WO2014034008A1 - 集中度計測装置、プログラム - Google Patents

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WO2014034008A1
WO2014034008A1 PCT/JP2013/004284 JP2013004284W WO2014034008A1 WO 2014034008 A1 WO2014034008 A1 WO 2014034008A1 JP 2013004284 W JP2013004284 W JP 2013004284W WO 2014034008 A1 WO2014034008 A1 WO 2014034008A1
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WO
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recognition
answer
work
time
concentration
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PCT/JP2013/004284
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English (en)
French (fr)
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大林 史明
幹生 岩川
宏 下田
裕剛 石井
和音 宮城
秀太郎 國政
恭一 瀬尾
晃太郎 大石
皓介 内山
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パナソニック株式会社
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Publication date
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Priority to EP13832522.0A priority patent/EP2891454B1/en
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    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/168Evaluating attention deficit, hyperactivity
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
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    • A61B2560/02Operational features
    • A61B2560/0242Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution

Definitions

  • the present invention relates to a concentration level measuring apparatus that enables objective measurement of the concentration level of a worker who performs mental work like an office worker, and a function of a main part of the concentration level measuring apparatus to a computer. It relates to a program for realizing.
  • Document 1 Japanese Published Patent Application No. 09-135826
  • the degree of concentration is calculated as a value obtained by multiplying the value obtained from the deviation amount between the reference figure and the trace figure by a coefficient, and at the end of the trace work, the change in the concentration degree calculated at regular intervals during the trace work, the average value, Standard deviation, coefficient of variation, maximum and minimum values, etc. are calculated.
  • Reference 1 also describes the subject's physiological state or personality characteristics through changing the difficulty level by changing the speed at which the tracing work is performed when tracing the reference graphic, or by performing the basic graphic tracing work. Is described.
  • a technique for measuring the recognition ability of a subject a technique for calculating a capability score from the time (perception time) until the subject perceives the subject by showing the subject a degraded image including a meaningful subject.
  • Document 2 a technique for calculating a capability score from the time (perception time) until the subject perceives the subject by showing the subject a degraded image including a meaningful subject.
  • Document 2 Japanese Patent Publication No. 2006-87743
  • difficulty level information for perceiving an image by showing the image to a plurality of people is calculated in advance, and perception time and image difficulty level information when the image is shown to a specific subject.
  • the technique described in Document 1 can calculate the change in the concentration of the subject during the period of the task of tracing.
  • the technique described in Document 1 is not suitable for the purpose of objectively measuring the concentration of the worker who performs the mental work.
  • the trace work depends on the exercise ability of the subject's hand, it is not suitable for the purpose of objectively evaluating the degree of concentration.
  • the mental work load is used in the meaning shown in Japanese Industrial Standard “JIS Z8502”.
  • JIS Z8502-1994 is a standard based on the International Standardization Organization (ISO) International Standard “ISO 10075 (Ergonomic-principle-related-work-load-General-term-terms-and-definitions)”.
  • An object of the present invention is to provide a program for causing a computer to realize the above.
  • the concentration measuring apparatus provides a presentation device that presents a plurality of recognition targets to a subject, and answers to work tasks that are mental tasks for the recognition targets for each of the plurality of recognition targets.
  • an evaluation device that evaluates the degree of concentration of the subject with respect to mental work, and the work task includes, for each of the plurality of recognition objects, a plurality of predetermined types included in the recognition object.
  • An operation that extracts a recognition element, and for each of the plurality of recognition objects, options that match the predetermined plurality of types of recognition elements extracted from the recognition object A recognition object storage unit that stores the plurality of recognition objects, wherein the evaluation device stores the plurality of recognition objects. And a function for causing the presentation device to present the plurality of recognition objects stored in the recognition object storage unit, and a function for causing the presentation device to present the plurality of options for each of the plurality of recognition objects.
  • a presentation control unit a work storage unit that records at least one of the answer time and correctness of the answer as work information for each of the plurality of recognition objects, and presenting the plurality of recognition objects to the presentation device
  • an evaluation calculation unit for calculating the evaluation value of the degree of concentration based on a statistic of the work information recorded by the work storage unit.
  • the evaluation calculation unit divides the answer time into a plurality of sections, and for each of the plurality of sections, the ratio of the sum of the answer times of the section to the sum of the answer times And a histogram generator that generates a time occupancy histogram representing the distribution of the time occupancy, and the time occupancy histogram is fitted to the first peak having the first peak with the largest time occupancy.
  • the expected value obtained from the probability density function of the first lognormal distribution is extracted as a feature quantity, and the product of the feature quantity and the total number of answers is the concentration time.
  • Calculated Te it is preferable to further include a calculation unit for calculating the concentration time as the evaluation value for the sum in a measurement period of the answering time.
  • the calculation unit obtains a value obtained by subtracting the concentration time from the measurement period as a non-concentration time in the measurement period.
  • each of the plurality of recognition objects is a number of three or more digits
  • each of the predetermined plurality of types of recognition elements is a number of each digit of the number
  • the selection item is: It is a number group including a plurality of numbers and divided into three or more types of groups, and it is preferable that the operation is an operation of classifying the predetermined plurality of types of recognition elements into a number group to which each belongs.
  • each of the plurality of recognition objects is preferably a word presented so that three or more types of recognition elements can be extracted as the predetermined plurality of types of recognition elements.
  • the evaluation calculation unit calculates an environmental sensor that measures at least one of a plurality of types of environmental elements that affect the concentration in the environment of the subject, and an environmental element measured by the environmental sensor. It is preferable to further include a result storage unit that records the calculated evaluation value in association with the evaluation value.
  • the presentation device and the input device are provided integrally with the evaluation device.
  • the program according to the present invention causes a presentation device to present a plurality of recognition objects, and for each of the plurality of recognition objects, extracts a predetermined plurality of types of recognition elements included in the recognition object; For each of a plurality of recognition targets, the predetermined plurality of types of recognition elements extracted from the recognition target are selected from a plurality of options obtained by combining the selection items set in each of the predetermined plurality of types of recognition elements. For each of the plurality of recognition targets, the subject inputs an answer to the task that is a mental task for the recognition target from the input device, and the plurality of recognition targets is selected.
  • At least the answer time from when the recognition target in each of the items is presented to the presentation device to the time when the answer is input to the input device and the correctness of the answer are at least A program that causes a computer to function as an evaluation device that evaluates the degree of concentration of the subject with respect to mental work, using the computer, and a recognition object storage unit that stores the plurality of recognition objects;
  • a presentation comprising a function for causing the presentation device to present the plurality of recognition targets stored in the recognition target storage unit, and a function for causing the presentation device to present the plurality of options for each of the plurality of recognition targets.
  • a control unit a work storage unit that records at least one of the answer time and the correctness of the answer as work information for each of the plurality of recognition objects, and a period during which the presentation device presents the plurality of recognition objects Functioning as an evaluation device including an evaluation calculation unit that calculates an evaluation value of the degree of concentration based on a statistic of the work information recorded by the work storage unit It is intended to.
  • the present invention is not limited to a program, and may be a computer-readable storage medium that records the program.
  • the recognition target including a plurality of cognitive elements is presented to the subject, and the subject is made to select the correct answer from the options shown as combinations of selection items set for each cognitive element. Therefore, a mental workload is given to the subject.
  • the statistics of the work information that is at least one of the answer time and answer right / no answer obtained for a plurality of recognition targets is used as the evaluation value of the concentration level of the subject, the mental work load is given. The degree of concentration is objectively measured.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a recognition target according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a display example of the input device according to the first embodiment
  • FIG. 3A is a diagram illustrating another example of the recognition target according to the first embodiment
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a display example of the input device according to the first embodiment. It is a figure which shows the relationship between the elapsed time and the answer time in the concentration measuring device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a recognition target according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a display example of the input device according to the first embodiment
  • FIG. 3A is a diagram illustrating another example of the recognition target according to the first embodiment
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a display example of the input device according to the first embodiment. It is a figure which shows the relationship between the elapsed time and the answer time in the concentration measuring device which concerns
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of the time occupancy histogram used for the concentration measuring apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is a figure which shows the example of the histogram used for the concentration measuring apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a block diagram which shows the other structural example of the concentration measuring apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • Office workers in the office mainly perform mental work or intellectual work using knowledge, such as document preparation, information management, classification work, etc., not physical work to obtain work results by body movement.
  • the productivity of mental work is influenced not only by individual ability but also by the degree of concentration during work.
  • the degree of concentration during work is affected by various conditions including environmental factors such as illuminance, temperature, humidity, noise and odor in the work space, and rest time. Therefore, it is possible to find conditions for improving concentration by evaluating the concentration during work under various conditions, and this kind of improvement in conditions can lead to an increase in productivity in mental work. Be expected.
  • the subject whose concentration is measured is not limited to the office worker, but may be a learner at school or at home.
  • the concentration measuring device described below presents a recognition target to be recognized by the subject, gives a work task to be performed on the recognition target, and causes the subject to perform a series of operations of inputting an answer to the work task.
  • the concentration measuring device is a presentation device 20 that presents a recognition target to a subject, an input device 30 that inputs an answer to a work task, and an evaluation device that evaluates the concentration of the subject regarding mental work. 10 is provided.
  • the evaluation device 10 may be a dedicated device, but can be realized by executing a program on a general-purpose computer.
  • the computer may be a desktop type, a notebook type, a tablet terminal, a smartphone, or a game machine capable of exchanging programs.
  • the evaluation device 10 When using a notebook computer, a tablet terminal, a smartphone, a game machine, etc., the evaluation device 10 may be provided integrally with at least the input device 30 and further provided integrally with the presentation device 20.
  • the evaluation device 10 has a configuration independent of the presentation device 20 and the input device 30, a configuration in which the evaluation device 10 is integral with the input device 30, and a configuration in which the evaluation device 10 is integral with the presentation device 20 and the input device 30.
  • One of these is adopted.
  • a notebook computer, a tablet terminal, a smartphone, a game machine, or the like is used as the input device 30.
  • the answer is input to the input device 30, when a plurality of options are displayed on the input device 30, any of the plurality of options is selected.
  • the input device 30 informs the input device 30 and the evaluation device 10 of completion of the input.
