JP3293213B2 - Biological rhythm curve measuring device - Google Patents

Biological rhythm curve measuring device

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JP3293213B2
JP3293213B2 JP01116893A JP1116893A JP3293213B2 JP 3293213 B2 JP3293213 B2 JP 3293213B2 JP 01116893 A JP01116893 A JP 01116893A JP 1116893 A JP1116893 A JP 1116893A JP 3293213 B2 JP3293213 B2 JP 3293213B2
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heart rate
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恵美 小山
啓 萩原
健之 今井
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ヒトの心電の計測値か
ら生体リズム曲線を測定するための生体リズム曲線測定
装置に関するものであり、特に、約1日周期の生体リズ
ム(サーカディアンリズム)を日常生活中で測定する用
途に利用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological rhythm curve measuring device for measuring a biological rhythm curve from a measured value of a human electrocardiogram, and more particularly to a biological rhythm (circadian rhythm) having a period of about one day. Is used for the purpose of measuring in daily life.

【0002】[0002]

【従来の技術】様々な生体現象を時系列的に表現する
と、周期性を示すことが多い。しかも、その多くは自励
的な振動であると考えられており、生体リズムと総称さ
れている。生体リズムはその周期によっていくつかの種
類に分けられ、1年という長いものから数秒という短い
ものまである。人間は明期に覚醒度が向上して活動的と
なり、暗期に覚醒度が低下して休息に入るが、これはサ
ーカディアンリズム(Circadian rhyth
m:約1日を周期とするリズム)と呼ばれる生物時計
(Biological clock)によって刻まれ
る生体リズム(Biological rhythm)
の1つである。
2. Description of the Related Art When various biological phenomena are expressed in time series, they often show periodicity. Moreover, many of them are considered to be self-excited vibrations, and are collectively referred to as biological rhythms. Biological rhythms are divided into several types according to their cycles, from as long as one year to as short as several seconds. Humans have increased alertness during the light period and become more active, and have decreased alertness during the dark period and enter rest. This is due to the circadian rhythm (Circadian rhyth).
m: Biological rhythm clocked by a biological clock called a rhythm with a cycle of about one day
It is one of.

【0003】生体リズムのうち、人間の生活に最も関わ
りの深いものは、約1日を周期とするサーカディアンリ
ズムである。人間の代表的なサーカディアンリズムとし
て、体温変動、睡眠覚醒サイクル、ホルモン分泌量変動
などを挙げることができる。その他、心身の活動度、作
業や運動能力、薬品に対する感受性、自律系の機能に至
るまで、人間の生活に付随する生理的現象はサーカディ
アン変動を示すと考えてよい。
[0003] Among biological rhythms, the one most closely related to human life is the circadian rhythm having a cycle of about one day. Typical circadian rhythms of humans include body temperature fluctuations, sleep / wake cycles, and hormone secretion fluctuations. In addition, physiological phenomena associated with human life, ranging from physical and mental activities, work and motor skills, sensitivity to drugs, and autonomic functions, may be considered to indicate circadian fluctuations.

【0004】ヒトのサーカディアンリズムは、深部体温
リズムを中心とするグループと睡眠覚醒サイクルを中心
とするグループとの2系統の振動体群に分かれるのでは
ないかという説が現在のところ有力である。深部体温リ
ズムは明暗周期の影響を受けており、睡眠覚醒サイクル
は社会的同調因子の影響を受けていると言われている。
覚醒度や生体リズムをモニターするには、実験室レベル
ではポリグラフ等のかなり進んだ技術が存在するが、日
常的な作業場面において被験者に苦痛を与えず、また、
その作業行動に支障がなく、非侵襲的に生体の活性度を
モニターすることはできないのが現状である。
At present, the theory that the human circadian rhythm may be divided into two groups of oscillators, a group centered on the core body temperature rhythm and a group centered on the sleep-wake cycle, is prevailing at present. It is said that the core temperature rhythm is affected by the light-dark cycle, and that the sleep-wake cycle is affected by social synchronizing factors.
At the laboratory level, there are quite advanced technologies such as polygraphs to monitor arousal and biological rhythms, but they do not hurt the subject in everyday work situations,
At present, it is not possible to monitor the activity of the living body non-invasively without any hindrance to the work behavior.

【0005】このうち、深部体温のリズムは、外部から
の影響が少なく、明瞭なサーカディアンリズムを示すこ
と、他のリズムとの関係がかなり明らかになっているこ
と、連続計測が可能なことなどから、ヒトのサーカディ
アンリズムの中で最も重要な指標とされている。深部体
温計測法の候補としては、直腸温・鼓膜温(外耳道壁の
奥の温度でもよい)・食道温・深部皮下温・尿温などが
挙げられるが、長時間の連続測定が可能という条件を満
たすものは直腸温である。しかし、いずれも被験者に苦
痛を与える計測法であることが難点である。
[0005] Among these, the rhythm of core body temperature has little influence from the outside, shows a clear circadian rhythm, its relation to other rhythms is quite clear, and continuous measurement is possible. , Is the most important indicator of human circadian rhythm. Candidates for deep body temperature measurement include rectal temperature, eardrum temperature (may be the temperature at the back of the ear canal wall), esophageal temperature, deep subcutaneous temperature, urine temperature, etc. The filling is rectal temperature. However, it is a drawback that all of these methods are painful to the subject.

【0006】直腸温の一般的な計測法は、先端にサーミ
スタを埋め込んだプローブを肛門から10cm以上挿入
し、それが抜けないようにテープで固定する方法であ
る。サーミスタの抵抗値から温度を算出してメモリに記
憶する装置が携帯用体温計として市販されている。ま
た、直腸温を直接計測する方法の他に、対流熱交換方式
で皮膚の表面から深部体温を測定できる装置(コアテン
プ)が市販されている。センサーの直径が大きくなるほ
ど、より深部の体温が計測でき、皮膚表面から約10m
m深さの体温計測まで可能である。しかし、この方式で
はセンサー部で皮膚を加熱する必要があり、リズム計測
のように長時間使用する場合には低温やけどの危険性が
あり、取り扱いに注意しなければならない。
A general method for measuring rectal temperature is a method in which a probe having a thermistor embedded at the tip thereof is inserted at least 10 cm from the anus, and fixed with tape so that the probe does not come off. A device that calculates the temperature from the resistance value of the thermistor and stores it in a memory is commercially available as a portable thermometer. In addition to a method of directly measuring rectal temperature, a device (core temp) capable of measuring core body temperature from the surface of skin by a convection heat exchange method is commercially available. The larger the diameter of the sensor, the deeper the body temperature can be measured, about 10m from the skin surface
It is possible to measure the body temperature at m depth. However, in this method, the skin needs to be heated by the sensor unit, and there is a risk of low-temperature burns when using for a long time, such as in rhythm measurement, and care must be taken when handling.

