間における平均強度が予め設定された閾値を超えた場合に蓄積疲労が存在すると評価する請求項１または２に記載の生体疲労評価装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部は、前記対象者が実行する作業が脳内におけるワーキングメモリを使わない作業である場合に、視覚刺激直後から視覚刺激後１４５ｍｓｅｃ経過するより前までの所定時間区間における事象関連信号を特徴量として抽出し、
前記疲労評価部は、前記特徴量抽出部により抽出された前記事象関連信号の所定時間区間における平均強度が予め設定された閾値を超えた場合に蓄積疲労が存在すると評価する請求項１または２に記載の生体疲労評価装置。
【請求項５】
前記対象者に対し視覚刺激を与える刺激出力部をさらに備え、
前記特徴量抽出部は、前記生体信号から、前記刺激出力部による視覚刺激に関連する特徴量を抽出する請求項１から４のいずれか一項に記載の生体疲労評価装置。
【請求項６】
前記刺激出力部は、δ波帯域、またはβ波帯域の周波数をもつ点滅光を出力する請求項５に記載の生体疲労評価装置。
【請求項７】
前記対象者に対し、脳内におけるワーキングメモリを使う作業、または脳内におけるワーキングメモリを使わない作業を実行させる作業実行部をさらに備え、
前記生体信号計測部は、前記作業実行部により前記作業が実行された後に、前記対象者の前記生体信号を計測する請求項１から６のいずれか一項に記載の生体疲労評価装置。
【請求項８】
前記疲労評価部により評価された結果に基づいて、外部機器を制御する機器制御部をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の生体疲労評価装置。
【請求項９】
前記疲労評価部により評価された結果を記憶する記憶部をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の生体疲労評価装置。
【請求項１０】
対象者の生体信号を計測する生体信号計測ステップと、
前記生体信号計測ステップにおいて計測された生体信号から視覚刺激に関連する特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、
前記特徴量抽出ステップにおいて抽出された特徴量に基づいて対象者における蓄積疲労の有無を評価する疲労評価ステップと、を含み、
前記生体信号計測ステップでは、前記対象者が所定の作業を行った後に、前記生体信号を計測する生体疲労評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒトの疲労状態を評価する生体疲労評価装置、その方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車や職域などの分野において、交通事故死、或いは過労死を予防するべく、専門家などにより、ヒトの疲労を客観的に評価することの重要性が唱えられている。この際、従来のような実験室における疲労評価ではなく、実用面でリアルタイムに評価をすることが重要となるが、従来の方法は、非侵襲さ、無拘束さ、また簡易さに乏しい評価方法であった。
【０００３】
そこで、実用面での使用を目指した生体疲労評価装置として、ヒトの脈波信号から得られる特徴量と疲労との関係性を明らかにし、脈波から疲労を評価する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、特許文献１に記載された従来の生体疲労評価装置の構成を示すブロック図である。以下、特許文献１に記載された装置について図１２（ａ）および図１２（ｂ）を用いて説明する。
【０００４】
脈波計測部１２０１で脈波信号を計測すると、加速度脈波算出（計算）部１２０２で加速度脈波に変換し、加速度脈波の波形成分を抽出して第１波（ａ波）から第５波（ｅ波）までの波高を計算する。次に、評価部１２０４で、記憶部１２０３に記憶された加速度脈波の波高の基準値に対し新たに計算された波高が小さい場合、疲労していると評価する。特許文献１では、加速度脈波の波形成分の中でも特にａ波に注目し、ａ波波高の低下と疲労との関係性をデータで示している。また、図１２（ｂ）に示すように、脈波計測部１２０５で脈波信号を計測し、加速度脈波計算部１２０６で加速度脈波に変換した後、カオス解析部１２０８で加速度脈波をカオス解析して最大リアプノフ指数を計算することも開示している。この際、評価部１２０９で、記憶部１２０７に記憶された最大リアプノフ指数の基準値に対し新たに計算された最大リアプノフ指数が小さい場合、疲労していると評価する。
【０００５】
また、脳活動を評価するにあたって時間分解能および空間分解能ともに優れているとされている脳磁図に着目し、実際の車両内において、ドライバの脳磁図を計測し、脳磁図の変化から覚醒度や集中度を評価する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。図１３は、特許文献２に記載された従来の車両内生体状態監視および制御システムの構成を示すブロック図である。以下、特許文献２に記載されたシステムについて図１３を用いて説明する。
【０００６】
脳活動検出装置１５で運転者１１の脳磁図を検出すると、記憶装置１８に記憶されている参考データと脳磁図から運転者１１の２つ以上の身体状態を演算装置１７により判定する。判定された身体状態が運転に適さない場合には、賦活装置１９により運転者１１の賦活化を行う。具体的な賦活方法としては、酸素供給機２０から高濃度酸素を運転者１１に付与する方法を採用している。
【０００７】
また、未だ開拓されていなかった日常生活における蓄積疲労の客観評価については、昨今、ヒトの唾液中に分泌されるウィルス量を分析するという生化学的な方法が発表されている（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。特許文献３および特許文献４は、具体的な評価方法として、唾液中のヘルペスウィルス６型または７型の分泌量の増減に基づいて蓄積疲労を評価することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７９０２６６号公報
【特許文献２】特開２００８−６００７号公報
【特許文献３】特許第４２１８８４２号公報
【特許文献４】特開２００７−３３０２６３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】田中博昭、他２名，「臨床現場と開発する脳磁計解析技術」，生体医工学，２００９年４月，４７巻，２号，ｐ．１２５−１３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の特許文献１および特許文献２における構成は、ユーザーの比較的短時間（数時間程度）における急性的な状態変化を評価対象としており、実際の日常生活で蓄積した亜急性的な蓄積疲労（１週間〜１ヶ月程度継続する疲労）を評価する用途として使用するのは難しかった。そこで、過労や事故などを未然に防ぐことのできる、日常生活における蓄積疲労を評価する技術が求められていた。