  • the icon is displayed separately from the area for entering the answer. The time when the icon is clicked after the answer is entered is the time when the answer is input to the input device 30.
  • the recognition target presented on the presentation device 20 is set so that a plurality of types of recognition elements can be extracted. That is, each of a plurality of types of recognition elements means attributes that can be recognized by a subject who does not have special knowledge about a recognition target, and the recognition target is required to have a plurality of types of such attributes.
  • Such a recognition target can use numbers, words, and the like. For example, for numbers, set a number group consisting of 0 to 9 numbers divided into 3 to 4 groups, and use multiple digits (particularly 3 digits or more) as recognition targets. If the classification work to the group of numbers to which the group belongs is performed, each digit can be used as a cognitive element.
  • the classification of the meaning of the word can be used as a recognition element.
  • the character type (character form) representing the word, the number of characters of the word, the phoneme at a specific position of the word, the color of the character, Size, font, etc. can also be used as cognitive elements.
  • a figure, a symbol, a picture, or the like can be used as the recognition target.
  • the shape, content, color, size, or the like can be used as a recognition element.
  • the work task required in the present embodiment includes a first work for extracting a cognitive element included in a recognition target, and a second work for selecting an option that matches the cognitive element extracted from the recognition target.
  • the recognition target includes a plurality of types (m types, m ⁇ 2) of cognitive elements
  • the first work is requested as an answer among the plurality of types of cognitive elements.
  • This is an operation of extracting predetermined plural types (n types, 2 ⁇ n ⁇ m) of recognition elements.
  • the second work is to select a number of options obtained by combining the plurality of selection items in each of the predetermined plural types of recognition elements. This is an operation for selecting an option that matches the cognitive element extracted by the first operation.
  • the answer input by the subject to the input device 30 is set with a plurality of types of selection items for each cognitive element, and an answer option is set by a combination of the selection items. It is also important that the measurement accuracy of the concentration degree is appropriate, and for that purpose, the cognitive load of the work task must be appropriate. In order to give an appropriate cognitive load to the subject, about 3 to 4 cognitive elements are desirable. This is because the cognitive load is too low when there are two types of cognitive elements, but if there are too many cognitive elements, the cognitive load is too high, and obstruction factors such as reduced motivation for work tasks tend to occur.
  • FIG. 2A shows an example of the recognition target presented to the subject when the recognition target is a number
  • FIG. 2B shows a display example of options for the subject to input the answer.
  • the recognition element is classified into a number group, and the number group includes three types (0369), (147), and (258).
  • the operation of simply dividing the three-digit number into the number group to which each digit belongs is monotonous and may cause a decrease in motivation before the measurement of the concentration level is completed. Therefore, in order to maintain the willingness to work, two sets of three-digit numbers are shown, and simple four arithmetic calculations using both numbers are combined.
  • the numbers at the left end are added together, the numbers at the center are multiplied, the numbers at the right end are subtracted from each other, and the number of the first place ignoring the positive and negative signs respectively.
  • each digit is a cognitive element, and the number of cognitive elements is three, so the combination of cognitive elements cannot be represented by a two-dimensional matrix. Therefore, as shown in FIG. 2B, a group having the leftmost number as a recognition element is formed, and a two-dimensional matrix is formed using the center number and the rightmost number as a recognition element. That is, as shown in the example in the area A1, groups of three types of numbers to which the leftmost number belongs are arranged vertically. In addition, for each group, there are nine matrixes that are combinations of three types of number groups to which the central number shown as an example in the region A2 and three types of number groups to which the rightmost number shown as an example in the region A3 belongs. Option 31 is set. Therefore, three groups each including nine options 31 are provided, and a total of 27 options are displayed on one screen.
  • three squares are arranged on the left and right in the regions A1, A2, and A3 in order to indicate which position of the recognition target is a recognition element. It is shown as a black square. For example, in the area A1, the leftmost square is black, which indicates that the leftmost numeral is a recognition element.
  • FIG. 3A shows an example of a recognition target presented to the subject when the recognition target is a word
  • FIG. 3B shows a display example of options for the subject to input an answer.
  • the font selection items are (Serif, San-serif, Script), the first vowel selection item is (i, u, e), and the meaning selection item is (animal / plant) , Place names / person names, artifacts).
  • the recognition target is “BOOK”, and the word “BOOK” is displayed in the sans serif font on the presentation device 20.
  • the cognitive element that is the correct answer in this example is (sans serif, u, artifact).
  • a group related to one type of cognitive element is formed, and a two-dimensional matrix is formed for each group of the remaining two types of cognitive elements.
  • Forming That is, the “font” of the cognitive elements is divided into groups for each selection item (serif, sans serif, script), and each group consists of a two-dimensional matrix that is a combination of “meaning” and “first vowel”.
  • Individual choices 31 are set. Accordingly, by providing three groups each having nine options 31, a total of 27 options are set on one screen. In the case of the illustrated example, among the plurality of options 31, the option 31 described as “1” is correct.
  • the character type may be used as a recognition element instead of the font, and the selection item of the character type may be (Hiragana, Katakana, Kanji).
  • the number of characters may be used as a recognition element instead of the character type, and the selection item may be (3 characters, 4 characters, 5 characters) or the like.
  • the plurality of options 31 used for the subject to input an answer are each represented by a rectangular grid, and the subject selects one of the plurality of options 31 to invert black and white for the selected option 31. Display or an appropriately colored display.
  • the operation of selecting the option 31 is performed by moving the cursor and clicking (pressing the mouse button, tapping the track pad, etc.) with a pointing device such as a mouse or a track pad.
  • a touch panel is used as the input device 30
  • the operation of selecting the option 31 may be performed by touching a region where the option 31 is displayed with a finger or a pen tip.
  • the evaluation device 10 is used in combination with the presentation device 20 and the input device 30 and quantitatively evaluates the degree of concentration of the subject regarding mental work by causing the subject to perform the above-described task. For the evaluation of the degree of concentration, at least one of the answer time for the recognition target and the answer correctness is used.
  • the evaluation apparatus 10 includes, as main hardware elements, a device including a processor that operates according to a program and an interface device for connecting an external device.
  • a device including a processor is selected from a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and the like in addition to a microprocessor.
  • the interface device has at least a function of connecting the presentation device 20 and the input device 30. Furthermore, it is desirable that the interface device has a function of communicating through a local area network (LAN) or a wide area network (WAN).
  • LAN local area network
  • WAN wide area network
  • the program executed by the processor may be acquired through an electric communication line such as the Internet, or may be acquired by reading a program stored in a computer-readable storage medium.
  • the interface unit 13 includes a first I / F unit 131 to which the presentation device 20 is connected and a second I / F unit 132 to which the input device 30 is connected.
  • the I / F unit 13 in the present embodiment includes a third I / F unit 133 connected to a wide area network represented by the Internet or a local area network.
  • the storage unit 12 includes a recognition target storage unit 121 that stores a plurality of recognition targets to be presented to the presentation device 20.
  • the recognition target storage unit 121 stores not only the recognition target but also the correct answer in association with each recognition target.
  • the correct answer is stored in the recognition target storage unit 121 in any form of a combination of cognitive elements for the recognition target and the position of the option 31 selected by the input device 30.
  • the recognition target storage unit 121 stores the correct answer in the latter format. That is, the stored correct answer is (7, 2). (7, 2) means that the correct option 31 is the position of the seventh row and the second column.
  • the recognition target storage unit 121 stores (sans serif, u, artifact) as a correct answer in the former format, and the latter In this form, (5, 2) is stored as a correct answer.
  • the recognition target storage unit 121 stores a large number of recognition targets, but only some of the recognition targets are presented when measuring the concentration level.
  • the processing unit 11 selects a recognition target to be used for one measurement among the recognition targets stored in the recognition target storage unit 121 and creates a set of recognition targets including a plurality of recognition targets. Is provided.
  • the presentation control unit 111 presents a plurality of options 31 that combine a selection item as shown in FIGS. 2B and 3B and a function for selecting recognition targets one by one from the created set and presenting them to the presentation device 20. And a function to be presented to the device 20.
  • the number of recognition targets stored in the recognition target storage unit 121 is set to such an extent that the subject is not accustomed even if the same subject is presented with a set of recognition targets in order and the concentration level measurement is repeated. For example, when 50 to 500 recognition targets are set as one set, it is only necessary to generate 5 to 10 sets using the recognition targets stored in the recognition target storage unit 121, for example. Moreover, some recognition objects may be used overlappingly between sets.
  • the recognition target set can be transferred from the other device 40. It becomes possible. Therefore, the storage capacity required for the recognition target storage unit 121 is reduced, and the recognition target can be updated appropriately.
  • the main function of the evaluation device 10 may be provided in the other device 40, and only the presentation device 20, the input device 30, and the I / F unit 13 may be provided on the subject side.
  • the recognition target storage unit 121 stores a number of recognition targets corresponding to a plurality of sets, and the presentation control unit 111 appropriately extracts the recognition targets stored in the recognition target storage unit 121 and sets one recognition target. Create When the subject inputs an answer to the input device 30 in a state where one recognition target is presented on the presentation device 20, the presentation control unit 111 displays the next recognition target instead of the recognition target being presented. 20 to present.
  • the storage unit 12 includes a work storage unit 122 that records the time from when the recognition target is presented to the presentation device 20 to when the answer is input to the input device 30 as the answer time for each recognition target.
  • the work storage unit 122 records whether the answer is correct in addition to the answer time for each recognition target. That is, when the subject inputs an answer to the input device 30 in a state where the recognition target is presented on the presentation device 20, the answer time by the subject and the correctness of the answer are recorded in the work storage unit 122.
  • the processing unit 11 calculates a correct answer rate for the set.
  • This correct answer rate is recorded in the work storage unit 122.
  • the work storage unit 122 records both the answer time for each recognition target and whether the answer is correct or not, but may be configured to record only one of them.
  • the answer time for each recognition target and the correctness of the answer for each recognition target are referred to as work information. That is, the work storage unit 122 records, as work information, at least one of answer time and answer correctness for each recognition target.
  • a “cancel” button 32 for canceling the immediately preceding information recorded in the work storage unit 122 may be added to the screen of the input device 30 in addition to the squares that are the options 31.