【0007】上述のように、深部体温の計測は被験者に
対する侵襲が大きくなりがちであり、日常生活の中で被
験者に苦痛を与えることなく、生体リズムを測定するた
めには、深部体温以外の計測項目に着目する必要がある
と考えられる。そこで、例えば、特開平1−29705
3号公報には、睡眠中の心拍数のトレンド曲線の最低点
から体温リズムの最低点を推定する技術が開示されてい
る。また、特願平3−153444号出願では、深部体
温以外の生体信号からサーカディアン変動成分を抽出す
る手段と抽出された成分に対して外乱の影響を補正する
手段とを備えた生体リズム曲線測定装置が提案されてい
る。
As described above, the measurement of the core body temperature tends to be invasive to the subject, and in order to measure the biological rhythm without causing pain to the subject in daily life, measurement other than the core body temperature is required. It is necessary to pay attention to the items. Then, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-29705
No. 3 discloses a technique for estimating the lowest point of the body temperature rhythm from the lowest point of the trend curve of the heart rate during sleep. In addition, Japanese Patent Application No. 3-153444 discloses a biological rhythm curve measuring apparatus including a means for extracting a circadian fluctuation component from a biological signal other than core body temperature and a means for correcting the influence of disturbance on the extracted component. Has been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開平1−29705
3号公報の従来技術では、睡眠中の心拍数のトレンドを
観測するものであるから、睡眠中のリズム曲線しか推定
できないという問題がある。また、従来のトレンド曲線
の導出方法では、リズム曲線推定の精度が不十分である
という問題がある。次に、特願平3−153444号出
願で提案された方法では、深部体温以外の生体信号から
サーカディアン変動成分を抽出する手段及び外乱の影響
を補正する手段の開示が不十分であった。
Problems to be Solved by the Invention
In the prior art disclosed in Japanese Patent Publication No. 3 (1993), since the trend of the heart rate during sleep is observed, there is a problem that only the rhythm curve during sleep can be estimated. Further, the conventional method of deriving a trend curve has a problem that the accuracy of rhythm curve estimation is insufficient. Next, in the method proposed in Japanese Patent Application No. 3-153444, the means for extracting the circadian fluctuation component from the biological signal other than the core body temperature and the means for correcting the influence of disturbance are insufficient.

【0009】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、日常的な作業場面
において、被験者に苦痛を与えず、また、その作業行動
に支障がなく、非侵襲的に生体のリズムを測定できるよ
うにした生体リズム曲線測定装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a subject with no pain in a daily work scene and without hindering the work behavior. It is an object of the present invention to provide a biological rhythm curve measuring device capable of non-invasively measuring the rhythm of a living body.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る生体リズム
曲線測定装置にあっては、上記の課題を解決するため
に、図1に示すように、生体の心拍数を計測するための
主センサー部2と、外乱計測用の副センサー部3と、各
センサー部2、3による計測タイミングを決定するため
のタイマー手段4と、各センサー部2、3による計測結
果を時系列的に記憶するための記憶手段5と、主センサ
ー部2の計測時系列から約1日を周期とするサーカディ
アン変動の成分を抽出するサーカディアン成分抽出手段
10と、抽出されたサーカディアン変動の成分に対して
少なくとも主センサー部2あるいは副センサー部3の計
測結果のうちの1つ以上に基づいて外乱の影響を補正す
る補正手段6と、補正された体温のリズム曲線を出力す
るリズム曲線出力手段8とから構成されるものである。
センサー部3の計測項目としては、外気温、照度、身
体活動度、身体姿勢状態の少なくとも1つ以上を含むこ
とが好ましい。
According to the biological rhythm curve measuring device of the present invention, as shown in FIG. 1, a main sensor for measuring a heart rate of a living body is provided to solve the above-mentioned problems. Unit 2, a sub-sensor unit 3 for disturbance measurement, a timer means 4 for determining a measurement timing by each sensor unit 2, 3, and a unit for storing measurement results by each sensor unit 2, 3 in time series. Storage means 5, circadian component extraction means 10 for extracting a circadian variation component having a cycle of about one day from the measurement time series of the main sensor unit 2, and at least a main sensor unit for the extracted circadian variation component. A correction means 6 for correcting the influence of disturbance based on one or more of the measurement results of the second sensor unit 2 or the sub sensor unit 3, and a rhythm curve output means for outputting a rhythm curve of the corrected body temperature. It is those composed of 8.
It is preferable that the measurement items of the sub sensor unit 3 include at least one of an outside temperature, an illuminance, a physical activity, and a body posture state.

