高橋一誠
博士研究の内容を簡単に説明してください。
博士研究では、運転時の覚醒度低下を軽減・抑制するためのシステム開発を行いました。このシステム（下図）は、①運転時のドライバの生体信号（心拍動や呼吸曲線等）を計測し、その信号情報から②ドライバの覚醒状態をモニタリングします。そして、ドライバの覚醒度の低下が検出されると、③シートからドライバの心拍動に同期した振動刺激が付与され、眠気時に低下する血中の酸素量を向上させる心拍呼吸位相同期という生理現象が誘発されることで、覚醒度低下が軽減・抑制されるという仕組みになっています。
本研究は、トリノ工科大学との共同学位プログラムのもとで行いました。トリノ工科大学では、着衣・着座状態で心電図と呼吸曲線が計測できる静電容量型電極、および、メガネ型・イヤホン型のパルスオキシメトリ開発（①生体信号計測の開発）に取り組みました。②覚醒状態のモニタリングと③覚醒度低下の軽減・抑制の部分についての研究開発は芸工で実施しました。博士論文は、これら３要素を連結したシステムについてまとめています。
芸工での研究生活について教えてください。
芸工には、分野横断型の研究が実施できる稀有な環境があります。生体工学、情報学、人間工学等の広範な知識や技術が求められる博士研究テーマに取り組む中で、適宜的確な指導を芸工の先生方からいただくことができました。また、芸工とトリノ工科大学との間に密な学術交流が結ばれていることにより、生体医工学分野で最先端の研究を進めるクナフリッツ教授のもとで、無拘束生体信号センサの開発にも挑戦する機会が得られました。名古屋とトリノにおける博士研究は、毎日が刺激的で大変充実したものでした。
博士取得後の活動について教えてください。
博士号取得後は、名古屋大学未来社会創造機構の研究員として、博士研究テーマと近い自動車安全技術開発に関する研究を行いました。その後、筑波大学人工知能研究室に移り、HCI (Human Computer Interaction)分野の研究テーマに取り組みました。現在は、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の特任助教として、生命・化学分野のサイエンス・デザイン活動を行っています。今後も、分野に縛られない芸工のマインドを持ち、創造的な活動に取り組んでいきたいと考えています。
審査委員
草間晴幸（委員長）、横山清子（主査）、鈴木賢一、水野みか子、加藤大香士、張景耀、塙大、小鷹研理
学位論文題目
Development of a Drowsy Driving Prevention System Based on Cardio-Respiratory Phase Synchronization
審査結果（抜粋）
提出論文は、振動刺激により心拍位相同期を誘発し、それにより自転車運転中の覚醒度を向上させる独創的な居眠り運転防止手法を提案するとともに、その効果評価と提案方法を応用した居眠り運転防止システムの開発に関して記述している。本研究で提案している心拍呼吸位相同期による眠気緩和方法は、吸気と心拍動のタイミングを合わせることで、心拍呼吸位相同期が誘発され、それにより血中酸素飽和度が上昇し、また、心拍動と同期した振動刺激を付与することでも、心拍呼吸位相同期が誘発され、結果として血中酸素飽和度が増加することで、眠気を緩和させるものである。5種類の段階的に実施した実験によりこの効果を検証している。また、眠気緩和刺激付与に必要となる心電図を着衣状態で測定するための容量結合型センサーの設計と実装も行なっている。本論文は生理学的知見に基づき独創的な眠気緩和方法を構築し、方法の妥当性を基礎実験で確認し、さらに自動車運転シミュレータによる運転動作への適用でその効果評価までを実施した結果に基づき、眠気緩和システム開発への展開を図っており、独創的かつ有用性の高いものである。従って、申請者は、博士（芸術工学）の学位を授与するに値する能力と学識を有するものと判断し、最終試験の結果を合格とした。
取得日
2015.3.3
学術論文
I. Takahashi, K. Yokoyama, and M. Knaflitz, “Indirect Skin Contact Electrocardiogram Monitoring System Using Flexible Capacitive Electrodes,” Forma, Vol. 32, pp. 19-23, 2017. [DOI]
I. Takahashi, T. Takaishi, and K. Yokoyama, “Overcoming Drowsiness by Inducing Cardio-Respiratory Phase Synchronization,” IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (ITS), Vol.15 No.3 pp.982-991, 2014. [DOI]
横山清子, 髙橋一誠, “心拍変動時系列による自動車運転時の主観的疲労感推定の基礎的検討,” 電子情報通信学会論文誌, Vol.J69-A, No.11, pp.756-762, 2013.
I. Takahashi, H. Ohashi, and K. Yokoyama, “Optimum Arousal Level Preservation System Using Bio-signals”, Journal of Human Ergology, Vol.40, No.1-2, pp.119-128, 2011. [DOI]
その他の主な業績
髙橋一誠, 横山清子, マルコ・クナフリッツ, “メガネ型およびイヤホン型パルスオキシメトリの開発,” 第54回日本生体医工学会大会, ポスター発表，P2-4-1-C, 2015
髙橋一誠, 横山清子, マルコ・クナフリッツ, “自動車運転時における無拘束静電容量型心電計の開発,” 第54回日本生体医工学会大会, ポスター発表，P3-4-19-C, 2015
I. Takahashi and K. Yokoyama, “Development of a Feedback Stimulation for Drowsy Driver Using Heartbeat Rhythms”, Proceedings of the 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS), pp. 4153-4158, 2011.
I. Takahashi, H. Ohashi, and K. Yokoyama, “Driver’s Arousal Level Preservation System using Bio-signals,” Proceedings of the 3rd IEEE RAS & EMBS, International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp. 785-789, 2010.
特許
2013.07, S. Sugiyama, T. Nakano, K. Yokoyama, and I. Takahashi, TS Tech Co Ltd and Nagoya City Univ.,
“Wakefulness-maintenance apparatus,” Application number: 13817264.8
“Wakefulness-maintenance apparatus,” Application number: 13817264.8
2010.05, K. Yokoyama, I. Takahashi, H. Ohashi, and G. Tabata, Nagoya City Univ., “Sleepiness assessment
apparatus,” Application number: 13/376,719
apparatus,” Application number: 13/376,719