JP2001283134A - Method for deciding and predicting state - Google Patents

Method for deciding and predicting state

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JP2001283134A
JP2001283134A JP2000092959A JP2000092959A JP2001283134A JP 2001283134 A JP2001283134 A JP 2001283134A JP 2000092959 A JP2000092959 A JP 2000092959A JP 2000092959 A JP2000092959 A JP 2000092959A JP 2001283134 A JP2001283134 A JP 2001283134A
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JP
Japan
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attractor
state
fluctuation
chaos
orbital period
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Pending
Application number
JP2000092959A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriko Oba
紀子 大場
Toru Watsuji
徹 和辻
Takeshi Ogawa
毅 小河
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To objectively and exactly analyze a state based on chaos attracter, and to judge and predict the state even from data having any irregular cycle. SOLUTION: A chaos attracter is prepared from the time-sequential data of a state, and the orbit cycle of the chaos attracter is measured, and the present state and a future state are predicted from the fluctuation of the orbit cycle.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、状態の判定・予測
方法に関し、より詳細には生体情報などの非線形の時系
列データから現在の状態を判定し、また将来の状態を予
測する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for determining and predicting a state, and more particularly to a method for determining a current state from nonlinear time-series data such as biological information and predicting a future state. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】加速度や振動、脈拍、血圧、体温、血糖
値、呼吸、筋電、心電、血流、脳波といった生体情報を
測定・分析して、人の健康状態を判定および予測するこ
とが従来から種々試みられている。前記生体情報は非線
形データであるため、非線形データの解析手法として広
く用いられていたカオス解析が生体情報の分析にも用い
られていた。カオス解析には、フラクタル次元解析、リ
アプノフ指数解析、カオスアトラクタ解析などの解析方
法があるが、この中でもカオスアトラクタ解析が生体情
報の解析手段として一般に用いられていた。
2. Description of the Related Art Measuring and analyzing biological information such as acceleration, vibration, pulse, blood pressure, body temperature, blood glucose level, respiration, myoelectricity, electrocardiogram, blood flow, and brain waves to judge and predict a person's health condition. Has been attempted in the past. Since the biological information is nonlinear data, chaos analysis, which has been widely used as an analysis method for nonlinear data, has been used for analyzing biological information. Chaos analysis includes analysis methods such as fractal dimension analysis, Lyapunov exponent analysis, and chaos attractor analysis. Among them, chaos attractor analysis is generally used as a means for analyzing biological information.

【0003】例えば特開平6−217951号公報で
は、測定した脈波からアトラクタを生成し、メモリに記
憶されている複数のアトラクタパターンとこのアトラク
タを比較して、アトラクタの形状や構造の類似度から人
の体調を判断する発明が提案されている。しかしアトラ
クタの形状の類似度を客観的に判断することはそもそも
困難であり、この発明の手段では人の体調を正確に判断
することはできない。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-217951, an attractor is generated from a measured pulse wave, a plurality of attractor patterns stored in a memory are compared with the attractor, and a similarity between the shape and structure of the attractor is determined. An invention for judging the physical condition of a person has been proposed. However, it is difficult to objectively determine the similarity of the shape of the attractors, and the means of the present invention cannot accurately determine the physical condition of a person.

【0004】また特公平6−9546号公報では、脈波
及び/又は心電波の時系列データからカオスアトラクタ
を作成し、さらにカオスアトラクタを演算処理してリア
プノフ指数を求め、心身の異常などを診断する発明が提
案されている。確かに、この提案発明は、脈波や心電波
などかなり規則的な周期を有するデータに基づく場合は
有効なものとなるが、不規則な周期を有するデータに基
づく場合には満足な診断結果が得られないという問題が
ある。
[0004] In Japanese Patent Publication No. 6-9546, a chaos attractor is created from time-series data of pulse waves and / or heart radio waves, and the chaos attractor is further processed to obtain a Lyapunov exponent to diagnose mental and physical abnormalities. Have been proposed. Certainly, the proposed invention is effective when it is based on data having a fairly regular cycle such as a pulse wave or a heart wave, but a satisfactory diagnostic result is obtained when it is based on data having an irregular cycle. There is a problem that it cannot be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題に鑑みてなされたものであり、カオスアトラク
タから状態の客観的かつ正確な分析ができ、しかも不規
則な周期を有するデータに基づいても状態の判定および
予測ができる方法の提供をその目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem, and it is possible to objectively and accurately analyze a state from a chaos attractor and to convert data having an irregular period. It is an object of the present invention to provide a method capable of judging and predicting a state based on the information.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、状態の
時系列データからカオスアトラクタを作成し、該カオス
アトラクタの軌道周期を測定して、その軌道周期の揺ら
ぎから現在の状態を判定するとともに、将来の状態を予
測することを特徴とする状態の判定・予測方法が提供さ
れる。
According to the present invention, a chaotic attractor is created from time-series data of states, the orbital period of the chaotic attractor is measured, and the current state is determined from the fluctuation of the orbital period. In addition, a state determination / prediction method characterized by predicting a future state is provided.

