モバイル学会

原著論文

ユーザビリティ評価における fNIRS の有用性
岩﨑 浩暁 1), 萩原 啓 2)1)

立命館大学大学院 理工学研究科, 2)立命館大学 情報理工学部

Availability of fNIRS in Usability Evaluation
Hiroaki IWASAKI1), Hiroshi HAGIWARA2)
1)

2)

Graduate School of Science and Engineering, Ritsumeikan University
College of Information Science and Engineering, Ritsumeikan University

Abstract: In this study, we investigated the hemodynamics in the frontal association cortex during monotonousworking. The frontal association cortex in the cerebral cortex was used for higher brain processing. Thus,
activation of the frontal association cortex during monotonous working was an indicator of the brain loading. In
the experiment, time-series variation of oxygenated hemoglobin (oxyHb) increased in response to working level.
Additionally, time-series variation of oxyHb was indicated possibility depending on whether the subjects facilitate
the work, suggesting that near-infrared spectroscopy (NIRS) was useful for evaluation of the work smoothness.

Keywords: NIRS, oxyHb, monotonous working, usability, work load
キーワード: 近赤外分光法, 酸素化ヘモグロビン, 単調作業, ユーザビリティ, 負荷

1. はじめにでの脳機能計測が可能であることから注目を集めている[4]。
fNIRS は空間分解能が低い欠点はあるが、立位や座位といっ

近年、技術の進歩に伴い、我々の生活のいたるところに情報機器が存在するようになった。情報機器は我々の生活に高た姿勢での計測が可能であり、多少の動きを伴う状態でも計測ができる利点がある。

付加価値を与え、生活を豊かにしてきた。しかし、その利便性ゆえに自然と利用回数が多くなり、ユーザとデバイスの物理的fMRI や PET を用いた研究で、前頭葉は、認知や判断、注

接触時間が長くなる傾向がある。ゆえに、ユーザとデバイスの意集中力や注意分配力といった、高次脳機能を担うことが示

わずかな不適合が、本来必要のない負荷をユーザに与える唆されている[5]。これらの知見から、fNIRS で計測される前頭恐れがある。

部の脳内血行動態からユーザビリティを評価する試みがなされている[6]。

従来、ユーザビリティの評価には心理指標や行動指標が用いられてきた[1]。しかしながら、心理指標、行動指標に基づく

現在のインタフェース・デザインは、ユーザとシステムが対評価では、実際にヒトの生体機能に及ぼす影響を考慮できて話的にやりとりを行うものが一般的である。しかし、こうした単調

いないことになる。そこで生理学的根拠に基づき、生体にかかなやりとりが、ユーザに不要なストレスを与えることが考えられる負荷の少ない、あるいは使いやすいインタフェースの設計がる。ストレスは比較的長期に持続する慢性ストレスと、ストレス重要であると考えられる。

要因を取り除くことで速やかに回復する一過性のストレスの 2種類に大別される。既存の研究では、作業により生じる一過ヒトの脳は機能的核磁気共鳴断層画像法(fMRI)やポジトロン断層法(PET)といった非侵襲的脳機能計測装置の開発で、機能の全貌が明らかになりつつある[2-3]。しかしながら、上記

性ストレスをさらに細かく単調ストレスと緊張ストレスの 2 種類に分類し、変化の少ない作業を繰り返すことで生じるストレスを単調ストレスと定義している[7]。

の装置は立位や座位での計測が困難であり、横たわった状態
での計測を余儀なくされる。近年開発された機能的近赤外分

これら知見を踏まえ、本研究ではコンピュータ上で動作する

光法(fNIRS)は、近赤外光を用いることでより自然に近い状態

簡易システムを作成し、複雑な思考や計算を必要としない単調作業を被験者に課したときの脳内血行動態変化を fNIRS

2011 年 8 月 3 日受理．

により計測した。その際、単調作業におけるユーザビリティを意図的に変化させ、ユーザビリティの質の違いが単調ストレスを増加させることで脳内の血行動態変化に及ぼす影響について調べた。

