JPH09135826A - 集中度判定方法、目の疲労度判定方法、及び難易度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測が容易で、拘束感を与えない集中度判定
方法を提供することである。 【解決手段】 トレースすべき追従地点Ｐと現時点のト
レース地点Ｐ₁ との距離関係から、｛１−（Ｌ₁ ／
Ｌ）｝×１００を算出し、更に距離Ｌ₂ の範囲程度によ
り係数αを求め、その係数αを上記式に乗ずることによ
り、集中度は次式の通りになり、それによりトレース作
業者の集中度を判定する。 集中度＝｛１−（Ｌ₁ ／Ｌ）｝×１００×α （０＜α
≦１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トレース作業によ
り集中度を判定する集中度判定方法、被験者の瞬目によ
り目の異常の有無を判定する目の疲労度判定方法、並び
にプレーヤの生体情報によりプレイの難易度を制御する
難易度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

＜従来技術１＞ゲーム等を行うプレーヤの集中度を判定
する集中度判定方法としては、次に示すようなものがあ
る。 脳波のα波を検出し、そのα波のパワー値を求めるも
の 脳波のＦｍθ波を視察するもの ＜従来技術２＞従来からテレビゲーム等の遣り過ぎで子
供の瞬目が減少し、視力低下やドライアイ等の症状を呈
する目の障害が問題となっている。 ＜従来技術３＞例えばゲーム機の難易度を制御する従来
の方法としては、ゲーム開始前に予め数段階のレベルか
らゲームプレーヤ自身が好みのレベルを選択するもの
や、ゲームの成績に応じて或る状況をクリアして始めて
次の段階に進めるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

＜課題１＞上記従来技術１において、従来の集中度判定
方法，にあっては、いずれも生理情報の中でも取り
分け計測が煩雑な脳波を検出しなければならず、被験者
にも拘束感を与えるという問題がある。更に、方法で
は、α波のパワー値を算出するのに比較的大がかりな演
算装置が必要であり、方法では、脳波を読むのに熟練
した専門家が必要になるという問題もある。又、脳波の
ような生理量は必ずしも情動のような感覚を反映しない
という問題もある。 ＜課題２＞上記従来技術２において、視力低下やドライ
アイ等の症状に対しては、或る一定時間連続してゲーム
をした後に数分間の休息を取るようにガイドがなされて
いるだけで、そのガイド通りに実行するか否かはゲーム
プレーヤ自身の認識に委ねられている。しかしながら、
特に子供の場合、自己管理は困難であるため、ガイド通
りに守られていないのが実情である。又、例えば、反射
神経を要するゲームでは、画面を注視しなければならな
いが、思考力を要するゲームでは、それほどでもない、
というようにゲームの種類によっても瞬目の生起は異な
り、単にプレイ時間によって一定の休息を設けるのは適
正さに欠けるという問題がある。 ＜課題３＞上記従来技術３において、ゲーム機の従来の
難易度制御方法は、いずれもプレーヤにとってゲーム内
容が簡単過ぎる場合や難し過ぎる場合でも、ゲーム途中
で難易度を変更できないという問題や、ゲームの熟達具
合によっては或る状況の場面から先の段階に中々展開で
きないという問題がある。

【０００４】従って、本発明は、上記のような従来の問
題点＜課題１〜３＞に着目してなされたものであり、そ
の第１の目的は、課題１に鑑み、計測が容易で、拘束感
を与えない集中度判定方法を提供することである。本発
明の第２の目的は、課題２に鑑み、プレーヤの目の障害
を効果的に防止できる目の疲労度判定方法を提供するこ
とである。

【０００５】本発明の第３の目的は、課題３に鑑み、プ
レーヤのプレイ熟達に応じてプレイの難易度を適切に制
御できる難易度制御方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１記載の集中度判定方法は、
基準となる記号を所定の規則でトレースさせ、トレース
した記号（トレース記号）と前記基準記号とを比較し、
基準記号に対するトレース記号の軌跡のずれを求め、そ
のずれ量に応じてトレース作業者の集中度を判定するこ
とを特徴とする。

【０００７】この集中度判定方法によれば、脳波等の生
理計測を必要としないので、被験者に拘束感を与えず、
集中度を簡便に計測できる。前記第２の目的を達成する
ために、本発明の請求項２記載の目の疲労度判定方法
は、被験者の瞬目を検出し、検出した瞬目の変化パター
ンを通常の状態での瞬目の変化パターンと比較し、その
比較結果に基づいて被験者に応じた目の異常の有無を判
定することを特徴とする。

【０００８】この目の疲労度判定方法によれば、被験者
の瞬目により被験者の目の異常の有無を判定するので、
個人差が大きい目の異常を個人に応じて的確に判定する
ことができ、各人の目の異常を防止できる。又、異常判
定をゲームの種類毎に行うこと（請求項３記載）によ
り、ゲームの種類（反射神経のゲーム、思考力のゲーム
等）に応じても異常判定を行うことになり、個人の目の
異常をより的確に判定できる。