【００１１】
一方、日常生活における蓄積疲労を客観評価する方法として、特許文献３および特許文献４における方法が提案されたものの、これらは生化学的な方法を用いた蓄積疲労の客観評価技術であり、対象となるヒトの検体採取を必要とし、評価に手間のかかる方法であった。検体採取を必要としないより手軽な方法による蓄積疲労の客観評価技術は未だ開拓されてはいなかった。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、検体採取を必要とせずに蓄積疲労を客観評価する生体疲労評価装置、またはその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の生体疲労評価装置は、対象者の生体信号を計測する生体信号計測部と、計測された生体信号から視覚刺激に関連する特徴量を抽出する特徴量抽出部と、抽出された特徴量に基づいて対象者における蓄積疲労の有無を評価する疲労評価部とを備える。生体信号計測部は、対象者が精神疲労負荷となる作業を実行した後に、生体信号を計測して、蓄積疲労の有無を評価する。
【００１４】
本構成によって、検体採取を必要としない方法により日常的に蓄積する疲労を客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の生体疲労評価装置は、生体信号として、脳機能を示す電気信号または磁気信号を計測し、特徴量抽出部が、前記生体信号から視覚刺激により誘発された事象関連信号を抽出し、疲労評価部が、前記事象関連信号の強度に基づいて蓄積疲労の有無を評価する構成であってもよい。
【００１６】
本構成によって、脳磁図や脳波などの検体採取を必要としない方法により、生体信号計測部と生体を接触させるだけで手軽に日常的に蓄積する疲労を客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の生体疲労評価装置は、特徴量抽出部が、対象者が実行する作業が脳内におけるワーキングメモリを使う作業である場合に、視覚刺激後１００ｍｓｅｃ以上経過した所定時間区間における事象関連信号を特徴量として抽出し、疲労評価部が、事象関連信号の所定時間区間における平均強度が予め設定された閾値を超えた場合に蓄積疲労が存在すると評価する構成であってもよい。
【００１８】
本構成によって、困難な作業をしている対象者の作業後或いは作業の合間に日常的に蓄積する疲労を非侵襲的で簡易に客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。これにより、事業主や管理者において、労働者のパフォーマンスを客観的に把握して経営に役立てることが可能になるとともに、労働者においても、自己の日常的な疲労の蓄積度合いを把握することができ、健康管理に役立てることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の生体疲労評価装置は、特徴量抽出部が、前記対象者が実行する作業が脳内におけるワーキングメモリを使わない作業である場合に、視覚刺激直後から視覚刺激後１４５ｍｓｅｃ経過するより前までの所定時間区間における事象関連信号を特徴量として抽出し、疲労評価部が、事象関連信号の所定時間区間における平均強度が予め設定された閾値を超えた場合に蓄積疲労が存在すると評価する構成であってもよい。
【００２０】
本構成によって、単調な作業をしている労働者の作業後或いは作業の合間に日常的に蓄積する疲労を非侵襲的で簡易に客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。これにより、事業主や管理者において、労働者のパフォーマンスを客観的に把握して経営に役立てることが可能になるとともに、労働者においても、自己の日常的な疲労の蓄積度合いを把握することができ、健康管理に役立てることが可能となる。
【００２１】
また本発明の生体疲労評価装置は、対象者に対し視覚刺激を与える刺激出力部をさらに備え、特徴量抽出部が、生体信号から、刺激出力部による視覚刺激に関連する特徴量を抽出する構成であってもよい。
【００２２】
本構成によって、労働者の作業中或いは作業後に視覚刺激を自動的に与えることが可能となり、より手軽な生体疲労評価装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の生体疲労評価装置は、刺激出力部が、δ波帯域、またはβ波帯域の周波数をもつ点滅光を出力する構成であってもよい。
【００２４】
本構成によって、対象者に対して適当な視覚刺激を自動的に与えることが可能となり、日常的に蓄積する疲労の客観評価をより精度よく実現することができる。
【００２５】
また、本発明の生体疲労評価装置は、対象者に対し、脳内におけるワーキングメモリを使う作業、または脳内におけるワーキングメモリを使わない作業を実行させる作業実行部をさらに備え、生体信号計測部が、作業実行部により作業が実行された後に、対象者の生体信号を計測する構成であってもよい。
【００２６】
本構成によって、対象者に対して自動的に困難な作業或いは単調な作業を実行することが可能となり、医療や健診の現場においても検査機器として手軽に導入しやすく、疾患の１次スクリーニングを目的とした検査、或いは病後の経過における定期的な検査等に応用することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の生体疲労評価装置は、疲労評価部により評価された結果に基づいて、外部機器を制御する機器制御部をさらに備える構成であってもよい。
【００２８】
本構成によって、対象者に日常的に蓄積する疲労の評価結果を提示、或いは評価結果に基づいたケアを自動で行うことが可能となる。
【００２９】
また、本発明の生体疲労評価装置は、疲労評価部により評価された結果を記憶する記憶部をさらに備える構成であってもよい。
【００３０】
本構成によって、対象者の日常的に蓄積する疲労の評価結果を長期的に記録することが可能となる。
【００３１】
また、上記課題を解決するために、本発明の生体疲労評価方法は、対象者の生体信号を計測する生体信号計測ステップと、計測された生体信号から視覚刺激に関連する特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、抽出された特徴量に基づいて対象者における蓄積疲労の有無を評価する疲労評価ステップとを含む。生体信号計測ステップでは、前記対象者が所定の作業を行った後に、前記生体信号を計測する。
【００３２】
本構成によって、検体採取を必要としない方法により日常的に蓄積する疲労を客観評価することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の生体疲労評価装置によれば、検体採取をせずに、日常的に蓄積する疲労を客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における生体疲労評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ユーザーが実施している作業が困難な作業の場合の、実施の形態１における生体疲労評価装置の処理を示すフローチャートである。