モバイル学会誌 2012, vol. 2(1); pp. 1- 7

1

岩﨑 浩暁ほか: ユーザ
ザビリティ評価ににおける fNIRS の有用性

2. 実験方法実
2.1 提示課題
題（標的捕捉課
課題）
実験には、図 1 に示したた標的捕捉課題
題を使用する。タタスク
出現する正方形形の標的をクリッ
ックするもので、、タスは画面上に出ク開始とともにに画面上に標的的が表示され、クリックするた びに
表示位置がラランダムで変更さされる。被験者にはタスクの間間、標的を繰り返しク
クリックしてもらう。本課題では
は、正方形の標
標的の一辺の長さを 変えることでユ
ユーザビリティをを意図的に変更更するある。4 段階標的
的サイズ (4pixxel, 8pixel, 16ppixel,
ことが可能であ

計測部位
図 2 NIRS 計

32pixel) を設設け、サイズの違違いによるメリハリをつけるため
めに 2数をサイズとしてて採択した。各々々のサイズにおおけるのべき乗の数
標的捕捉数、標的捕捉時間、ミスレートを計計測した。

実験時は計測装
実装置による苦痛痛がないか適宜
宜被験者に確認
認を取取りつつ実験を行行った。また、本
本実験は発汗にによる皮膚コンンの課題が終了すする毎に主観評
評価 NASA-TL
LX を
また、一つのダク
クタンスの微少な変化を観測測するため、実 験時は室温をを行う。NASA-T
TLX はアメリカ
カ航空宇宙局でで開発された精神
精神的25℃℃一定に保ち、室温の変化によよる発汗の影響
響を抑えた。

作業負荷(メンンタルワークローード)の主観評価価法である。本
本来、2.3 実験プロトコ
コル

NASA-TLX はは評価語が全てて英語で記述されているが、芳芳賀、

実験プロトコルを実を図 3 に示すす。安静閉眼(前前)～主観評価価

篠原らは日本
本でも NASA-TL
LX を使用できるよう日本語版
版を作NAS
SA-TLX までを 1 サイクル
ルとして標的サ イズ分(4pixel,,

成した上、パソ
ソコン画面上でで作業負荷評価
価評定をするププログ

8pixxel, 16pixel, 32p
pixel)の計 4 回回行う。課題は 4 種類の標的ササラムを開発した
た[8]。本実験ででは上記の日本
本語版 NASA--TLX

イズ
ズを、順序効果をを考慮して実験
験毎にランダムムに行う。タスク
クを使用することとで、主観的メン
ンタルワークローードを計測したた。

の反反復が 5 回終わわった後、1 分間
間の安静閉眼ををはさみ、主観観
評価
価 NASA-TLX を行う。全ての提を提示課題が終わ
わり次第、実験験
終了了とする。タスク前後の安静閉 眼は、生体信号号のベースライイン補補正のために計計測する。尚、本
本実験における
る安静閉眼とはは、被験
験者に目を閉じてもらい、なにもも考えていないい状態を指す。
NIRS, ECG, EDA計測 (12mmin)
標的的捕捉課題 (2min×55set)

図 1 標的捕捉課題
標2.2 実験準備
備
本実験ではは脳内血中ヘモ
モグロビン濃度度の他に、心電 図及

安静閉眼
安
（前）

レスト
ト
（前）

タスク

レ
レスト
（後）

安静閉眼
眼
（後）

NASA-TLX

60sec

30sec
c

60sec

3
30sec

60sec

5min

び皮膚電気活活動を計測したた。被験者には右右手を利き手ととする
健康な成人 100 名(男性 9 名、
、女性 1 名)を起起用し、計測にに先立
ち、被験者にはは十分なインフ
フォームド・コンセ
セントを得ているる。

図 3 実験プ
プロトコル

心電図及び
び皮膚電気活動動の計測には多多用途生体計 測器
Polymate(デジジテックス研究所所)を用いた。心電図計測ののための電極は左右右の鎖骨 2 箇所
所と左の肋骨の下下から 2 番目にに当たる箇所に装着
着し、3 点誘導法
法により心電図
図を計測した。ままた、
皮膚電気活動動計測用電極はは､被験者の非利利き手の人差しし指と中指の末節腹腹側部に装着しした。脳内血中ヘヘモグロビン濃 度変化の計測には
は近赤外光イメーージング装置 NIRStation(島 津製作所)を用いたた。NIRS 計測部
部位を図 2 に示示す。