【０００９】前記第３の目的を達成するために、本発明
の請求項４記載の難易度制御方法は、プレーヤの生体の
電位信号から皮膚インピーダンスレベルを検出すると共
に、その皮膚インピーダンスの変動パターンを算出し、
得られた皮膚インピーダンスの変動パターンから、プレ
ーヤの情動変化を判定し、その情動変化に基づいてプレ
イの難易度を制御することを特徴とする。

【００１０】この難易度制御方法によれば、プレーヤの
情動に応じてプレイの難易度を制御するので、つまりプ
レーヤの熟達に対応して自動的にプレイの難易度が上下
するので、プレーヤのその時々の生理状態に応じた興趣
に富むプレイ展開を呈示できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。最初に、請求項１記載の集中度判定方法
の実施形態について説明する。この集中度判定方法は、
まず予め与えられた基準となる記号を所定の規則で被験
者にトレースさせるが、このトレース作業には様々な方
法がある。図１は、その一例を示すもので、鏡映描写に
準じたトレース作業を示す。即ち、予め呈示された基準
記号としての図形（ここでは星形）をノーマルの状態と
左右逆の状態にトレースした結果（軌跡）を示したもの
である。なお、トレース作業を行うための手段として
は、マウス、トラックボール、ジョイスティック等を用
いる。図１から分かるように、ノーマルな状態の場合
は、呈示された図形とほぼ同様の軌跡でトレースするこ
とができるが、左右逆の状態の場合は、呈示された図形
に対するトレース軌跡のずれはかなり大きくなってお
り、トレースに要する時間もノーマル状態に比べて長く
なる。

【００１２】トレース作業の難易度は、例えばノーマル
な状態がＬｏｗ、左右上下逆の状態がＭｅｄｉｕｍ、上
下逆又は左右逆の状態がＨｉｇｈであり、これらの設定
を適宜変える他、呈示する図形を複雑にする、或いは図
形を任意に回転することにより左右や上下の直線部分を
斜めにする、などの方法で変更できる。このようにトレ
ースした結果（軌跡）と基準図形とを比較し、基準図形
に対するトレース図形の軌跡のずれを求め、そのずれ量
に応じてトレース作業者の集中度を判定するのである
が、その集中度の評価方法には次のような方法がある。

【００１３】例えば図２に示すように、図形のトレース
開始前の地点（図形とのずれの距離が最小）の初期状態
の集中度を１００とする。トレースする基準図形の内外
に相似形の仮想図形を破線で示し、内外の破線図形で囲
まれた領域を越えると集中度を０とする。その上で、作
業者がトレースした図形と基準図形とのずれ量（距離）
を求め、集中度０〜１００の範囲で現トレース地点での
集中度を時々刻々と算出する。

【００１４】但し、トレース図形と基準図形とのずれ量
から集中度を算出するだけでは、トレース作業時間に関
わる要素がなく、単にゆっくりと丁寧にトレースするこ
とと集中度との区別がつかない。そこで、例えば表示し
ている基準図形の線の色を順に変えるようにし、その色
の変化に追従するようにトレース作業を行わせるのが好
ましい。即ち、図３の（ａ）において、太線の先端Ｐが
色の変化の最先端（追従すべき地点）であり、この地点
Ｐに追従するようトレースを行わせる。しかしながら、
実際のトレース地点Ｐ₁ は、追従地点Ｐからずれてい
る。なお、色の変化のスピードを変えることによって
も、難易度を変更できる。

【００１５】この場合、追従地点Ｐとトレース地点Ｐ₁
との距離の差も検出し、その程度に応じて、前記トレー
ス図形と基準図形とのずれ量から求めた値に係数α（０
＜α≦１）を乗じ、これを集中度として表示する。以上
より、具体的な集中度は次のように算出される。図３の
（ｂ）において、トレース地点Ｐ₁ と基準図形の線（太
線）との距離Ｌ₁ から、次式（１）を算出する。

【００１６】 ｛１−（Ｌ₁ ／Ｌ）｝×１００ ・・・・・・・・・・・（１） 又、トレース地点Ｐ₁ からの垂線と太線との交点から追
従地点Ｐまでの距離Ｌ₂の範囲程度により係数αを求
め、その係数αを上記式（１）に乗ずることにより、集
中度は次式（２）の通りになる。 集中度＝｛１−（Ｌ₁ ／Ｌ）｝×１００×α ・・・・・（２） （０＜α≦１） トレース作業が終了した時点で、一定間隔で算出した集
中度の経時変化、平均値、ばらつき（標準偏差）、変動
係数、最大・最小値等を更に算出し、最終結果として出
力する。

