ストレス 疲労 書籍
 
No.2008
車載HMIの開発動向と自動運転、ADASへの応用
ヒトの感性に訴える製品開発とその評価

★ヒューマンエラー、重大疾患防止のために!

★運転中、運動中の「ながら計測」技術

ストレス・疲労

センシングとその評価技術

発 刊: 2019年10月31日   体 裁 : A4判 598頁   定 価:80,000円(税抜)  ISBN:978-4-86104-764-0 


 
■試読を希望される場合は下記からお申し込みください

■ 執筆者(敬称略)

大阪市立大学 倉恒 弘彦 岐阜聖徳学園大学 伊藤 敏
理化学研究所 崔 翼龍 コスモリサーチ(株) 伊藤 武司
京都大学  井上 和生 福岡工業大学 山越 健弘
上越教育大学 松浦 亮太 (株)村田製作所 伊佐 孝彦
静岡済生会総合病院 榛葉 俊一 横浜市立大学 杤久保 修
くらしき作陽大学 網中 雅仁 京都大学 下田 宏
(株)原子力安全システム研究所 彦野 賢 徳島大学 寺田 賢治
東京医科大学 志村 哲祥 室蘭工業大学 相津 佳永
神戸労災病院 福山 和恵 信州大学 児山 祥平
信州大学 山口 昌樹 岡山大学 中尾 博之
(国研)産業技術総合研究所 脇田 慎一 東海大学 木村 達洋
関西大学 伊藤 健 PST(株) 大宮 康宏
(株)富士通研究所 壷井 修 明星大学 中村 哲夫
東海大学 関根 嘉香 東北大学 湯田 恵美
東北大学 鶴岡 典子 千葉大学 津村 徳道
(株)スキノス 百瀬 英哉 (株)デンソー 大見 拓寛
東北大学 鶴岡 典子 トヨタテクニカルディベロップメント(株) 清水 茂樹
山口大学 野島 順三 大阪市立大学 島崎 拓則
東北工業大学 小林 正樹 鳥取大学 櫛田 大輔
(国研)理化学研究所 久米 慧嗣 新潟工科大学 伊藤 建一
九州保健福祉大学 内田 冴子 パラマウントベッド(株) 木暮 貴政
富山県立大学 唐山 英明 電気通信大学 孫 光鎬
長岡技術科学大学 中川 匡弘 熊本大学 木暮 睦美
九州保健福祉大学 所司 睦文 東海大学 影山 芳之
和歌山大学 鈴木 新 北海道科学大学 山下 政司
WINフロンティア(株) 駒澤 真人 新潟医療福祉大学 能村 友紀
国際医療福祉大学 渡邉 志 フリッカーヘルスマネジメント(株) 原田 暢善
福岡工業大学 李 知炯 岐阜聖徳学園大学 煙山 千尋
滋賀県立大学 岸根 桂路 北九州古賀病院 中村 純
別府大学 矢島 潤平 東京大学 川上 憲人
帝人ファーマ(株) 今野 稚奈 (株)三越伊勢丹 松田 正道
(国研)国立がん研究センター 安藤 絵美子    

■ 本書のポイント

ストレス、疲労とそのメカニズム

・ストレスの種類とストレス変動に対応した指標
・疲労・ストレスと体内時計、食、睡眠の関係性
・行動する動機と疲労感の関係
・心身の疲労と自律神経疲労の評価
・うつ病における心拍変動と自律神経疲労
・生活習慣病や疾病とストレスの関係
・疲労感の分子神経メカニズムと疲労の慢性化
・筋疲労と評価に向けたアプローチ
・疲労診断に使える可能性があるバイオマーカー

シチュエーションにあった生体計測と手法

・心拍変動を用いた自律神経活動、疲労の評価
・加速度センサーによる活動量と睡眠状態の評価
・脈波測定における体動ノイズ対策
・唾液のストレス計測評価への応用
・精神的発汗と発汗量の定量評価
・呼気、皮膚ガスのストレス・疲労検知への応用
・自律神経系の交感神経/副交感神経
(LF / HF)のバランス評価
・血液中の酸化ストレス、抗酸化力値評価
・慢性疲労症候群とメタボローム解析による評価

主観評価とその注意点

・物理的・心理的刺激を与える際の注意点
・質問紙を用いた心理ストレスの数値化
・VASスケールを用いた主観的疲労感評価の再現性
・フリッカー値と自覚的疲労指標の経時的変化比較
・長時間労働と職業性、精神的ストレスの評価
・繁忙感とメンタルワークロードとの関係
・スポーツ選手用ストレス反応尺度の開発と信頼性
・ストレスチェック制度とメンタルヘルス対策
・雇用環境の変化がストレスチェック判定に与える影響

■ 目  次

第1章 現代日本における疲労の現状と客観的疲労評価法

第2章 疲労・疲労感の発生するメカニズム

第3章 ストレスの発生するメカニズム

第4章 バイオセンサーを用いた疲労、ストレス検知

第5章 バイオマーカーの検出と疲労、ストレス検知への応用

第6章 脳波測定と疲労、ストレス検知への応用

第7章 脈波・脈拍・心拍信号の検出技術

第8章 呼吸信号の検出技術

第9章 血流・血圧信号の検出技術

第10章 生体データの解釈とシステム化技術

第11章 職場・作業中での疲労・ストレス計測

第12章 運転中、ドライバーの疲労・ストレス計測

第13章 運動中、スポーツ分野での疲労・ストレス計測

第14章 在宅、寝たきり状態の疲労・ストレス計測

第15章 主観評価の方法、注意点について

 


