Labvancedの生理学ツールボックスが示す、参加者のウェブカメラフィードが視線追跡、顔の感情検出、心拍数検出の3つの同期したデータチャネルに分岐するイラスト。

リモート生理測定

Labvancedは、単一の参加者ウェブカメラから、視線追跡、感情検出、心拍数検出（rPPG）の3つの生理的信号を同時にキャプチャすることで、リモート生理モニタリングを可能にします。研究者は、EEGシステム、GSRセンサー、または専用のハードウェア眼球トラッカーを購入することなく、1つの研究で視線、表情、心血管データを組み合わせることができます。

目次

概要 | リモート生理測定とは？

生理測定とは、身体の信号、視線の行動、顔の表情、心血管活動を使用して心理的および認知的状態を示すことです。従来、各信号は専用のハードウェアを必要としていました：眼球トラッカー、顔のコーディング装置、パルスオキシメーターまたはECG電極、それぞれにキャリブレーション手順、データストリーム、同期の問題がありました。

Labvancedの生理学ツールボックスは、そのハードウェアスタックを参加者自身のウェブカメラという単一のバイオセンシング入力に統合します。

3つの信号、1つのウェブカメラ：動作の仕組み

すべての信号は、参加者のウェブカメラフィードを読み取る同じデバイス内のパイプラインによって処理されるため、複数の信号を有効にしても、複数のカメラストリームを開く必要はなく、参加者に2回の許可を求める必要もありません。各検出器は独立して動作し、視線推定と注視検出、顔の表情分類、およびrPPGベースの心拍数推定を行い、研究者が視線のシフト、顔の影響の変化、および心拍数の変動を同じ試行のタイムスタンプに合わせて配置できるように、共有された時刻合わせデータグリッドに出力を報告します。

どの信号を実行するかの選択は完全に研究者に委ねられています。たとえば、視線と顔の影響だけを必要とする研究は、眼球トラッキングと感情検出を有効にし、心拍数検出をオフにすることができ、3つすべてを同時にオンにする必要はありません。


信号測定内容精度
眼球トラッキング視線の位置、注視点、興味領域（AOI）1.3視覚度の精度；Pearson r > 0.9 vs. EyeLink 1000、独立に検証済み (Kaduk et al., 2024)
感情検出カテゴリカル感情ラベル、バレンス、覚醒感情ごとにばらつきがあるが、90%以上の正確性（Labvanced自身の独自アルゴリズム；独立した検証研究は未実施）
心拍数検出（rPPG）1分あたりの拍動数（BPM）、信頼区間実際の心拍数の1〜3%以内に予想される（Labvanced自身の独自アルゴリズム；独立した検証研究は未実施）

各検出器は、研究の生理学設定内の個別の機能トグルです。すべての処理は参加者のデバイス上で行われます。生のビデオはLabvancedのサーバーには決して到達せず、数値出力（視線座標、感情ラベル、BPM値）だけが送信され、すべての組み合わせがGDPRに準拠しています。

なぜ研究者はハードウェアを所有する必要がないのか

このようなマルチモーダル研究を専用ハードウェアで実施するには、通常、眼球トラッカー、顔のコーディングシステムまたは訓練されたコーダー、パルスオキシメーターまたはECGのセットアップが必要であり、最初の参加者がスケジュールされる前に購入、キャリブレーション、同期を別々に行う必要があります。そのコストと複雑さが、マルチモーダル生理学研究が資金が豊富な研究室に限られている大きな理由の一部です。

Labvancedは、機器の必要性を完全に取り除きます。視線、顔の影響、心拍数はすべて同じウェブカメラフィードから取得されるため、参加者はラボ内でも完全リモートでも、ノートパソコンや電話に既に内蔵されているカメラ以外は何も必要ありません。これが、3つの信号が関連のない3つの機能としてではなく、調整された機能として扱われる理由でもあります：組み合わせることで、研究者は注意（視線）、感情反応（感情）、生理的覚醒（心拍数）を1つのセッションで測定でき、これは別々の3つのハードウェアを組み立てて同期させる必要がある他の方法にはありません。