【図３】ユーザーが実施している作業が単調な作業の場合の、実施の形態１における生体疲労評価装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置の構成を示すブロック図である。
【図５】作業実行部により実行される作業プログラムが、困難な作業を強いる困難作業プログラムである場合の、本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置における処理を示すフローチャートである。
【図６】作業実行部により実行される作業プログラムが、単調な作業を強いる単調作業プログラムである場合の、本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置における処理を示すフローチャートである。
【図７】精神疲労負荷前後のＡＴＭＴの成績変化を示すグラフである。
【図８】（ａ）で、精神疲労負荷前後の主観申告スコアを、（ｂ）で、試験終了時に記録したＮ−ｂａｃｋテスト遂行時の主観申告スコアを各々示す図である。
【図９】課題実施前後におけるＶＥＦの反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅスコアの相関図である。
【図１０】課題実施前後におけるＶＥＦの反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅスコアの相関図である。
【図１１】課題実施前後におけるＶＥＦの反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅスコアの相関図である。
【図１２】（ａ）で、従来の生体疲労評価装置の構成を、（ｂ）で、従来の生体疲労評価装置の構成を各々示すブロック図である。
【図１３】従来の車両内生体状態監視および制御システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における生体疲労評価装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１における生体疲労評価装置は、生体信号を計測する生体信号計測部１０１と、生体信号から特徴量を抽出する特徴量抽出部１０２と、特徴量に基づいて蓄積疲労を評価する疲労評価部１０３と、ユーザーに対して刺激を出力する刺激出力部１０４と、疲労評価結果に基づいて機器を制御する機器制御部１０５とを備える。
【００３７】
生体信号計測部１０１は、例えば脳波や脳磁図のような脳機能を計測する生体センサである。脳波のような生体電気量を取得する場合は、生体皮膚表面に複数の電極を装着し、電気信号として体外に導出する方法が代表的である。脳磁図のような生体磁気量を取得する場合は、微弱な磁束密度を計測するため、フラックスゲート形磁束計またはさらに高感度のＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ（超電動量子干渉素子））磁束計が用いられる。本発明の実施の形態１における生体疲労評価装置では、生体信号計測部１０１で脳磁図を計測する場合について、以下に説明する。
【００３８】
脳磁図とは、大脳皮質に存在する錐体細胞の興奮性シナプス後電位に伴って流れる電流が周囲に発生する微弱な磁場である。脳磁図を計測することで、従来の脳波計やｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  （機能的磁気共鳴画像））などの装置と同様に、脳の機能を非侵襲的に観察することができる。脳磁図計測装置の最大の特長は、ミリ秒単位の高い時間分解能とミリメートル単位の高い空間分解能を併せ持っている点にあり、近年、医学分野を中心に急速に普及が進みつつある。現状普及している脳磁図計測装置は脳波計などに比べ、液体ヘリウムや液体窒素による冷却が必要なＳＱＵＩＤ磁束計を用いるなど、大掛かりなものが多いが、最近では、常温で計測可能な高感度薄膜磁界センサも開発されつつあり、技術の進歩により、脳磁図が日常の１シーンで計測可能となる世界もそう遠くはない。
【００３９】
脳磁図計測装置から得られた信号の表現方法として現在よく用いられているのは、等価電流双極子法（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｉｐｏｌｅ（ＥＣＤ））と空間フィルタ法である。前者は、信号源として単一の電流双極子を仮定して順問題と測定磁場とのフィッテングの繰り返しにより推定を行う手法である。座標変換行列を用いて、結果をＭＲＩなどの解剖画像の上に重ね合わせることによる位置精度の高い脳機能マッピングや、脳活動の定量的な評価として臨床に最も多く応用されている。しかし、この手法は、双極子の個数を予め設定する必要性があるなど、人的な介在も多く解析に時間がかかり、客観性に欠ける場合があった。一方、後者の手法は、先述したような磁場パターンや信号源の個数を意識せずに解析できる手法として最近注目されており、脳内に設定されたボクセルの脳活動を各センサで測定された信号の重み付き線形結合によって表す手法である。空間フィルタ法はさらにＮｏｎ−ａｄａｐｔｉｖｅとＡｄａｐｔｉｖｅに分けられるが、これは、信号源の時間変化の情報を取り入れるか（Ａｄａｐｔｉｖｅ）、入れないか（Ｎｏｎ−ａｄａｐｔｉｖｅ）ということになる。近傍した信号源の分離を特に必要としない場合は、Ｎｏｎ−ａｄａｐｔｉｖｅな手法を選択すればよく、その中でも、最近Ｔａｎａｋａら（非特許文献１参照）により開発されたｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ（ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ  ｌｏｗ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｆｏｒ  ａ  ｑｕａｎｔｉｆｉａｂｌｅ  ｍｅｔｈｏｄ）という手法が広く普及しつつある。ｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法は、空間フィルタの解析結果ではもともと広がりは捕らえられないという考えのもと、空間的な強度の最大値や極大値をとるボクセルのみをピックアップし、定量的な値に変換する手法である。これにより、従来個人内における相対変化を表現するに留まっていたのが個人間での比較が可能になった。よって、脳磁図の信号解析にｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法を用いた場合は、近傍した信号源の分類の必要性が少ない場合には、人的な介在が不要かつ脳内磁場活動を定量的な値として出力することができるため、入力信号として脳磁図を計測し、その信号を解析して結果を出力するという一連の処理をコンピューターなどにより自動で実現することは十分可能である。