3. データタ処理
3.1 NIRS データ
タ
NIRS
N
により計測
測される指標は
は、酸素化ヘモグ
グロビン濃度変変化(ooxyHb)、脱酸素
素化ヘモグロビ
ビン濃度変化(deeoxyHb)、及びび
両者
者の和である総ヘモグロビン濃濃度変化(totalHHb)の 3 指標でであるる。NIRS で得られる脳活動の指指標にはいくつつかの視点がああるがが、多くの先行研
研究では局所脳
脳血流変化と最最も相関が強いい

本実験ではは前頭葉を主にに測定対象としした。前頭部は頭頭髪

ことかから oxyHb を解析対象としてをている[10]。ただだし、被験者ががによる遮光の影
影響を軽減するることができるたため、高い S/N 比が高齢齢者で、動脈硬化等の血流障障害が疑われる場
場合は totalHbb

得られ、信頼性性の高いデータタが得られる[9]。解析には認 知やを用用いた方が良いという見解もあある[11]。本研究
究では被験者がが判断といった高高次情報処理をを行うとされる前前頭連合野の 1ch、全員
員 20 代の若年層であり、動脈脈硬化の疑いがが少ないことからら、

10ch、19ch を用いた。

解析
析に oxyHb を用用いた。

2

ol. 2(1); pp. 1- 7 J. Mobile Interactions 20122
voモバイル学会

NIRS で 得 ら れ る ヘ モ グ ロ ビ ン 濃 度 の 時 系 列 変 化 は 、は脳活性時のものと比べると微小であり、タスクとコントロール

modified Lambert-Beer 則に基づき、計測開始時からの相対の信号を用いた場合に明確な差が見られない被験者が確認的な変化を算出したものとなる[12]。ゆえに、目的に応じてベされた。以上の理由より、タスク時の oxyHb の変動の大きさをースラインの補正を行う必要が生じる。本研究ではタスク前の捉えるため、oxyHb の標準偏差(HbOSD: standard deviation of

期待感の混入やタスク後の緊張からの開放による影響を考慮

oxygenated hemoglobin)を利用した。HbOSD を用いることで、し、5 回の繰り返し試行に移る前段階の安静閉眼と、繰り返しタスク時の脳内の血行動態の変動の大きさを評価することが試行終了後の安静閉眼の各々の平均濃度変化値をとり、各可能となる。

領域の時間軸中点における各々の平均値を通る 1 次式をバッ

3.2 パフォーマンスデータ

クグラウンドとしてベースラインを補正した。

NIRS データの変動が何に起因して発生するかを調べる上

また、NIRS によるヘモグロビン濃度計測では、計測装置にで、本研究では計測された行動指標と HbOSD の関係を調査

よるノイズの影響で、信号に高周波成分が混入する。また、心した。本実験で得られる行動指標は、タスク中にクリックできた

拍や呼吸といった、生体が起源となるノイズも混入することが標的数(標的捕捉数)、標的をクリックするまでにかかった時間

知られている[13]。NIRS 信号は 0.1Hz より低い低周波信号で(標的捕捉時間)、ミスクリック率(ミスレート)の 3 指標である。こあることから、余分な情報を除去する目的で、0.1Hz の高域波のうち、時系列的に情報を持つ標的捕捉時間に着目し、遮断フィルタを適用し、NIRS の基準線を抽出した。

HbOSD との関係を調べた。被験者がタスクを円滑に遂行できたか否かを評価するため、タスク時の標的捕捉時間の標準偏本研究で解析対象に取り上げた前頭連合野はヒトの脳で最差(CTSD: standard deviation of capture time)を用いた。本指も発達が著しい部位であり、複雑な情報処理を担うとされてい標は被験者の作業効率を示すと考えられる。

る[14-15]。計測部位におけるタスク時の oxyHb の上昇は、その部位で神経活動が活発化したことを示し、被験者がタスク中

図 4 にベースライン補正及びフィルタリングされた oxyHb のに高次情報処理を行っていたことを裏付ける指標となる。タス

時系列変化とパフォーマンスデータを示す。主軸はヘモグロ

クにおける賦活効果を定量的に示すため、多くの関連研究で

ビン濃度変化、第 2 軸は標的捕捉時間に対応している。パフは解析指標としてタスクとコントロールの差を用いている。

ォーマンスグラフは、標的捕捉数が多くなるほど密になり、標NIRS 信号の中には、脳以外の頭皮や頭蓋骨板間に含まれる的捕捉時間が長いほど高くなる。

血液情報が少なからず含まれており、脳以外の部分の光吸収

例示したデータはある被験者の標的サイズ 4pixel におけるの影響を除去する目的で信号の減算処理が行われる。

1ch の oxyHb 波形とパフォーマンスデータである。この被験者

しかしながら、実験結果を確認したところ、被験者の中にはは安静時に比べ、タスク時に oxyHb が減少していることが見てタスク時に oxyHb が減少する被験者も少なからず存在し、本取れる。また、90-150 秒間は oxyHb の変化が非常に大きく、タスクが全てのヒトの脳の同じ領域に変化をもたらさないことが