1つのLabvancedウェブカメラ録画が同時に3つの生理的測定を生成している様子：視線追跡、感情検出、rPPG心拍数1つのLabvancedウェブカメラ録画が同時に3つの生理的測定を生成している様子：視線追跡、感情検出、rPPG心拍数

方法論的基盤

ウェブカメラによる眼球トラッキングはハードウェアに対して独立に検証されています： peer-reviewed比較研究によると、EyeLink 1000に対して1.3視覚度の精度と、0.9以上のPearson相関が確認されました (Kaduk et al., 2024)。

感情検出と心拍数検出（rPPG）は、公開された各分野の研究に基づくLabvanced自身の独自アルゴリズムです。独立した検証研究はまだ未実施であり、Labvancedはその研究を実施したい研究室を探しています。

収集データ

眼球トラッキングと感情検出をリモート生理測定と組み合わせることにより、すべての研究は生のビデオだけでなく、同時生理データ収集の完全で構造化された記録をエクスポートします。

  • **眼球トラッキング：**視線の位置（X、Y）、注視回数、注視持続時間、最初の注視までの時間、AOIレベルのメトリック、タイムスタンプ、信頼区間
  • 感情検出： 8つのカテゴリカル感情ラベル（怒り、軽蔑、嫌悪、恐怖、喜び、中立、悲しみ、驚き）、連続的なバレンスと覚醒スコア、タイムスタンプ、信頼スコア
  • 心拍数検出（rPPG）： 1分あたりの拍動数（BPM）、タイムスタンプ、信頼区間

すべての3つのデータストリームは、同じ試行時計に対してタイムスタンプされ、行動データやアンケートデータとともに、単一のCSV、XLSX、またはTSVファイルとしてエクスポート可能です。

Labvancedで作成されたウェブカメラの視線追跡タスクを見つめる人

ウェブカメラ視線追跡

組み込まれたコードなしでピアレビューされたウェブカメラ視線追跡により、視線パターンと視覚的注意をキャプチャします。

Labvancedで使用されるウェブカメラの感情検出用の顔表情分析オーバーレイがある人の顔

感情検出

顔の表情を連続的なバレンス値と覚醒スコアを用いてカテゴリー的な感情に分類します。

LabvancedにおけるリモートrPPG心拍数検出を表す心拍数波形

心拍数検出 (rPPG)

リモート光学式脈拍計を使用して、参加者のウェブカメラフィードから1分間の拍動数を推定します。

行動データとの統合

生理学的信号は、Labvancedが記録する他のすべての実験タイムライン上に位置するため、研究は通常、視線追跡、感情検出、心拍数のみに制限されることはありません。これらの行動測定は同じセッションで実行され、共有されたタイムスタンプグリッド上でエクスポートされ、参加者が行ったことと、その瞬間に体がしていたことを一致させます：

  • マウス追跡: 連続的なカーソル移動。意思決定プロセス、ためらい、またはインターフェイスの相互作用に関する研究に役立ちます。Mouse Trackingを参照してください。
  • 反応時間: 各試行のミリ秒レベルの応答遅延。Precision Timing / Reaction Timingを参照してください。
  • タスク応答: 参加者の実際の回答、選択、および評価

研究の応用

生理学的信号を組み合わせることで、単一の測定では答えられない研究課題が生じます：

  • 感情と注意の処理: 参加者が見たもの（視線）とそれに対する感情（感情）、そしてその時の覚醒度（心拍数）を関連付けること
  • 認知負荷とストレス研究: 高負荷のタスク中に、視線や顔の感情と並行して心拍数を追跡すること。ウェアラブルセンサーは不要です。
  • マーケティングとUX研究: インターフェイス、広告、または製品画像に対する視覚的注意、感情的反応、そして生理的覚醒を単一のリモートセッションで測定すること
  • 人間とAIの相互作用: 参加者がAIシステムまたはエージェントと関わる際の視線、感情、覚醒がどのように変化するかをキャプチャすること
  • リモートおよび大規模な多モーダル研究: ハードウェア依存の方法では実現不可能な分散参加者サンプルで生理学的プロトコルを実行すること