【００４０】
今回、本発明者らは、独自で実施した生体疲労の非侵襲評価に関する可能性検証実験を通じ、被験者に精神疲労負荷を与えた後の１Ｈｚもしくは１６Ｈｚの赤色点滅光刺激による脳磁図の視覚誘発磁場（Ｖｉｓｕａｌ  Ｅｖｏｋｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ、略してＶＥＦ）解析において、ｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法によって求めた点滅刺激後７０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間の反応強度と精神疲労負荷前に採取していた被験者における慢性的な疲労の強さを示すＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が存在することを見出した。具体的には、被験者に精神疲労負荷として脳内のワーキングメモリを使う比較的困難な作業をさせた場合は、点滅刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が存在し、一方、精神負荷として脳内のワーキングメモリを使わない比較的単調な作業をさせた場合は、点滅刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が存在することを見出した。本発明者らが実施した生体疲労の非侵襲評価に関する可能性検証実験については後に詳細に説明する。後述する実験内容においても説明するが、上記１３０ｍｓｅｃ、２１０ｍｓｅｃというのはこの数値に限定するものではない。視覚刺激により誘発される脳の信号の特徴に鑑みれば、上記で１３０とした値は、１００以上、１４５未満の値であればよい。また、上記で２１０とした値は、１４５以上で３３０未満であればよい。
【００４１】
以下で、労働の現場等において、精神疲労負荷となる困難な作業或いは単調な作業を強いられているユーザーが生体疲労評価装置を使用する場面を想定して、詳細を説明する。
【００４２】
本実施の形態における生体疲労評価装置において、刺激出力部１０４は、視覚刺激を出力するアクチュエータであり、δ波帯域（３Ｈｚ以下）もしくはβ波帯域（１３Ｈｚ以上から２５Ｈｚ以下）の周波数をもつ点滅光を出力する機能を有する。刺激出力部１０４は、δ波帯域の周波数をもつ点滅光とβ波帯域の周波数をもつ点滅光により、対象者に視覚刺激を与える。具体的には、σ波帯域またはβ波帯域の周波数として、それぞれ医学分野の臨床実験でよく用いられる１Ｈｚまたは１６Ｈｚの赤色点滅光を出力するとよい。
【００４３】
特徴量抽出部１０２は、ユーザーが実施している作業が困難な作業である場合は、生体信号計測部１０１により計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、刺激出力部１０４により出力された視覚刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度を特徴量として抽出し、ユーザーが実施している作業が単調な作業である場合は、生体信号計測部１０１により計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、刺激出力部１０４により出力された視覚刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度を特徴量として抽出する。抽出した特徴量は疲労評価部１０３へ出力する。なお、１３０ｍｓｅｃのＶＥＦは、複雑な作業の場合であっても、単調な作業の場合であっても、特徴量として抽出してもよいし、どちらか一方の作業の場合にのみ抽出するのであってもよい。
【００４４】
疲労評価部１０３は、特徴量抽出部１０２により抽出されたＶＥＦの反応強度の平均値と予め保持していた閾値を比較し、特徴量抽出部１０２より抽出されたＶＥＦの反応強度が閾値よりも大きい場合に蓄積疲労が存在すると評価する。この時使用する閾値の具体例としては、ユーザーが実施している作業が困難な作業の場合は、例えば２．５ｎＡ・ｍという数値（以降、閾値Ｌ１）である。一方で、ユーザーが実施している作業が単調な作業の場合は、例えば５．０ｎＡ・ｍという数値（以降、閾値Ｌ２）である。なお、ここで用いた閾値Ｌ１や閾値Ｌ２の具体的な数値は、本発明者が実施した生体疲労の非侵襲評価に関する可能性検証実験の結果に基づいて抽出した数値であるが、これに限定されるものではない。検証実験の詳細およびその結果に基づく閾値の抽出については、後述するが、閾値Ｌ１は、２．５ｎＡ・ｍ以上３．３ｎＡ・ｍ以下に設定するのが望ましく、閾値Ｌ２は、４．５ｎＡ・ｍ以上６．０ｎＡ・ｍ以下に設定するのが望ましい。
【００４５】
機器制御部１０５は、疲労評価部１０３により出力された蓄積疲労の評価結果に基づいて機器を制御する。例えば、表示機能をもつディスプレイや音を出力するスピーカーを制御してユーザーへ疲労評価結果を報知してもよいし、疲労を回復または軽減させる効果のある香りや気流、温熱などの刺激を出力してもよい。或いは、疲労評価部１０３により出力された評価結果を保存・蓄積してもよいし、ユーザーを管理監督する部門へ報知してもよい。
【００４６】
図２は、ユーザーが実施している作業が困難な作業の場合の、本実施の形態における生体疲労評価装置の処理を示すフローチャートである。
【００４７】
図２に示すように、本実施の形態における生体疲労評価装置において、ユーザーの困難な作業中或いは作業後に、生体信号計測部１０１によりユーザーの脳磁図が計測される（ステップＳ２１）。視覚刺激部（刺激出力部）１０４により１Ｈｚの赤色点滅光刺激が出力されると（ステップＳ２２）、特徴量抽出部１０２により生体信号計測部１０１で計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、点滅刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度が抽出され、出力される（ステップＳ２３）。疲労評価部１０３において、特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されると、予め保持していた閾値Ｌ１と大小を比較する（ステップＳ２４）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ１より大きければ（ステップＳ２４でＹｅｓ）、蓄積疲労が存在すると評価し、機器制御部１０５へ評価結果を出力する（ステップＳ２５）。機器制御部１０５では、疲労評価部１０３から出力された評価結果に基づいてユーザーに対して評価結果を報知する（ステップＳ２６）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ１より小さければ（ステップＳ２４でＮｏ）、次回特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されるまで待機する（ステップＳ２３）。
【００４８】