◇第1章 現代日本における疲労の現状と客観的疲労評価法◇

1.日本における疲労の実態調査
 1.1 一般地域住民を対象とした厚生省研究班調査(1999年) 
 1.2 医療機関を受診している患者を対象とした厚生省研究班調査(2000年)
 1.3 一般地域住民を対象とした厚生省研究班再調査(2012年)
 1.4 疲労に伴う日本社会における経済損失の算出

2.客観的な疲労評価に役立つ検査法
 2.1 自律神経機能評価
 2.2 睡眠覚醒リズム評価
 2.3 酸化ストレス評価
 2.4 メタボローム解析
 2.5 その他


◇第2章 疲労・疲労感の発生するメカニズム◇
第1節 脳内疲労感の分子神経メカニズムおよび疲労の慢性化について
1.中枢性疲労と徐波睡眠
2.急性疲労とセロトニン
3.疲労の慢性化とセロトニンの低下

第2節 末梢性疲労の発生機構と疲労感、意欲の調節
1.疲労はなぜ発生するか
2.疲労の発生機構
 2.1 運動による疲労
  2.1.1 運動による疲労の中枢性成分
  2.1.2 疲労感生成に脳内が果たす役割
  2.1.3 エネルギー産生機構の不全による疲労
 2.2 運動によらない疲労
  2.2.1 肉体的消耗の少ない疲労
  2.2.2 κ-オピオイド
  2.2.3 Corticotropin releasing factor (CRF)
  2.2.4 サイトカイン

3.行動する動機と疲労感
 3.1 自発的な運動を利用した動機の測定
 3.2 脳内自己刺激を応用した動機の測定

第3節 筋疲労のメカニズム
1.伝統的な筋疲労の考え方とその矛盾
 1.1 筋疲労とは
 1.2 伝統的な筋疲労の考え方
 1.3 伝統的な考え方に対する反証

2.筋疲労に対する近年のアプローチ
 2.1 求心性神経の活動による運動指令の修飾
 2.2 筋収縮時の運動指令の評価方法
 2.3 求心性神経の働きによる運動指令の抑制

3.筋疲労における求心性神経の役割
 3.1 量的調節
 3.2 参照信号調節

4.今後の筋疲労研究の展望

第4節 うつ状態と疲労:心拍変動測定でみる自律神経疲労
1.疲労とは
2.うつ状態と疲労
3.心拍変動
4.心理ストレス負荷による疲労の評価
5.うつ病における心拍変動所見
6.うつ病における自律神経疲労
7.心身の疲労と自律神経疲労


◇ 第3章 ストレスの発生するメカニズム◇

第1節 ストレス指標と健康状態との関連性
1.ストレスと健康指標
 1.1 心理ストレスと健康指標
  1.1.1 心理的ストレス尺度による健康指標
  1.1.2 生体物質の測定による健康指標
 1.2 酸化ストレスと活性酸素
  1.2.1 スーパーオキサイドアニオン(superoxide anion)
  1.2.2 ヒドロキシラジカル(hydroxyl radical)
  1.2.3 過酸化水素(Hydrogen peroxide)
  1.2.4 一重項酸素
 1.3.酸化ストレスの健康指標
  1.3.1 生体物質の測定による健康指標

2.生活習慣とストレス
 2.1 運動とストレス
 2.2 栄養とストレス
  2.2.1 機能性食品とストレス
3.疾病、健康とストレス
 3.1 シックハウス症候群とストレス
 3.2 遺伝性疾患とストレス
 3.3 生活習慣病やその他の疾病、健康とストレス

第2節 繁忙感とメンタルワークロードとの関係
1.繁忙感に関する研究展望
 1.1 職場の忙しさに関する先行研究
 1.2 プラント職場における繁忙感の先行研究
 1.3 繁忙感の定義
 1.4 繁忙感とメンタルワークロードとの関係

2.実験方法
 2.1 実験参加者および課題
 2.2 実験条件
 2.3 実験手続き
 2.4 観測変数

3.実験結果
 3.1 各観測変数の記述統計
 3.2 各観測変数の条件間の比較
 3.3 繁忙感と各観測変数との相関
 3.4 繁忙感とMWLとの関係
 3.5 実験条件が繁忙感に与える影響