  • the presentation control unit 111 deletes the immediately preceding information recorded in the work storage unit 122 and causes the presentation device 20 to display the immediately preceding recognition target.
  • the answer time recorded in the work storage unit 122 is the total time from when the same recognition target is first presented to the presentation device 20 to when the answer is input to the input device 30 after the “cancel” button 32 is operated. Become.
  • the correctness of the answer recorded in the work storage unit 122 is the correctness of the answer selected after the “cancel” button 32 is operated.
  • FIG. 3B shows a “cancel” button 32, but by providing a skip button, the presentation control unit 111 is notified of the transition to the next recognition target when the subject cannot select an option for the recognition target. Also good. Further, when the subject operates the “cancel” button 32 or the skip button, it is possible to use it for evaluation of the difficulty level of the task by recording the history.
  • the presentation control unit 111 may have a function of causing the presentation device 20 to present a plurality of recognition targets together.
  • the time until an option is first selected for the plurality of displayed recognition objects is defined as one answer time.
  • the time until the option is selected may be set as the answer time. That is, the elapsed time after presenting a plurality of recognition objects to the presentation device 20 is measured, and the time divided every time an option is selected may be applied to the answer time for each recognition object.
  • the processing unit 11 includes an evaluation calculation unit 110 that calculates an evaluation value related to the degree of concentration of the subject.
  • the evaluation calculation unit 110 records the work information recorded in the work storage unit 122.
  • An evaluation value related to the concentration level of the subject is calculated using the statistics.
  • the work adopted in the present embodiment is not easily affected by experience effects and knowledge, and since the variation in difficulty is small, it is possible to objectively extract an evaluation value related to the degree of concentration from work information.
  • work information is at least one of answer time and answer correctness, it is easy to measure quantitatively, and work information is measured using relatively many options in the work. , The resolution regarding the degree of concentration is increased.
  • the evaluation calculation unit 110 converts the work information recorded in the work storage unit 122 into a format in which an evaluation value related to the concentration level of the subject can be calculated. Since individual work information is considered to have some variation for each recognition target, an evaluation value related to the degree of concentration is calculated by using the statistics of the work information.
  • answer time for example, a frequency distribution may be used
  • correct answer for example, a correct answer rate in unit time may be used.
  • the frequency distribution may be obtained by multiplying the correct answer rate obtained for each unit time by the frequency for each unit time.
  • the evaluation calculation unit 110 obtains a frequency distribution for a set of answer times obtained for a set of recognition targets, and uses a feature amount extracted from the frequency distribution as an evaluation value related to the degree of concentration.
  • FIG. 4 shows an example in which the answer time stored in the work storage unit 122 is associated with the elapsed time from the start of one measurement.
  • the horizontal axis in FIG. 4 is the elapsed time from the start of measurement, and the vertical axis represents the answer time for each recognition target.
  • the period after the start of measurement is shorter than the period (left end) with a short elapsed time.
  • the answer time tends to be longer in the period (right end) where the elapsed time from the start of measurement is longer. This tendency is considered to indicate that the activation is reduced due to the subject's monotony, fatigue, arousal level, motivation, etc.
  • the “working state” is a state in which cognitive resources are allocated to a target (working target) and work processing is in progress.
  • “Short-term rest” is a state in which cognitive resources are allocated to the target, but the processing of work is stopped unconsciously for a short time. This state occurs physiologically with a certain probability.
  • “Long-term rest” is a state in which a cognitive resource is not allocated to a target and rested for a long time.
  • working state and “short-term rest” are states in which cognitive resources are allocated, so it can be considered as a state of concentration, and “long-term rest” does not allocate cognitive resources to the target. Since it is a state, it can be considered as a non-concentrated state.
  • the frequency distribution is obtained by paying attention to the answer time stored in the work storage unit 122. As a result, a time occupancy histogram as shown in FIG. Obtained.
  • the time occupancy histogram is a histogram in which the answer time is divided into a plurality of sections, and the ratio of the sum of the answer times for each section to the sum of the answer times in all sections (measurement period) is expressed as the time occupancy.
  • the axis represents the answer time on a logarithmic scale, and the vertical axis represents the time occupancy.
  • the time occupancy histogram in the case where the above-described operation is performed has a result that it is bimodal with two peaks.
  • the first peak M1 having a peak with a shorter answer time is a state in which “working state” and “short-term rest” are mixed, and the first peak M1 having a longer answer time has a peak.
  • the second peak M2 is considered to be a state in which “working state”, “short-term rest”, and “long-term rest” are mixed.
  • the first peak P1 (first peak M1) and the second peak P2 (second peak M2) each have a shape resembling a lognormal distribution, so the above-mentioned time occupation It is presumed that the degree histogram can be fitted to approximate the superposition of the probability density function of two lognormal distributions.
  • the first peak P1 since the first peak P1 has a larger time occupancy than the second peak P2, the first peak P1 is the peak with the largest time occupancy, and the second peak P2 is Time occupancy is the next highest peak. That is, the first peak M1 has the first peak P1, and the second peak M2 has the second peak P2.
  • the probability density function of the lognormal distribution fitted to the first peak M1 is set to f1 (t)
  • the probability density function of the lognormal distribution fitted to the second peak M2 is set to f2 (t).
  • N1 + N2 is the total number of answers
  • S1 + S2 E ⁇ N. Is done.
  • the obtained total area S corresponds to the total time of the concentration state (concentration time). That is, the ratio of the total area S to the total answer time (measurement period) can be used as an evaluation value for quantitatively evaluating the degree of concentration. If the total area S is subtracted from the measurement period, the total time in the non-concentrated state (non-concentrated time) is obtained.
  • the evaluation calculation unit 110 applies a function to the histogram generation unit 112 that generates a time occupancy histogram and a time occupancy histogram as shown in FIG. A fitting portion 113. Furthermore, the evaluation calculation unit 110 includes a calculation unit 114 that calculates the concentration time or the concentration degree using the parameters of the fitted function.
  • the fitting unit 113 fits the probability density functions f1 (t) and f2 (t) of two lognormal distributions to the time occupancy histogram. That is, the fitting unit 113 fits the time occupancy histogram to the probability density function f1 (t) of the first lognormal distribution fitted to the first peak M1 and the second peak M2. It is approximated as a superposition with the probability density function f2 (t) of the second lognormal distribution.
  • the calculation unit 114 extracts an expected value obtained from the probability density function f1 (t) of the first lognormal distribution as a feature amount, and calculates a product of the feature amount and the total number of answers as a concentration time.
  • the calculation unit 114 calculates the calculated ratio of the concentration time to the measurement period as an evaluation value corresponding to the concentration level.
  • the calculation unit 114 may calculate a value obtained by subtracting the obtained concentration time from the measurement period as the non-concentration time, and may calculate a ratio of the non-concentration time to the measurement period as an evaluation value corresponding to the non-concentration degree.
  • the answering time can be measured by using the time between answers.
  • the time between the time when the answer of one question (first question) is input to the input device 30 and the time when the answer of the next question (second question) is finished is one question ( It may be used for the answer time of the first question. That is, even if the time between the time when the answer of the first question is finished and the time when the answer of the next one question (second question) is finished is used as the answer time of the second question. Good.
  • the answer time is the time between answers, the answer time can be obtained without using the presentation device 20.
  • the problem is described on paper or the like, presented to the subject, the answer is input to the input device 30, and the time when the answer is input for each question is recorded, the answer time is obtained.
  • the problem described on paper etc. is shown to a test subject, the problem does not need to be shown by the list on one sheet and may be described one question per sheet.
  • the working state may be paraphrased as a concentrated state, and the resting state may be referred to as a non-concentrated state.
  • the transition between the working state and the resting state is represented by, for example, a Markov model.
  • the rest state may be further divided into two stages according to the length of time in the rest state, but here, a two-state Markov model of a working state and a rest state is assumed. Assuming such a model, it is possible to obtain an assumption that the frequency distribution of the answer time reflects two states, a working state and a resting state.
  • a frequency distribution was obtained by paying attention to the answer time stored in the work storage unit 122, and a histogram with a logarithmic time axis was created.
  • a histogram is created, as shown in FIG. 6, in the range where the answer time is relatively short, a region D1 that almost fits the lognormal distribution and a region D2 that does not fit the lognormal distribution are generated. Obtained.
  • the region D1 with a relatively short answer time fits into one lognormal distribution, but the region D2 with a relatively long answer time does not fit into this lognormal distribution.
  • a region D1 that almost fits in the lognormal distribution is considered to be a working state with a relatively high degree of concentration.
  • region D2 that does not fit into the lognormal distribution is considered to correspond to a resting state because the answer time is relatively long. Similar to the model of the first embodiment, this model has two bell-shaped regions, and each region D1, D2 is considered to be fitted to a lognormal distribution.
  • a reference time is set as the answer time, and an area in the histogram where the answer time is within the reference time determined as appropriate is regarded as a work state area, the parameter of this area is used as a feature value to obtain an evaluation value related to the degree of concentration. Can be used.
  • the reference time is set near the upper limit of the region D1 that fits the lognormal distribution.
  • the region D2 that does not fit into the lognormal distribution corresponds to a resting region.
  • the state of the subject in the region D2 is considered to be a state in which “working state”, “short-term rest”, and “long-term rest” are mixed, whereas in this embodiment, the state of the subject in the region D2 is It is different from what is considered a “long-term rest” state. That is, the state of the subject in the region D1 is regarded as a working state (concentrated state), and the state of the subject in the region D2 is regarded as a resting state (non-concentrated state).
  • the kurtosis of the shape reflects the degree of concentration. Therefore, the standard deviation ⁇ or the ratio ⁇ / ⁇ is calculated as an evaluation value related to the degree of concentration.
  • the method for obtaining the parameters ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) from the answer time histogram as shown in FIG. 6 cannot be formulated. Therefore, various combinations of parameters are generated and the parameter that best fits the histogram is selected.
  • the brute force method is used to generate various combinations of parameters, it takes an enormous amount of time to extract parameters. Therefore, it is desirable to use the above-described EM algorithm or genetic algorithm for parameter selection.
  • the evaluation calculation unit 110 obtains a frequency distribution of the answer time using the answer time recorded in the work storage unit 122, and corresponds to a work state with respect to a histogram having the logarithmic axis as the time axis of the frequency distribution. Extract the area to be used. Furthermore, the evaluation calculation unit 110 calculates an evaluation value related to the degree of concentration by using the parameter of the area corresponding to the work state.
