実オフィス環境で利用可能な簡易型視聴覚疲労度計測技術の研究開発
Visual/Auditory Fatigue Measurement Technology Available at Office Environment
研究代表者(独)産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門 グループ長

氏家弘裕

Group Leader, Institute for Human Science and Biomedical Engineering,
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
和文アブストラクト
オフィス環境での作業に長時間従事する人の健康維持・増進に資する技術として、いつでも容易に疲労度を測定可能とする簡易型視聴覚疲労度計測技術の開発を試みた。視覚疲労計測には両眼立体弁別閾を、聴覚疲労計測には一過性閾値変動(TTS)の回復曲線を利用し、その妥当性を検討した。その結果、視覚疲労計測では、文章読み課題において両眼立体弁別閾の変化が主観的評価値と同様の傾向を示し、その有用性が明らかにされた。一方、
聴覚疲労計測では、長時間の計測を要することが判明し、移動平均法を用いた手法を再検討した。また実際に、携帯電話への疲労計測ソフトウェアの組込みを行った。今後、携帯機器による実場面での疲労データ蓄積を行うことで、有用な計測技術を提供することが期待される。
Abstract
We tried to develop the visual/auditory fatigue measurement technology that is available at any time atany location, and that is conducive to health maintenance and promotion for people working in officeenvironments. We adopted measurement of stereoscopic depth threshold for evaluating visual fatigue, andmeasurement of recovery process of temporal threshold shift (TTS) for auditory fatigue; then, we looked attheir validities. We found that stereoscopic depth thresholds showed similar tendency with subjectiveevaluation of visual fatigue after long periods of reading. We, however, found that the measurements
based on the recovery process of TTS took longer periods, and then looked at the other technique based on
method of moving average. Moreover, we installed measurement software onto actual cellular phones.
These developments might provide useful methods to measure visual/auditory fatigue, especially when we
further collected visual/auditory fatigue data using mobile devices.
１．

研究目的

トレスに曝される機会が増加しているのも事実であIT 関連技術の進歩による高度情報化に伴い、携帯る。特に、国内では 2,500 万もの人が労働するオフィ電話、PDA（個人情報端末）、カー・ナビゲーション・

ス環境は、コンピュータを初めとするさまざまな ITシステムなどさまざまな情報デバイスが個人レベル機器の使用が急速に高まり、すみやかな対策が求めらで利用可能となり、10 年ほど前には考えもつかなかれている。

ったような情報の利用が可能となっており、来るべき視聴覚ストレスやその疲労への影響の重大性は既ユビキタス・コンピューティング社会への移行に向けに認識されてきており、人間工学の観点から、オフィて、だれもがその恩恵を享受しつつある。しかし、そス環境における視覚表示機器の適正利用に関する国の一方で、視覚表示機器（VDT）による視覚ストレス、際標準規格 ISO/IS 9241 シリーズなどが発行されてIT 機器の騒音による聴覚ストレス等、視聴覚へのスいる。しかし、実際のオフィス環境でこうしたガイド

ラインがどの程度遵守されているかについては、定か①両眼立体弁別閾と視覚疲労度の計測ではない。また、こうした規格の類は、「見やすい」・本計測では、長時間の読みを行うことによる両眼立「聞きやすい」環境条件を基準とし、必ずしも視聴覚体弁別閾の変化と視覚疲労に関する主観評価値の変疲労の観点から作成されたわけではなく、また視覚・化を、異なる文字サイズでの読みに対して計測した。

聴覚の相互作用による疲労が未解明であり、さらに長両眼立体知覚閾は、階段法により計測した。具体的時間作業の影響が考慮されない等、不十分である。視には、図 1(a)に示すようなランダムドットのパタンの聴覚ストレスを最小限とし人々の健康を維持するに中に、上下左右４ヶ所のいずれかに奥行きを持って飛は、適正基準値の設定やオフィス環境におけるユーザび出して知覚されるテストターゲット（図 1(b)参照）

個人の視聴覚疲労度の容易な計測が必要である。

を 0.5 秒間提示し（図 2）、観察者はこれの位置を回答

そこで、本研究では、オフィス環境での作業に長時した。正答ごとに両眼で非対応な画素（ノイズ）が増間従事する人の健康維持・増進に資する技術として、加し、誤答ごとにノイズが減少する。こうした折り返いつでも容易に疲労度を測定可能とする簡易型視聴