標的捕捉時間も大きくばらついていることがわかる。一方、判明した。oxyHb の減少は、脳の他の部位に oxyHb を豊富に

570-630 秒間では oxyHb の変化が小さく、標的捕捉時間がほ含む血液が集中することによって起こるとされている[16-17]。

ぼ一定でばらつきが小さい。このデータは、被験者内でタスク

このとき、脳の他の部位で使用される血液量に比例して計測

時の標的捕捉時間が安定しておらず、oxyHb の変化が顕著部位の oxyHb の減少が起こると仮定すると、脳の使用領域はに表れている。本研究ではタスク時の oxyHb の変動が標的捕異なるが、タスク時の oxyHb の減少も脳の情報処理を示す指捉時間の変動に起因すると仮定し、それらの関係性を調査し標と捉えることができる。これに加え、単調作業時の血流変化

た。

dConcentration [mM・cm]

Rest

Rest

Task

Rest Rest

Task

Rest Rest

Task

Rest Rest

Task

Rest Rest

Task

Response

Rest

5

Rest

2

4

1

3

0
2

-1

1

-2

acquisition time [sec]

oxyHb
3

0

-3
0

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

660

720

time [sec]

図 4 oxyHb 時系列変化とパフォーマンス

モバイル学会誌 2012, vol. 2(1); pp. 1- 7

3

岩﨑 浩暁ほか: ユーザ
ザビリティ評価ににおける fNIRS の有用性

4. 結果
前頭連合野
野の HbOSD と CTSD の関係をを図 5 に示す。 図より、行動指標は
はサイズ毎に差差が出ているこ
ことがわかる。C
CTSD
のみで Tukey の多重比較検検定をしたところ、8pixel と 16piixel、
意差は見られななかったが、8pixxel と16pixel と 32pixel の間に有意かな差が見られた。また、上記
記以外
32pixel では pp<0.01 で明らかの組み合わせせでは p<0.001 で著明な差が得得られた。
HbOSD でではサイズ毎に明明確な差が得らられなかったがが、標い、変動が大きくくなる傾向が見見られ的サイズが大 きくなるに従いを単一でグラフ化化したものが、図
図 7 の上にあたたる。
た。HbOSD を

図 6 2 指標間のばらつ
指つきの定量的評
評価法

1ch と 19ch において、標 的サイズが最もも小さい 4pixeel でべて最も大きくな
なることがわかるる。まHbOSD が他のサイズに比べ各標的サイズに各におい て、評 価
価値の数 をズが 8pixel、16pixel と大きくななるにつれ、HbbOSD
た、標的サイズ,が減少していくことがわかる。
。しかし、32pix
xel に関しては 再びの平均離の、重心座標ををとしたとき、各々の標的ササイズにおける
る重心からの距
距は以下の式で表されれる。

昇する結果とななった。前頭連合
合野中央の 10cch で
HbOSD が上昇
1は 4pixel の値
値が他のチャン
ンネルに比べて小小さい値を示ししたが、(1)

残りのサイズはは他のチャンネ
ネルと同様の傾向向を示した。
図 5 に示した HbOSD と CTSD
Cの 2 変量量の関係で無相 関検ころ、2 変量間にに有意な相関関関係はあるが、 相関定をかけたとこの強さを示す相
相関係数はどののチャンネルににおいても 0.1 から
0.2 といった低低い値を示した
た。しかし、CTSD
D 以外の他の 行動(11) 式 を 適 用 し 、 重 心 か ら の 距 離 の 平 均 値 を と る こ と で
oxyH
Hb 変動と標的的捕捉時間のば
ばらつきの 2 指標間の拡散度
指度
合いいの定量化を試試みた。その結果
果を図 7 に示す
す。