一方、図３は、ユーザーが実施している作業が単調な作業の場合の、本実施の形態における生体疲労評価装置の処理を示すフローチャートである。
【００４９】
図３に示すように、本実施の形態における生体疲労評価装置において、ユーザーの単調な作業中或いは作業後に、生体信号計測部１０１によりユーザーの脳磁図が計測される（ステップＳ３１）。刺激出力部１０４により１Ｈｚの赤色点滅光刺激が出力されると（ステップＳ３２）、特徴量抽出部１０２により生体信号計測部１０１で計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、点滅刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度が抽出され、出力される（ステップＳ３３）。疲労評価部１０３において、特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されると、予め保持していた閾値Ｌ２と大小を比較する（ステップＳ３４）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ２より大きければ（ステップＳ３４でＹｅｓ）、蓄積疲労が存在すると評価し、機器制御部１０５へ評価結果を出力する（ステップＳ３５）。機器制御部１０５では、疲労評価部１０３から出力された評価結果に基づいてユーザーに対して評価結果を報知する（ステップＳ３６）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ２より小さければ（ステップＳ３４でＮｏ）、次回特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されるまで待機する（ステップＳ３３）。
【００５０】
かかる構成によれば、ユーザーにおける作業中或いは作業後に、生体信号計測部１０１がユーザーの脳磁図を計測し、刺激出力部１０４がユーザーに視覚刺激を与え、特徴量抽出部１０２が視覚刺激後のＶＥＦの反応強度を抽出し、疲労評価部１０３が特徴量抽出部１０２により抽出されたＶＥＦの反応強度に基づいて蓄積疲労を評価することで、労働などの現場においてユーザーの作業中或いは作業後に、検体採取を必要としない簡便な方法により日常的に蓄積する疲労を客観評価することのできる生体疲労評価装置を提供することができる。これにより、事業主や管理者において、労働者のパフォーマンスを客観的に把握して経営に役立てることが可能になるとともに、労働者においても、自己の日常的な疲労の蓄積度合いを把握することができ、健康管理に役立てることが可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態における生体疲労評価装置は、刺激出力部１０４を備えた構成として説明したが、外部の機器を用いて刺激を与えればよく、刺激出力部１０４を自ら保持しない構成でも実現できる。
【００５２】
なお、本実施の形態における生体疲労評価装置は、機器制御部１０５を備えた構成として説明したが、外部の構成により制御すればよく、機器制御部１０５を自ら保持しない構成でも実現できる。
【００５３】
なお、本実施の形態における生体疲労評価装置は、生体信号計測部１０１が脳磁図を計測し、特徴量抽出部１０２が脳磁図から視覚刺激後のＶＥＦの反応強度を抽出したが、これに限らず、生体信号計測部１０１が脳波を計測し、特徴量抽出部１０２が脳波から視覚刺激後の視覚刺激から誘発される電圧値である事象関連電位の反応強度を抽出しても成り立つ。
【００５４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置の構成を示すブロック図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５５】
図４に示すように、本発明の実施の形態２における生体疲労評価装置は、実施の形態１における生体信号計測部１０１と、特徴量抽出部１０２と、疲労評価部１０３と、刺激出力部１０４と、機器制御部１０５に加え、作業プログラムを実行する作業実行部４０１と、疲労の評価結果を蓄積する記憶部４０２とを備える。
【００５６】
よって、本実施の形態では、医療や労働の現場等において、ユーザーに対して精神疲労負荷となる困難な作業或いは単調な作業を強いるプログラムを搭載した生体疲労評価装置を使用する場面を想定して、以下に詳細を説明する。
【００５７】
生体信号計測部１０１、特徴量抽出部１０２、疲労評価部１０３、刺激出力部１０４、機器制御部１０５における動作は、実施の形態１と同様に行われるものとする。なお、実施の形態１と同様に、機器制御部１０５は必須の構成ではない。
【００５８】
作業実行部４０１は、ユーザーに対して課題を与える作業プログラムを実行する。作業プログラムとしては、例えば脳内のワーキングメモリを使う比較的困難な作業を強いる内容や、逆に脳内のワーキングメモリを使わない比較的単調な作業を強いる内容など、少なくとも１種類以上のプログラムを実行する。具体例としては、困難な作業を強いるプログラムとして、一定間隔ごとに数字や記号が提示され、提示された数字や記号と２つ前に提示された数字や記号が一緒であるかを判断する２−ｂａｃｋテストと言われるようなテストが搭載されており、単調な作業を強いるプログラムとして、一定間隔ごとに数字や記号が提示され、提示された数字や記号が予め告知されている数字や記号と一緒であるかを判断する０−ｂａｃｋテストと言われるようなテストが搭載されていることが望ましい。ユーザーは、マウスなどのＰＣの入力インタフェース機器により都度回答を入力し、プログラム側は回答された答えに対して正解であるか不正解であるかを都度提示するような、インタラクティブなプログラムであることが望ましい。また作業プログラムが実行される時間としては、例えば２０分など、少なくとも数十分程度の間継続して実行することが望ましい。
【００５９】
記憶部４０２は、疲労評価部１０３により評価結果を時系列的に蓄積する記憶媒体である。
【００６０】
図５は、作業実行部４０１により実行される作業プログラムが、困難な作業を強いる困難作業プログラムである場合の、本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置における処理を示すフローチャートである。
【００６１】
