生体電気信号計測を活かす製品開発の基礎と脳波心電図筋電図活用事例

はじめに：生体電気信号計測が製造業にもたらす変革

生体電気信号計測という言葉を聞くと、医療分野や研究室を思い浮かべる方が多いかもしれません。
ですが実は今、製造業の現場でもこの技術に対する注目が急速に高まっています。
特に生体電気信号――すなわち脳波（EEG）、心電図（ECG）、筋電図（EMG）――の測定と活用は、従来のアナログ的な価値観にとどまっていた日本の製造現場に、新たな進化の道筋をもたらす可能性を秘めています。

この記事では、生体電気信号計測の基礎を整理しつつ、具体的な製品開発と現場活用の事例、そして現場目線の実践的な課題や次世代の業界動向に焦点を当てていきます。
調達購買担当、ものづくりの現場、バイヤーを目指す方はもちろん、サプライヤーとして付加価値提案を目指す方にも読んでいただきたい内容です。

生体電気信号計測の基礎理解

生体電気信号とは何か

生体電気信号とは、生体が発する非常に微弱な電気的な変化を指します。
神経や筋肉の活動、心臓などの臓器の動きに伴って生じる微弱な電圧変動です。

代表的なものは以下の３つです。

脳波（EEG：Electroencephalogram）：大脳皮質の神経細胞の活動を記録する信号。
心電図（ECG：Electrocardiogram）：心臓の動きによる電位変化。
筋電図（EMG：Electromyogram）：筋肉の収縮に伴う活動電位。

これらはいずれもごく微弱な電圧（マイクロボルトからミリボルト）の変化を高感度計測器で捉え、波形やスペクトル解析を通じて活動の状態を可視化します。

製造業で生体電気信号計測が注目される背景

従来の製造業では、人の作業や機械の制御、自動化ラインの安定運用を「現場作業者の経験」や「設備の稼働データ」で最適化してきました。
しかし、高齢化や熟練技術者不足、働き方改革による多様な人材登用の流れの中、ヒューマンファクターを数値化し、見える化することの意義が高まっています。

とくに最近では、作業者の状態を生体信号でリアルタイムにモニターし、疲労度・集中度・ストレス度の定量管理、自動化設備の協働安全性の評価、医療機器や健康機器の製品開発でのユーザーエクスペリエンス向上など、応用範囲は急速に広がっています。

脳波（EEG）の製品開発&現場活用事例

作業者の脳疲労・集中度可視化による安全性向上

段取り替えや安全確認など、人間の注意力が直接安全や品質に影響する工程では、作業者の集中度や脳疲労の見える化が重要になっています。
最新のウェアラブルEEGセンサーをヘルメットやキャップ内側に実装し、「脳波からα波・β波・θ波成分をリアルタイムで解析→疲労度を数値表示（スコア化）」することで、現場の安全教育・交代タイミングの最適化・ヒヤリハット防止策に展開している現場があります。

これは「勘と経験」で判断していた従来のアプローチに比べ、客観的な定量指標として現場の納得性と再現性を大きく向上させるものです。

新製品UI/UX評価やモチベーション測定

新しい産業機器、人にやさしい操作パネルやユーザーインターフェースの設計時、被験者の脳波変化から「どのステップでストレスを感じるか」「どのUIがリラックスして使えるか」を定量評価できます。
VOC（顧客の声）を主観的なアンケートだけでなく、脳波変化という生理指標で裏付けることで、より説得力ある製品開発仮説の構築が可能です。

心電図（ECG）の製品開発&現場活用事例

心拍数による作業負荷・ストレス管理

現場作業者に小型心電図センサーを装着し、心拍変動（HRV：heart rate variability）を解析することで、作業負担・心理ストレス・急な体調異常徴候をモニター可能です。
動的なライン作業や、高温・重労働現場でヒートストレス・過労リスクを見える化し、アラート通知や作業割り当ての最適化に利用する現場が増えています。
設備トラブル時や一時的な工程負荷増にも、心電図変化からいち早く対応できることは、従来の「体感による申告」よりも明確にリスク管理を高度化します。

運転者・重機操縦者の覚醒度トラッキング

フォークリフトや運搬車両、操作盤付き重機においては、オペレーターの覚醒度低下や異常ストレスが事故や操業ロスに直結します。
運転席や作業服に心電図パッチを組み込み、AIアルゴリズムで「通常状態」「危険水準」「緊急停止推奨」など段階的にフィードバックを行う実例も増えており、新たなヒューマンエラー対策として効果的です。

筋電図（EMG）の製品開発&現場活用事例

作業姿勢・動作分析を用いた動作最適化

筋電図を用いた最大の強みは、「どの筋肉群がどの程度の負荷で働いているか」を詳細に把握できることです。
組立やピッキング工程、重量物ハンドリングなど、姿勢・動作由来の労災や疲労に悩む現場では、筋電図センサーを腕や腰、脚に装着して作業の負荷分布・繰り返し動作の均質性を評価、作業標準書へのフィードバックや動線・ポジション改善に活用されています。

また、筋肉の使い過ぎや疲労兆候を検出し、事前に作業交替やストレッチタイムを指示する仕組みも先進的な現場では導入が進みつつあります。

ロボット・アシストスーツ開発への活用

高齢作業者や多様な人材活用が求められる現場では、装着型パワーアシストスーツやコラボレーティブロボットが注目されています。
筋電図からユーザーの「動かそうとする意思信号」を検出し、リアルタイムでアシスト動作の強度やタイミングを自動調整する仕組みが、現場適用へのカギとなっています。

これは医療リハビリ向けから派生したエンジニアリング応用ですが、現場の生産性と安全性を両立させるIoT現場改善技術の最前線といえるでしょう。

サプライヤー・バイヤー目線で考える業界動向と調達購買戦略

アナログ思考からの脱却がもたらす製造現場改革

日本の製造業には「見て覚える」「体でわかる」という昭和的職人文化がいまだに根強く残っています。
しかし、データ経営・多能工化・多様性への対応が求められる今、生体電気信号計測のような「現場の主観・職人芸を可視化・標準化できる技術」は、人材不足・品質課題の打開策として、特に調達・購買担当者やバイヤーの間で高い関心を集めています。

サプライヤー側としても「センサーデバイスやウェアラブル化提案」「リアルタイムデータ解析＋現場分析レポートをセットで売り込む」など、単なる装置納品から、データ活用と現場ソリューションのトータルパッケージ化が選ばれるポイントとなりつつあります。