【0011】ここで、サーカディアン成分抽出手段10
は、図5に示すように、主センサー部2の計測結果時系
列の各単位時刻毎にサーカディアン成分を表現する値を
算出する際に用いる周辺時系列データ区間の長さを設定
する区間長さ設定手段11と、サーカディアン成分表現
値算出範囲となる周辺時系列区間を各単位時刻毎に割り
当てるデータ区分手段12と、割り当てられた周辺時系
列区間の時系列データから心拍数の最小値を求める或い
は最小から幾つかのデータを集めてそれらの平均値を求
めることによりサーカディアン成分を表現する値を区間
データレベル代表値として算出する区間データレベル代
表値算出手段13を備えることが好ましい。さらに、前
記補正手段6は、図8に示すように、副センサー部3あ
るいは主センサー部2の少なくとも1つ以上の計測結果
から外乱の出現区間を判別し、その外乱出現区間に生体
の外乱に対する反応遅延時間を加えた区間を外乱の影響
を受ける変動区間として判別する外乱影響判別手段65
と、外乱影響判別手段65の出力結果に応じて主センサ
ー部2のデータから抽出されたサーカディアン成分を削
除補完あるいは修正する外乱影響補正手段62を備える
ことが好ましい。ここで、外乱影響補正手段62は、外
乱影響判別手段65により判別された外乱の影響を受け
る変動区間が前後のデータから補完できる程度に短い場
合には、主センサー部2のデータから抽出されたサーカ
ディアン成分のうち外乱の影響を受ける変動区間を削除
した後、前後のデータから補完を行い、外乱影響判別手
段65により判別された外乱の影響を受ける変動区間が
長くて削除した後、補完ができない場合には、外乱影響
判別手段65により判別された外乱の影響を受ける変動
区間のうち外乱の影響が特に大きいと判断される区間の
みを削除補完した後、全体を下方修正することが好まし
い。なお、図1に示すように、補正されたサーカディア
ン成分から真のリズム曲線を推定する推定手段7と、リ
ズム曲線の特徴パラメータを出力する特徴パラメータ出
力手段9を更に備えることが好ましい。
Here, the circadian component extraction means 10
Is a section length for setting the length of the peripheral time series data section used when calculating a value representing the circadian component for each unit time of the measurement result time series of the main sensor unit 2 as shown in FIG. Setting means 11, data dividing means 12 for allocating a peripheral time series section which is a circadian component expression value calculation range for each unit time, and calculating a minimum value of the heart rate from the time series data of the allocated peripheral time series section. I
Collects some data from the minimum and calculates their average.
Mel preferably comprises a section data level representative value calculating unit 13 for calculating a value representing the circadian component as the section data level representative value by. Further, as shown in FIG. 8, the correcting means 6 determines a disturbance appearance section from at least one or more measurement results of the sub-sensor section 3 or the main sensor section 2, and determines a biological appearance section in the disturbance appearance section.
Effect of the disturbance on the section including the reaction delay time
Disturbance influence judging means 65 for judging as a fluctuation section to receive
And a disturbance influence correction unit 62 that deletes, supplements, or corrects the circadian component extracted from the data of the main sensor unit 2 according to the output result of the disturbance influence determination unit 65. Here, the disturbance influence correction means 62
It is affected by the disturbance determined by the disturbance influence determination means 65.
If the fluctuation section is short enough to complement the previous and subsequent data,
In the case, the circulator extracted from the data of the main sensor
Eliminate fluctuation sections affected by disturbance among the diane components
After that, interpolation is performed from the data before and after
The fluctuation section affected by the disturbance determined by the step 65 is
If it cannot be complemented after being deleted for a long time,
Fluctuation affected by the disturbance determined by the determination means 65
Of the sections that are determined to be particularly affected by disturbance,
It is preferable to lower the whole after deleting and complementing
No. As shown in FIG. 1, it is preferable to further include an estimating means 7 for estimating a true rhythm curve from the corrected circadian component, and a characteristic parameter output means 9 for outputting characteristic parameters of the rhythm curve.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、主センサー部2により生体
の心拍数を計測し、副センサー部3では外気温や照度、
身体活動度、身体姿勢状態などの外乱を計測する。各セ
ンサー部2、3による計測タイミングはタイマー手段4
により決定され、その計測データは記憶手段5に時系列
的に記憶される。この記憶された計測結果に基づいて、
心電計測データから区間長さ設定手段11とデータ区分
手段12と区間データレベル代表値算出手段13を備え
たサーカディアン成分抽出手段10により、各単位時刻
毎に割り当てられた周辺時系列区間の時系列データから
心拍数の最小値を求める或いは最小から幾つかのデータ
を集めてそれらの平均値を求めることによりサーカディ
アン成分を表現する値を区間データレベル代表値として
算出することにより約1日を単位とするサーカディアン
変動の成分を抽出する。次に、外乱計測データに基づい
て外乱影響判別手段65と外乱影響補正手段62とを備
えた補正手段6により、外乱の出現区間を判別し、その
外乱出現区間に生体の外乱に対する反応遅延時間を加え
た区間を外乱の影響を受ける変動区間として判別した
後、その結果に応じて心電計測データから抽出したサー
カディアン成分のデータを削除補完あるいは修正すると
いう手法で外乱の影響を除去し、リズム曲線出力手段8
により体温のリズム曲線を出力するものである。
According to the present invention, the living body is controlled by the main sensor unit 2.
The sub sensor 3 measures the outside temperature, illuminance,
Measures disturbances such as physical activity and body posture. The timing of measurement by each of the sensor units 2 and 3 is determined by timer means 4.
The measurement data is stored in the storage unit 5 in time series. Based on the stored measurement result,
The circadian component extraction means 10 including the section length setting means 11, the data classification means 12, and the section data level representative value calculation means 13 from the electrocardiogram measurement data, the time series of the peripheral time series section assigned for each unit time Calculating the value representing the circadian component as the representative value of the section data level by obtaining the minimum value of the heart rate from the data or collecting some data from the minimum and calculating the average value thereof, about 1 day as a unit The circadian fluctuation component to be extracted. Next, based on the disturbance measurement data, the correcting section 6 including the disturbance influence determining section 65 and the disturbance influence correcting section 62 determines an appearance section of the disturbance, and sets a response delay time to the disturbance of the living body in the disturbance appearance section. After determining the added section as a fluctuation section affected by disturbance, the circadian component data extracted from the electrocardiogram measurement data is deleted or supplemented or corrected according to the result, and the influence of disturbance is removed, and the rhythm curve is removed. Output means 8
Output a rhythm curve of body temperature.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の一実施例のブロック構成図を図1に
示す。本実施例では、検出手段1として、主センサー部
2と副センサー部3を備えている。主センサー部2は、
心電計測用であり、その主な計測項目は、ECG(心電
図)である。現状では、心電図を測定するためには、被
験者の胸部に電極を装着しなければならないため、日常
生活の中で心電図を計測することは難しいが、プローブ
を肛門から10cm以上挿入する直腸温計測に比べれ
ば、被験者に苦痛や羞恥心を与えることはなく、被験者
に対する侵襲の度合いは直腸温の計測に比べれば、大幅
に緩和されている。また、心電図の完全な波形データを
得る代わりに、心拍数や心電R−R間隔(単位時間当た
りの平均値の逆数を利用する)、脈波(脈拍数を利用す
る)、自律神経活動度(単位時間当たりのR−R間隔の
ゆらぎから算出する)などの部分的なデータを得るだけ
でも、以下に説明するように、サーカディアン変動成分
を抽出することは可能であるので、例えば、光電式脈流
計や腕時計型の心拍計により心電計測データを得るよう
に構成しても良い。次に、副センサー部3は、外乱計測
用であり、その主な計測項目は、外気温と照度、及び身
体の活動度、姿勢状態である。この検出手段1による心
電計測と外乱計測のタイミングはタイマー手段4により
決定される。タイマー手段4のタイマー時間を任意に設
定可能とすることにより、可変サンプリングを行うこと
ができる。これにより、リズム変動の大きい部分では、
サンプリング周期を短くし、リズム変動の小さい部分で
はサンプリング周期を長くすることができ、効率的な計
測データの収集が可能となる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, a main sensor unit 2 and a sub sensor unit 3 are provided as the detection unit 1. The main sensor unit 2
It is for electrocardiogram measurement, and its main measurement item is ECG (electrocardiogram). At present, it is difficult to measure an ECG in daily life because an electrode must be attached to the subject's chest in order to measure the ECG, but it is difficult to measure the rectal temperature by inserting a probe at least 10 cm from the anus. By comparison, it does not cause any pain or shame to the subject, and the degree of invasion of the subject is greatly reduced as compared to the measurement of rectal temperature. Instead of obtaining complete ECG waveform data, heart rate, ECG RR interval (using the reciprocal of the average value per unit time), pulse wave (using pulse rate), autonomic nervous activity It is possible to extract the circadian fluctuation component as described below by only obtaining partial data such as (calculated from the fluctuation of the R-R interval per unit time). You may comprise so that electrocardiogram measurement data may be acquired by a pulsimeter or a wristwatch type heart rate monitor. Next, the sub sensor unit 3 is for disturbance measurement, and the main measurement items are the outside air temperature and illuminance, the degree of physical activity, and the posture state. The timing of the electrocardiographic measurement and the disturbance measurement by the detecting means 1 is determined by the timer means 4. By allowing the timer time of the timer means 4 to be set arbitrarily, variable sampling can be performed. As a result, in areas where rhythm fluctuations are large,
The sampling period can be shortened, and the sampling period can be lengthened in a portion where the rhythm variation is small, so that measurement data can be efficiently collected.

【0014】検出手段1の主センサー部2と副センサー
部3の計測データは、記憶手段5に時系列的に記憶され
る。上述のタイマー手段4による計測間隔は、1分〜5
分の範囲とすることが好ましいが、計測間隔は例えば1
分程度に短く設定して、隣接する複数個(例えば5個)
の計測データの平均値を演算し、その平均値を時系列的
に記憶するようにしてもよい。
The measurement data of the main sensor section 2 and the sub sensor section 3 of the detecting means 1 are stored in the storage means 5 in time series. The measurement interval by the timer means 4 is 1 minute to 5 minutes.
Although it is preferable to set the range to minutes, the measurement interval is, for example, 1
Set to be as short as a minute, and adjacent multiple (for example, 5)
May be calculated, and the average value may be stored in chronological order.

【0015】次に、サーカディアン成分抽出手段10で
は、記憶手段5に時系列的に記憶された計測データのう
ち、主センサー部2による心電情報の計測データ時系列
からサーカディアン変動成分を抽出する。次に、補正手
段6では、抽出されたサーカディアン変動成分から計測
ノイズを除去した後、副センサー部3による外乱計測デ
ータに基づいて外乱要素の影響を補正し、さらに、低周
波通過フィルタで高周波ノイズを除去して生体リズム曲
線を取り出すものである。推定手段7は、生体リズムを
近似する周期関数曲線によるカーブフィッティング手段
と、前後の点列からリズム曲線の谷間やピークを推定す
る手段等を有する。
Next, the circadian component extraction means 10 extracts a circadian variation component from the measurement data time series of the electrocardiographic information by the main sensor unit 2 among the measurement data stored in the storage means 5 in time series. Next, the correction means 6 removes the measurement noise from the extracted circadian fluctuation component, corrects the influence of the disturbance element based on the disturbance measurement data by the sub-sensor unit 3, and further, removes the high-frequency noise by a low-pass filter. Is removed to obtain a biological rhythm curve. The estimating means 7 includes a curve fitting means using a periodic function curve approximating a biological rhythm, a means for estimating a valley or a peak of the rhythm curve from a series of points before and after.

【0016】リズム曲線出力手段8は、リズム曲線の波
形を表示する手段であり、例えば、グラフィック機能付
きのLCDディスプレイにより構成されている。特徴パ
ラメータ出力手段9は、生体リズム曲線の特徴を算出し
て出力するものである。ここで、その他のリズム曲線の
特徴としては、例えば、デューティ比やスペクトル、立
ち上がりの傾き、極大値の数、極小値の数などが挙げら
れる。
The rhythm curve output means 8 is a means for displaying a rhythm curve waveform, and is constituted by, for example, an LCD display having a graphic function. The feature parameter output means 9 calculates and outputs the feature of the biological rhythm curve. Here, other characteristics of the rhythm curve include, for example, a duty ratio, a spectrum, a rising slope, the number of local maxima, and the number of local minima.