【0007】ここで、前記カオスアトラクタを3次元以
上の数空間に作成した場合には、数空間に特定平面を設
定して、この特定平面を通過してから次に通過するまで
の時間を前記カオスアトラクのタ軌道周期としてもよい
し、また前記カオスアトラクタを2次元の数空間に作成
した場合には、数空間の所望点を原点として極座標変換
して求めた角周期を前記カオスアトラクタの軌道周期と
してもよい。前記極座標変換の原点としては、カオスア
トラクタの構成要素の平均値座標を用いるのが簡便性の
点から好ましい。
Here, when the chaos attractor is created in a number space of three or more dimensions, a specific plane is set in the number space, and the time from passing through this specific plane until passing next is defined as the above-mentioned time. The orbital period of the chaos attractor may be used, or when the chaotic attractor is created in a two-dimensional number space, the angular period obtained by performing polar coordinate transformation with a desired point in the number space as the origin is the orbit of the chaos attractor. It may be a cycle. As the origin of the polar coordinate conversion, it is preferable to use the average coordinates of the components of the chaos attractor from the viewpoint of simplicity.

【0008】また大きな揺らぎに対しても客観的かつ正
確に分析できることから、前記カオスアトラクタの軌道
周期の揺らぎの分析はデトレンド変動分析(DFA:De
trended Fluctuation Analysis)により行うのが望まし
い。
[0008] Further, since a large fluctuation can be objectively and accurately analyzed, the fluctuation of the orbital period of the chaos attractor is analyzed by a detrend fluctuation analysis (DFA: Defa).
It is desirable to carry out by trended Fluctuation Analysis).

【0009】前記時系列データとして生体情報に関する
ものを用いれば、人の健康状態を判定・予測することが
できる。測定の容易さの点で、このような生体情報とし
ては歩行時の加速度データや振動データが好ましく、加
速度データの中では進行方向に関するものがより好まし
い。
If the time series data relating to biological information is used, it is possible to judge and predict the health condition of a person. In terms of easiness of measurement, such biological information is preferably acceleration data or vibration data during walking, and among acceleration data, data relating to the traveling direction is more preferable.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明者等は、カオスアトラクタ
から状態の客観的かつ正確な分析ができ、しかも不規則
な周期を有するデータに基づいても状態の判定および予
測ができる方法がないか鋭意検討を重ねた結果、カオス
アトラクタの軌道周期に着目し、この軌道周期の揺らぎ
から状態の客観的かつ正確な分析ができることを見出し
本発明を成すに至った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have developed a method that can objectively and accurately analyze a state from a chaos attractor, and can determine and predict a state based on data having an irregular period. As a result of diligent studies, the inventors focused on the orbital period of the chaos attractor, and found that objective and accurate analysis of the state can be performed from the fluctuation of the orbital period, leading to the present invention.

【0011】すなわち本発明の判定・予測方法の大きな
特徴は、アトラクタ軌道周期の揺らぎから現在の状態の
判定し、さらに将来の状態を予測する点にある。この方
法を用いれば、パターンマッチング法による従来のカオ
スアトラクタ解析では抽出できなかったカオスアトラク
タ間の相違点を客観的かつ正確に抽出できる。以下、具
体例に基づき本発明の判定・予測方法を詳述する。
That is, a major feature of the determination / prediction method of the present invention lies in that the current state is determined from fluctuations in the attractor orbital period and the future state is predicted. By using this method, it is possible to objectively and accurately extract differences between chaotic attractors that cannot be extracted by the conventional chaotic attractor analysis using the pattern matching method. Hereinafter, the determination / prediction method of the present invention will be described in detail based on specific examples.