【００１７】この出力結果によれば、単にトレース作業
中の全体を通じた集中度の平均値や経時的な集中度の変
動を知ることができるだけでなく、ばらつきや変動係数
を小さくすることを目標として、即ち具体的な数値目標
を定めることにより集中度を養成する訓練としても有効
である。又、各種の出力結果に基づいて、トレース作業
者の生理状態を分類し、その行動特性を評価することも
可能である。つまり、集中度の値を単に比較するだけで
なく、上述したようにその変動パターンを知ることによ
り、例えば平均値的には同じ集中度であっても、一定の
集中度を比較的維持したのか、或いは周期的に集中度の
高低を繰り返したのか、などが分かる。

【００１８】例えば、トレース地点Ｐと基準図形との距
離（Ｌ₁ ）と、トレース地点Ｐ₁ と追従地点Ｐとの距離
（Ｌ₂ ）との関係を考慮すると、図４に示すような生理
状態、或いは性格特性が推定できる。図４に示された各
性格範囲においても、原点に近いほど、或いは遠ざかる
ほどその傾向が強まると判断できる。又、この性格特性
の範囲の設定条件は、作業対象者や作業難易度によって
当然変わってくるが、この条件は、年齢別、男女別、難
易度別の多数の作業者のデータを蓄積しつつ、その平均
値やばらつきから算出された集中度から決めることがで
きる。

【００１９】上記は、図形のトレースについての説明で
あるが、図形だけでなく、例えば迷路等のトレースに適
用してもよく、そのトレース作業自体を迷路を対象とし
たゲームに適用することもできる。即ち、表示する迷路
中に予めセンターラインを呈示し、そのセンターライン
をトレースするようにすれば、既述した例と同様、セン
ターラインの両側の線を越えた場合に集中度０とし、セ
ンターライン上を集中度１００と見なせばよい。なお、
トレース作業者の意図と左右逆、上下逆、回転等のトレ
ース状態とを変える場合は、画面上に呈示すれば問題な
く、任意に実施できる。

【００２０】又、前例のように迷路中のセンターライン
の色を変えて、作業者に追従させる場合、簡単で単純な
迷路では余り問題ないが、複雑な迷路では進路を誘導す
ることになってしまい、ゲームとしての興趣が失われて
しまう。その場合は、作業時間の長短を要因とし、多数
の作業者によって実施した結果に基づいて算出された作
業時間との差に応じた係数β（０＜β≦１）を乗じ、集
中度を求めればよい。

【００２１】上記のようにして集中度を算出する具体的
な装置の一例を図５に構成ブロック図で示す。この装置
は、画面にトレースする図形等の基準記号を呈示する作
業呈示部１と、トレース作業者がマウス、トラックボー
ル等でトレースするための作業者操作部２と、呈示図形
のトレース状態を左右逆、上下逆、回転等に変更した
り、色を変えたりする作業制御部３と、トレース図形と
基準図形とのずれ量を算出したりする作業結果算出部４
と、算出された作業結果から集中度や性格等を判定する
結果判定評価部５と、例えば一定時間毎に判定された結
果を蓄積し、蓄積された結果から全体の評価を行う評価
結果蓄積部６とを備える。又、評価結果蓄積部６の結果
に基づいて作業制御部３が制御される。

【００２２】次に、請求項２記載の目の疲労度判定方法
の実施形態について説明する。この目の疲労度判定方法
は、被験者の瞬目を検出し、検出した瞬目の変化パター
ンを通常の状態での瞬目の変化パターンと比較し、その
比較結果に基づいて被験者に応じた目の異常の有無を判
定するものである。従って、瞬目を検出する瞬目センサ
が重要であり、瞬目計測部の一例を図６に構成ブロック
図で示す。

【００２３】図６の瞬目計測部１０は、皮膚に装着する
センサ部（電極）１１と、ＥＯＧ（electro-oculograph
m ：眼電図）検出アンプ１２と、得られた信号から瞬目
を検出する瞬目検出部１３と、検出された瞬目の変化パ
ターンを通常の状態での瞬目の変化パターンと比較し、
その比較結果に基づいて被験者に応じた目の異常の有無
を判定する瞬目パターン判定部１４と、目の異常と判定
した時にそれを出力・警告する出力・警告部１５とから
なる。又、瞬目計測部１０から送信される信号は、ゲー
ム機のＣＰＵ２１に受信されて取り込まれ、ディスプレ
イ等の呈示部２２に表示される。

【００２４】瞬目計測部１０は、図７に示すように、被
験者Ｍの頭部に巻付けるバンド３１と、このバンド３１
に取付けられた本体部３２と、バンド３１の額当接部分
に配置された瞬目計測用の電極（図示せず）と、耳朶に
装着する瞬目計測用の電極３３と、バンド３１の額当接
部分に配置された皮膚インピーダンス計測用の電極３４
とを備える。本体部３２は、前記瞬目パターン判定部１
４や出力・警告部１５等を内蔵すると共に、ゲーム機の
ＣＰＵ２１に送信するための送信器を兼ねている。