指標と HbOSD
D の相関を調べ
べたところ、図 5 のようにサイズ
ズが小

図 7 の上が示示すのは、タスク
ク時の前頭連 合野におけるる

さくなるに伴いい拡散していく傾傾向は得られななかった。ゆえにに、こoxyH
Hb の変動であある。図 7 の下はは、図 6 に示しした 2 指標の重重の傾向は HbO
OSD と CTSD 独自の関係であ独あると考えられるる。

心かからの距離解析析を行い、2 指標
標間の拡散度をを示したものででサイズの違いいによる 2 指標
標間の拡散度合合いを定量的にに示す
ため、各々の 標的サイズに おける 軸(HbOSD)と 軸(CTTSD)
重心点とし、重心
心から各評価値値との距離を導 出すの平均値を重ることで定量的的評価値の導出出を試みた。図 6 に本評価法法のイあるる。タスク時における HbOSD でではサイズ間にに有意差は得らられななかったが、行動
動指標と生理指指標の 2 指標をを考慮した拡散散度評
評価からは、前頭頭連合野の各チチャンネルにおおいて 4pixel とそれ
れ以外のサイズでで p<0.001 の著
著明な差が見らられた。

メージを示す。
。

4p
pixel

8pixel16
6pixel32pixel

0.25

0
0.125

4pixel16pixel

5

HbOSD

6
8pixeel
32pixxel

4

-0
0.125

HbOSD

3

-0.25

2

4
***
***

1

3
Distance

0
-1

***
***

***

***
***
***

2

1

-2
-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

CTSD

図 5 HbOSD
D と CTSD の関
関係

4

0

7

8

9

10
0
h
1ch

10ch

19ch

図 7 HbOSD(上))と拡散度(下)ol. 2(1); pp. 1- 7 J. Mobile Interactions 20122
voモバイル学会

行動指標のみを用いた評価と比べると、拡散度による評価

上記の理由より、本研究では oxyHb の差分をとらず、タスク

ではサイズ間の有意差を得られる箇所が減少する結果となっ時の時系列変動である HbOSD を用いることで解析を行った。

たが、生理指標を加味した場合においても 4pixel とそれ以外

本タスクは一回の課題遂行時間が 60sec であり、その際ののサイズで明確に差別化できることがわかる。

oxyHb の時系列変化は神経細胞活動のみではなく、神経細5. 考察

胞活動に脳循環反応が合わさった変化であると考えられる[23-24]。タスク時の前頭連合野の HbOSD の上昇は、前頭部

NIRS データ解析では、頭皮や頭蓋骨板間に含まれる血液

大脳皮質において血液の流動が起きた指標となる。ゆえに、の光吸収の影響を除去する目的で、信号の減算処理を行うのタスク時の HbOSD の上昇は、本来無意識でできる単調作業が一般的である。しかし、本実験の結果、差分をとることでタス中に余計な負荷が被験者にかかり、前頭部大脳皮質の血液

ク時の oxyHb のヘモグロビン濃度が安静時に比べて減少するを流動させたと考えることができる。結果より、標的サイズが最被験者と増加する被験者の 2 パターンが存在することがわかも小さい 4pixel ではタスク時の HbOSD が大きくなり、他のサイった。このパターンの違いは本研究だけではなく、高次脳機ズと比べ、タスク時に脳内の血行動態を著しく変動させたこと

能を調査する数多くの研究で報告されている。高次脳活動時が推測できる。標的サイズの増加に伴う HbOSD の減少は、サには複雑な神経ネットワークが活性化するため、賦活酸素代

イズの増加により脳内活動が抑制され、被験者にかかる負荷

謝変化も様々なパターンを示すと考えられている[18-19]。一を減少させたと考えられる。また、HbOSD がタスクのパフォー

般的に、ヒトになにか作業をさせると脳内で神経活動が活発

マンスに関連する可能性が少なからず存在すると考えられる。

化し、賦活した部位の oxyHb が上昇する。本実験では前頭連

CTSD の増大に伴い 2 指標間の拡散が大きくなることから、被合野の賦活を想定していたが、結果を確認したところ、安静時

験者の中には標的を捕捉する時間にばらつきが出ることで高に比べてタスク時に oxyHb が増加する被験者と、逆に減少す

次脳機能を用いた可能性がある。

る被験者が確認された。

しかしながら、2 指標間の拡散度を用いた評価では、

被験者によってヘモグロビン変化の傾向が異なる理由とし

HbOSD のばらつきのみならず、CTSD のばらつきも非常に影て、第一に安静時の脳活動状態がタスク時よりも活発であった

響すると考えられる。CTSD は被験者の作業効率を示す指標

可能性が挙げられる。これは、task-induced deactivation (TID)