【0017】次に、検出手段1の詳細な構成を図2に示
し説明する。図中、22は心電情報(心拍数、R−R間
隔など)の計測装置であり、心電(脈拍)センサー21
の出力に応じて、例えば、心拍数やR−R間隔という心
電情報を計測する。その計測データは、データロガー5
1に記憶される。このデータロガー51は各種の計測デ
ータを時系列的に記憶するための記憶手段である。31
は加速度センサーであり、例えば万歩計のような構成
で、被験者の手首に装着されて手首の加速度を検出す
る。32は活動度計であり、手首の加速度に基づいて身
体の活動度を検出する。31は、手首だけでなく、万歩
計のように腹部に装着してもよく、その場合、32は全
身的な活動度を検出するものとなる。その計測データ
は、単位時間当たりの加速度出力のゼロクロスの回数あ
るいは加速度出力の積分値としてデータロガー51に記
憶される。33は受光センサーであり、受光量に応じて
通電量が変化するものである。34は照度計であり、受
光センサー33の出力により周囲照度を計測する。その
計測データは、データロガー51に記憶される。35は
サーミスタ外気温センサーであり、周囲温度を計測する
ものである。その計測データもデータロガー51に記憶
される。36は圧電あるいは感圧導電センサーであり、
押圧力に応じて通電量が変化するものである。37は姿
勢計測装置であり、人体臀部あるいは大腿部背中側上部
などに装着した圧電あるいは感圧導電センサー36の出
力により人体の姿勢、即ち、立位であるか座位・臥位で
あるかを計測する。その計測データは、データロガー5
1に記憶される。
Next, the detailed configuration of the detecting means 1 will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 22 denotes a device for measuring electrocardiographic information (heart rate, RR interval, etc.).
For example, electrocardiographic information such as a heart rate and an R-R interval is measured in accordance with the output of. The measurement data is data logger 5
1 is stored. The data logger 51 is storage means for storing various measurement data in time series. 31
Reference numeral denotes an acceleration sensor which has a configuration such as a pedometer and is attached to the wrist of the subject to detect the acceleration of the wrist. Reference numeral 32 denotes an activity meter which detects the activity of the body based on the acceleration of the wrist. 31 may be worn not only on the wrist but also on the abdomen like a pedometer, in which case 32 will detect the activity of the whole body. The measurement data is stored in the data logger 51 as the number of zero crossings of the acceleration output per unit time or the integrated value of the acceleration output. Numeral 33 denotes a light receiving sensor, which changes the amount of electric current in accordance with the amount of received light. Reference numeral 34 denotes an illuminometer, which measures the ambient illuminance based on the output of the light receiving sensor 33. The measurement data is stored in the data logger 51. Reference numeral 35 denotes a thermistor outside temperature sensor for measuring the ambient temperature. The measurement data is also stored in the data logger 51. 36 is a piezoelectric or pressure-sensitive conductive sensor,
The amount of energization changes according to the pressing force. Reference numeral 37 denotes a posture measuring device, which determines the posture of the human body, that is, whether the human body is standing or sitting and lying, based on the output of a piezoelectric or pressure-sensitive conductive sensor 36 mounted on the buttocks of the human body or the upper back of the thigh. measure. The measurement data is data logger 5
1 is stored.

【0018】図3及び図4は、直腸温、活動度(手首の
動き)、心拍数(拍/分)、姿勢情報の長時間計測例を
示したものである。活動度(手首の動き)はゼロクロス
(回/分)で表わしている。また、姿勢情報は立位か否
かで表わしている。図中、sは睡眠期、wは覚醒期であ
る。図3は通常生活における計測(約58時間)、図4
は身体活動を抑制するなどにより外乱の影響を極力減少
させた条件における計測(約35時間)である。各デー
タは1分毎にサンプリングしたものである。これらのデ
ータは同一被験者のものである。当然予測されることで
あるが、図3のデータが日常生活の中で得られるもので
あるのに対して、図4の体温データは本発明により推定
したい生体リズム曲線に近いものである。リズムをフリ
ーラン状態で計測しているわけではなく、Consta
nt routine法ほど厳密に外乱の影響を除去す
ることもできなかったが、24時間周期の外的同調因子
の影響の下では、図4のような体温変動をもって推定し
たい生体リズム曲線が得られたと考えてよい。ここで
は、図3や図4のような心拍数データからサーカディア
ン変動成分を抽出した後、外乱の影響を除去して図4の
体温変動のような生体リズム波形を推定する例を開示す
る。
FIGS. 3 and 4 show examples of long-term measurement of rectal temperature, activity (wrist movement), heart rate (beats / minute), and posture information. The activity (wrist movement) is represented by a zero cross (times / minute). Further, the posture information is represented by whether or not the user is standing. In the figure, s indicates a sleep period, and w indicates a wake period. Fig. 3 shows measurement in normal life (about 58 hours), Fig. 4
Is a measurement (about 35 hours) under conditions in which the influence of disturbance is reduced as much as possible by suppressing physical activity. Each data is sampled every minute. These data are for the same subject. Naturally, it is expected that the data of FIG. 3 is obtained in daily life, whereas the body temperature data of FIG. 4 is close to a biological rhythm curve to be estimated by the present invention. Rhythm is not measured in free run state,
Although it was not possible to remove the influence of disturbance as strictly as the nt route method, under the influence of the external synchronization factor in a 24-hour cycle, a biological rhythm curve to be estimated based on body temperature fluctuation as shown in FIG. 4 was obtained. You can think. Here, an example is disclosed in which a circadian fluctuation component is extracted from the heart rate data as shown in FIGS. 3 and 4, and the influence of disturbance is removed to estimate a biological rhythm waveform such as the body temperature fluctuation in FIG.

【0019】図3や図4で直腸温と心拍数のデータを比
較すれば明らかなように、心拍数の大まかな変動傾向は
直腸温の変動傾向と極めて良く類似している。そこで、
心拍数の計測時系列からその大まかな変動傾向を算出で
きれば、直腸温を計測しなくても被験者の生体リズムを
測定できると考えられる。この機能を実現する手段が図
1のサーカディアン成分抽出手段10であり、心拍計測
データを情報処理することにより、約1日を単位とする
サーカディアン成分を抽出するものである。その詳細な
構成を図5に示し説明する。
As is clear from comparison of the rectal temperature and the heart rate data in FIGS. 3 and 4, the general tendency of the heart rate fluctuation is very similar to that of the rectal temperature. Therefore,
If the rough fluctuation tendency can be calculated from the heart rate measurement time series, it is considered that the biological rhythm of the subject can be measured without measuring the rectal temperature. The means for realizing this function is the circadian component extraction means 10 in FIG. 1, which extracts circadian components in units of about one day by processing the heart rate measurement data. The detailed configuration is shown in FIG.