  • the histogram generated by the evaluation calculation unit 110, the parameters ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) obtained from the histogram, and the evaluation value calculated from the histogram are displayed on a display device that also serves as the presentation device 20 as necessary. Is done. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
  • the evaluation device 10 communicates with another device 40 such as a server via the third I / F unit 133, the problem is updated as needed by transferring the problem from the other device 40 to the recognition target storage unit 121. It becomes possible. Further, the function of the evaluation device 10 is provided in another device 40 such as a server, and an intelligent productivity analyzer is configured by the device including the presentation device 20, the input device 30, and the I / F unit 13 and the other device 40. May be.
  • the method of calculating the evaluation value related to the degree of concentration from the work information stored in the work storage unit 122 in the evaluation calculation unit 110 is not limited to the method described above.
  • attention is paid only to the working state in the histogram, but it is possible to employ a technique for separating the working state and the resting state.
  • the work information can use the answer right or wrong instead of the answer time, or can use both the answer time and the answer right or wrong.
  • the evaluation apparatus 10 includes an environment sensor 14 that measures at least one of environmental elements that are predicted to affect the degree of concentration. It is not essential that the environmental sensor 14 is attached to the evaluation apparatus 10, and a configuration in which the environmental sensor 14 is connected to the I / F unit 13 may be employed.
  • the evaluation calculation unit 110 calculates the evaluation value related to the degree of concentration using the statistic of the answer time, if a change occurs in the environmental element while measuring the concentration degree, the change in the evaluation value is It becomes impossible to distinguish whether it is caused by changes in concentration or environmental factors. Therefore, it is necessary to fix the environmental elements while presenting a set of recognition targets. Further, in order to record in what environment the work information is obtained, the environmental element measured by the environmental sensor 14 is recorded in the result storage unit 123 in association with the evaluation value calculated by the evaluation calculation unit 110.
  • the result storage unit 123 records the evaluation value related to the degree of concentration for each subject in association with the environmental element. Therefore, when the information recorded in the result storage unit 123 is used, it is possible to evaluate how the concentration degree is affected by the environmental element.
  • the environmental sensor 14 detects that the environmental element has changed outside a predetermined allowable range during a period in which one set of recognition targets is presented. Therefore, if the environmental element measured by the environmental sensor 14 deviates from the allowable range during a period when a set of recognition targets is presented, the environmental element measured by the environmental sensor 14 is associated with the answer time in the work storage unit 122.
  • a configuration for recording may be employed. When this configuration is adopted, it becomes possible to distinguish and record the answer time for each environmental element during a period in which a set of recognition targets is presented.
  • the evaluation calculation unit 110 can detect a change in the concentration according to the environmental element by obtaining an evaluation value related to the concentration for each environmental element. However, if the number of recognition objects included in one set increases, the degree of concentration decreases due to fatigue. When changing environmental elements while presenting one set of recognition objects, the change in environmental elements Is preferably limited to about 2 to 3 times.
  • the evaluation value related to the degree of concentration is calculated from the work information, and individual differences in the degree of concentration are not taken into consideration.
  • record the answer time history for each subject and calculate the evaluation value for the concentration obtained from the answer time for each environmental element. What is necessary is just to relativize the change of every person. In this way, it is possible to reduce individual differences in the influence of environmental elements by using relative values with respect to specific environmental elements instead of using absolute values of evaluation values relating to the degree of concentration.

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Abstract

 提示装置は、被験者に認識対象を提示する。入力装置は、認識対象に対する精神的作業である作業課題の解答を被験者に入力させる。作業課題は、認識対象が内包している所定の複数種類の認知要素を抽出する作業と、認識対象から抽出した認知要素に適合する選択肢を、認知要素ごとに設定されている選択項目を組み合わせた個数の選択肢から選択する作業とでなる。評価装置は、認識対象が提示装置に提示された時点から解答が入力装置に入力された時点までの解答時間を作業情報として記録する作業記憶部を備える。また、評価装置は、複数個の認識対象を提示装置に提示させる間に作業記憶部が記録した作業情報の統計量により、被験者の集中度の評価値を算出する評価演算部を備える。

Description

集中度計測装置、プログラム
 本発明は、オフィスでの執務者のように精神的作業を行う作業者の集中度を客観的に計測することを可能にする集中度計測装置、集中度計測装置の要部の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムに関するものである。
 従来から、作業者の集中度を客観的に測定する技術として、被験者に基準図形をトレースさせ、基準図形とトレース図形とのずれ量から集中度を算出する技術が提案されている(たとえば、日本国公開特許第09-135826号公報(以下「文献1」という)参照)。集中度は基準図形とトレース図形とのずれ量から求めた値に係数を乗じた値として算出され、トレース作業の終了時には、トレース作業中に一定間隔で算出された集中度の変化、平均値、標準偏差、変動係数、最大・最小値などが算出される。また、文献1には、基準図形のトレースを行う際にトレース作業を行わせる速度を変化させることによって難易度を変化させることや、基本図形のトレース作業を行うことを通して被験者の生理状態あるいは性格特性を推定することが記載されている。