であるが、標的サイズが最大の 32pixel では、CTSD が被験者と呼ばれる現象で、安静時やベースラインでの対照課題時の内、及び被験者間でも安定しており、個人差の影響は少ない。

脳は、そのじつ、活発に活動しており、その際の賦活がタスク

ゆえに、ユーザビリティが良質である場合は個人差の影響はによる賦活を上回るという考え方である[20]。被験者によって無視できると考えられる。ただし、標的のサイズが小さくなり、

はこの TID 現象が起き、図 4 の被験者のように、安静時にユーザビリティの質が悪化すると、被験者内であっても CTSD

oxyHb が高く、タスク時に減少した可能性がある。

が安定しなくなり、被験者間でもばらつきが生じる。これは、ユ第二にタスクが前頭連合野を使用するほど複雑なものではなかったことが考えられる。本実験は意識を集中させずに遂行できる単調なタスクを想定しているため、高次脳機能を担う
前頭連合野の皮質部を使用せず、より深部の原始的な脳機能のみでタスクを完遂できた可能性がある。また、タスクの難易度が低いため、仮に皮質部が賦活したとしても、ヘモグロビ
ン濃度の増減の絶対量が小さく、結果として安静時との差が得られなかった可能性がある。
第三に被験者の眠気や疲労の影響が考えられる。既存の研究では、主観的な眠気や疲労が前頭前野背外側面の賦活反応性と関連し、主観的な眠気が強い場合や疲労感を強く感じている場合、前日の睡眠時間が短い場合に、前頭前野背外側面の賦活反応が小さくなることを報告している[21-22]。
oxyHb 変化の傾向の違いには、この他にも年齢層の違いにーザビリティの悪化により、被験者に安定したパフォーマンス
を提供することができなくなることを示している。ゆえに、ユー
ザビリティの悪化による個人差の影響の増大は、ユーザビリティ評価の指標として重要な位置付けを示すと考えられる。ただし、他の指標との比較の際には、タスクの違いによるデータ分
布の差異が解析結果に影響を及ぼすため、解析の妥当性については更なる検討が必要であると考えられる。
本実験では、タスク毎に標的のクリックのしやすさが異なるため、標的捕捉数が被験者の能力、及びタスクにより変化する。標的捕捉数は被験者の身体的負荷量を反映すると考えられるため、各々の被験者にかかる身体的負荷が一様であったかどうかに疑問が残される。本研究のタスクデザインでは、被験者にかかる身体的負荷が脳内血行動態に変化をきたす可能性を捨てきれないが、標的捕捉数と HbOSD の相関を見た
ところ、CTSD と HbOSD の結果のように拡散する傾向は得らよる影響も報告されているが、本研究は全て若年層を対象としれなかった。ゆえに、タスク時の HbOSD の増減は、被験者にているため、年齢層による影響はないと考えられる。

かかる身体的な負荷よりも作業効率に依存すると考えられる。

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岩﨑 浩暁ほか: ユーザビリティ評価における fNIRS の有用性

本研究ではタスク時の oxyHb 変化のみに着目し、oxyHb のされている。しかし、本研究で用いた主観評価 NASA-TLX に変動(HbOSD)を解析に用いた。しかし、本指標による解析はは眠気や疲労の因子が含まれないため、主観指標による分離

NIRS の先行研究では報告例がなく、指標が何を意味するのは難しい。そこで、本実験で計測している他の生理指標によるかにはついては疑問が残されているため、更なる検討が必要

傾向の分離が有効であると考えられる。本実験では脳内血中である。とはいえ、HbOSD は従来の NIRS データ解析に用いヘモグロビン濃度変化の他に心電図、皮膚電気活動を計測しられるタスクとコントロールの差による解析の欠点を補う評価指ており、これらの生理指標は被験者の自律神経系の活動状態標であると考えられる。