【００２５】このような装置で、瞬目検出と瞬目間間隔
を算出するアルゴリズムを図８に示す。ステップ（以
下、ＳＴと略す）１１で生体（額）から得られた電位信
号（ＥＯＧ波形）を微分処理し（ＳＴ１２）、その波形
を波形スライスし（ＳＴ１３）、瞬目間間隔を算出する
（ＳＴ１４）。ところで、瞬目計測部１０によって計測
する瞬目は、ゲームの種類によっても変化する。図９
は、例えば５種類のゲーム中の瞬目率の変化を安静時
（Rest）、ゲームの難易度（低：Low ，中：Medium,
高：High）に対して示したものである。ゲーム中は安静
時に比較して瞬目率が大幅に減少する。しかしながら、
ゲームの種類や難しさのレベル（例えば△）によって
は、瞬目率が余り減少しない場合もある。これは、ゲー
ムによっては、例えば思考力を要するゲーム等では、そ
れほど画面を注視する必要がないためである。従って、
単にゲームのプレイ時間を基にして休息を設けるのは適
切ではない。

【００２６】図１０の（ａ）は、安静時の瞬目発生時間
間隔の対数変換値の分布を示したものであるが、通常の
場合は、正規分布に近い分布をする。一方、ゲームプレ
イ中は、瞬目が減少する関係で、（ａ）の分布は度数自
体が少なくなると同時に、全体的に右側に移動する。更
に、ゲームを続行して目が疲れてくると、瞬目発生の時
間間隔の短い瞬目が多発する群発性瞬目が生じる。この
時、瞬目数は若干上昇するが、分布パターンは図１０の
（ｂ）に示すように２峰性のものになる。（ｂ）で、分
布Ａ₁ は、目が疲れてきて、群発性瞬目が生じた結果で
あり、分布Ａ₂は、ゲーム画面の注視により瞬目が抑制
され、時間間隔の長い瞬目が生じた結果である。

【００２７】なお、瞬目回数は非常に個人差が大きく、
一般的に平均値として１分間に２０回前後といわれてい
るが、数回／分の人もいれば、６０〜１００回／分の人
もいる。瞬目の回数が減少し、目にとってゲームをこれ
以上続けるのが好ましくない場合は、前記出力警告部１
５により警告するが、この警告方法は次のように行う。
まず、ゲーム開始前に、安静にして目を閉じないように
注意し、２〜３分間ぼんやりと前方を見るようにする。
これにより、個々人の安静状態での瞬目生起特性が分か
る。

【００２８】仮に、瞬目率ａ／分で、分布は正規分布と
すると、前記したようにゲーム開始後、瞬目率は減る
が、ゲームの種類により減少の程度が異なる。図１１
は、安静時の瞬目率とゲーム中の瞬目率を示したもの
で、ゲームの種類により瞬目率の減少度合が異なる。瞬
目率ａ／ｘ₁ を示現するゲームは瞬目抑制の程度が低
く、ａ／ｘ₂ を示現するゲームは瞬目抑制の程度が中く
らいであり、ａ／ｘ₃ を示現するゲームは瞬目抑制の程
度が高い。

【００２９】ここで、瞬目の抑制程度を表す指標Ｉは、 １＜ｘ＜４／３の場合：Ｉ_Low （抑制の程度低い） ４／３≦ｘ＜２の場合：Ｉ_Medium（抑制の程度中くら
い） ｘ≧２の場合 ：Ｉ_High （抑制の程度高い） となる。但し、瞬目率ａは個人によりかなり差があるの
で、例えば１００回／分→５０回／分、１０回／分→５
回／分の２人の人がいた場合、前者の人は瞬目数が減り
易いので、瞬目率ａの範囲によってｘに補正係数αを掛
ける。この補正係数αを掛けた結果を図１２に示す。

【００３０】実際に警告を出すタイミングとしては、例
えば１分毎の瞬目抑制程度を監視し、Low （１点）、Me
dium（２点）、High（３点）とし、累積得点が或る一定
値を越えた時点で行うようにしてもよい。或いは、その
ような簡易な尺度を基準とするのではなく、１分毎の瞬
目率を算出し、それに経過時間を掛けた値が安静時の瞬
目率×経過時間と比較して、例えば２０％以下になった
時点で行うようにしてもよい。

【００３１】但し、前述したようにゲームプレイ時間が
長くなってくると、瞬目数が若干増加する場合がある
が、瞬目生起パターンと組合せて考えると、分布が安静
時のものに近づく傾向の場合は警告は不要であるが、単
に群発性瞬目が増加している場合（２峰性の分布が明確
になる傾向の場合）は、目の疲れを反映しているので更
に強い警告を行う。警告の頻度や強さによっては、ゲー
ムを一旦停止するか、或いは終了することで、最終的に
ゲームプレーヤの目を保護する。