図５に示すように、作業実行部４０１において困難作業プログラムが実行されると（ステップＳ５１）、生体信号計測部１０１によりユーザーの脳磁図が計測される（ステップＳ５２）。作業実行部４０１が実行する作業プログラムが終了すると刺激出力部１０４により視覚刺激が出力される（ステップＳ５３）。刺激出力部１０４により１Ｈｚの赤色点滅光刺激が出力されると、特徴量抽出部１０２により生体信号計測部１０１で計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、点滅刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度が抽出され、出力される（ステップＳ５４）。疲労評価部１０３において、特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されると、予め保持していた閾値Ｌ１と大小を比較する（ステップＳ５５）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ１より大きければ（ステップＳ５５でＹｅｓ）、蓄積疲労が存在すると評価し、評価結果を記憶部４０２と機器制御部１０５へそれぞれ出力する（ステップＳ５６）。記憶部４０２では、疲労評価結果（疲労評価部）１０３から出力された評価結果を時系列的に記憶する（ステップＳ５７）。機器制御部１０５では、疲労評価部１０３から出力された評価結果をユーザーに報知する（ステップＳ５８）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ１より小さければ（ステップＳ５５でＮｏ）、蓄積疲労が存在しない評価結果として、記憶部４０２へ出力し、記憶部４０２にて時系列的に記憶する（ステップＳ５７）。
【００６２】
一方、図６は、作業実行部４０１により実行される作業プログラムが、単調な作業を強いる単調作業プログラムである場合の、本発明の実施の形態２の生体疲労評価装置における処理を示すフローチャートである。
【００６３】
図６に示すように、作業実行部４０１において単調作業プログラムが実行されると（ステップＳ６１）、生体信号計測部１０１によりユーザーの脳磁図が計測される（ステップＳ６２）。作業実行部４０１が実行する作業プログラムが終了すると刺激出力部１０４により視覚刺激が出力される（ステップＳ６３）。刺激出力部１０４により１Ｈｚの赤色点滅光刺激が出力されると、特徴量抽出部１０２により生体信号計測部１０１で計測された脳磁図からｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法により、点滅刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間のＶＥＦの反応強度が抽出され、出力される（ステップＳ６４）。疲労評価部１０３において、特徴量抽出部１０２からＶＥＦの反応強度が出力されると、予め保持していた閾値Ｌ２と大小を比較する（ステップＳ６５）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ２より大きければ（ステップＳ６５でＹｅｓ）、蓄積疲労が存在すると評価し、評価結果を記憶部４０２と機器制御部１０５へそれぞれ出力する（ステップＳ６６）。記憶部４０２では、疲労評価部１０３から出力された評価結果を時系列的に記憶する（ステップＳ６７）。機器制御部１０５では、疲労評価部１０３から出力された評価結果をユーザーに報知する（ステップＳ６８）。特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が閾値Ｌ２より小さければ（ステップＳ６５でＮｏ）、蓄積疲労が存在しない評価結果として、記憶部４０２へ出力し、記憶部４０２にて時系列的に記憶する（ステップＳ６７）。
【００６４】
かかる構成によれば、作業実行部４０１がユーザーに対し作業プログラムを実行し、生体信号計測部１０１がユーザーの脳磁図を計測し、刺激出力部１０４がユーザーに視覚刺激を与え、特徴量抽出部１０２が視覚刺激後のＶＥＦの反応強度を抽出し、疲労評価部１０３が特徴量抽出部１０２により抽出されたＶＥＦの反応強度に基づいて蓄積疲労を評価し、評価結果を記憶部４０２に記憶し、機器制御部１０５が疲労評価部１０３から出力された評価結果をユーザーに報知することで、医療や労働などの現場において、ユーザーに対して作業プログラムを実行して日常的に蓄積する疲労を客観評価する検査機器、さらには評価結果に基づく機器制御により回復を支援する機器として実現することができ、現場においても手軽に導入しやすく、疾患の１次スクリーニングを目的とした検査、或いは患者の病後の経過を追うための定期的な検査等に応用することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態における生体疲労評価装置は、疲労評価部１０３が、特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度と予め保持していた閾値Ｌ１或いはＬ２とを比較することで蓄積疲労の評価を行ったが、これに限らず、記憶部４０２において記憶されている前回の評価に用いたＶＥＦの反応強度と今回特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度とを比較し、今回特徴量抽出部１０２から出力されたＶＥＦの反応強度が大きい場合に、蓄積疲労が存在すると評価してもよい。
【００６６】
以上の実施の形態１および実施の形態２は、本発明者らが非侵襲的な生体疲労評価可能性検証を目的とした被験者実験を通じて、ヒトが疲労の中でも、困難な作業による疲労或いは単調な作業による疲労に陥った状態で、脳磁図における視覚刺激による視覚誘発磁場（ＶＥＦ）の反応強度と慢性的な疲労の強さを表すＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係があることを見出したことに基づくものである。以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６７】
＜精神疲労負荷の妥当性検証＞
（１）試験デザイン
本発明者らは、健常成人２０名（男性、年齢３２．０±１０．２歳（平均±標準偏差））を被験者として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いた２種類のＮ−ｂａｃｋテストを３０分間実施することで精神疲労負荷を与え、その前後にＡｄｖａｎｃｅｄ  ｔｒａｉｌ  ｍａｋｉｎｇ  ｔｅｓｔ（ＡＴＭＴ）によるパフォーマンス評価（課題遂行時の総トライアル数およびエラー数の測定）をそれぞれ３０分間実施した。ＡＴＭＴ実施前後には主観検査を実施し、その内容としては、Ｖｉｓｕａｌ  ａｎａｌｏｇ  ｓｃａｌｅ（ＶＡＳ）により全体的疲労感、精神的疲労感、身体的疲労感、ストレス、意欲、眠気、難しさ、単調さ、退屈さを、Ｋａｒｏｌｉｎｓｋａ  ｓｌｅｅｐｎｅｓｓ  ｓｃａｌｅ（ＫＳＳ）により眠気を測定した。２種類の試験はクロスオーバーで実施し、試験を行う順序による影響を除外した。
【００６８】
（２）精神疲労負荷方法