【0020】サーカディアン成分抽出手段10は、図5
に示すように、区間長さ設定手段11とデータ区分手段
12と、区間データレベル代表値算出手段13とから構
成されている。図3及び図4に示すように、心拍数は一
時的に増加するというパターンのノイズが多いことか
ら、各単位時間毎にノイズののらないベースレベルのよ
うなものを推定すればサーカディアン変動成分が算出で
きると考えられる。このようなベースレベルを推定する
には、まず、区間長さ設定手段11によって周囲のどの
くらいの長さのデータ時系列を利用すればよいかを設定
し、次に、データ区分手段12によって演算に用いるデ
ータ時系列範囲を設定し、さらに、区間データレベル代
表値算出手段13によって設定した範囲内のデータのベ
ースレベルをその区間をデータレベル代表値として算出
する。区間長さ設定手段11によって設定する区間の長
さとしては、10〜30分程度が適当であると考えられ
る。データ区分手段12によって演算に用いるデータ時
系列範囲を設定する(各単位時刻毎に割り当てる)方法
としては、大別して、各時刻毎にその両側に一定長さの
区間をとって演算範囲としてそれをずらしていく方法
と、予めデータ時系列全体を一定長さ区間に分断してそ
の分断された区間内の全ての時刻についてその区間共通
の演算結果を割り当てる方法とが考えられる。さらに、
区間データレベル代表値算出手段13によってその区間
のデータのベースレベルを算出する方法としては、その
区間のデータの最小値を求める方法が一般的である。こ
の場合、唯一の最小値をとる他に、最小から幾つかのデ
ータを集めてそれらの平均値をとる方法も考えられる。
The circadian component extracting means 10 is provided in FIG.
As shown in (1), it is composed of a section length setting means 11, a data dividing means 12, and a section data level representative value calculating means 13. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, since there is a lot of noise in a pattern that the heart rate temporarily increases, a circadian fluctuation component can be obtained by estimating a noise-free base level for each unit time. Can be calculated. To estimate such a base level, first, the section length setting means 11 sets how long the surrounding data time series should be used. The data time series range to be used is set, and the base level of the data within the range set by the section data level representative value calculating means 13 is calculated using the section as the data level representative value. It is considered that about 10 to 30 minutes is appropriate as the section length set by the section length setting means 11. The method of setting the data time series range used for the calculation by the data dividing means 12 (allocating for each unit time) is roughly classified into sections each having a certain length on both sides at each time, and setting it as a calculation range. A method of shifting the data time series and a method of dividing the entire data time series into sections of a fixed length in advance and assigning a calculation result common to the section to all times in the divided section are conceivable. further,
As a method of calculating the base level of the data of the section by the section data level representative value calculating means 13, a method of obtaining the minimum value of the data of the section is general. In this case, besides taking the only minimum value, a method of collecting some data from the minimum and taking the average value thereof is also conceivable.

【0021】このような手段を用いて求めた図3及び図
4の心拍数データに対するサーカディアン成分抽出手段
の出力波形の例を図6及び図7に示す。これらの出力波
形には、体温計測波形と同様に外乱の影響が見られるも
のの、元の心拍数計測データ時系列と比較すると、サー
カディアン変動成分が強調された波形になっていること
が分かる。
FIGS. 6 and 7 show examples of output waveforms of the circadian component extracting means for the heart rate data of FIGS. 3 and 4 obtained by using such means. Although these output waveforms are affected by disturbances as in the case of the body temperature measurement waveform, they can be seen to be waveforms in which the circadian fluctuation component is emphasized when compared with the original heart rate measurement data time series.

【0022】次に、これらの出力波形から外乱の影響を
取り除いて生体リズム曲線を推定する例を開示する。さ
て、直腸温や心拍数の変動をみると、就寝中はレベルが
低く、覚醒中は上昇していて、これは、通常生活時及び
活動抑制時とも同様の傾向である。図3と図4をみる
と、通常の生活における計測データでは、日常生活によ
る影響で、体温や心拍数リズムのマスキングが観測さ
れ、特に、身体活動(走歩行・手足の運動など)や入浴
によるレベル上昇が顕著である。このように体温や心拍
数変動に対する外乱の影響はそれらのレベル上昇方向に
現れるのが通常である。さらに、レベル上昇の原因とな
る事象に対して、心拍数の反応には数分の遅延が見られ
る。一般に、心拍数の反応の遅延時間は直腸温の遅延時
間より短く、その反応の大きさは直腸温の反応の大きさ
よりも大きいことが予想される。これらのことから、外
乱の影響を補正する手段としては、まず、副センサーあ
るいは主センサーの計測データから、心拍数上昇の原因
が生じていると考えられる区間を判別し、その区間に心
拍数反応遅延時間を加えたものを心拍数が外乱の影響を
受けた区間とし、次に、心拍数から算出したサーカディ
アン変動成分に対して、その区間のデータを削除して前
後のサーカディアン変動成分データから補完をしてリズ
ム曲線を推定すればよいと考えられる。なお、心拍数が
外乱の影響を受けた区間が補完できないほど長い時間で
あるような場合には、より急峻なサーカディアン変動成
分データの変動区間のみを削除補完した後、全体を下方
修正すればよいと考えられる。
Next, an example of estimating a biological rhythm curve by removing the influence of disturbance from these output waveforms will be disclosed. Looking at changes in rectal temperature and heart rate, the level was low during bedtime and increased during awakening, which is the same tendency during normal life and during activity suppression. Referring to FIGS. 3 and 4, in the measurement data in normal life, masking of body temperature and heart rate rhythm is observed due to the influence of daily life, and in particular, physical activity (running walking, limb exercise, etc.) and bathing The level rise is remarkable. As described above, the influence of the disturbance on the body temperature and the heart rate variability usually appears in the direction in which the level increases. In addition, there is a delay of several minutes in the response of the heart rate to events that cause elevated levels. Generally, the delay time of the heart rate response is shorter than the delay time of the rectal temperature, and the magnitude of the response is expected to be larger than the magnitude of the rectal temperature response. Based on these facts, as a means to correct the influence of disturbance, first, from the measurement data of the sub sensor or the main sensor, the section where the cause of the increase in heart rate is considered to be determined, and the heart rate response The delay time is added to the section where the heart rate is affected by the disturbance, and then the circadian fluctuation component calculated from the heart rate is deleted and the data in that section is deleted and complemented from the preceding and following circadian fluctuation component data. It is considered that the rhythm curve should be estimated by performing the following. If the section in which the heart rate is affected by the disturbance is too long to be complemented, only the fluctuation section of the steeper circadian fluctuation component data is deleted and complemented, and then the whole may be corrected downward. it is conceivable that.

【0023】次に、補正手段6の詳細な構成を図8に示
し説明する。まず、計測される心拍数データ及びそのサ
ーカディアン変動成分には、外乱の影響の他に、計測上
のノイズが現れることが考えられる。そこで、ノイズ除
去手段61では、周囲の点列と比較して、例えば、10
拍以上離れている孤立点列をノイズとして除去する。こ
れは、サーカディアン変動成分は急激には変化しないと
いう性質を利用している。
Next, the detailed structure of the correction means 6 will be described with reference to FIG. First, the measured heart rate data and its circadian fluctuation component may include measurement noise in addition to the influence of disturbance. Therefore, the noise removing unit 61 compares, for example, 10
An isolated point sequence separated by a beat or more is removed as noise. This utilizes the property that the circadian fluctuation component does not change rapidly.

【0024】一方、外乱影響判別手段65では、副セン
サー部3による外乱計測データあるいは主センサー部2
による心拍数計測データに基づいて、心拍数サーカディ
アン変動成分データへ影響を及ぼすと考えられる外乱要
素の出現区間を判別し、その外乱要素出現区間に心拍数
反応遅延時間を加えた区間を外乱要素による心拍数サー
カディアン変動成分の変動区間と判別する。心拍数サー
カディアン変動成分データへ影響を及ぼすと考えられる
外乱要素の出現区間を判別する例としては、次のような
ものが考えられる。
On the other hand, in the disturbance influence determining means 65, the disturbance measurement data by the sub sensor unit 3 or the main sensor unit 2
Based on the heart rate measurement data, the section in which the disturbance element considered to affect the heart rate circadian fluctuation component data is determined, and the section obtained by adding the heart rate response delay time to the disturbance element appearance section is determined by the disturbance element. The heart rate circadian fluctuation component is determined to be a fluctuation section. The following can be considered as an example of determining an appearance section of a disturbance element that is considered to affect the heart rate circadian fluctuation component data.