4.考察
 4.1 繁忙感とMWLとの関係
 4.2 繁忙感と作業特性との関係

第3節 食事や睡眠がストレス反応にもたらす影響
1.食事とストレス反応
 1.1 食事内容とストレス反応
 1.2 食事のタイミングとストレス反応

2. 睡眠とストレス反応
 2.1 睡眠と心身の健康
 2.2 仕事上のストレスと睡眠の関係
 2.3 生活習慣と睡眠の関係

第4節 長時間労働と職業性、精神的ストレスとの関係性
1.ストレスとは
2.職業性ストレス
 2.1 職業性ストレスとは
 2.2 職業性ストレスの評価法

 2.3 職業性ストレスと精神的ストレスの関係
3.過労死と職業性ストレス
 3.1 過労死とは
 3.2 長時間労働と職業性ストレス

4.ストレスチェック
 4.1 ストレスチェックとは
 4.2 ストレスチェックの問題点


◇第4章 バイオセンサーを用いた疲労、ストレス検知◇

第1節 唾液アミラーゼを用いたストレス測定技術
1.アミラーゼ
 1.1 化学的性質
 1.2 分泌機序
 1.3 生理的特徴

2.ストレスとの相関
3.測定器

第2節 唾液硝酸イオンを用いたストレス計測評価
1.唾液ストレス関連物質
2.唾液自律神経系ストレス関連物質の探索研究
 2.1 自律神経系ストレス応答
 2.2 唾液自律神経系ストレス関連物質
 2.3 唾液ストレス関連タンパクの探索研究
 2.4 唾液ストレス関連代謝物の探索研究

3.一酸化窒素(NO)
 3.1 血液NO代謝物
 3.2 唾液NO代謝物
 3.3 唾液NO代謝物の動態
 3.4 唾液NO代謝物を用いた自律神経ストレス応答の被験者実験

4.唾液硝酸イオン分泌の応答機序
5.唾液硝酸イオン検出用バイオセンサの研究開発と実証研究

第3節 QCMバイオセンサーによるストレス関連生体物質の簡易・高速検出
1.はじめに
2.QCM法の原理
3.抗原抗体反応に基づくストレスマーカーの計測法について
 3.1 直接反応法
 3.2 競合阻害法
 3.3 サンドイッチ法

4.サンプル溶液の送液方法と検出システム
 4.1 連続送液型
 4.2 外力を使わない送液方法(簡易流体デバイス)

5.IgAの測定
 5.1 センサーの表面修飾と測定条件
 5.2 連続送液による測定結果
 5.3 簡易流体デバイスを用いた測定結果

6.コルチゾールの測定
 6.1 センサーの表面修飾と測定条件
 6.2 測定結果

第4節 呼気センサーの開発動向とストレス・疲労検知への応用可能性
1.呼気センサー開発の背景
 1.1 呼気分析に高まる期待
 1.2 バイオマーカーとしてのアンモニア
 1.3 疲労とストレスとの関係
 1.4 呼気アンモニアの測定技術

2.新しいアンモニア検知材料CuBr
3.高感度・高選択なセンサーデバイス
4.手軽で迅速な呼気センサーシステム
5.呼気中アンモニア濃度のサンプリング測定

第5節 皮膚ガスのセンシング技術と疲労・ストレス検知への応用 
1.皮膚ガスとは何か
2.皮膚ガスのセンシング技術
3.疲労臭の発生
4.ストレス負荷実験
5.ストレスモニター試験
6.皮膚アンモニアの可視化

第6節 小型発汗計の開発とストレス負荷時の計測
1.ストレスと発汗
 1.1 精神性発汗と温熱性発汗
 1.2 精神的ストレス負荷と発汗量

2.小型発汗計の開発
 2.1 発汗量の測定方式
 2.2 差分式換気カプセル法による小型発汗計の作製
 2.3 小型発汗計の定量評価

3.手掌からの精神性発汗計測
 3.1 計測方法
 3.2 計測結果

4.足蹠からの精神性発汗計測
 4.1 計測方法
 4.2 計測結果

第7節 換気カプセル法発汗計による精神性,温熱性発汗の測定 (仮)
1.発汗の基礎
 1.1 発汗と発汗量および局所発汗量
 1.2 エクリン腺とアポクリン腺
 1.3 精神性発汗と温熱性発汗
  1.3.1 精神性発汗の特徴
  1.3.2 温熱性発汗の特徴

2.発汗の評価方法と換気カプセル法
 2.1 換気カプセル法を用いた局所発汗量の測定
 2.2 皮膚電気活動を用いた精神性発汗の定性的評価法と換気カプセル法
 2.3 ミノール法を用いた定性的評価法
 2.4 温熱性発汗の定量的評価と換気カプセル法

3.多量発汗に対応した差分方式換気カプセル型発汗計の詳細と性能
 3.1 差分方式換気カプセル型発汗計の原理
 3.2 多量発汗への対応

4.換気カプセル型発汗計を用いた局所発汗量の測定事例
 4.1 精神性発汗を利用したNOテスト
 4.2 自動車運転中の精神性発汗
 4.3 運動強度と前胸部局所発汗量
 4.4 ウォーキング中の局所発汗量測定例

第8節 微小還流を用いた乳酸計測システム
1.微小還流による生体成分計測用針の作製
2.マウス腹腔乳酸負荷時の乳酸計測
 2.1 実験方法
 2.2 実験結果

3.マウス運動時の乳酸計測
 3.1 実験方法
 3.2 実験結果

4.マウス筋からの乳酸およびグルコース計測
 4.1 実験方法
 4.2 実験結果


◇第5章 バイオマーカーの検出と疲労、ストレス検知への応用 ◇

第1節 疲労病態における酸化ストレス/抗酸化能力の評価
1.酸化ストレス/抗酸化能力の評価法
 1.1 d-ROMsテストによる酸化ストレス値の測定原理
 1.2 BAPテストによる抗酸化力値の測定原理