Ｎ−ｂａｃｋテストの中でも、０−ｂａｃｋテストと２−ｂａｃｋテストを採用した。０−ｂａｃｋテストは、ワーキングメモリを使用せず、指定された数字や文字或いは記号が表示されたかどうかを被験者に判断させるテストであり、単調作業を強いるものである。本発明者らはこれを３０分間連続して実施することにより、被験者に対して単調な作業による疲労を引き起こすことを想定した。具体的な作業としては、ＰＣの画面に指定した数字や文字或いは記号が表示された場合はＰＣマウスの右クリックを、そうでない場合はＰＣマウスの左クリックを実行してもらう、というものである。一方、２−ｂａｃｋテストは、ワーキングメモリを使用し、現在表示されている数字や文字或いは記号が２つ前に表示された数字や文字或いは記号と同一かどうかを被験者に判断させるテストであり、困難作業を強いるものである。本発明者らはこれを３０分間連続して実施することにより、被験者に対して困難な作業による疲労を引き起こすことを想定した。具体的な作業としては、ＰＣの画面に表示された数字や文字或いは記号が２つ前に表示された数字や文字或いは記号と同一である場合はＰＣマウスの右クリックを、そうでない場合はＰＣマウスの左クリックを実行してもらう、というものである。数字や文字或いは記号の表示時間は０．５ｓｅｃとし、数字や文字或いは記号の表示を消滅させてから次の表示までの表示タイミングは２．５ｓｅｃ間隔とした。
【００６９】
（３）結果
３０分間のＮ−ｂａｃｋテスト遂行にて疲労が誘発されるかどうかを判断するために、精神疲労負荷前後のＡＴＭＴの成績を見てみると、０−ｂａｃｋテスト実施群および２−ｂａｃｋテスト実施群ともにエラー数において有意な増加が認められた (図７。なお、３０分間のリラックス課題においては、課題前後のＡＴＭＴのエラー数の変化が認められないことは、従前、確認されている）。さらに、精神疲労負荷前後の全体的疲労感および精神的疲労感ＶＡＳスコアの成績を見てみると、０−ｂａｃｋテスト実施群および２−ｂａｃｋテスト実施群とも有意な増加が認められた（図８（ａ））。したがって、精神的パフォーマンスの低下および疲労感の増加が、３０分間のＮ−ｂａｃｋテスト遂行にて示され、本試験 (３０分間のＮ−ｂａｃｋテスト) は疲労試験として適切であると判定した。また、試験終了時に記録したＮ−ｂａｃｋテスト遂行時の主観検査では、２−ｂａｃｋテスト実施群は０−ｂａｃｋテスト実施群に比し精神的疲労感および難しさＶＡＳスコアが有意に高値を示した一方、０−ｂａｃｋテスト実施群は２−ｂａｃｋテスト実施群に比し単調さおよび退屈さＶＡＳおよびＫＳＳスコアが有意に高値を示した（図８（ｂ））。
【００７０】
このことは、３０分間の０−ｂａｃｋテストが、「単調で、退屈な、負荷の小さい課題」であり、３０分間の２−ｂａｃｋテストが、「困難で、負荷の大きい課題」であることを示している。
【００７１】
以上により、３０分間の０−ｂａｃｋテストが、「単調で、負荷の小さい作業による疲労を引き起こす課題」として適切であり、同時に、３０分間の２−ｂａｃｋテストが、「困難で、負荷の大きい作業による疲労を引き起こす課題」として適切であると考えられた。
【実施例２】
【００７２】
＜非侵襲的疲労評価可能性検証＞
（１）試験デザイン
本発明者らは、健常成人１０名（男性、年齢３０．８±９．４歳（平均±標準偏差））を被験者として、実施例１で「単調で、負荷の小さい作業による疲労を引き起こす課題」として適切だと証明された０−ｂａｃｋテストと「困難で、負荷の大きい作業による疲労を引き起こす課題」として適切だと証明された２−ｂａｃｋテストを、精神疲労を引き起こす課題としてそれぞれ３０分間実施した。試験の具体的な流れとしては、課題実施前検査として、安静時検査、視覚刺激検査、聴覚刺激検査を行った。最初に安静時検査として、開眼状態で２分間安静にしてもらい、続いて閉眼状態で１分間安静にしてもらった。次に視覚刺激検査として、赤色発光ダイオードの点滅による左半視野に対する光刺激を負荷した。刺激は１分ずつ２回試行し、１回目は１Ｈｚ、２回目は１６Ｈｚの点滅刺激を用いた。その次に聴覚刺激検査として、トーンバースト刺激（１０００Ｈｚ、９０ｄＢ）を用いて約４分ずつ１回目は右耳へ、２回目は左耳へ刺激を負荷した。聴覚刺激検査終了の後、０−ｂａｃｋテストおよび２−ｂａｃｋテストを３０分間実施した。Ｎ−ｂａｃｋテスト実施後は、課題実施後検査を行った。課題実施後検査は課題実施前検査と同様であるが、安静時検査、聴覚刺激検査、視覚刺激検査の順に実施した。そして、課題実施前の安静時検査から課題実施後の視覚刺激検査までの間、連続で脳波（ＥＥＧ）、脳磁図（ＭＥＧ）を計測した。また、課題実施前後には主観検査を実施し、Ｖｉｓｕａｌ  ａｎａｌｏｇ  ｓｃａｌｅ（ＶＡＳ）により全体的疲労感、精神的疲労感、身体的疲労感、ストレス、意欲、眠気、難しさ、単調さ、退屈さを、Ｋａｒｏｌｉｎｓｋａ  ｓｌｅｅｐｎｅｓｓ  ｓｃａｌｅ（ＫＳＳ）により眠気を測定した。さらに、被験者における慢性的な疲労具合も調査するため、２種類の試験の実施日のうち初日のみ、試験開始前にＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅにより疲労の強さを測定した。また、２種類の試験はクロスオーバーで実施し、試験を行う順序による影響を除外した。
【００７３】
（２）観察項目
ＭＥＧ検査: 測定には１６０チャネルヘルメット型脳磁図計 （ＭＥＧ ｖｉｓｉｏｎ）（横河電機株式会社製）を用いた。これより磁場活動をＭＥＧ装置により測定し、ｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法による視覚誘発磁場（ＶＥＦ）解析を行った。
【００７４】
なお、２群間の比較についてはＰａｉｒｅｄ  ｔ−ｔｅｓｔを実施した。２群間の相関についてはＰｅａｒｓｏｎの相関分析を実施した。Ｐ値は０．０５未満を統計学的有意と判定した。
【００７５】
（３）結果
Ｎ−ｂａｃｋテスト実施後の主観データでは、０−ｂａｃｋテスト実施群は２−ｂａｃｋテスト実施群に比し眠気、単調、退屈ＶＡＳスコアが有意に高値を示し、一方では、２−ｂａｃｋテスト実施群は０−ｂａｃｋテスト実施群に比しストレスおよび難しさのＶＡＳスコアが有意に高値を示す傾向にあった。これらの結果は、実施例１の結果とほぼ同じ傾向であり、本試験の信頼性・妥当性を保証するものと考えられた。
【００７６】
ＭＥＧにおける１Ｈｚもしくは１６Ｈｚの赤色点滅光刺激によるＶＥＦ解析において、ｓＬＯＲＥＴＡ−ｑｍ法によって求めた刺激後７０ｍｓｅｃから３３０ｍｓｅｃ間の反応強度と、試験実施前に調査していたＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとの相関を分析した。本実験で上記時間間隔の反応強度を分析した理由は、視覚刺激から７０ｍｓｅｃ程度後の脳の信号に、視覚刺激により誘発された信号が生じやすいためである。また、実験データを観察したところ、視覚刺激により誘発された信号が生じるのは刺激後３３０ｍｓｅｃ程度までであったためである。
【００７７】
１Ｈｚの赤色点滅光刺激を与えた場合、２−ｂａｃｋテスト実施群では、課題実施前における赤色点滅光刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに相関関係は見られなかった。一方、課題実施後における赤色点滅光刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が見られた（図９）。同様に１Ｈｚの赤色点滅光刺激を与えた場合、０−ｂａｃｋテスト実施群では、課題実施前における赤色点滅刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに相関関係は見られなかった。一方、課題実施後における赤色点滅刺激後７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が見られた（図１０）。