【００３２】次に、請求項４記載の難易度制御方法の実
施形態について説明する。この難易度制御方法は、まず
プレーヤの生体の電位信号から皮膚インピーダンスレベ
ルを検出するが、皮膚インピーダンスには、図１３に示
すように直流成分（ＳＩＬ）と交流成分（ＳＩＲ）があ
る。図１３は、掌部の皮膚インピーダンスの変化を示す
もので、それによると、プレイとして例えばゲームを始
める前はＳＩＬのレベルが高く、ＳＩＲの波形は認めら
れない。ゲームを開始すると、ＳＩＬが低下すると共
に、ＳＩＲが出現する。更にゲームを終了すると、ＳＩ
Ｌが再び上昇し、ＳＩＲは認められなくなる。

【００３３】図１４は、ＳＩＲ波形を拡大したもので、
それぞれの波形の振幅やピーク潜時、或いはＳＩＲの出
現頻度を評価指標として詳細に検討すると、ゲームの難
易度が上がると、ＳＩＲの出現頻度と振幅が増加し、ピ
ーク潜時は短縮する傾向にある。皮膚インピーダンスを
検出した後は、その皮膚インピーダンスの変動パターン
を算出し、得られた皮膚インピーダンスの変動パターン
から、ゲームプレーヤの情動変化を判定する。その情動
判定は次のように行う。

【００３４】通常の場合、プレーヤにとってゲームの難
易度が適正なレベルであれば、掌部の皮膚インピーダン
ス変化は図１３のようになる。しかしながら、ゲームの
レベルが高過ぎる場合や、対戦相手が強過ぎる場合など
では、図１５の（ａ）に示すように、ＳＩＬは相対的に
低下したままの状態になるのに対し、ＳＩＲは出現頻度
と振幅が増加し、ピーク潜時は短くなる。プレーヤが集
中力を維持し、努力してゲームを続けている間、或いは
パニック状態にある間は、このような反応が続く。しか
し、集中力が途切れ、あきらめの状態になると、ＳＩＲ
の出現頻度が低下し、ＳＩＬも若干上昇傾向になる。

【００３５】一方、ゲームのレベルが低過ぎる場合や、
対戦相手が弱過ぎる場合などでは、図１５の（ｂ）に示
すように、プレーヤが集中力を維持している間は、前述
の反応が続くが、集中力が途切れ、飽きたり、退屈した
りする状態になると、ＳＩＬが上昇し、ＳＩＲの出現頻
度が減少する。図１５の（ａ）と（ｂ）に示す状態は、
現象的には同じように見えるが、初期状態（ゲーム開始
直後）は少なくとも集中度が高い状態であるので、ＳＩ
Ｒは出現している。この初期状態の後、図１５の（ａ）
の場合は、ＳＩＬの更なる低下、ＳＩＲ出現の更なる増
加、ＳＩＲ振幅の増大、ピーク潜時の短縮を経て、次の
段階としてＳＩＬの上昇、ＳＩＲ出現の減少があるのに
対し、図１５の（ｂ）の場合は、ＳＩＬの上昇とＳＩＲ
出現の減少が徐々に示現するのである。

【００３６】この難易度制御方法を実施する装置の一例
を図１６に構成ブロック図で示す。この装置は、皮膚イ
ンピーダンスの計測結果から集中度・興奮度を判定し、
その判定結果に基づいてゲーム機の難易度を制御するも
のである。この装置は、皮膚に装着するセンサ部（電
極）４１と、センサ間の電位差からＳＩＬとＳＩＲを算
出する皮膚インピーダンス算出部４２と、算出されたＳ
ＩＬとＳＩＲから集中度・興奮度を判定する集中度・興
奮度判定部４３と、皮膚に通電する電流を制御する通電
制御部４４とで構成されている。又、ＳＩＬとＳＩＲの
信号をゲーム機のＣＰＵ５１に転送し、そこでも集中度
・興奮度を判定し、その判定結果に基づいてゲーム呈示
部５２によりゲームの難易度を制御・呈示する構成とす
ることも可能である。

【００３７】この装置において、センサ部４１は、皮膚
に通電する複数（ここでは３個）のセンサを有するが、
センサは繰り返し簡便に使用でき、皮膚への密着性も良
いように、僅かな凸状の円形ステンレス製電極が用いら
れる。この３個のステンレス製電極を有するセンサ部の
種々の形態を図１７〜図２０に示す。図１７に示すセン
サ部６０Ａは、グローブ６１に適用したもので、グロー
ブ６１に通気性及び伸縮性のあるベルト６２が設けら
れ、このベルト６２に本体６３が取付けられ、グローブ
６１の内側の手首部分に２個の電極６４ａ，６４ｂが、
手指（親指）部分に１個の電極６４ｃが取付けられてい
る。ベルト６２は面ファスナー式であり、ゲームプレー
ヤの腕の太さに関係なく、誰にでも簡単に装着できるよ
うになっている。このグローブ６１をプレーヤが嵌めれ
ば、３個の電極６４ａ，６４ｂ，６４ｃは自ずと皮膚の
所定部位に接触することになる。