2.酸化ストレス値・抗酸化力値・相対的酸化ストレス度の基準値設定
 2.1 酸化ストレス値および抗酸化力値の健常人基準範囲・性差・年齢差
 2.2 相対的酸化ストレス度(Oxidation Stress Index: OSI)
 2.3 絶対的健常人と一般住人における相対的酸化ストレス度の比較

3.各種疲労状態における相対的酸化ストレス度(酸化ストレス値/抗酸化力値)
 3.1 急性疲労モデルにおける酸化ストレス値・抗酸化力値・OSIの変動パターン解析
 3.2 亜急性疲労モデルにおける酸化ストレス値・抗酸化力値・OSIの変動パターン解析
 3.3 慢性疲労(病的疲労)における酸化ストレス値・抗酸化力値・OSIの解析
 3.4 酸化ストレス値・抗酸化力値・OSIを用いた生理的疲労と病的疲労の客観的評価

第2節 ヒト体表のバイオフォトン画像及び分光分析による酸化ストレス計測法
1.バイオフォトン
 1.1 バイオフォトン発光のメカニズム
 1.2 ヒト皮膚のバイオフォトン発光と遅延発光

2.バイオフォトンの計測
 2.1 発光強度計測
 2.2 画像計測
 2.3 分光

3.酸化ストレスに起因する疾患とバイオフォトン発光
 3.1 がん
 3.2 関節リウマチ

4.ヒト皮膚の酸化ストレスとバイオフォトン
 4.1 ヒト体表で観測されるバイオフォトン発光
 4.2 ヒト皮膚のバイオフォトン発光と遅延発光

第3節 疲労・ストレス・未病時における分子代謝・超微細構造に基づくバイオマーカー探索研究の取り組み
1.網羅的メタボローム解析を利用した疲労代謝研究
 1.1 疲労負荷モデル動物を利用した疲労研究
 1.2 複合疲労モデル動物における血漿メタボローム解析
 1.3 慢性疲労症候群患者における血漿メタボローム解析
 1.4 まとめ

2.疲労、ストレスや未病の超微細構造バイオマーカー探索に向けた、網羅的微細構造解析のプラットフォーム構築
 2.1 生命科学分野における形態画像データ
 2.2 電顕画像データ活用に向けた課題、およびその解決策
 2.3 生命科学系画像データを運用するオントロジーの開発
 2.4 モルフォミクス解析基盤構築に向けた、画像メタデータベースの構築
 2.5 まとめ

第4節 視覚情報処理過程における眼疲労の客観的評価
―事象関連電位, ATMTと酸化ストレスマーカーによる眼疲労の検討―
1.事象関連電位(ERP)と視覚反応時間計測(ATMT)による眼疲労の検討
2.事象関連電位(ERP)と酸化ストレスマーカーによる眼疲労の検討


◇第6章 脳波測定と疲労、ストレス検知への応用◇

第1節 脳波を用いた精神疲労の判別
1.実験
2.解析
 2.1 心拍変動解析 (Heart Rate Variability, HRV)
 2.2 脳波解析

3.結果
 3.1 主観的指標
 3.2 生理指標 (CFF及び心拍変動解析)
 3.3 生理指標 (脳波)

4. 脳波基礎律動成分と事象関連電位P300を用いた精神疲労状態の推定

第2節 脈波によるストレス評価
1.はじめに
2.脈拍間隔を利用したストレス評価法
 2.1 脈拍間隔の取得
 2.2 周波数解析法
 2.3 ポアンカレプロットによるストレス評価法
 2.4 統計的指標による方法

3.波形形状を利用したストレス指標
4.脈波波形形状と各種ストレス指標の関係
5.まとめ

第3節 感性フラクタル次元解析手法(EFAM)を用いた快・不快感の判定
1.実験方法
 1.1 使用機器
 1.2 実験手法
  1.2.1 リファレンスデータ計測
  1.2.2 評価用データ計測
 1.3 解析手法
  1.3.1 フラクタル次元
  1.3.2 EFAM

2.結果
 2.1 感性評価結果
3.結果

第4節 脳波測定でのノイズとその対策
1.フィルタの呼称
2.脳波に混入する筋電図(EMG)ノイズ
3.脳波に混入する心電図(ECG)ノイズ
4.脳波に混入する脈波ノイズ
5.脳波に混入する眼球運動(EOG)ノイズ
6.脳波に混入する商用交流ノイズ
7.電極不良のノイズ
8.校正波形とオリジナルデータ


◇ 第7章 脈波・脈拍・心拍信号の検出技術◇

第1節 日常生活における脈拍数検出に向けた手法の提案
1.緑光が,なぜ注目されているのか
 1.1 PPGにおける動作の影響について実験
 1.2 NIR光と緑光を用いて計測したPPG
  1.2.1 NIRと緑光を用いて計測したPPGにおけるSNRの検討
  1.2.2 NIRと緑光を用いて計測したPPGから得られるPRとHRの比較検討
 1.3 赤,緑,青光を用いて計測したPPG
  1.3.1 赤,緑,青光を用いて計測したPPGにおけるSNRの検討
  1.3.2 赤,緑,青光を用いて計測したPPGから得られるPRとHRの比較検討

