WB-3R
(Waseda Bioinstrumentation system No.3 Refined)

医療手技の訓練などを客観的に評価するために，手技評価装置やモーションキャプチャシステムを用いた動作計測などがこれまでに行われてきました．しかし，それらは被験者の心理状態を考慮していないため， ストレス耐性や心理的安定性の評価には適していません．そこで，われわれは，訓練の場にて動作計測と心理計測を同時に行い，その結果から訓練者の動作と心理状態の両方を評価し， それらを訓練者自身や指導者にフィードバックすることで訓練を効率化させるシステムの構築を目的として研究を行っています．本研究では，これまでのモーションキャプチャシステムを用いた動作計測に， 被験者の心理的変化を計測するための生理指標を加えた総合的な計測システムWB-3R(Waseda Bioinstrumentation system No.3 Refined)の構築を行いました．本実験ではWB-3Rの生理指標計測系として筋電位計測(EMG)を採用しました．

われわれはこれまでに頭・腕・手部の姿勢と動作を計測可能な，姿勢センサユニットを開発してきました．本研究では，小型かつ軽量な超小型姿勢センサユニットはWB-3(Waseda Bioinstrumentation system No.3) を用いることとしました．また，WB-3に，生理指標計測系として筋電位計測を追加することで，姿勢・動作と生理指標を同時に計測可能な新モデルWB−3Rを構築しました．

WB-3

WB-3の概観をFigure. 2 に示します．WB-3の各ユニットは3 軸加速度センサ(LIS3LV02DL)，2軸ジャイロセンサ（IDG300）,1軸ジャイロセンサ（LSIY300AL），3軸地磁気センサ（HMC5843）の3 種類のセンサから構成されています． またこのIMUには組み込み信号加工やデータ交換を行うために，STMicroelectronics 32 bit microcontroller STM32 Cortexを内蔵しています．モジュール同士の通信には，CAN BUS（通信速度1Mb/s）を使用し， データサンプリング周波数は100Hzとしました．WB-3の1つのユニットの大きさは縦26[mm], 横20[mm]，厚さ8[mm]で，重量は2.9[g]です．センサ特性をTable. 1に示します．

WB-3R は，手術手技訓練および手術の現場での使用を想定しています．心理状態の推測に適した生理指標には，さまざまなものがありますがが，発汗のように計測箇所が指先であるものや 術者にとって拘束感が強い脳波計測などは，本研究での使用には適していません．そこで，筋電位計測を選択しました．筋電位計測は，筋肉の活動状態の測定を目的として行われるが，特定の筋肉の活動状態を計測することで， 心理状態の推測も可能となっています．筋電位計測結果から被験者の焦り度合や緊張度合を読み取ることができ，焦りや緊張に対するストレス耐性や心理的安定性の定量的評価が可能となると考えらます． 本研究では筋電位を無侵襲かつ比較的簡便に計測できるSurface EMGセンサ（DELSYS 社，Figure. 3）を用いました．EMGセンサの仕様をTable. 2 に示します．WB-3Rはプログラム上で，筋電位の無次元化を自動的に行い， EMGセンサによる計測結果は筋活動が最大のときの筋電位に対する相対値で出力されます．本実験では下半身の計測は割愛し，上半身の12 か所の筋電位計測を実施した．計測箇所は手術で使用される橈側手根屈筋，尺側手根伸筋，上腕二頭筋， 上腕三頭筋，僧帽筋を対象としました．また，顔面上の皺眉筋と大頬骨筋は疲労感や集中力と関係があり，ストレス計測に向いていると考えられることから，それらの筋肉も計測対象としました．