【0025】第1の例として、姿勢計測装置37の出力
を利用し、人体の姿勢、即ち、立位であるか座位・臥位
であるかによって外乱要素の出現区間を判別する方式が
考えられる。この場合は、人体の姿勢が立位である時に
身体活動の影響を受けると予想されるので、その区間を
外乱要素の出現区間と判別すればよい。この方式では、
姿勢計測装置37の出力だけでなく照度計34の出力や
外気温センサーの出力も利用することができる。つま
り、周囲照度が上昇した場合には外出したと判断できる
ので、身体活動の影響を受けた区間と判別でき、外気温
が急激に上昇あるいは下降した場合にも外乱要素出現区
間と判別できる。
As a first example, a method is conceivable in which the output of the posture measuring device 37 is used to determine the appearance section of the disturbance element based on the posture of the human body, that is, whether the human body is standing, sitting or lying. . In this case, it is expected that the physical activity is affected when the posture of the human body is in the upright position. Therefore, the section may be determined as the disturbance element appearance section. In this scheme,
Not only the output of the attitude measuring device 37 but also the output of the illuminometer 34 and the output of the outside air temperature sensor can be used. In other words, when the ambient illuminance increases, it can be determined that the user has gone out, so that it can be determined that the section has been affected by physical activity, and it can be determined that the disturbance element has appeared even when the external temperature has rapidly increased or decreased.

【0026】第2の例として、活動度計32の出力を利
用し、身体の活動量がある設定値より大きい区間を外乱
要素の出現区間であると判別する方式が考えられる。こ
の方式では、活動度計32の出力の代わりに主センサー
部の心電情報計測装置22の出力(心拍数など)を利用
することもできる。さて、このようにして判別した外乱
要素出現区間に心拍数反応遅延時間を加えた区間を外乱
要素による心拍数サーカディアン変動成分の変動区間と
判別するわけであるが、心拍数反応遅延時間としては、
数分〜十数分の値(例えば、5〜10分)を設定すれば
よい。
As a second example, a method is considered in which the output of the activity meter 32 is used to determine a section in which the amount of physical activity is larger than a certain set value as a section in which a disturbance element appears. In this method, the output (heart rate or the like) of the electrocardiographic information measuring device 22 of the main sensor unit can be used instead of the output of the activity meter 32. Now, a section obtained by adding the heart rate response delay time to the disturbance element appearance section determined in this way is determined as a fluctuation section of the heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element.
What is necessary is just to set a value of several minutes to several tens of minutes (for example, 5 to 10 minutes).

【0027】次に、外乱影響補正手段62では、外乱影
響判別手段65の出力結果に基づいて、ノイズ除去手段
61を通過した後の心拍数サーカディアン変動成分デー
タを補正する。外乱影響判別手段65で判別された外乱
要素による心拍数サーカディアン変動成分の変動区間が
さほど長くない場合には、その変動区間のサーカディア
ン変動成分を削除した後、前後のデータから補完を行
う。この補完方法としては、直線補完・高次曲線補完・
スプライン補完などの方法を採用することができる。ま
た、外乱影響判別手段65で判別された外乱要素による
心拍数サーカディアン変動成分の変動区間が長くて削除
した後、補完ができないような場合には、特に、外乱の
影響が大きいと判断される変動区間のみを削除補完した
後、全体を下方修正するという方法をとればよい。
Next, the disturbance influence correcting means 62 corrects the heart rate circadian fluctuation component data after passing through the noise removing means 61 based on the output result of the disturbance influence determining means 65. If the fluctuation section of the heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element determined by the disturbance influence determination means 65 is not so long, the circadian fluctuation component of the fluctuation section is deleted, and then interpolation is performed from the preceding and following data. The interpolation methods include straight line interpolation, higher-order curve interpolation,
A method such as spline interpolation can be employed. In addition, when it is not possible to complement the heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element determined by the disturbance influence determination unit 65 after deleting the fluctuation section due to a long period, the fluctuation that is determined to have a large influence of the disturbance is particularly large. A method may be employed in which only the section is deleted and complemented, and then the whole is corrected downward.

【0028】以上のようにして外乱要素による心拍数サ
ーカディアン変動成分の変動区間を判別して心拍数サー
カディアン変動成分データを削除補完する経過を図9に
示す。図9、図11、図13は図3の心拍数データ、図
10、図12、図14、図15は図4の心拍数データで
ある。図9と図10は、第1の例による外乱影響補正の
結果を示す。ここでは、人体の姿勢が立位である区間を
外乱要素の出現区間と判別し、心拍数反応遅延時間を5
分として外乱要素による心拍数サーカディアン変動成分
の変動区間を算出して心拍数サーカディアン変動成分デ
ータの削除を行った。図11と図12は、第2の例によ
る外乱影響補正の結果を示す。ここでは、活動度計32
の出力としてゼロクロス回数を利用し、毎分100回を
越える区間を外乱要素の出現区間と判別し、心拍数反応
遅延時間を5分として外乱要素による心拍数サーカディ
アン変動成分の変動区間を算出して心拍数サーカディア
ン変動成分データの削除を行った。図13と図14は、
第2の例による外乱影響補正の結果の別の例を示す。こ
こでは、主センサー部の心電情報計測装置22の出力
(心拍数)を利用し、ある時刻の前後10分ずつの区間
内の心拍数の最大値と最小値との差が30を越える区間
を外乱要素の出現区間と判別し、心拍数反応遅延時間を
5分として外乱要素による心拍数サーカディアン変動成
分の変動区間を算出して心拍数サーカディアン変動成分
データの削除を行った。また、図15では、図9〜図1
4で外乱要素による心拍数サーカディアン変動成分の変
動区間と判別された区間の論理和をとった区間を改めて
変動区間として心拍数サーカディアン変動成分データの
削除補完を行った例を示す。
FIG. 9 shows the process of determining the fluctuation section of the heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element and deleting and complementing the heart rate circadian fluctuation component data as described above. 9, 11, and 13 show the heart rate data of FIG. 3, and FIGS. 10, 12, 14, and 15 show the heart rate data of FIG. 9 and 10 show the results of disturbance influence correction according to the first example. Here, the section in which the posture of the human body is standing is determined as the appearance section of the disturbance element, and the heart rate response delay time is set to 5
The variation section of the heart rate circadian variation component due to the disturbance element was calculated as the minute, and the heart rate circadian variation component data was deleted. 11 and 12 show the results of the disturbance influence correction according to the second example. Here, the activity meter 32
Using the number of zero crossings as the output of, a section exceeding 100 times per minute is determined as a disturbance element appearance section, and a heart rate response delay time of 5 minutes is used to calculate a fluctuation section of a heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element. Heart rate circadian fluctuation component data was deleted. FIG. 13 and FIG.
9 shows another example of the result of disturbance influence correction according to the second example. Here, the output (heart rate) of the electrocardiographic information measuring device 22 of the main sensor unit is used, and the difference between the maximum value and the minimum value of the heart rate in the section of 10 minutes before and after a certain time exceeds 30. Is determined as the appearance section of the disturbance element, and the heart rate response delay time is set to 5 minutes, the fluctuation section of the heart rate circadian fluctuation component due to the disturbance element is calculated, and the heart rate circadian fluctuation component data is deleted. Also, in FIG. 15, FIGS.
4 shows an example in which a section in which the logical sum of a section determined as a fluctuation section of the heart rate circadian fluctuation component due to a disturbance element is obtained is newly set as a fluctuation section and deletion and complementation of the heart rate circadian fluctuation component data are performed.

【0029】いずれの例においても、外乱影響補正によ
り、図4のような外乱の影響を極力減少させた体温変動
に波形として近い結果が得られたと考えられる。これら
の出力結果の振幅を身体活動の大きさなどに基づいて下
方修正すれば、さらに外乱の影響を極力減少させた体温
変動に近い心拍数サーカディアン変動成分の波形を推定
できる。なお、これらの補正例で用いた定数は一例であ
り、この数値に限定されるものでないことは言うまでも
ない。
In any of the examples, it is considered that a result close to the waveform of the body temperature fluctuation obtained by reducing the influence of disturbance as shown in FIG. If the amplitudes of these output results are corrected downward based on the magnitude of physical activity or the like, the waveform of the heart rate circadian fluctuation component close to the body temperature fluctuation, in which the influence of disturbance is further reduced, can be estimated. It is needless to say that the constants used in these correction examples are only examples, and are not limited to these numerical values.