2.耳部が,なぜ注目すべきPPG計測位置なのか
 2.1 試作したイヤホン型PPG計測システム
 2.2 試作したイヤホンを用いて運動中に計測したPPGにおけるPRの精度について

3.日常生活中により正確なPR検出のための今後の課題
 3.1 実用化に向けてシステムの小型化改良における課題点
 3.2 様々な使用条件におけるPR検出精度の検討


第2節 指先の指尖脈波を用いたココロのバランスをチェックするシステムの開発
1.はじめに
 1.1 自律神経とは
 1.2 精神的免疫力とは

2.指尖脈波センサを活用した「Lifescore Quick」システム
3.スマートフォンのカメラを活用した「COCOLOLO」アプリ 
 3.1 アプリの概要
 3.2 自律神経のビックデータによる知見

第3節 ディジタルフィルタによる脈拍センサ信号の雑音除去
1.ディジタルフィルタ概要
2.IIR フィルタ
 2.1 IIR フィルタの構成
  2.1.1 IIR フィルタの伝達関数
  2.1.2 直接型および転置型の回路構成
  2.1.3 縦続型構成による高次伝達関数の実現
 2.2 IIR フィルタ回路の小型化に向けた乗算器削減手法の検討
  2.2.1 乗算器個数削減の意義
  2.2.2 フィルタ係数に着目した乗算器削減のための構成
 2.3 提案構成におけるフィルタ内部信号ビット幅の比較
  2.3.1 対象とするフィルタ回路
  2.3.2 1D-R 型を用いた縦続接続構成における内部信号のビット幅
  2.3.3 2D-R 型を用いた縦続接続構成における内部信号のビット幅
  2.3.4 1D-R 型と2D-R 型における内部信号ビット幅の比較

3.IIRフィルタ回路小型化手法のFPGA実機検証と脈波間隔測定システムへの応用検討
 3.1 IIRフィルタ回路小型化手法のFPGA実機検証
  3.1.1 評価方法
  3.1.2 評価条件
  3.1.3 評価結果
 3.2 提案IIR フィルタ回路の減衰特性の実機検証
 3.3 提案フィルタ回路の脈波間隔測定システムへの応用検討

第4節 脈波計測における解析とVisual Analog Scaleによる主観評価
1.脈波計測における解析
 1.1 脈波から得られる数値
 1.2 脈波間隔時系列データの作成と解析
 1.3 脈波解析とその解釈

2.主観評価の数値化
 2.1 Likert Scale (LS)
 2.2 Visual Analog Scale (VAS)

3.脈波解析と主観評価値との関係

 

第5節 心拍数,HF成分及びLF/HFの動態反応と主観的ストレス反応との対応性について
1.心拍数,HF成分,LF/HFについて
 1.1 心臓血管系反応と心拍数
 1.2 HF成分,LF/HF
 1.3 心拍数,HF成分,LF/HFを用いた研究

2.実験室場面におけるメンタルストレステストによる心拍数,HF成分,LF/HF及び主観的ストレス反応の変化
 2.1 研究目的
 2.2 研究方法
  2.2.1 対象者
  2.2.2 手続き
  2.2.3 メンタルストレステスト
  2.2.4 自律神経活動(心拍数,HF成分,LF/HF)
  2.2.5 主観的ストレス反応
  2.2.6 統計解析
 2.3 結果と考察
  2.3.1 心拍数,HF成分,LF/HF
  2.3.2 主観的ストレス反応
  2.3.3 心拍数,HF成分,LF/HFと主観的ストレスとの関連性

3.主観的幸福感は急性ストレス条件下の心拍数,HF成分及びLF/HFに影響する
 3.1 研究目的
 3.2 フィールド-実験研究モデル
 3.3 研究方法
  3.3.1 対象者
  3.3.2 実験手続き
  3.3.3 メンタルストレステスト
  3.3.4 自律神経活動と主観的ストレス反応
  3.3.5 主観的幸福感尺度(Subjective Happiness Scale:SHS)
  3.3.6 統計解析
 3.4 結果と考察
  3.4.1 心拍数,HF成分及びLF/HFの動態
  3.4.2 主観的幸福感と心拍数,HF成分及びLF/HFとの関連性


◇ 第8章 呼吸信号の検出技術◇

第1節 在宅での病態監視を目的とした無拘束呼吸パターン計測
1.実験方法
 1.1 被験者
 1.2 実験プロトコル
 1.3 計測方法
 1.4 データ解析

2.結果
3.考察

第2節 慣性センサを用いた呼吸検出
1.呼吸活動に伴う腹部の動きの検出
2.慣性センサを用いた装置の概要と呼吸検出法
 2.1 慣性センサと装置の概要
 2.2 慣性センサによる呼吸検出

3.様々な姿勢での呼吸検出例

第3節 圧電ラインセンサによる心拍/呼吸データの測定技術
1.圧電ラインセンサとは
2.心拍、呼吸センシングへの応用
 2.1 処理基板の概要
 2.2 ソフトウエアによる信号処理
 2.3 心拍数の算出
  2.2.1 呼吸数の算出
  2.2.2 体動の検出
 2.3 取得したデータの解析
 2.3.1 着座データ
  2.3.2 就寝時のデータ