ハードウェアが適切な選択となる場合

ウェブカメラベースの測定は、あらゆる場所で臨床機器の代わりにはなりません：EEG、GSR、およびECGグレードの心臓データはすべて物理センサーを必要とし、ハードウェアの視線追跡器はパラダイムがサブ度精度または高サンプリングレートを必要とする場合に、ウェブカメラベースの視線推定よりも優れています。

EEG、GSR、およびその他のハードウェアデバイスを接続するために使用されるLabvancedデスクトップアプリ

デスクトップアプリ

デスクトップアプリを使用して、Lab Streaming Layer (LSL) プロトコルを介してEEG、GSR、およびその他のハードウェアデバイスに接続して、研究室内の研究を実施します。

実際にその機器が必要な研究のために、LabvancedのデスクトップアプリはLab Streaming Layer (LSL) プロトコルを介してEEG、GSR、およびその他のハードウェアデバイスに接続するため、外部ハードウェアの記録を上記のウェブカメラベースの信号と同じ実験タイムラインで同期させることができます。正しい選択は研究課題によって異なります：ウェブカメラベースの生理学的測定はリモート、大規模、分散サンプルにスケールします；ハードウェアは、生の神経または電気皮膚信号が研究対象自体である場合に標準となります。

よくある質問


視線追跡、感情検出、心拍数検出を同じ研究で実行できますか？
はい。各信号は研究の生理学設定における独立した機能スイッチであり、同じタスクに対して任意の組み合わせを有効にできます。これらは同じウェブカメラフィードから読み取られ、共有された、タイムアラインされたデータグリッドで報告されます。

Labvancedで生理データを収集するために特別なハードウェアは必要ですか？
いいえ。視線追跡、感情検出、および心拍数検出 (rPPG) はすべて、参加者の既存のウェブカメラを使用して実行され、研究室内でも完全リモートでも、EEGキャップ、GSRセンサー、ウェアラブルデバイス、または専用の視線追跡ハードウェアはこれらの三つの信号には必要ありません。

ウェブカメラベースの生理学的測定はどのくらい正確ですか？
ウェブカメラ視線追跡は、1.3視覚度の正確さで、ペアレビューされた研究において独立して検証されており、EyeLink 1000ハードウェアシステムに対するPearson相関は0.9を超えています (Kaduk et al., 2024)。感情検出と心拍数検出 (rPPG) はLabvanced独自のアルゴリズムであり、文献で確立された方法に基づいて構築されています：感情検出は感情を平均して90％以上の精度を達成し、個々の感情間での変動があります。また、心拍数検出は実際の心拍数の±1～3％内になると予測されています。両者の独立した検証研究はまだ行われておらず、Labvancedはそれらを実施する研究パートナーを求めています。

ウェブカメラベースの生理データ収集はGDPRに準拠していますか？
はい。これら三つの信号はすべて、参加者のデバイス上でクライアント側で処理されます。生のビデオはLabvancedのサーバーに送信されたり、保存されたりすることはなく、得られた数値データ（視線座標、感情ラベル、BPM値）のみが処理されます。

次の研究でリモート生理測定を使用する

視線、顔の感情、心拍数データを単一のリモートまたは研究室内セッションで組み合わせ、各信号ごとに異なるハードウェアを組み立てることなく実施します。

  • 同じタスクで視線追跡、感情検出、心拍数検出の任意の組み合わせを有効にします
  • 同じセットアップで完全リモート、研究室内、またはハイブリッド研究を実行します
  • 行動データや質問票データとともに、1つの実験タイムラインに揃えられた三つの信号をすべてエクスポートします