や覚醒状態との関連が示唆されている[25-26]。ゆえに、今後

タスクとコントロールの差による解析では、タスク設定は勿論のことであるが、コントロールの設定も非常に重要となる。安静状態をコントロールに起用する場合は、簡便に計測が可能であるが、理想的な安静状態の生起は難しく、安静状態計測時には被験者が覚醒状態の維持や気晴らしのために思考を巡らせることで、脳を賦活させる恐れがある。対照実験をコントロールに起用する場合は、本実験と別日、あるいは本実験と連続して実験を行うため、被験者の条件を統制することが難しくの課題として、これらの指標とヘモグロビン濃度の時系列変化との関係を調査することで、ヘモグロビンの変化傾向の違いによる分離ができる可能性があると考えられる。また、本実験では実験前日の睡眠時間を統制しなかったが、眠気は作業中に被験者の注意をそらす可能性が報告されており、実験前日の睡眠時間が被験者のパフォーマンスに影響を及ぼす可能性がある[27]。今後の実験の際には、整合性確保の目的で実験前日の睡眠時間の統一を図る必要があると考えられる。

なる。被験者の覚醒状態や疲労状態は時々刻々と変化して謝辞いるため、同一被験者であっても、タスク時とコントロール時の条件が同一であるとは限らない。

本研究は独立行政法人日本学術振興会科学研究費補助金（基盤研究（C）, 課題番号 22500415）の助成を受けた。ここ

上記の理由から、タスク時のヘモグロビン濃度変化のみにに記して感謝の意を表する。

着目し、その時々の疲労や覚醒状態を反映できる脳内活動

参考文献

評価法が必要であると考えられる。今回解析に用いた HbOSD
は、タスク中の脳内ヘモグロビン濃度変化のみに着目するた[1]

め、従来のようにタスクとコントロールのコンプライアンスの統一化を図る必要がなく、従来の評価方法の欠点を補うことができる。しかしながら、本指標はヘモグロビン濃度の減算処理を[2]施さないため、ヘモグロビン濃度の絶対変化量による考察ができない点や、ヘモグロビン濃度の時系列変化の増減の傾向[3]の違いを無視している点、脳活性の指標としての妥当性に疑問が残されているなど、数多くの問題点が挙げられる。ゆえに、評価の妥当性を維持し、かつ本指標の有用性、信頼性を検[4]証するために、従来の解析法と本解析を組み合わせた相補的な評価を行うことで、それぞれの指標の持つ意味合いを明確化する必要があると考えられる。

[5]

6. おわりに
本実験の結果から、単調作業が円滑に進められなくなるこ[6]とで脳内の血行動態変動が大きくなることがわかり、ユーザビ
リティの評価法として NIRS が有用であることが示唆された。本[7]

研究で評価に用いたタスク中の脳内酸素化ヘモグロビン濃度
変化の変動は、ヘモグロビンの時系列変化傾向の違いを無[8]視した評価指標である。しかし、厳密には変化傾向の違いは異なる脳活動を示している可能性があるため、今後は傾向の違いによるグループ別解析の必要があると考えられる。ヘモグ
ロビン濃度の時系列変化傾向の違いによる分離には、眠気や疲労などの主観的評価による分離法が有効であることが示唆

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著者紹
紹介
岩﨑 浩暁
暁（学生会員）1988 年 11 月 21 日生。2011 年 3 月立情報理工学部知知能情報学科命館大学情卒業。同年
年 4 月立命館大学大学院理工情報理工学専攻
攻人間情報科学研究科情学コース入
入学、現在に至るる。主に NIRSによよる脳内活動計計測の研究に従従事。モバイル学
学会、ヒューマ
ンイ
インタフェース学
学会、日本人間工工学会関西支部の会員。
正会員）
萩原 啓（正1953 年 5 月 25 日生。197
77 年大阪大学
基礎工学部
部生物工学科 卒業。同年松
下電工株式式会社入社。電
電器 R&D センタ
ー健康科学学研究所主幹研研究員を経て2003 年立命命館大学へ。現
現在、立命館大学情情報理工学部知知能情報学科教教授。博士(医学学)。生体情報
計測
測評価技術、特特に睡眠・覚醒醒・生体リズムのの研究に従事。
モバ
バイル学会、日本
本生体医工学会会、ヒューマンイ
インタフェース
学会
会、日本人間工工学会の会員。

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