3.克服すべき問題点
4.製品への応用例
 4.1 ベビーモニタへの応用


◇第9章 血流・血圧信号の検出技術◇

第1節 心臓・血管系情報のセンシング技術を利用したストレス評価(変更案)
1.心臓・血管系の非侵襲的生体情報センシング法
 1.1 従来の間接血圧計測法の概要
 1.2 カフ圧迫式血圧計測法と循環諸量計測法
 1.3 カフレス血圧推定法

2.熱中症回復過程におけるスマートフォンを用いた心臓・血管系ストレス評価


◇第10章 生体データの解釈とシステム化技術◇

第1節 「主観的な疲労問診」に「自律神経測定」を取り入れた疲労やストレス度を可視化するシステム
1.はじめに、「疲労科学」
 1.1 市場トレンド
 1.2 商品トレンド
 1.3 技術トレンド

2.自律神経と疲労
3.疲労ストレス測定技術
4.疲労計測の応用
5.おわりに


◇ 第11章 職場・作業中での疲労・ストレス計測◇

第1節「働くひとの元気を創る」〜睡眠とストレスを見える化する仕組みとその応用〜
1.健康長寿社会創造の重要性
2.生活習慣と生体情報の見える化(数値化)
 2.1 ライフスタイル(LS)と睡眠指標
 2.2 ストレスの指標

3.健康腕時計(Health Wrist Watch:HWによるLSの見える化)の原理
4.健康腕時計(HW)活用による生活習慣改善法
 4.1 HWによるライフスタイル(LS)評価と生活習慣病の関係
 4.2 ストレスとライフスタイル
 4.3 睡眠とライフスタイル

5.ウェアラブル―センシング技術の展望

第2節 オフィス作業における知的生産性の評価手法
1.評価手法の分類
2.評価手法
 2.1 生理的方法
 2.2 主観的方法
 2.3 模擬タスクによる計測
 2.4 認知タスクによる計測
 2.5 埋め込みタスクによる計測
 2.6 実作業による計測
 2.7 欠勤率による計測

第3節 Webカメラを用いたVDT作業者の疲労度計測
1.画像取得と処理の流れ
2.顔領域と手領域の抽出
 2.1 顔領域と顔の傾き,手領域の抽出
 2.2 目・口領域の抽出

3.疲労動作の抽出
4.疲労度判定
5.実験結果例
6.おわりに

第4節 光散乱・分光イメージングを利用した作業従事者の疲労度・ストレスモニタリングの可能性
1.レーザースペックル血流イメージングによる自律神経機能の評価
 1.1 レーザースペックル血流計の原理
 1.2 麻酔下ラットを対象とした投薬による自律神経機能の評価
 1.3 ヒトを対象とした自律神経機能の評価
 1.4 今後に向けての展望

2.RGB画像から分光反射率を推定するための色補正手法
 2.1 モバイル機器内蔵RGBカメラを用いたユビキタス生体モニタリング
 2.2 分光反射率の推定原理
  2.2.1 Wiener 推定法(WEM)
  2.2.2 重回帰分析による推定法(MEM)
 2.3 色補正アルゴリズム
 2.4 色補正実験
  2.4.1 実験装置
  2.4.2 サンプルカラーチャート
 2.5 マクベスチャートを用いた色補正結果
  2.5.1 推定した分光反射率
  2.5.2 RMSEと1-GFCを用いた評価
 2.6 スキントーンカラーチャートを用いた色補正結果
  2.6.1 推定した分光反射率
  2.6.2 RMSEと1-GFCを用いた評価
 2.7 まとめと今後の展開

第5節 FBGセンサ信号のポアンカレプロット解析によるストレス計測
1.Fiber Bragg Gratingセンサシステムの概要
 1.1 FBGセンサでのひずみ検出原理
 1.2 FBGセンサシステム
 1.3 ポアンカレプロット法でのストレス検出方法

2.短時間(6分間)でのストレス検出の実験方法および検出結果
3.長時間(24分間)でのストレス検出の実験方法および検出結果

第6節 携帯式の瞳孔計測定器による労働環境ストレス評価
1.ストレスが瞳孔径に与える影響の機序 −ストレスを知るために、瞳孔を測定する意義
2.労働環境下における瞳孔径測定に与える携帯式計測器の意義
3.携帯式瞳孔計測定器の展望

第7節 自律神経機能評価を用いたコンピュータ等情報端末使用時のストレス評価
1.心拍変動(HRV)による評価
2.心電図R波のポアンカレプロットによる簡易的検討
3.指尖容積脈波(PTG)による評価
4.末梢血行動態による自律神経系評価
5.胃電図による評価の可能性

第8節 音声を用いた抑うつ状態やストレス状態を推定するシステムの開発
1.メンタルヘルス不調問題への対処
2.音声による心の健康状態の推定
3.スマートフォンへの実装
4.スマートフォンでの音声による心の健康状態の推定処理の流れ
 4.1 録音
 4.2 音声による心の健康状態の推定
 4.3 分析結果の蓄積
 4.4 音声の削除
 4.5 分析結果の利用者への提示

5.有効性の検証

第9節 職場のソーシャル・キャピタルと労働者の精神的健康:文脈効果の検討
1.職場のソーシャル・キャピタル:新たな職場の心理社会的資源
2.職場のソーシャル・キャピタルが精神的健康に及ぼす文脈効果:研究の動向