 一方、被験者の認識能力を測定する技術として、有意味な被写体を含む画像を劣化させた画像を被験者に見せ、被験者が被写体を知覚するまでの時間(知覚時間)から能力スコアを算出する技術が知られている(たとえば、日本国公開特許第2006-87743号公報(以下「文献2」という)参照)。さらに、文献2には、複数人に画像を見せることによって当該画像を知覚する際の難易度情報をあらかじめ算出しておき、特定の被験者に画像を見せたときの知覚時間と画像の難易度情報とを用いることにより、被験者の能力スコアを算出する技術が記載されている。
 文献1に記載された技術は、トレース作業という課題を行っている期間の被験者の集中度の変化を算出することが可能である。しかしながら、トレース作業は精神的作業負荷とは言えないから、文献1に記載された技術は、精神的作業を行う作業者の集中度を客観的に計測する目的には適していない。また、トレース作業は被験者の手先の運動能力に依存するから、この点からも集中度を客観的に評価する目的には適していない。ここに、精神的作業負荷は、日本工業規格「JIS Z8502」に示された意味で用いている。日本工業規格「JIS Z8502-1994」は、国際標準化機構(International Organization for Standardization:ISO)の国際規格「ISO 10075(Ergonomic principle related to mental work-load-General terms and definitions)」に基づく規格である。
 一方、文献2に記載された能力スコアは、個々の画像の意味を知覚するという課題であるから、課題により被験者には精神的作業負荷が与えられるが、文献2に記載された技術では、個々の画像の意味を知覚する能力が計測されるに過ぎない。すなわち、文献2に記載された技術では、被験者が精神的作業負荷を与えられたときの集中度を能力スコアで評価することはできない。
 本発明は、精神的作業負荷が与えられたときの集中度を客観的に計測することを可能にした集中度計測装置を提供することを目的とし、さらに、集中度計測装置の要部の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムを提供することを目的とする。
 本発明に係る集中度計測装置は、被験者に複数個の認識対象を提示する提示装置と、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象に対する精神的作業である作業課題の解答を前記被験者に入力させる入力装置と、前記複数個の認識対象の各々における認識対象が前記提示装置に提示された時点から前記解答が前記入力装置に入力された時点までの解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を用いて、精神的作業に関する前記被験者の集中度を評価する評価装置とを備え、前記作業課題は、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象が内包している所定の複数種類の認知要素を抽出する作業と、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象から抽出した前記所定の複数種類の認知要素に適合する選択肢を、前記所定の複数種類の認知要素の各々に設定されている選択項目を組み合わせた個数の複数の選択肢から選択する作業とであって、前記評価装置は、前記複数個の認識対象を格納している認識対象記憶部と、前記認識対象記憶部に格納された前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる機能と、前記複数個の認識対象の各々における前記複数の選択肢を前記提示装置に提示させる機能とを備える提示制御部と、前記複数個の認識対象の各々について前記解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を作業情報として記録する作業記憶部と、前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる間に前記作業記憶部が記録した前記作業情報の統計量により、前記集中度の評価値を算出する評価演算部とを備えることを特徴とする。
 この集中度計測装置において、前記評価演算部は、前記解答時間を複数の区間に分け、前記複数の区間の各々について、前記解答時間の総和に対する区間の前記解答時間の総和の比率を時間占有度とし、前記時間占有度の分布を表す時間占有度ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、前記時間占有度ヒストグラムを、前記時間占有度がもっとも大きい第1のピークを持つ第1の山部に当て嵌めた第1の対数正規分布の確率密度関数と、前記時間占有度が次に大きい第2のピークを持つ第2の山部に当て嵌めた第2の対数正規分布の確率密度関数との重ね合わせとして近似する当て嵌め部と、前記第1の対数正規分布の確率密度関数から求められる期待値を特徴量として抽出し、かつ当該特徴量と前記解答の総数との積を集中時間として算出し、さらに前記解答時間の総和である計測期間に対する前記集中時間を前記評価値として算出する計算部とを備えることが好ましい。
 この集中度計測装置において、前記計算部は、前記計測期間から前記集中時間を減算した値を、前記計測期間における非集中時間として求めることが好ましい。
 この集中度計測装置において、前記複数個の認識対象の各々は3桁以上の数字であり、前記所定の複数種類の認知要素の各々は当該数字の各桁の数字であり、前記選択項目は、複数の数字を含みかつ3種類以上のグループに分けた数字群であって、前記作業が、前記所定の複数種類の認知要素をそれぞれが属する数字群に分類する作業であることが好ましい。
 この集中度計測装置において、前記複数個の認識対象の各々は、前記所定の複数種類の認知要素として3種類以上の認知要素が抽出可能となるように提示される単語であることが好ましい。
 この集中度計測装置において、前記被験者の環境において前記集中度に影響する複数種類の環境要素のうちの少なくとも1種類を計測する環境センサと、前記環境センサが計測した環境要素を前記評価演算部が算出した前記評価値と対応付けて記録する結果記憶部とをさらに備えることが好ましい。
 この集中度計測装置において、前記提示装置および前記入力装置は、前記評価装置と一体に設けられていることが好ましい。
 本発明に係るプログラムは、複数個の認識対象を提示装置に提示させ、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象が内包している所定の複数種類の認知要素を抽出する作業と、前記複数個の認識対象の各々について、前記所定の複数種類の認知要素の各々に設定されている選択項目を組み合わせた個数の複数の選択肢から、認識対象から抽出した前記所定の複数種類の認知要素に適合する選択肢を選択する作業とを作業課題として、前記複数個の認識対象の各々について、被験者に認識対象に対する精神的作業である作業課題の解答を入力装置から入力させ、前記複数個の認識対象の各々における認識対象が前記提示装置に提示された時点から前記解答が前記入力装置に入力された時点までの解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を用いて、精神的作業に関する前記被験者の集中度を評価する評価装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記複数個の認識対象を格納している認識対象記憶部と、前記認識対象記憶部に格納された前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる機能と、前記複数個の認識対象の各々における前記複数の選択肢を前記提示装置に提示させる機能とを備える提示制御部と、前記複数個の認識対象の各々について前記解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を作業情報として記録する作業記憶部と、前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる間に前記作業記憶部が記録した前記作業情報の統計量により、前記集中度の評価値を算出する評価演算部とを備える評価装置として機能させるものである。本発明は、プログラムに限らず、当該プログラムを記録した、コンピュータ読取可能な記憶媒体であってもよい。
 本発明の構成によれば、複数の認知要素を内包している認識対象を被験者に提示し、認知要素ごとに設定されている選択項目の組合せとして示される選択肢の中から被験者に正解を選択させているから、被験者に精神的作業負荷が与えられる。また、複数個の認識対象について求めた解答時間と解答の正否との少なくとも一方である作業情報の統計量を、被験者の集中度の評価値に用いるから、精神的作業負荷が与えられたときの集中度が客観的に計測される。
 本発明の好ましい実施形態をより詳細に記載する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記載および添付図面に関連して一層よく理解される。
実施形態1に係る集中度計測装置を示すブロック図である。 図2Aは実施形態1の認識対象の例を示す図、図2Bは実施形態1の入力装置の表示例を示す図である。 図3Aは実施形態1の認識対象の他例を示す図、図3Bは実施形態1の入力装置の表示例を示す図である。 実施形態1に係る集中度計測装置における経過時間と解答時間との関係を示す図である。 実施形態1に係る集中度計測装置に用いる時間占有度ヒストグラムの例を示す図である。 実施形態2に係る集中度計測装置に用いるヒストグラムの例を示す図である。 実施形態2に係る集中度計測装置の他の構成例を示すブロック図である。
 以下に説明する実施形態は、被験者がオフィスにおける執務者である場合を想定している。オフィスにおける執務者は、身体の動きによる作業結果を得る身体的作業ではなく、書類作成、情報管理、分類作業などのように、知識を用いて行う精神的作業ないし知的作業を主として行う。精神的作業の生産性は、個人の能力だけではなく、作業時の集中度が影響する。作業時の集中度は、作業空間の照度、温度、湿度、騒音、臭気といった環境要素、休憩時間などを含む各種条件の影響を受ける。したがって、様々な条件における作業時の集中度を評価すれば、集中度を向上させる条件を見出すことが可能になり、この種の条件の改善を通して、精神的作業における生産性の向上につながることが期待される。なお、集中度を計測する被験者は、オフィスにおける執務者に限らず、学校や家庭における学習者などであってもよい。
 以下に説明する集中度計測装置は、被験者に認識させる認識対象を提示し、この認識対象に関して行う作業課題を与え、この作業課題の解答を入力させるという一連の作業を被験者に行わせることにより、精神的作業に関する被験者の集中度を計測することを可能にしている。したがって、集中度計測装置は、図1に示すように、認識対象を被験者に提示する提示装置20、作業課題の解答を入力させる入力装置30、精神的作業に関する被験者の集中度を評価する評価装置10を備える。評価装置10は、専用装置であってもよいが、汎用のコンピュータでプログラムを実行することにより実現することが可能である。コンピュータは、デスクトップ型、ノート型のほか、タブレット端末、スマートフォン、プログラムを交換可能なゲーム機であってもよい。
 ノート型のコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、ゲーム機などを用いる場合、評価装置10は、少なくとも入力装置30と一体に設けられ、さらに提示装置20と一体に設けられていてもよい。要するに、評価装置10が提示装置20および入力装置30と独立した構成、評価装置10が入力装置30と一体である構成、評価装置10が提示装置20および入力装置30と一体である構成の3種類のいずれかが採用される。提示装置20や入力装置30を評価装置10から分離する場合、提示装置20と入力装置30との少なくとも一方に電子ペーパあるいは紙を用いることが可能である。
 入力装置30を評価装置10から分離する場合、入力装置30は、ノート型のコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、ゲーム機などが用いられる。解答が入力装置30に入力された時点は、入力装置30に複数の選択肢が表示されている場合では、当該複数の選択肢のいずれかが選択された時点である。一方、例えばポインティングデバイスの1つであるスタイラスペン(タッチペン)などを用いて被験者が入力装置30に解答を記入する場合、入力装置30は、記入の完了を入力装置30および評価装置10に知らせるためのアイコンを、解答を記入するための領域とは別に表示しておく。そして、当該アイコンが解答の記入後にクリックされたときを、解答が入力装置30に入力された時点とする。