【００３８】図１８のセンサ部６０Ｂは、本体６３を取
付けたベルト６２を有する点で図１７の場合と同様であ
るが、１個の電極が指輪型電極６５になっている。又、
図示していないが、残りの２個の電極は手首に接触する
ようにベルト６２の内側に設けられている。なお、指輪
型電極６５は、必ずしも親指に装着する必要はなく、他
の指に装着できるようにしてもよい。

【００３９】図１７と図１８のセンサ部６０Ａ，６０Ｂ
は、いずれも最も安定した計測出力が得られる部位の掌
での計測例であるが、他の計測可能部位として足、額等
がある。図１９は足を測定部位とした例であり、このセ
ンサ部６０Ｃは、本体６３付きのベルト６２を足首当た
りに装着し、３個の電極６４を設けた別のベルト６６を
土踏まず当たりに装着するようになっている。図２０は
額を測定部位とした例であり、このセンサ部６０Ｄで
は、ベルト６２に本体６３と３個の電極６４が取付けら
れ、ベルト６２を額に装着することで、３個の電極６４
が額に接触する。但し、３個の電極６４のうち、１個の
電極は本体６３の裏側に取付けられている。これらのセ
ンサ部６０Ｃ，６０Ｄでも、ベルト６２，６６は足や額
のサイズにかかわらず容易に装着できるよう面ファスナ
ー式になっている。なお、図１９のセンサ部６０Ｃは、
靴下に適用し、靴下を履くことで装着できるようにして
もよいし、図２０のセンサ部６０Ｄは、帽子型とし、帽
子を被れば装着できるようにしてもよい。

【００４０】このようなセンサ部を身体に装着し、電極
を通じて皮膚に通電することで皮膚インピーダンスを測
定するのであるが、その計測原理を図２１を参照して説
明する。皮膚インピーダンスＺをＺ＝｜Ｚ｜ε＾（−ｊ
θ）とする〔但し、＾（−ｊθ）は羃指数を表す〕。Ｏ
ＳＣにおいて√2 Ａ・sinωt の正弦波を発生し、Curre
nt driverで√2 Ｉ_O・sinωt の定電流に変換する。こ
の定電流を電極，により皮膚へ通電する。電極を
電位電極とし、差動アンプにより検出される計測電位Ｖ
_S は、 Ｖ_S ＝√2 ｜Ｚ｜Ｉ_O・sin(ωt−θ） となる。この出力信号とＯＳＣからの発振信号を乗算器
（Mixer ）により混合すると、その出力は以下のように
なる。 Ｖ_S・√2 Ａ・sinωt ＝√2｜Ｚ｜Ｉ_O・sin(ωt−θ）・√2 Ａ・sinωt ＝2｜Ｚ｜ＡＩ_O・sinωt・sin(ωt−θ） ＝2｜Ｚ｜ＡＩ_O・sinωt・(sinωt・cosθ−cosωt・sinθ) ＝2｜Ｚ｜ＡＩ_O（sinωt²・cosθ−sinωt・cosωt・sinθ) ＝2｜Ｚ｜ＡＩ_O｛cosθ・1/2・(1−cos2ωt)−1/2・sin2ωt・sinθ｝ ＝｜Ｚ｜ＡＩ_O｛cosθ・(1−cos2ωt)−sin2ωt・sinθ｝ ＝｜Ｚ｜ＡＩ_O｛cosθ−(cosθ・cos2ωt＋sin2ωt・sinθ) ｝ ＝｜Ｚ｜ＡＩ_O｛cosθ−cos(2ωt−θ) ｝ そこで、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）によりcos(2ωt−
θ) の高周波成分を除去すると、その出力である皮膚イ
ンピーダンス変動の直流成分（ＳＩＬ）は、 ＳＩＬ＝ＡＩ_O｜Ｚ｜cosθ となり、ＯＳＣからの発振信号振幅Ａと通電電流Ｉ_O を
係数とした、皮膚インピーダンスＺの実数分（純抵抗
分）が定まる。更に、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によ
り、皮膚インピーダンスの純抵抗分の変動成分（ＳＩ
Ｒ）、 ＳＩＲ＝ΔＡＩ_O｜Ｚ｜cosθ を分離・抽出する。