【００７８】
１６Ｈｚの赤色点滅光刺激を与えた場合、２−ｂａｃｋテスト実施群では、課題実施前における赤色点滅光刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに相関関係は見られなかった。しかし、課題実施後における赤色点滅光刺激後１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとに正の相関関係が見られた（図１１）。同様に１６Ｈｚの赤色点滅光刺激を与えた場合、０−ｂａｃｋテスト実施群では、課題実施前、課題実施後ともに有意な相関関係は見られなかった。
【００７９】
なお、上記で７０ｍｓｅｃから１３０ｍｓｅｃ、１３０ｍｓｅｃから２１０ｍｓｅｃ間の反応強度について特に分析したのは、実験データから、上記区間に差があるように観察されたためである。ただし、この１３０、２１０という数値は分析において便宜的に設定した値であって、この数値に限るものではない。
【００８０】
医療分野において、視覚刺激により誘発される信号として刺激後７５ｍｓｅｃ、１００ｍｓｅｃ、１４５ｍｓｅｃ付近の信号に着目することが提案されていることに鑑みれば、注目すべき３つの時間における信号のうち、早い時間に起こる２つの信号（特に強い信号である１００ｍｓｅｃ付近の信号）を含むような区間の反応強度と、残りの１つの信号（１４５ｍｓｅｃ付近の信号）を含むような区間の反応強度に、作業の困難性に応じた差が生じたと考えられる。
【００８１】
そこで、ＶＥＦの反応強度における蓄積疲労を評価するための閾値について検討した。その際、まず、本発明者らの従来の研究で得たデータより、Ｃｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅにおける重度の疲労の有無についてのカットオフ値を検討したところ、Ｃｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅで１７以上とすることが望ましいことが分かった。この値はＲＯＣ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｃｕｒｖｅ）曲線を用いた計算により求め、その際の有意確率は０．００１以下、ＲＯＣ下面積は０．８０以上、感度は７５．０％、特異度は７７．１％であり、信頼できる結果と言えた。つまり、Ｃｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅが１７以上であれば蓄積疲労があると判断し、１７未満であれば蓄積疲労がないと判断すればよい。なお、上記１７という数字は厳密にこれに限るものではなく、ある程度信頼性がある１６以上から１８以下の範囲内であればよいと考えられる。そして、図８および図９、さらに図１０で示した相関関係における最小二乗法による相関式から、Ｃｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅで重度の疲労が存在すると判断できるカットオフ値１７に相当するＶＥＦの反応強度の値を抽出した。図９の相関式（式１）から、２−ｂａｃｋテスト実施群では、１Ｈｚの赤色点滅光刺激の場合が２．８ｎＡ・ｍ（対数値で１．０）、図１１の相関式（式２）から、１６Ｈｚの赤色点滅光刺激の場合が１．７ｎＡ・ｍ（対数値で０．５６）が導かれた。また、図１０の相関式（式３）から、０−ｂａｃｋテスト実施群では、１Ｈｚの赤色点滅光刺激の場合で５．３ｎＡ・ｍ（対数値で１．７）という値が導かれた。
【００８２】
（式１）ｙ＝０．１２５５ｘ−１．０８６６
（式２）ｙ＝０．０８２４ｘ−０．８４２８
（式３）ｙ＝０．１８３８ｘ−１．４６５
【００８３】
また、カットオフ値を１６以上１８以下とするならば、２−ｂａｃｋテスト実施群では１Ｈｚの点滅光刺激の場合２．５ｎＡ・ｍ以上３．３ｎＡ・ｍであり、１６Ｈｚの点滅刺激の場合４．５ｎＡ・ｍ以上６．０ｎＡ・ｍ以下である。同様に、０−ｂａｃｋテスト実施群では１．６ｎＡ・ｍ以上１．９ｎＡ・ｍ以下である。
【００８４】
以上の結果から、本発明者らは、独自で行った非侵襲的な生体疲労評価可能性検証を目的とした被験者実験を通じ、ＭＥＧのＶＥＦ解析における反応強度とＣｈａｌｄｅｒ’ｓ  ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｃａｌｅのスコアとの相関関係が、「単調で、負荷の小さい作業により生じる疲労」と「困難で、負荷の大きい作業により生じる疲労」を引き起こしている際には濃く現れるということを見出した。さらに、得られた相関関係から蓄積疲労を評価するためのＶＥＦの反応強度における閾値を抽出した。これより、本発明者らは、これまでにはなされていなかった脳磁図のような物理的な生体センサにより慢性的な蓄積疲労を評価できる可能性を立証した。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる生体疲労評価装置は、ヒトの疲労を非侵襲的かつ簡易に評価することが可能となり、日常生活における疲労の早期発見に有用である。医療現場における疾患の１次スクリーニングを目的とした検査システムや職域における従業員管理システム、さらには自動車におけるドライバ状態推定システム等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１０１  生体信号計測部
１０２  特徴量抽出部
１０３  疲労評価部
１０４  刺激出力部
１０５  機器制御部
４０１  作業実行部
４０２  記憶部
１２０１  脈波計測部
１２０２  加速度脈波算出部
１２０３  記憶部
１２０４  評価部
１２０５  脈波計測部
１２０６  加速度脈波算出部
１２０７  記憶部
１２０８  カオス解析部
１２０９  評価部
１１  運転者
１２  前方風景
１３  ステアリング
１４  ペダル
１５  脳活動検出装置
１６  信号処理部
１７  演算装置
１８  記憶装置
１９  賦活装置
２０  酸素供給機
２１  スピーカー
２２  光源
２３  振動発生器
２４  シート
【図１】
2011078705.tif 000003
【図２】
2011078705.tif 000004
【図３】
2011078705.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011078705.tif 000010
【図９】
2011078705.tif 000011
【図１０】
2011078705.tif 000012
【図１１】
2011078705.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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