 提示装置20に提示される認識対象は、複数種類の認知要素を抽出できるように設定される。つまり、複数種類の認知要素の各々は、特別な知識を持たない被験者が認識対象について認知できる属性を意味し、認識対象は、このような属性を複数種類備えていることが要求される。
 このような認識対象は、数字、単語などを用いることが可能である。たとえば、数字であれば、0~9の数字を3~4程度のグループに分けた数字群を設定しておき、複数桁(特に3桁以上)の数字を認識対象に用い、各桁の数字が属する数字群への分類作業を行わせると、各桁の数字を認知要素として用いることができる。
 また、認識対象を、単語とすれば、単語の意味の類別を認知要素として用いることができ、単語を表す文字種(文字の形態)、単語の文字数、単語の特定位置の音韻、文字の色、大きさ、字体なども認知要素として用いることが可能である。認識対象は、図形、記号、絵などを用いることも可能であり、この認識対象については、形状、内容、色、大きさなどを認知要素として用いることが可能である。
 本実施形態において要求される作業課題は、認識対象が内包している認知要素を抽出する第1の作業と、認識対象から抽出した認知要素に適合する選択肢を選択する第2の作業とを含む。認識対象は、上述したように、複数種類(m種類、m≧2)の認知要素を内包しているから、第1の作業は、これらの複数種類の認知要素のうち解答として要求されている所定の複数種類(n種類、2≦n≦m)の認知要素を抽出する作業になる。また、所定の複数種類の認知要素は、それぞれ複数の選択項目を有しているから、第2の作業は、所定の複数種類の認知要素の各々における複数の選択項目を組み合わせた個数の選択肢の中から、第1の作業により抽出した認知要素に適合する選択肢を選択する作業になる。
 被験者が入力装置30に入力する解答は、認知要素ごとに複数種類の選択項目が設定され、選択項目の組合せにより解答の選択肢が設定される。集中度の計測精度が適切であることも重要であり、そのためには作業課題の認知負荷が適切であることが必要である。適切な認知負荷を被験者に与えるには、認知要素は3~4種類程度が望ましい。これは、認知要素が2種類では認知負荷が低すぎるが、認知要素が多すぎると認知負荷が高すぎることになり、作業課題に対する意欲低下などの阻害要因が生じやすくなるからである。
 仮に、認知要素ごとに選択項目を3個ずつ設定すると、認知要素が2種類(n=2)であれば9個(=3個×3個)の選択肢になるのに対して、3種類の認知要素の組合せでは、27個(=3個×3個×3個)の選択肢が得られる。したがって、認識対象は、3種類以上(n≧3)の認知要素が抽出可能となるように提示されることが望ましい。認識対象を、上述した数字あるいは単語とすれば、認識対象の選択が容易になる上に種類も豊富であるから、認識対象を広範囲から選択することにより、認識対象による偏りが生じないように集中度を計測することが可能になる。
 認識対象を数字とした場合について、被験者に提示する認識対象の一例を図2Aに示し、被験者が解答を入力する選択肢の表示例を図2Bに示す。認知要素は、上述したように、数字群への分類作業とし、数字群は(0369)(147)(258)の3種類としている。ここで、3桁の数字の各桁の数字が属する数字群に分けるだけの作業は、単調であり集中度の計測が終了するまでに意欲低下が生じる可能性がある。そのため、作業に対する意欲を維持できるように、3桁の数字を2組示し、両方の数字を用いる簡単な四則計算を組み合わせることにした。
 具体的には、2組の3桁の数字について、左端の数字同士を加算、中央の数字同士を乗算、右端の数字同士の減算を行い、それぞれ正負の符号を無視した1の位の数字を並べて3桁の数字を生成する作業を行うことにした。図2Aに示す例では、(385)と(579)であるから、左端の数字同士の加算は、3+5=8であり、中央の数字同士の乗算は、8×7=56で6を採用し、右端の数字同士の減算は、5-9=-4で4を採用した。すなわち、分類作業を行う数字は(864)になる。
 一方、各桁の数字が認知要素であり、認知要素の個数は3種類であるから、認知要素の組合せを2次元のマトリクスで表すことができない。そのため、図2Bのように、左端の数字を認知要素とするグループを形成し、中央の数字と右端の数字を認知要素として2次元のマトリクスを形成している。つまり、領域A1に例を示しているように、左端の数字が属する3種類の数字群によるグループを上下に並べている。また、各グループについて、領域A2に例を示す中央の数字が属する3種類の数字群と、領域A3に例を示す右端の数字が属する3種類の数字群との組み合わせであるマトリクスからなる9個の選択肢31を設定している。したがって、9個ずつの選択肢31を備える3グループが設けられることになり、合計27個の選択肢が1画面に示される。
 なお、図示例において、認識対象のうちのどの位置の数字を認知要素としているのかを示すために、領域A1,A2,A3に、それぞれ3個ずつの四角を左右に並べ、認知要素の位置を黒塗りの四角で示している。たとえば、領域A1では左端の四角が黒塗りであることにより、左端の数字が認知要素であることが示されている。
 上述した例では、(864)という3桁の数字を分類する作業を行うから、左端の数字が(258)に含まれている下段のグループが選択される。さらに、このグループ内で、中央の数字が(0369)に含まれ、かつ右端の数字が(147)に含まれる位置が選択され、結果的に選択肢の中に「1」と記載している網掛部の位置が正解になる。
 認識対象を単語とした場合について、被験者に提示する認識対象の一例を図3Aに示し、被験者が解答を入力する選択肢の表示例を図3Bに示す。認知要素を字体、最初の母音(第1母音)、意味の3種類とする。字体の選択項目を(セリフ(Serif)、サンセリフ(San-serif)、スクリプト(Script))とし、最初の母音の選択項目を(i、u、e)とし、意味の選択項目を(動物・植物、地名・人名、人工物)としている。
 図示例において、認識対象は「BOOK」であり、提示装置20には、単語「BOOK」がサンセリフの字体で表示されている。この例の正解となる認知要素は(サンセリフ,u,人工物)である。
 本実施形態の例では、認知要素が3種類であるから、図3Bに示すように、1種類の認知要素に関するグループを形成し、残りの2種類の認知要素についてグループごとに2次元のマトリクスを形成している。つまり、認知要素のうちの「字体」を選択項目(セリフ、サンセリフ、スクリプト)ごとのグループに分け、グループごとに「意味」と「最初の母音」との組合せである2次元のマトリクスからなる9個の選択肢31を設定している。したがって、9個ずつの選択肢31を備えたグループが3個設けられることにより、合計27個の選択肢が1画面に設定される。図示例の場合、複数の選択肢31のうち、「1」と記載されている選択肢31が正解になる。
 被験者に提示する認識対象が日本語の単語である場合、字体に代えて認知要素として文字種を用い、文字種の選択項目を(ひらがな、カタカナ、漢字)としてもよい。なお、文字種に代えて認知要素として文字数を用い、選択項目を(3文字、4文字、5文字)などとしてもよい。
 被験者が解答を入力するために用いられる複数の選択肢31は、それぞれ長方形のマス目で表され、被験者が複数の選択肢31のいずれかを選択することによって、選択された選択肢31について白黒を反転させた表示あるいは適宜色に着色した表示がおこなわれる。ここに選択肢31を選択する操作は、マウスやトラックパッドのようなポインティングデバイスによるカーソルの移動とクリック(マウスボタンの押下、トラックパッドのタッピングなど)によって行う。また、入力装置30にタッチパネルを用いる場合、選択肢31を選択する操作は、選択肢31が表示されている領域への指やペン先の接触によって行うようにしてもよい。
 評価装置10は、提示装置20および入力装置30と併せて用いられ、被験者に上述した作業課題を行わせることにより、精神的作業に関する被験者の集中度を定量的に評価する。集中度の評価には、認識対象に対する解答時間と解答の正否との少なくとも一方が用いられる。
 評価装置10は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたデバイスと、外部装置を接続するためのインターフェイス用のデバイスとを主なハードウェア要素として備える。プロセッサを備えるデバイスは、マイクロプロセッサのほか、マイコン、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などから選択される。インターフェイス用のデバイスは、少なくとも提示装置20および入力装置30を接続する機能を備える。さらに、インターフェイス用のデバイスは、構内網(LAN:Local Area Network)や広域網(WAN:Wide Area Network)を通して通信する機能を備えることが望ましい。
 プロセッサで実行されるプログラムは、インターネットのような電気通信回線を通して取得するほか、コンピュータで読取可能な記憶媒体に記憶されているプログラムを読み取ることによって取得してもよい。
 評価装置10は、機能別に分けると、図1に示すように、処理部11と記憶部12とインターフェイス部13とにより構成されていることになる。インターフェイス部(以下、「I/F部」という)13は、提示装置20が接続される第1のI/F部131と、入力装置30が接続される第2のI/F部132とを備える。さらに、本実施形態におけるI/F部13は、インターネットに代表される広域網あるいは構内網に接続される第3のI/F部133を備える。
 記憶部12は、提示装置20に提示する複数個の認識対象を格納した認識対象記憶部121を備える。認識対象記憶部121は、認識対象だけではなく、認識対象ごとに正解を対応付けて格納する。正解は、認識対象に対する認知要素の組合せと、入力装置30で選択される選択肢31の位置とのいずれかの形式で認識対象記憶部121に記憶される。
 図2A,2Bに示す例で言えば、認識対象が(864)であるから、認識対象記憶部121は、後者の形式で正解を格納する。すなわち、記憶される正解は、(7,2)になる。(7,2)は、正解の選択肢31が第7行第2列の位置であることを意味する。
 また、図3A,3Bに示す例で言えば、認識対象が「BOOK」であるから、認識対象記憶部121は、前者の形式では正解として、(サンセリフ,u,人工物)を記憶し、後者の形式では正解として、(5,2)と記憶する。
 認識対象記憶部121には、認識対象が多数個格納されているが、集中度を計測する際には、一部の認識対象のみが提示される。処理部11は、認識対象記憶部121に格納されている認識対象のうち1回の計測に用いる認識対象を選択して複数個の認識対象を含む1セットの認識対象を作成する提示制御部111を備える。提示制御部111は、作成したセットから認識対象を1つずつ順に選択して提示装置20に提示させる機能と、図2B、図3Bに示すように、選択項目を組み合わせた複数の選択肢31を提示装置20に提示させる機能とを備える。
 認識対象記憶部121に格納される認識対象の個数は、同じ被験者に対して認識対象のセットを順に提示して集中度の計測を繰り返し行ったとしても、被験者が慣れない程度に設定される。たとえば、50~500個の認識対象を1セットとする場合、認識対象記憶部121に記憶された認識対象を用いて、たとえば5~10セットを生成できればよい。また、セット間では一部の認識対象が重複して用いられていてもよい。
 さらに、第3のI/F部133を通してサーバのような評価装置10および提示装置20とは異なる他装置40と通信する構成を採用すれば、認識対象のセットを他装置40から転送することが可能になる。そのため、認識対象記憶部121に必要な記憶容量が低減され、また、認識対象を適宜に更新することが可能になる。あるいはまた、他装置40に評価装置10の主要な機能を設け、提示装置20と入力装置30とI/F部13とだけを被験者側に設けることも可能である。
 認識対象記憶部121には複数セットに相当する個数の認識対象が格納されており、提示制御部111は、認識対象記憶部121に格納された認識対象を適宜に抽出して1セットの認識対象を作成する。また、提示装置20に1つの認識対象が提示されている状態において、被験者が入力装置30に解答を入力すると、提示制御部111は、提示中の認識対象に代えて次の認識対象を提示装置20に提示させる。
 記憶部12は、認識対象が提示装置20に提示された時点から解答が入力装置30に入力された時点までの時間を解答時間として認識対象ごとに記録する作業記憶部122を備える。作業記憶部122は、認識対象ごとの解答時間に加えて解答の正否も記録する。つまり、提示装置20に認識対象が提示された状態で被験者が入力装置30に解答を入力すると、被験者による解答時間と解答の正否とが作業記憶部122に記録される。
 1セットの認識対象について解答が得られた後、処理部11はセットに対する正解率を算出する。この正解率は作業記憶部122に記録される。上述の例では、作業記憶部122は、認識対象ごとの解答時間と解答の正否との両方を記録しているが、一方のみを記録する構成とすることも可能である。以下では、認識対象ごとの解答時間と、認識対象ごとの解答の正否とを作業情報と呼ぶ。すなわち、作業記憶部122は、認識対象ごとに解答時間と解答の正否との少なくとも一方を作業情報として記録する。