◇ 第12章 運転中、ドライバーの疲労・ストレス計測◇

第1節 ストレス,疲労の計測・センシング技術とその評価
1.生体信号と計測方法
2.圧力式生体信号検出システム
3.脈波計測技術と睡眠深度の推定
4.心電信号検出と時定数増幅技術
5.心電信号の分析

第2節 心拍変動解析による運転中の眠気シグナルの検知
1.運転中の眠気シグナル:心拍変動のDip & Waves
 1.1 Dip & Wave
 1.2 Dip & Waveとドライブシミュレータ運転中の眠気との関連

2.Dip & Waveの生理学的機序
 2.1 Dip & Waveに伴う脳波の変化
 2.2 Dip & Waveに伴う呼吸の変化

第3節 カメラによる顔動画像計測による情動・感情モニタリングとその応用
1.5バンドカメラを用いた非接触心拍計測法(従来法)
 1.1 撮影環境
 1.2 関心領域の決定
 1.3 信号取得と前処理
 1.4 時間軸の独立成分分析
 1.5 ピーク検出
 1.6 精度検証

2.RGBカメラを用いた色素成分分離に基づく非接触心拍計測法(提案法)
 2.1 色素成分分離手法
 2.2 空間軸の独立成分分析
 2.3 顔画像に対する色素成分分離

3.実験(RGBカメラを用いた提案法の有効性の検証)
 3.1 実験手法
 3.2 実験結果
  3.2.1 色素成分分離による脈波の抽出
 3.3 考察

4.情動(感情)のモニタリング
 4.1 実験
 4.2 実験結果

第4節 画像センサーによるドライバー状態の検知と眠気状態推定
1.ドライバー状態モニタリング
 1.1 ドライバーステータスモニター
 1.2 眠気状態のセンシング手法
 1.3 眠気状態の評価指標

2.ドライバーステータスモニターの開発
 2.1 システム構成
 2.2 撮像部
  2.2.1 光学フィルタによる不要波長光除去と波長選択
  2.2.2 撮像と同期したパルス照明と配光制御
  2.2.3 認識結果をフィードバックした露光制御
 2.3 顔画像認識アルゴリズム
 2.4 瞬目特徴量を用いた眠気推定

3.眠気推定手法の評価結果
4.自動運転への展開

第5節 深層学習を用いた心電位によるドライバー感情推定の可能性
1.データ取得環境の構築
 1.1 実験方法
  1.1.1 計測機器
  1.1.2 計測手法

2.評価方法
 2.1 主観評価
 2.2 学習用データ
 2.3 学習モデル

3.実験結果と考察
 3.1 着座安静状態における試験
 3.2 実車走行における試験
 3.3 深層学習における特徴量の可視化


◇ 第13章 運動中、スポーツ分野での疲労・ストレス計測◇

第1節 運動中の生体センシング技術
1.PPGの原理とMAの発生機構
 1.1 PPGの原理
 1.2 MAの発生機構

2. MAをキャンセルする方法
 2.1 加速度センサを用いる方法
 2.2 静電容量センサを用いる方法
 2.3 2つのPPGセンサを用いる方式

3.PPGセンサの締め付け圧
4.2つのPPGセンサによるMAキャンセル
 4.1 原理
 4.2 性能評価
 4.3 異常値削減法

5.運動中のセンサ締め付け圧の評価
 5.1 パラメータの設定

第2節 筋活動電位EMGを用いた筋力および筋疲労の定量的評価とリハビリテーションシステムへの応用
1.筋の定量的評価
 1.1 EMG信号の測定条件
 1.2 筋力係数を用いた筋力の定量化
 1.3 筋繊維タイプを用いた筋疲労の定量化

2.リハビリテーションシステムの提案
 2.1 疲労係数に基づく負荷決定
 2.2 疲労係数に基づく負荷決定
 2.3 リハビリテーションシステムの流れ

3.シミュレーションによる検証
 3.1 シミュレーション
 3.2 考察

4.1RMを必要としない疲労時間の推定手法

第3節 ウェーブレット変換を用いた動的筋収縮運動中の筋疲労検出
1.筋疲労の評価指標
 1.1 一般的な評価指標
  1.1.1 振幅絶対値の平均(average rectified value,ARV)
  1.1.2 平均パワー周波数(mean power frequency,MF)
 1.2 ウェーブレット変換を用いた評価指標について

2.検出精度の評価方法について
3.実験方法
 3.1 運動条件
4.実験結果
 4.1 各筋疲労評価指標の算出結果
 4.2 実験結果の考察


◇ 第14章 在宅、寝たきり状態の疲労・ストレス計測◇

第1節 マットレス下に設置した振動センサによる体動・呼吸・心拍の測定と睡眠状態の把握
1.睡眠を測定する一般的な方法
 1.1 睡眠ポリグラフ検査(脳波・眼球運動・筋電による睡眠評価)
 1.2 アクチグラフ(手首の活動量による睡眠と覚醒の判定)

2.シート型体振動計「眠りSCAN」
3.「眠りSCAN」を使用した睡眠研究の事例

第2節 心拍変動指標の計測によるストレス評価からうつ病診断への応用
1.非侵襲的なHRV計測の原理
2.心拍間隔RRI及び周波数領域のHRV指標の算出法
3.精神負荷と呼吸統制時のHRV解析によるうつ病患者の検出への応用