し 10 回で計測が終了し、後半 6 回のノイズ量の平均覚疲労度計測技術の開発を目標とする。

値をもって閾値とした。
被験者は、40 名（男性 8 名、女性 32 名、年齢 35.2２．

±11.2 歳）である。実験は、被験者ごとに１回、午前研究経過

２．１

９時から午後５時までで、１日に 10 名ずつ実験を実

視覚疲労計測手法の開発

視覚疲労度の視覚機能による計測に、両眼立体弁別施した。被験者の作業は、４回の時間帯（第１回：9:45

閾計測（両眼立体視による奥行きの弁別が可能な両眼～10:30、第２回：11:00～12:30、第３回：13:30～15:00、視差量の計測）を採用した。この方法は、両眼の眼球

第４回：15:30～17:00）において、コンピュータ（Apple,運動精度に依存し、疲労の影響を十分に反映する一方、PowerBook G4 15’）の画面上に提示された文章を、輝度やコントラストの影響を受けにくく、計測環境にマウス操作により、スクロールしながら読み進めるこ

対する柔軟性が高い。そこで、本研究開発では、まずとと、それらの時間帯の前後で、視覚疲労に関する両眼立体弁別閾と視覚疲労度との関係性を明らかに15 の質問（各７段階の主観評価）、立体知覚閾計測をするとともに、計測ソフトウェアの携帯電話機への組行うことであった。視距離 50 cm で提示された文章の込みを行った。
(a)

文字サイズは、視角で 14、17、23、28、34 arc min(b)であった。

テストターゲット

テストターゲット

視覚疲労に関する 15 項目の質問基づく主観評価値

4箇所のいずれかに提示を、文章読み作業の各回の前後で得た平均値を図 3 に

図 1 両眼立体知覚閾計測の視標(a)と立体視標の提示される位置(b)固視ターゲット

テストターゲット

ノイズ

0.5 s

図 2 両眼立体知覚閾計測の視標の提示手順

Averaged subjective score示す。この結果から、毎回の文章読み作業による評価
5432
10

pre post

pre post

pre post

pre post

FirstSecondThirdFourth図 3 読み作業時間の前後における主観評価値

more
fatigue 0.24

Slope for subjective score

(a)

0.22
0.2
0.18
0.16
0.140.12

lessfatigue

0.1

10203040

図 5 携帯電話機での両眼立体知覚閾計測動作確認

Character size (arc min)0(b)Slope for disparity
threshold10203040-0.001

２．２

聴覚疲労計測手法の開発

ある一定時間、強い刺激に曝されると感度の低下が-0.002生じる。このような閾値上昇や閾値変動は、一過性閾

-0.003値変動（temporal threshold shift : TTS）と呼ばれて-0.004いる。ここで、高周波音に対する TTS 回復曲線の２-0.005

Character size (arc min)

相性を利用することによって、神経活動に関連する短時間の回復過程と、有毛細胞や代謝機能の変化に関連

図 4 文字サイズごとにみた読み作業する比較的長い回復過程とをともに反映した評価が全体での (a) 主観評価値の変化可能となると考え、一過性閾値変動である純音閾値上と (b) 両眼立体知覚閾値の変化

昇（500Hz、1kHz、2kHz、4kHz）に対する回復曲線を求めることで聴覚疲労度の測定を行った。なお、

値の上昇と４回の作業を通しての評価値の上昇とが純音閾値上昇はベケシー法を用いて、検査音が聞こえ見られ、視覚的疲労が生じていることがわかる。そこたならば応答を返す自覚的測定を行った。

で、４回の作業を通しての評価値の上昇を図 3 に示す

図 6 に 、 疲 労 刺 激 と し て 、 Gausian ノ イ ズ 、

近似直線の傾きとして求め、これを文字サイズごとに100dBSPL を 20 分暴露した後の 1kHz 純音に関するプロットしてものを図 4(a)に示す。また、同様の処理

純音閾値上昇値（回復曲線）の一例を示す。回復曲線

を両眼立体知覚閾値の変化にも適用した結果を図は、10 回試行の平均値であり、1.5 分後に緩やかな跳4(b)に示す。これらから、主観評価値と両眼立体知覚躍が生じている。Hirsh と Ward(1952)が測定した

閾値ともに、17 と 23 arc min（12、16 ポイントに相500Hz、120dBSPL の疲労刺激を３分間提示した後の当）で、視覚疲労による評価値の上昇が低いことがわ