【００４１】但し、実際の装置においては、乗算器、Ｌ
ＰＦ、ＨＰＦはＣＰＵ内のデジタル演算により行い、ま
た２０Ｈｚ正弦波はＣＰＵにより発生・制御する。皮膚
インピーダンス算出部４２は、上記計測原理に従い、セ
ンサ部４１からの電位差出力をアナログ差動アンプで検
出し、Ａ／Ｄ変換した後、ＣＰＵに取り込み、ＣＰＵ内
部で乗算処理及びＬＰＦ処理し、ＳＩＬ値を得る。又、
ＳＩＬ波形からＨＰＦにより、ＳＩＲ波形を抽出する。
更に、ピーク抽出によりＳＩＲのインパルス状波形を識
別し、ＳＩＲインパルスの出現頻度を求める。

【００４２】図２２は、休息後のゲームプレーヤ中の皮
膚インピーダンス変化を示している。ゲーム開始直後の
区間では、初期状態であり、集中度が高いと考えられ
る。その後の区間では、集中度・興奮度は更に高まる
が（ＳＩＲの増加）、区間では、ＳＩＬの上昇、ＳＩ
Ｒ頻度の減少等から集中度が低下している。これは、ゲ
ームに慣れたためである。区間の終了時点で難易度を
上げると（＊印）、区間では、再び集中度が高まり
（ＳＩＬ下降、ＳＩＲ頻発）、その状態がしばらくの間
保持されるが、やがて徐々に低下する（ＳＩＬ上昇、Ｓ
ＩＲ減少）。

【００４３】全体の傾向としては、上記パターンの繰り
返しであり、図２２においては＊印で難易度を上げてい
る。しかしながら、区間になると、ＳＩＲの出現パタ
ーンに変化が見られ、即ちＳＩＲ頻度の減少や出現間隔
のバラツキの増大が発生し、集中力が低下してきている
ことが分かる。この場合は、難易度が上昇し過ぎた結
果、やる気が損なわれたためである。そこで、難易度を
下げると（☆印）、再び集中度が高まる。これは、その
時の生理状態に応じて難易度を下げたため、またやる気
が生じたからである。

【００４４】最終的に休息に入るまでの間、そのレベル
で或る程度の集中力を維持しているが、プレー前半に比
べてＳＩＲ頻度が全体的に少なく、集中する程度は若干
低下している。つまり、難易度が低くなったため、必要
な集中力も低くなっている。このため、このままプレー
を続けた場合、飽きてくる結果、やる気が損なわれ、更
に集中力が低下することが予想される。なお、ゲームを
続行するなら、難易度を上げる必要があると考えられ
る。

【００４５】実際に皮膚インピーダンスに基づいて集中
度や興奮度を求め、その結果に応じてゲームの難易度を
制御するには、例えば図２３に示すフロー図の通り行
う。図２３の例は、ゲームのスピードを変える場合であ
る。ゲーム開始直後の初期状態での皮膚インピーダンス
のＳＩＬとＳＩＲを計測し（ＳＴ２１）、ＳＩＬとＳＩ
Ｒの変化を逐次計測する（ＳＴ２２）。そこで、ＳＩＬ
とＳＩＲの変化が無い場合は変化無として処理し（ＳＴ
２４）、変化有の場合（ＳＴ２３又はＳＴ２５）で、Ｓ
ＩＬが上昇、ＳＩＲ頻度が減少している場合は、即ちＳ
Ｔ２３でＹＥＳの場合は、ゲームのレベルが易し過ぎる
と判定し（ＳＴ２６）、タイマで割り込み処理を行い、
ゲームのスピードを速くして（ＳＴ２７）、ＳＴ２１に
戻る。一方、ＳＩＬが下降、ＳＩＲ頻度が増加している
場合は、即ちＳＴ２５でＹＥＳの場合は、ゲームのレベ
ルが難し過ぎると判定し（ＳＴ２８）、タイマで割り込
み処理を行い、ゲームのスピードを遅くして（ＳＴ２
９）、ＳＴ２１に戻る。ＳＴ２３，２５でＮＯの場合
は、共にＳＴ２１に戻り、初期状態からＳＩＬとＳＩＲ
の変化を計測する。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るため、下記の効果を有する。 （１）請求項１記載の集中度判定方法では、記号のトレ
ースにより集中度を判定するので、次の効果〜を有
する。 脳波等の生理計測を行う必要がないので、被験者に拘
束感を与えず、集中度を簡便に計測できる。 パフォーマンスからのみ集中度を判定するので、これ
自体ゲームとして使用できる。 トレース作業を通じて集中力を養成することができ
る。 パフォーマンスの分類によっては、その時の行動特性
を知ることができる。 （２）請求項２記載の目の疲労度判定方法では、瞬目の
変化パターンから目の異常の有無を判定するので、次の
効果〜を有する。 瞬目を検出し、その変化パターンによって警告するの
で、客観的評価が可能になる。 単なるプレイ時間ではないので、ゲームの種類に応じ
た警告が可能である。 瞬目パターンは元々個人差が大きいが、その人固有の
特性を認識した上で評価するので、プレーヤに応じた警
告が可能である。 警告方法を例えばゲーム機のＣＰＵに組み込めば、警
告の回数や頻度によってゲーム自体を強制的に中断又は
終了させて、子供等の自己管理の難しいプレーヤの目を
守ることができる。 異常の有無の判定をゲームの種類毎に行うこと（請求
項３記載）により、反射神経を要するゲームや、思考力
を要するゲーム等、ゲームに応じてより的確に目の管理
をプレーヤに促すことができる。 （３）請求項４記載の難易度制御方法では、皮膚インピ
ーダンスの変動パターンからプレイの難易度を制御する
ので、次の効果〜を有する。 プレイ中のプレーヤの情動変化（難し過ぎる場合のパ
ニック状態及びあきらめ状態、適正レベルの場合の集中
状態、簡単過ぎる場合の飽き状態等）を検出できるの
で、プレーヤのその時々の生理状態に応じた興趣に富む
プレイ展開を呈示できる。 掌部の皮膚インピーダンスを計測するだけで判定でき
るので、プレイの制御が簡便であり、プレーヤのプレイ
操作に影響しない。 皮膚インピーダンスの反応は情動変化を非常に速く反
映するので、難易度の制御をほぼリアルタイムで行え、
特に反射神経を必要とするゲームの場合は有効である。 プレイとしてのゲーム以外にも、例えば学習教育ソフ
トで理解度に応じた難易度の設定にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図形を鏡映描写に準じてトレースする場合で、
ノーマルな状態でのトレース結果と、左右逆の状態での
トレース結果を示す図である。