第3節 チェストバンド型心拍計を使用した心拍変動取得によるリラックス状態の計測
1.背景
 1.1 心臓の拍動周期のゆらぎである心拍変動
 1.2 心拍変動の解析方法と指標
 1.3 心拍変動を計測する機器
 1.4 自律神経と心拍変動によるストレスの評価

2.方法
 2.1 チェストバンド型心拍計を使用した心拍変動取得によるリラックス状態の計測
 2.2 結果

第4節 顔色を利用した非接触ストレス計測の可能性
1.顔面の皮膚構造と色空間
 1.1 顔面の皮膚構造と顔色
 1.2 色空間について

2.顔色とストレスの計測
 2.1 色情報取得方法
 2.2 心電図解析
 2.3 その他の計測
 2.4 多面的感情尺度短縮版

3.心理的負荷試験
 3.1 実験方法
 3.2 心理的負荷課題について

4.実験結果
 4.1 色解析結果
 4.2 ストレス評価指標結果

5.ストレスとの関連性についての考察

 


◇ 第15章 主観評価の方法、注意点について◇

第1節 心理計測へ向けた物理的・心理的刺激を与える際の刺激の適切な設計
1.はじめに
 1.1 心的事象の再現性
 1.2 刺激−応答系
2.倫理的配慮
 2.1 倫理指針
 2.2 侵襲について
3.刺激の特性
 3.1 刺激の様態 
  3.1.1 刺激パターン
 3.2 刺激モダリティ
4.生体刺激感受特性
 4.1 感覚と刺激強度
 4.2 感度特性
5.刺激と情動生起(喚起)
 5.1 心理的背景
 5.2 生起(喚起)情動の妥当性
6.刺激設計
 6.1 倫理的配慮
 6.2 刺激と実験計画
 6.3 具体例
 6.4 注意点

7.刺激と生理特性にまつわる諸問題
8.疲労研究特有の注意点

第2節 VASスケールを用いた高齢者における主観的疲労感の再現性と妥当性
1.要介護高齢者の安静時における主観的疲労感の日内再現性と日間再現性
2.要介護高齢者の運動負荷時における主観的疲労感の妥当性
3.考察

第3節 フリッカー値の経時的変動性とメンタルヘルスへの関連
1.フリッカー値計測装置とは
2.疲労計測方法
3.疲労計測方法のそれぞれの特性
4.フリッカー値での疲労評価
5.フリッカー値の計測している対象
6.フリッカー値計測装置の課題と対策
7.コントラスト制御法:
8.コントラスト制御方における実証実験
9.実証実験
10.フリッカー値の時系列データの活用
11.心拍変動の時系列データとうつ的傾向の関連
11.Zungのうつ状態評価法の問診票
12.Zungのうつ状態評価問診票の得点状態
13.自覚的疲労指標のVASとZungのうつ状態評価問診との関連
14.うつ的傾向のフリッカー値および心拍変動性への反映の機序モデル
15.双安定システムの病相モデルの適用の検討

第4節 スポーツ選手用ストレス反応尺度の開発と信頼性・妥当性の検討
1.スポーツ選手用ストレス反応尺度開発の背景
 1.1 スポーツ選手(アスリート)とストレス
 1.2 アスリートのストレス反応の測定
 1.3 スポーツ選手用ストレス反応尺度開発の目的

2.スポーツ選手用ストレス反応尺度の開発方法
 2.1 作成方法
 2.2 因子構造の検討
 2.3 信頼性の検討
 2.4 妥当性の検討
 2.5 追跡調査

第5節 ストレスチェック制度の意義と職場のメンタルヘルスの対応、課題
1.ストレスチェック制度成立の背景
 1.1 メンタルヘルス不調者の増加
 1.2 ストレスチェック制度の構造3)
  1.2.1 ストレスチェック制度の目的
  1.2.2 ストレスチェック制度の方法

2.ストレスチェック制度における産業医の役割
3.臨床医と産業医の診方の違い
4.ストレスチェック制度の課題
 4.1 ストレスチェック制度の枠組み課題
 4.2 ストレスチェック制度全体の課題

5.メンタルヘルス不調の一次予防の可能性

第6節 ストレスチェック制度による労働者のメンタルヘルス不調の予防と職場環境改善の効果
1.労働者メンタルヘルスの現状
2.ストレスチェック制度の概要
 2.1 ストレスチェック制度の目的
 2.2 ストレスチェック制度の取り組みの手順
 2.3 ストレスチェック制度の実施方法
  2.3.1 職業性ストレス簡易調査票
  2.3.2 ストレスチェック結果の返却とその効果
  2.3.3 高ストレス者とメンタルヘルス不調
  2.3.4ストレスチェック結果に基づく集団分析

3.職場環境改善
 3.1 職場環境改善の種類と方法
 3.2 職場環境改善の効果
 3.3 参加型職場環境改善ワークショップの実際
 3.4 効果的な職場環境改善のための工夫
 3.5 職場環境改善の普及に向けた今後の展望

第7節 雇用環境の変化がストレスチェック判定に与える影響について
1.目的
2.対象および方法
3.結果
4.考察
5.課題と展望


 

ストレス 疲労 書籍