【0030】次に、欠測値補完手段63では、ノイズと
して除去した区間・計測不能だった区間などの欠測区間
を補完する。この補完方法としては、直線補完・高次曲
線補完・スプライン補完などの方法を採用することがで
きる。最後に、低域通過フィルタ64では、外乱影響補
正及び欠測値補完の処理をした後の計測データから高周
波ノイズを除去して、生体リズム曲線を出力するもので
ある。これにより、約1日を周期とする非常に滑らかな
リズム曲線が得られる。図15では一番下のグラフにそ
の結果が示されている。
Next, the missing value complementing means 63 complements missing sections such as a section removed as noise and a section where measurement was impossible. As the complementing method, a method such as linear complementation, higher-order curve complementation, or spline complementation can be adopted. Finally, the low-pass filter 64 removes high-frequency noise from the measured data after the processing of disturbance influence correction and missing value complementation, and outputs a biological rhythm curve. As a result, a very smooth rhythm curve having a cycle of about one day can be obtained. In FIG. 15, the result is shown in the lowermost graph.

【0031】次に、推定手段7では、補正手段6で得ら
れた生体リズム曲線から、真のリズム曲線を推定するも
のである。例えば、最小2乗近似による基準曲線へのカ
ーブフィッティングを行うことが考えられる。基準曲線
としては、三角関数を変形したものとして、次式のよう
な関数を用いることができる。 f(x)=A{1−(1−cos(2π(x−c)/
L))2 /4} ここで、Aは振幅であり、Lは約24時間の周期であ
る。他の基準曲線として、図16に示すように、周期が
約24時間でデューティ比が1:2の矩形波あるいはそ
の角を取って丸みを付けた曲線を用いてもよい。これ
は、就寝期と覚醒期の比率が約1:2であることを利用
している。また、図17に示すように、周期が約24時
間の三角波あるいはその角をとって丸みを付けた曲線を
用いてもよい。そのほかに、個人の数周期分のデータの
加算平均により作成した基準データを用いることもでき
るが、これは被験者により異なることは言うまでもな
い。
Next, the estimating means 7 estimates a true rhythm curve from the biological rhythm curve obtained by the correcting means 6. For example, it is conceivable to perform curve fitting to a reference curve by least squares approximation. As the reference curve, a function such as the following equation can be used as a modification of the trigonometric function. f (x) = A {1- (1-cos (2π (x−c) /
L)) 2/4} where, A is the amplitude, L is the period of about 24 hours. As another reference curve, as shown in FIG. 16, a rectangular wave having a period of about 24 hours and a duty ratio of 1: 2 or a curve obtained by rounding the corner may be used. This utilizes the fact that the ratio between the bedtime and the awakening period is about 1: 2. Further, as shown in FIG. 17, a triangular wave having a period of about 24 hours or a curve obtained by taking the corner and rounding may be used. In addition, reference data created by averaging data of several cycles of an individual can be used, but it goes without saying that this differs depending on the subject.

【0032】次に、基準曲線へのカーブフィッテング以
外の方法で、真のリズム曲線を推定する方法を説明す
る。例えば、非線型振動を表現する微分方程式(ファン
デアポール型、ボルテラ型など)を利用して、計測デー
タにフィットするような方程式の係数を求める方法が考
えられる。あるいは、補正手段6の出力曲線の立ち上が
り・立ち下がり部分のデータ時系列から最低点や最高点
付近の曲線を推定したり、前後の関係から間の曲線を予
測する方法があり、例えば、線形ARモデルや線形AR
MAモデルを利用すればよい。さらに、補正手段6の低
周波通過フィルタ64の出力をそのまま推定曲線として
利用することもできる。この場合、特に、睡眠中の深部
体温の最低点を決めるとき、谷間が1つとは限らない
が、極小値の中の最小値を取ることにすればよい。
Next, a method of estimating a true rhythm curve by a method other than the curve fitting to the reference curve will be described. For example, a method is conceivable in which a differential equation (such as a van der Pol type or Volterra type) expressing nonlinear vibration is used to obtain a coefficient of the equation that fits the measured data. Alternatively, there is a method of estimating a curve near the lowest point or the highest point from the data time series of the rising / falling portion of the output curve of the correction means 6 or predicting a curve between before and after relations. Model and linear AR
The MA model may be used. Further, the output of the low-frequency pass filter 64 of the correction means 6 can be used as it is as an estimation curve. In this case, in particular, when determining the lowest point of the core body temperature during sleep, the number of valleys is not limited to one, but it is sufficient to take the minimum value among the minimum values.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の生体リズム曲線装置では、深部
体温から生体リズムを測定する従来技術とは異なり、
体の心拍数からサーカディアン変動成分を抽出して生体
リズムを測定するように構成したので、被験者に対する
侵襲が少なくなるという効果がある。特に、請求項1の
発明では、生体の心拍数の最小値を求める或いは最小か
ら幾つかのデータを集めてそれらの平均値を求めること
によりサーカディアン変動成分を抽出するようにしたの
で、被験者に対する侵襲が少なく簡単な構成でありなが
ら直腸温の変動傾向と極めて良く類似した生体リズムを
測定できる効果がある。また、被験者に外乱を与えない
で生体リズムを測定する従来技術とは異なり、被験者に
与えられる外乱を副センサー部により計測し、その外乱
計測データに基づいて外乱の出現区間を判別し、その外
乱出現区間に生体の外乱に対する反応遅延時間を加えた
区間を外乱の影響を受ける変動区間として、主センサー
部で得られた計測データから抽出したサーカディアン変
動成分を定量的に補正するように構成したので、外乱に
対する生体の反応遅延時間を考慮に入れて外乱の影響を
適切に補正でき、これにより、日常生活の中での被験者
の生体リズムを測定することが可能になるという効果が
ある。
According to the present invention in the biological rhythm curve apparatus of the present invention, unlike the prior art to measure the biological rhythm from the deep body temperature, raw
Since the circadian fluctuation component is extracted from the heart rate of the body to measure the biological rhythm, there is an effect that invasion to the subject is reduced. In particular, in the invention of claim 1, the circadian fluctuation component is extracted by calculating the minimum value of the heart rate of the living body or collecting some data from the minimum and calculating the average value thereof, so that the invasiveness to the subject is It has the effect of measuring a biological rhythm very similar to the recurrence tendency of the rectal temperature while having a simple configuration with little. Also, unlike the conventional technique of measuring a biological rhythm without giving a subject a disturbance, the disturbance given to the subject is measured by the sub-sensor unit, and based on the disturbance measurement data, the appearance section of the disturbance is determined, and the disturbance is determined. The circadian fluctuation component extracted from the measurement data obtained by the main sensor section is quantitatively corrected as the fluctuation section affected by the disturbance, which is the section in which the response delay time to the disturbance of the living body is added to the appearance section. In addition, the effect of the disturbance can be appropriately corrected in consideration of the response delay time of the living body to the disturbance, and thus, there is an effect that it is possible to measure the biological rhythm of the subject in daily life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に用いる検出手段の詳細な構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a detecting means used in one embodiment of the present invention.

【図3】本発明による通常生活時の長時間計測例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of long time measurement during normal life according to the present invention.

【図4】本発明による活動抑制時の長時間計測例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a long-time measurement during activity suppression according to the present invention.

【図5】本発明に用いるサーカディアン成分抽出手段の
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a circadian component extraction unit used in the present invention.

【図6】通常生活時のサーカディアン変動成分の抽出例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of extracting circadian fluctuation components during normal life.