【図２】基準図形とトレース図形とのずれ量により集中
度を判定する例を示す図である。

【図３】基準図形とトレース地点とのずれを示す拡大図
（ａ）、及びトレース地点とトレースすべき追従地点と
の距離関係を示す拡大図（ｂ）である。

【図４】基準図形とトレース図形とのずれ量から性格特
性を推定した場合の図である。

【図５】請求項１記載の集中度判定方法を実施するため
の装置の一例を示す構成ブロック図である。

【図６】請求項２記載の目の疲労度判定方法を実施する
ための装置の一例を示す構成ブロック図である。

【図７】図６のブロック図により構成された装置を被験
者に装着した状態の図である。

【図８】瞬目検出と瞬目間間隔算出のアルゴリズムを示
すフロー図である。

【図９】５種類のゲーム中の瞬目率の変化を示す図であ
る。

【図１０】安静時の瞬目発生時間間隔の対数変換値の分
布を示す図（ａ）、及び２峰性の群発性瞬目の分布パタ
ーンを示す図（ｂ）である。

【図１１】安静時とゲームの種類に対する瞬目率を示す
図である。

【図１２】瞬目の抑制程度を表す指標Ｉに瞬目率ａによ
る補正係数αを掛けた結果を示す図である。

【図１３】掌部での皮膚インピーダンス変化を示す図で
ある。

【図１４】皮膚インピーダンスのＳＩＲ波形を拡大した
図である。

【図１５】ゲーム開始・途中・終了でのＳＩＬとＳＩＲ
の変化を示す図（ａ），（ｂ）である。

【図１６】請求項４記載の難易度制御方法を実施するた
めの装置の一例を示す構成ブロック図である。

【図１７】図１６のブロック図により構成された装置に
おけるセンサ部の形態の一例を示す図である。

【図１８】同装置おけるセンサ部の形態の別例を示す図
である。

【図１９】同装置おけるセンサ部の形態の更に別例を示
す図である。

【図２０】同装置おけるセンサ部の形態の更に別例を示
す図である。

【図２１】同装置において皮膚インピーダンス変動の直
流成分と交流成分を算出する原理を説明する図である。

【図２２】休息後のゲームプレー中の皮膚インピーダン
ス変化を示す図である。

【図２３】ゲームの難易度制御の処理を示すフロー図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 みなと 京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株式 会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準となる記号を所定の規則でトレースさ
   せ、トレースした記号（トレース記号）と前記基準記号
   とを比較し、基準記号に対するトレース記号の軌跡のず
   れを求め、そのずれ量に応じてトレース作業者の集中度
   を判定することを特徴とする集中度判定方法。
2. 【請求項２】被験者の瞬目を検出し、検出した瞬目の変
   化パターンを通常の状態での瞬目の変化パターンと比較
   し、その比較結果に基づいて被験者に応じた目の異常の
   有無を判定することを特徴とする目の疲労度判定方法。
3. 【請求項３】前記異常の有無の判定は、ゲームの種類毎
   に行うことを特徴とする請求項２記載の目の疲労度判定
   方法。
4. 【請求項４】プレーヤの生体の電位信号から皮膚インピ
   ーダンスレベルを検出すると共に、その皮膚インピーダ
   ンスの変動パターンを算出し、得られた皮膚インピーダ
   ンスの変動パターンから、プレーヤの情動変化を判定
   し、その情動変化に基づいてプレイの難易度を制御する
   ことを特徴とする難易度制御方法。