 ここに、図3Bに示すように、入力装置30の画面には選択肢31となるマス目のほか、作業記憶部122に記録した直前の情報を取り消す「取り消し」釦32を付加してもよい。「取り消し」釦32が操作されると、提示制御部111は、作業記憶部122に記録された直前の情報を消去し、直前の認識対象を提示装置20に表示させる。
 この状態で提示装置20に提示された認識対象に対応する選択肢31が被験者により選択されると、この認識対象に関する情報が作業記憶部122に記録される。作業記憶部122に記録される解答時間は、同じ認識対象が提示装置20に最初に提示されてから「取り消し」釦32の操作後に解答が入力装置30に入力された時点までの合計の時間になる。また、作業記憶部122に記録される解答の正否は、「取り消し」釦32の操作後に選択された解答に対する正否になる。
 図3Bには「取り消し」釦32を示しているが、スキップ釦を設けることにより、認識対象に対する選択肢を被験者が選べない場合に次の認識対象に移行することを提示制御部111に通知してもよい。また、被験者が「取り消し」釦32やスキップ釦を操作した場合は履歴を記録することにより、作業課題の難易度の評価に用いることが可能である。
 ところで、提示制御部111は、複数個の認識対象を提示装置20にまとめて提示させる機能を有していてもよい。提示装置20に複数個の認識対象をまとめて提示させる場合には、表示された複数個の認識対象に対して最初に選択肢が選択されるまでの時間を1つの解答時間とし、以後は、次の選択肢が選択されるまでの時間を解答時間とすればよい。つまり、複数個の認識対象を提示装置20に提示した後の経過時間を計測し、選択肢が選択されるたびに区切られる時間を、それぞれの認識対象に対する解答時間に当て嵌めればよい。
 処理部11は、図1に示すように、被験者の集中度に関する評価値を算出する評価演算部110を備える。評価演算部110は、1セットの認識対象が提示装置20に提示され、被験者が入力装置30に入力した情報が作業記憶部122に記録されると、作業記憶部122に記録された作業情報の統計量を用いて被験者の集中度に関する評価値を算出する。
 以下では、評価演算部110が行う処理について説明する。本実施形態で採用している作業は、経験効果や知識の影響を受けにくく、しかも難易度のばらつきが小さいから、作業情報から集中度に関する評価値を客観的に抽出することが可能になる。また、作業情報は、解答時間と解答の正否との少なくとも一方であり、定量的に計測することが容易であり、しかも、作業において比較的多くの選択肢を用いて作業情報を計測しているから、集中度に関する分解能が高くなる。
 評価演算部110は、作業記憶部122に記録された作業情報を、被験者の集中度に関する評価値を算出可能な形式に変換する。個々の作業情報は、認識対象ごとに多少のばらつきがあると考えられるから、作業情報の統計量を用いることにより集中度に関する評価値が算出される。作業情報として解答時間を用いる場合は、たとえば度数分布を用いればよく、作業情報として解答の正否を用いる場合は、たとえば単位時間における正解率を用いればよい。また、作業情報として解答時間と解答の正否との両方を用いる場合は、単位時間ごとに求めた正解率を、当該単位時間ごとの度数に乗じて度数分布を求めればよい。
 以下では、解答時間を用いて集中度に関する評価値を算出する場合について説明する。つまり、評価演算部110は、1セットの認識対象に対して得られた解答時間の集合について度数分布を求め、度数分布から抽出される特徴量を集中度に関する評価値に用いる。作業記憶部122に格納された解答時間を1回の計測の開始からの経過時間に対応付けて表した例を図4に示す。図4の横軸は計測開始からの経過時間であり、縦軸は認識対象ごとの解答時間を表している。図示例では、計測を開始してからの経過時間が短い期間(左端部)と長い期間(右端部)とを比較した場合、計測を開始してからの経過時間が短い期間(左端部)よりも、計測を開始してからの経過時間が長い期間(右端部)のほうが、解答時間が長くなる傾向がみられる。この傾向は、被験者の単調感、疲労、覚醒度の低下、モチベーションの低下などによって活性化が減退していることを表していると考えられる。
 ところで、人が知的作業を実施している状態について、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」との3状態を用いて説明するモデルが考えられている。「作業状態」は、認知資源を対象(作業対象)に割り当てて、作業の処理が進行している状態である。「短期休息」は、認知資源を対象に割り当てているが、無意識に作業の処理が短時間停止している状態である。この状態は一定の確率で生理的に発生する。「長期休息」は、認知資源を対象に割り当てず、長時間にわたって休息をとっている状態である。
 上述した「作業状態」と「短期休息」とは、認知資源を対象に割り当てている状態であるから、集中の状態と考えることができ、「長期休息」は、認知資源を対象に割り当てていない状態であるから、非集中の状態と考えることができる。集中の状態と非集中の状態とを定量的に評価するために、作業記憶部122に格納された解答時間に着目して度数分布を求めたところ、図5に示すような時間占有度ヒストグラムが得られた。
 時間占有度ヒストグラムは、解答時間を複数の区間に分け、全区間における解答時間の総和(計測期間)に対する各区間ごとの解答時間の総和の比率を時間占有度として表したヒストグラムであって、横軸は対数目盛で解答時間を表し、縦軸は時間占有度を表している。上述のような作業を行った場合の時間占有度ヒストグラムは、図5に示すように、2つのピークを持つ二峰性(bimodal)になるという結果が得られた。
 この時間占有度ヒストグラムにおいて、解答時間が短いほうのピークを持つ第1の山部M1は「作業状態」と「短期休息」とが混合した状態であり、解答時間が長いほうのピークを持つ第2の山部M2は「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とが混合した状態であると考えられる。本実施形態は、上述した作業を行ったときの解答時間に基づいて得られた時間占有度ヒストグラムを解釈するために上述したモデルを採用している。
 第1のピークP1(第1の山部M1)と第2のピークP2(第2の山部M2)とは、それぞれが対数正規分布に似た形状を有しているから、上述した時間占有度ヒストグラムは、2つの対数正規分布の確率密度関数の重ね合わせとして近似する当て嵌めが可能であると推定される。図5に示す例では、第1のピークP1は第2のピークP2よりも時間占有度が大きいから、第1のピークP1が時間占有度のもっとも大きいピークであって、第2のピークP2が時間占有度が次に大きいピークになる。つまり、第1の山部M1は第1のピークP1を持ち、第2の山部M2は第2のピークP2を持つ。
 いま、第1の山部M1に当て嵌める対数正規分布の確率密度関数をf1(t)とし、第2の山部M2に当て嵌める対数正規分布の確率密度関数をf2(t)とする。時間占有度ヒストグラムを表す関数f(t)は、f(t)=f1(t)+f2(t)で表される。ここで、関数f1(t)の期待値をEとし、第1の山部M1に含まれる解答数を仮にN1とし第2の山部M2に含まれる解答数を仮にN2とする。
 第1の山部M1に相当する面積S1は、S1=E×N1で表される。また、上述したように、第2の山部M2を「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とが混合した状態を表すと仮定しているから、第2の山部M2の面積のうち「作業状態」と「短期休息」とに相当する面積S2は、S2=E×N2で表されると考えられる。
 N1+N2は解答数の総数であるから、N1+N2=Nとおけば、時間占有度ヒストグラムにおいて、「作業状態」と「短期休息」とに相当する総面積Sは、S=S1+S2=E×Nと表される。求めた総面積Sは集中の状態の総時間(集中時間)に相当する。つまり、解答時間の総和(計測期間)に対する総面積Sの割合は、集中度を定量的に評価する評価値として用いることができる。なお、計測期間から総面積Sを減算すれば、非集中の状態の総時間(非集中時間)が求められる。
 上述のようにして集中度の評価値を求めるには、時間占有度ヒストグラムに、当て嵌めるように関数f1(t)および関数f2(t)のパラメータを定める必要がある。関数f1(t),f2(t)は、ともに対数正規分布の確率密度関数であるから、関数f(t)にもっとも適合するように、関数f1(t),f2(t)のそれぞれについて、パラメータ(平均値と分散)を最適化する。
 関数f1(t),f2(t)について最適なパラメータを探索する解空間は広大であるから、EMアルゴリズムのような周知のアルゴリズムを用いてパラメータの最尤値を求める必要がある。関数f1(t),f2(t)のパラメータは、初期値が適切に設定されていれば比較的短い時間で収束するが、収束しない場合には初期値を変更し、パラメータが収束するまで初期値の変更を繰り返す。
 上述のようにして集中度の評価値を求めるために、評価演算部110は、図1に示すように、時間占有度ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部112と、時間占有度ヒストグラムに関数を当て嵌める当て嵌め部113とを備える。さらに、評価演算部110は、当て嵌めた関数のパラメータを用いて集中時間あるいは集中度を算出する計算部114を備える。
 当て嵌め部113は、上述したように、時間占有度ヒストグラムに、2つの対数正規分布の確率密度関数f1(t),f2(t)を当て嵌める。つまり、当て嵌め部113は、時間占有度ヒストグラムを、第1の山部M1に当て嵌めた第1の対数正規分布の確率密度関数f1(t)と、第2の山部M2に当て嵌めた第2の対数正規分布の確率密度関数f2(t)との重ね合わせとして近似する。計算部114は、第1の対数正規分布の確率密度関数f1(t)から求められる期待値を特徴量として抽出し、この特徴量と解答の総数との積を集中時間として算出する。さらに、計算部114は、求めた集中時間の計測期間に対する割合を集中度に相当する評価値として算出する。また、計算部114は、求めた集中時間を計測期間から減算した値を非集中時間として算出し、非集中時間の計測期間に対する割合を非集中度に相当する評価値として算出してもよい。
 上述した実施形態は、提示装置20に問題を提示させ、かつ問題を1問ずつ順に提示する場合を想定して説明した。ただし、上述したように、解答時間は解答間の時間を用いることによって計測することも可能である。たとえば、入力装置30に1問(第1の問題)の解答を入力し終わった時刻と次の1問(第2の問題)の解答を入力し終わった時刻との間の時間を1問(第1の問題)の解答時間に用いてもよい。すなわち、第1の問題の解答を入力し終わった時刻と次の1問(第2の問題)の解答を入力し終わった時刻との間の時間を第2の問題の解答時間に用いてもよい。解答時間を解答間の時間とする場合、提示装置20を用いることなく解答時間を求めることが可能である。すなわち、紙などに問題を記載して被験者に提示し、解答を入力装置30に入力させ、問題ごとに解答が入力され終わった時刻を記録すれば、解答時間が求められる。なお、紙などに記載された問題が被験者に提示される場合、問題は1枚に一覧で示されている必要はなく、1枚に1問ずつ記載されていてもよい。
 (実施形態2)
 実施形態1は3状態モデルを用いる場合について説明したが、本実施形態はより簡易な2状態モデルを用いる例について説明する。
 いま、解答時間が規定した基準時間内である状態を「作業状態」、解答時間が基準時間を超える状態を「休憩状態」と呼ぶことにする。作業状態は集中状態、休憩状態は非集中状態と言い換えてもよい。作業状態と休憩状態との遷移は、たとえばマルコフモデルで表される。休憩状態は、さらに休憩状態の時間の長さに応じて2段階に分けることも考えられるが、ここでは作業状態と休憩状態との2状態のマルコフモデルを想定する。このようなモデルを想定すると、解答時間の度数分布は作業状態と休憩状態との2状態を反映するという仮定が得られる。
 この仮定を検証するために、作業記憶部122に格納された解答時間に着目して度数分布を求め、時間軸を対数としたヒストグラムを作成した。ヒストグラムを作成すると、図6に示すように、解答時間が比較的短い範囲において、対数正規分布にほぼ当て嵌まる領域D1と、この対数正規分布には当て嵌まらない領域D2とが生じるという結果が得られた。すなわち、解答時間が比較的短い領域D1は1つの対数正規分布に当て嵌まるが、解答時間が比較的長い領域D2はこの対数正規分布に当て嵌まらないという結果になった。対数正規分布にほぼ当て嵌まる領域D1は、集中度が比較的高い作業状態であるとみなされる。また、対数正規分布に当て嵌まらない領域D2は解答時間が比較的長いから、休憩状態に相当すると考えられる。このモデルでは、実施形態1のモデルと同様に、2個のベル型の領域を有し、それぞれの領域D1,D2が対数正規分布に当て嵌められるとみなしている。