回復曲線と比較すると、回復の時定数が短い。これは、かる。そして、この結果から、両眼立体知覚閾値は視累積総暴露エネルギーレベルが異なるために一概に覚疲労の主観評価値と対応する傾向があることが示は比較できないが、低音圧レベルの騒音を長い暴露時された。

間で呈示したことによるものと考えられる。この回復

そこで、実験に用いたものと同様の両眼立体知覚閾

曲線から、短時間の回復過程に関する時定数は 30.0

計測のソフトウェアを立体表示可能な携帯電話機秒と推定された。しかし、神経活動に関連する短時間（Mova SH505iS）に実装し、その動作確認を行った。の回復過程と、有毛細胞や代謝機能の変化に関連する

その結果、基本的動作は確認できたが、ランダムドッ

比較的長い回復過程とに分離しようと試みたところ、ト表示や描き換えの速度がやや遅いことが判明した。

長い回復過程に関しては、安定し再現性のある回復曲線の時定数を得ることができなかった。

本手法による聴覚疲労計測手法では 10 分程度の計純音閾値上昇ｄB

測時間が必要であり、現時点では必ずしも実用的では1412ない。時間を短縮するための手法を、今後さらに開発10する必要がある。

864

３．

2
000.5

11.5

22.5

33.5

4

研究成果

視覚疲労度を両眼立体知覚閾に基づいて計測する手法を提案し、その妥当性を示すことができた。その経過時間（分）図 6 騒音暴露後の純音閾値上昇中で、視覚疲労の生じにくい文字サイズは、17～23

疲労刺激として、Gausian ノイズ、80dBSPL を暴

arc min で、これは JIS の最小文字サイズにほぼ該当露し続けた時の、1kHz 純音に関する純音閾値上昇値することが示された。また、この計測アルゴリズムをの一例を、図 7 に示す。ここでは、ベケシー法によっ携帯電話機に搭載し、その動作確認を行った。て測定した１試行の閾値変化を 2.5 分の移動平均で表している。図 6 では、純音閾値上昇値を測定する時に４．

今後の課題と発展は閾値上昇測定用疲労刺激を提示しなかったが、図 7

視覚疲労計測の実用化を図るためには、計測時間のでは騒音暴露中の閾値、つまり、検査信号の検出レベ短縮と計測の継続を可能とする工夫が必要である。計ルを測定したものである。検査音 500Hz、1kHz、2kHz、測時間の短縮には、ソフトウェア搭載のターゲットと4kHz の中で、1kHz に対する閾値上昇が安定し再現する携帯電話機の高速化を待たねばならないが、一方、性ある結果を示した。

立体表示可能な携帯電話またはノート型 PC ともに、上述の回復曲線による疲労度測定では、20 分の一時期流通していたが、現状では新たな開発は行われ騒音暴露後の 4 分間の閾値上昇を 10 試行平均したもていない。そこで、さらなる課題として、両眼立体知のであり、１試行の測定結果では再現性のあるデータ覚閾値を用いない手法を提案することも課題である。

が得られず 10 試行の平均値を必要としており、日常聴覚疲労度については、移動平均法を用いる手法を生活における疲労度計測には適していない。また、疲確立するとともに、その実用化においては、視覚疲労労した聴覚に更に疲労度の測定のための疲労刺激を計測と同様に計測時間の短縮が求められる。

呈示することは、疲労を軽減するために測定するといまた、本研究の成果をもとに、視聴覚疲労度計測アった本来の目的に反するものである。これに対して図ルゴリズムを１つの機器に搭載し、日常生活の本来の５の測定手法は、移動平均を用いることで、騒音暴露行動を阻害することなく、普段の生活・行動の中で無による閾値上昇の傾向を１回の測定で時系列的に把自覚的な計測を可能とする測定原理・実装手法を実現握できる利点がある。

したい。
純音閾値上昇8５．

61) 氏家弘裕、中村則雄、佐川賢：視覚疲労に基づく
9:00
11:00
13:00
15:00

ｄＢ

42

発表論文リスト

最適文字サイズの検討, 平成 16 年度照明学会全国大会講演論文集, 177 (2004)
2) 氏家弘裕、中村則雄：携帯電話を利用した視聴覚

005

10

15-2
経過時間（分）図 7 騒音暴露にともなう純音閾値上昇

疲労度計測手法の開発, ケータイ・カーナビの利用性と人間工学シンポジウム研究論文集, 5-6(2004)