【図7】活動抑制時のサーカディアン変動成分の抽出例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of extracting a circadian fluctuation component during activity suppression.

【図8】本発明に用いる補正手段の詳細な構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a correction unit used in the present invention.

【図9】通常生活時のリズム曲線の第1の補正例を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a first correction example of a rhythm curve during normal life.

【図10】活動抑制時のリズム曲線の第1の補正例を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a first example of correction of a rhythm curve during activity suppression.

【図11】通常生活時のリズム曲線の第2の補正例を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a second example of correcting a rhythm curve during normal life.

【図12】活動抑制時のリズム曲線の第2の補正例を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a second correction example of a rhythm curve when activity is suppressed.

【図13】通常生活時のリズム曲線の第3の補正例を示
す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a third example of correction of a rhythm curve during normal life.

【図14】活動抑制時のリズム曲線の第3の補正例を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a third example of correction of a rhythm curve during activity suppression.

【図15】活動抑制時のリズム曲線の第4の補正例を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a fourth correction example of the rhythm curve when the activity is suppressed.

【図16】本発明に用いる第1の基準曲線の波形図であ
る。
FIG. 16 is a waveform chart of a first reference curve used in the present invention.

【図17】本発明に用いる第2の基準曲線の波形図であ
る。
FIG. 17 is a waveform diagram of a second reference curve used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検出手段 2 主センサー部 3 副センサー部 4 タイマー手段 5 記憶手段 6 補正手段 7 推定手段 8 リズム曲線出力手段 9 特徴パラメータ出力手段 10 サーカディアン成分抽出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection means 2 Main sensor part 3 Sub sensor part 4 Timer means 5 Storage means 6 Correction means 7 Estimation means 8 Rhythm curve output means 9 Feature parameter output means 10 Circadian component extraction means

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−3877(JP,A) 特開 平1−297053(JP,A) 特開 昭63−242227(JP,A) 特開 平5−3876(JP,A) 特開 平1−236033(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/00 - 5/0295 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-3877 (JP, A) JP-A 1-297053 (JP, A) JP-A-63-242227 (JP, A) JP-A-5-3876 (JP) , A) JP-A-1-236033 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 5/00-5/0295

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生体の心拍数を計測するための主セン
サー部と、外乱計測用の副センサー部と、各センサー部
による計測タイミングを決定するためのタイマー手段
と、各センサー部による計測結果を時系列的に記憶する
ための記憶手段と、主センサー部の計測時系列から約1
日を周期とするサーカディアン変動の成分を抽出するサ
ーカディアン成分抽出手段と、抽出されたサーカディア
ン変動の成分に対して少なくとも主センサー部あるいは
副センサー部の計測結果のうち1つ以上に基づいて外乱
の影響を補正する補正手段と、補正された生体リズム曲
線を出力するリズム曲線出力手段とから構成され、前記
サーカディアン成分抽出手段は、主センサー部の計測結
果時系列の各単位時刻毎にサーカディアン成分を表現す
る値を算出する際に用いる周辺時系列データ区間の長さ
を設定する区間長さ設定手段と、サーカディアン成分表
現値算出範囲となる周辺時系列区間を各単位時刻毎に割
り当てるデータ区分手段と、割り当てられた周辺時系列
区間の時系列データから最小値を求める或いは最小から
幾つかのデータを集めてそれらの平均値を求めることに
よりサーカディアン成分を表現する値を区間データレベ
ル代表値として算出する区間データレベル代表値算出手
段を備えることを特徴とする生体リズム曲線測定装置。
1. A main sensor unit for measuring a heart rate of a living body, a sub sensor unit for measuring disturbance, timer means for determining a measurement timing by each sensor unit, and a measurement result by each sensor unit. A storage means for storing in chronological order, and about 1
A circadian component extracting means for extracting a circadian variation component having a cycle of a day, and an influence of a disturbance on the extracted circadian variation component based on at least one of a measurement result of a main sensor unit or a sub-sensor unit And a rhythm curve output unit that outputs a corrected biological rhythm curve.The circadian component extraction unit expresses a circadian component for each unit time in the time series of measurement results of the main sensor unit. Section length setting means for setting the length of the peripheral time series data section used when calculating the value to be calculated, and data dividing means for allocating the peripheral time series section to be the circadian component expression value calculation range for each unit time, Find the minimum value from the time series data of the assigned peripheral time series section or from the minimum
To collect some data and calculate their average
Biorhythm curve measuring apparatus, characterized in that it comprises the section data level representative value calculating means for calculating a value representing a more circadian component as the section data level representative value.
【請求項2】 前記補正手段は、副センサー部あるい
は主センサー部の少なくとも1つ以上の計測結果から外
乱の出現区間を判別し、その外乱出現区間に生体の外乱
に対する反応遅延時間を加えた区間を外乱の影響を受け
る変動区間として判別する外乱影響判別手段と、外乱影
響判別手段の出力結果に応じて主センサー部のデータか
ら抽出されたサーカディアン成分を削除補完あるいは修
正する外乱影響補正手段を備えることを特徴とする請求
項1記載の生体リズム曲線測定装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the correcting means determines an appearance section of the disturbance from at least one measurement result of the sub sensor section or the main sensor section, and adds a reaction delay time to the disturbance of the living body to the disturbance appearance section. And a disturbance influence correction means for deleting or supplementing or correcting the circadian component extracted from the data of the main sensor unit according to the output result of the disturbance influence judgment means. Claims characterized by
Item 2. A biological rhythm curve measuring device according to item 1 .
【請求項3】 外乱影響補正手段は、外乱影響判別手
段により判別された外乱の影響を受ける変動区間が前後
のデータから補完できる程度に短い場合には、主センサ
ー部のデータから抽出されたサーカディアン成分のうち
外乱の影響を受ける変動区間を削除した後、前後のデー
タから補完を行い、外乱影響判別手段により判別された
外乱の影響を受ける変動区間が長くて削除した後、補完
ができない場合には、外乱影響判別手段により判別され
た外乱の影響を受ける変動区間のうち外乱の影響が特に
大きいと判断される区間のみを削除補完した後、全体を
下方修正することを特徴とする請求項2記載の生体リズ
ム曲線測定装置。
3. The disturbance influence correction means includes a disturbance influence determination means.
The fluctuation section affected by the disturbance determined by the step is before and after
If it is short enough to be complemented from the data from
Of the circadian components extracted from
After deleting the fluctuation section affected by the disturbance,
From the data, and it was determined by the disturbance influence determination means.
Compensation after removing the variable section affected by disturbance is long
Is not possible, it is determined by the disturbance influence determination means.
Of the fluctuation section affected by the disturbance
After deleting and complementing only the sections determined to be large,
The biological rhythm curve measuring device according to claim 2, wherein the correction is performed downward .
【請求項4】 外乱影響判別手段は、ある時刻の前後
一定区間内の心拍数の最大値と最小値との差が所定値を
越える区間を外乱要素の出現区間と判別することを特徴
とする請求項2又は3記載の生体リズム曲線測定装置。
4. The method according to claim 1, wherein the disturbance influence determining means is provided before and after a certain time.
The difference between the maximum and minimum values of the heart rate within a certain section
The feature that distinguishes the section that exceeds it as the appearance section of the disturbance element
The biological rhythm curve measuring device according to claim 2 or 3, wherein:
【請求項5】 副センサー部は、人体臀部あるいは大
腿部背中側上部などに装着した圧電あるいは感圧導電セ
ンサーの出力により人体の姿勢が立位であるか座位・臥
位であるかを計測する姿勢計測装置を少なくとも含むこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の
体リズム曲線測定装置。
5. The sub-sensor part may be a human buttocks or a large part.
A piezoelectric or pressure-sensitive conductive cell attached to the upper back of the thigh
The posture of the human body is standing or sitting or lying by the output of the sensor
At least a posture measurement device for measuring the position
The biological rhythm curve measuring device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
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