 そこで、解答時間に基準時間を設定し、ヒストグラムのうち解答時間が適宜に定めた基準時間内である領域を作業状態の領域とみなせば、この領域のパラメータを特徴量として集中度に関する評価値に用いることが可能になる。基準時間は、対数正規分布に当て嵌まる領域D1の上限付近に設定される。なお、対数正規分布に当て嵌まらない領域D2は休憩状態の領域に相当する。
 実施形態1では、領域D2における被験者の状態を「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とが混合した状態と考えるのに対して、本実施形態では、領域D2における被験者の状態を「長期休息」の状態とみなす点が異なる。つまり、領域D1における被験者の状態を作業状態(集中の状態)とみなし、領域D2における被験者の状態を休憩状態(非集中の状態)とみなしている。
 ここでは、時間軸を対数軸とした解答時間に関するヒストグラムが対数正規分布に当て嵌められるとみなしている。したがって、作業状態に相当する領域から平均値μおよび標準偏差σが求められる。また、作業状態に相当するに度数のピーク値αが求められる。これらのパラメータ(μ,σ,α)を用いることにより、以下のように、作業状態の領域から特徴量が得られる。
 すなわち、作業状態に相当する領域D1の標準偏差σ、あるいは標準偏差σに対するピーク値αの比(=α/σ)は、作業状態に相当する領域D2の尖度を表しており、この領域D2の形状の尖度は集中度を反映している。したがって、標準偏差σあるいは比α/σが集中度に関する評価値として算出される。
 ところで、図6に示すような解答時間のヒストグラムからパラメータ(μ,σ,α)を求める方法は定式化できない。そのため、パラメータの様々な組合せを発生させ、ヒストグラムにもっともよく当て嵌まるパラメータを選択する。パラメータの様々な組合せを発生させるために総当たり法を用いると、パラメータを抽出する際に膨大な時間を要するから、パラメータの選択には上述したEMアルゴリズム、あるいは遺伝的アルゴリズムを用いることが望ましい。
 以上説明したように、評価演算部110は、作業記憶部122に記録された解答時間を用いて解答時間の度数分布を求め、この度数分布の時間軸を対数軸としたヒストグラムについて作業状態に相当する領域を抽出する。さらに、評価演算部110は、作業状態に相当する領域のパラメータを用いることにより集中度に関する評価値を算出する。なお、評価演算部110が生成したヒストグラムと、ヒストグラムから求められるパラメータ(μ,σ,α)と、ヒストグラムから算出された評価値とは、必要に応じて提示装置20を兼ねた表示装置に表示される。他の構成および動作は実施形態1と同様である。
 なお、評価装置10が第3のI/F部133を介してサーバのような他装置40と通信する場合、問題を他装置40から認識対象記憶部121に転送することによって問題を随時更新することが可能になる。また、評価装置10の機能をサーバのような他装置40に設け、提示装置20と入力装置30とI/F部13とを備える装置と他装置40とによって知的生産性分析装置を構成してもよい。
 評価演算部110において作業記憶部122が記憶している作業情報から集中度に関する評価値を算出する方法は、上述の方法に限定されない。たとえば、上述した例では、ヒストグラムにおいて作業状態のみに着目しているが、作業状態と休憩状態とに分離する技術を採用することが可能である。また、作業情報は、解答時間に代えて解答の正否を用いたり、解答時間と解答の正否との両方を用いることも可能である。
 ところで、被験者の集中度は、作業空間の照度、温度、湿度、騒音、臭気などの環境要素の影響を受けることが予測される。この予測を検証するには、環境要素と集中度との関係を計測する必要がある。そこで、図7に示すように、評価装置10は、集中度に影響することが予測される環境要素のうちの少なくとも1種類を計測する環境センサ14を備える。環境センサ14が評価装置10に付属することは必須ではなく、環境センサ14がI/F部13に接続される構成が採用されてもよい。
 ここで、評価演算部110が解答時間の統計量を用いて集中度に関する評価値を算出している場合、集中度の計測を行う間に環境要素に変化が生じると、評価値の変化が、集中度の変化に起因するか環境要素の変化に起因するかを区別できなくなる。そのため、1セットの認識対象を提示している間には、環境要素を固定しておく必要がある。また、作業情報がどのような環境で得られたかを記録するために、環境センサ14が計測した環境要素を評価演算部110が算出した評価値と対応付けて結果記憶部123に記録する。
 結果記憶部123は、集中度に関する評価値を環境要素に対応付けて被験者ごとに記録する。そのため、結果記憶部123に記録された情報を用いると、集中度が環境要素の影響をどのように受けるかを評価することが可能になる。
 さらに、1セットの認識対象を提示している期間に、環境要素が所定の許容範囲を逸脱して変化したことを環境センサ14が検出する場合も想定される。そこで、1セットの認識対象を提示している期間に、環境センサ14が計測した環境要素が許容範囲を逸脱すると、環境センサ14が計測した環境要素を解答時間に対応付けて作業記憶部122に記録する構成を採用してもよい。この構成を採用すると、1セットの認識対象を提示している期間において環境要素ごとに解答時間を区別して記録することが可能になる。
 評価演算部110は、環境要素ごとに集中度に関する評価値を求めることにより、環境要素に応じた集中度の変化を検出することが可能になる。ただし、1セットに含まれる認識対象の個数が多くなると、疲労による集中度の低下が生じるから、1セットの認識対象を提示している間に環境要素を変化させる場合には、環境要素の変化は2~3回程度に留めることが望ましい。
 上述した実施形態では、作業情報から集中度に関する評価値を算出しており、集中度の個人差を考慮していない。集中度の個人差を考慮する場合は、被験者ごとに解答時間の履歴を記録しておき、解答時間から求められる集中度に関する評価値を環境要素ごとに算出することにより、環境要素ごとの集中度の変化を個人ごとに相対化すればよい。このように集中度に関する評価値の絶対値を用いるのではなく、特定の環境要素に対する相対値を用いることにより、環境要素の影響の個人差を軽減することが可能になる。
 なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論のことである。

Claims (8)

  1.  被験者に複数個の認識対象を提示する提示装置と、
     前記複数個の認識対象の各々について、認識対象に対する精神的作業である作業課題の解答を前記被験者に入力させる入力装置と、
     前記複数個の認識対象の各々における認識対象が前記提示装置に提示された時点から前記解答が前記入力装置に入力された時点までの解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を用いて、精神的作業に関する前記被験者の集中度を評価する評価装置とを備え、
     前記作業課題は、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象が内包している所定の複数種類の認知要素を抽出する作業と、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象から抽出した前記所定の複数種類の認知要素に適合する選択肢を、前記所定の複数種類の認知要素の各々に設定されている選択項目を組み合わせた個数の複数の選択肢から選択する作業とであって、
     前記評価装置は、
     前記複数個の認識対象を格納している認識対象記憶部と、
     前記認識対象記憶部に格納された前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる機能と、前記複数個の認識対象の各々における前記複数の選択肢を前記提示装置に提示させる機能とを備える提示制御部と、
     前記複数個の認識対象の各々について前記解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を作業情報として記録する作業記憶部と、
     前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる間に前記作業記憶部が記録した前記作業情報の統計量により、前記集中度の評価値を算出する評価演算部とを備える
     ことを特徴とする集中度計測装置。
  2.  前記評価演算部は、
     前記解答時間を複数の区間に分け、前記複数の区間の各々について、前記解答時間の総和に対する区間の前記解答時間の総和の比率を時間占有度とし、前記時間占有度の分布を表す時間占有度ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
     前記時間占有度ヒストグラムを、前記時間占有度がもっとも大きい第1のピークを持つ第1の山部に当て嵌めた第1の対数正規分布の確率密度関数と、前記時間占有度が次に大きい第2のピークを持つ第2の山部に当て嵌めた第2の対数正規分布の確率密度関数との重ね合わせとして近似する当て嵌め部と、
     前記第1の対数正規分布の確率密度関数から求められる期待値を特徴量として抽出し、かつ当該特徴量と前記解答の総数との積を集中時間として算出し、さらに前記解答時間の総和である計測期間に対する前記集中時間を前記評価値として算出する計算部とを備える
     ことを特徴とする請求項1記載の集中度計測装置。
  3.  前記計算部は、前記計測期間から前記集中時間を減算した値を、前記計測期間における非集中時間として求めることを特徴とする請求項2記載の集中度計測装置。
  4.  前記複数個の認識対象の各々は3桁以上の数字であり、前記所定の複数種類の認知要素の各々は当該数字の各桁の数字であり、前記選択項目は、複数の数字を含みかつ3種類以上のグループに分けた数字群であって、前記作業が、前記所定の複数種類の認知要素をそれぞれが属する数字群に分類する作業であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の集中度計測装置。
  5.  前記複数個の認識対象の各々は、前記所定の複数種類の認知要素として3種類以上の認知要素が抽出可能となるように提示される単語であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の集中度計測装置。
  6.  前記被験者の環境において前記集中度に影響する複数種類の環境要素のうちの少なくとも1種類を計測する環境センサと、
     前記環境センサが計測した環境要素を前記評価演算部が算出した前記評価値と対応付けて記録する結果記憶部とをさらに備える
     ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の集中度計測装置。
  7.  前記提示装置および前記入力装置は、前記評価装置と一体に設けられていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の集中度計測装置。
  8.  複数個の認識対象を提示装置に提示させ、前記複数個の認識対象の各々について、認識対象が内包している所定の複数種類の認知要素を抽出する作業と、前記複数個の認識対象の各々について、前記所定の複数種類の認知要素の各々に設定されている選択項目を組み合わせた個数の複数の選択肢から、認識対象から抽出した前記所定の複数種類の認知要素に適合する選択肢を選択する作業とを作業課題として、前記複数個の認識対象の各々について、被験者に認識対象に対する精神的作業である作業課題の解答を入力装置から入力させ、前記複数個の認識対象の各々における認識対象が前記提示装置に提示された時点から前記解答が前記入力装置に入力された時点までの解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を用いて、精神的作業に関する前記被験者の集中度を評価する評価装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
     前記コンピュータを、
     前記複数個の認識対象を格納している認識対象記憶部と、
     前記認識対象記憶部に格納された前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる機能と、前記複数個の認識対象の各々における前記複数の選択肢を前記提示装置に提示させる機能とを備える提示制御部と、
     前記複数個の認識対象の各々について前記解答時間と前記解答の正否との少なくとも一方を作業情報として記録する作業記憶部と、
     前記複数個の認識対象を前記提示装置に提示させる間に前記作業記憶部が記録した前記作業情報の統計量により、前記集中度の評価値を算出する評価演算部とを備える
     評価装置として機能させるプログラム。
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