【0012】本発明の判定・予測方法の一実施態様を表
すブロック図を図1に示す。検知手段1により検知され
た時系列データはデータ処理・分析手段2に送られる。
データ処理・分析手段2では、得られた時系列データか
らカオスアトラクタを作成し、さらにカオスアトラクタ
の軌道周期を測定しその揺らぎを検出する。特定の揺ら
ぎと特定の状態とを関連づけるベースデータとして、検
出した揺らぎを保存する場合は、データベース部3へ検
出した揺らぎデータを送る。一方、検出した揺らぎから
状態を判定・予測する場合には、データ処理・分析手段
2から状態の判定・予測部4へ検出した揺らぎデータを
送り、ここでデータベース部3に保存されている種々の
揺らぎベースデータとの比較を行い、一致あるいは近似
している揺らぎベースデータからその状態を判定し、判
定・予測結果を出力手段5により外部に出力する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the judgment / prediction method of the present invention. The time-series data detected by the detecting means 1 is sent to the data processing / analyzing means 2.
The data processing / analyzing means 2 creates a chaos attractor from the obtained time-series data, measures the orbital period of the chaotic attractor, and detects its fluctuation. When storing the detected fluctuation as base data for associating a specific fluctuation with a specific state, the detected fluctuation data is sent to the database unit 3. On the other hand, when the state is determined / predicted from the detected fluctuation, the detected fluctuation data is sent from the data processing / analysis means 2 to the state determination / prediction unit 4, where various data stored in the database unit 3 are stored. A comparison is made with the fluctuation base data, the state is determined from the matched or approximated fluctuation base data, and the determination / prediction result is output to the outside by the output means 5.

【0013】状態の時系列データの収集は、例えば収集
すべきデータが人の歩行時の加速度データや振動データ
である場合には、送信部を備えた加速度センサや振動セ
ンサを人に装着し無線信号などにより収集すればよい。
また、検出手段、解析手段から出力手段までを一体にし
て身体に携帯できるようにしてもよい。
For example, if the data to be collected is acceleration data or vibration data when a person walks, an acceleration sensor or a vibration sensor having a transmission unit is attached to the person and the time series data of the state is collected. What is necessary is just to collect by a signal etc.
Further, the detection means, the analysis means, and the output means may be integrally carried around the body.

【0014】カオスアトラクタの軌道周期の測定は、例
えば3次元以上の数空間にカオスアトラクタを描いた場
合には、当該数空間内に平面を設定し、アトラクタ軌道
がその平面を通過してから次に通過するまでの時間を測
定すればよい。3次元数空間にカオスアトラクタを描い
た場合の一実施例を図2に示す。平面Aの表面から出た
一つのアトラクタ軌道は紙面表方向に進み、途中1回転
して紙面裏方向に進み、平面Aの裏面から表面へと平面
Aを通過する。この平面Aを出てから平面Aに戻ってく
るまでの時間を軌道周期とするのである。もちろん軌道
周期は、アトラクタ軌道の一部分のものであってもよ
い。この場合、平面Aの設定位置を調整することによ
り、アトラクタ軌道の所望部分の軌道周期を測定するこ
とができる。
For the measurement of the orbital period of the chaotic attractor, for example, when the chaotic attractor is drawn in a three-dimensional or more number space, a plane is set in the number space, and after the attractor orbit passes through the plane, the next time. What is necessary is just to measure the time until it passes. FIG. 2 shows an embodiment in which a chaos attractor is drawn in a three-dimensional number space. One attractor trajectory coming out of the surface of the plane A travels in the front direction of the paper surface, makes one rotation halfway, travels in the reverse direction of the paper surface, and passes through the plane A from the back surface to the front surface of the plane A. The time from exiting plane A to returning to plane A is defined as the orbital period. Of course, the orbital period may be a part of the attractor trajectory. In this case, by adjusting the set position of the plane A, it is possible to measure the trajectory cycle of a desired portion of the attractor trajectory.

【0015】また2次元の数空間にカオスアトラクタを
描いた場合には、例えば数空間上の所望点を原点として
極座標変換して角周期を求め、この角周期を軌道周期と
すればよい。このような方法によれば比較的簡単な処理
で軌道周期を測定することができる。2次元数空間にカ
オスアトラクタを描いた場合の一実施例を図3に示す。
カオスアトラクタの点Oから右方向に水平線Sを引き、
この水平線Sを基準線としてアトラクタ軌道が時計と反
対方向に360°回転して基準線に戻ってくるまでの時
間を軌道周期とする。このとき極座標変換の原点として
は、簡単に算出できることからカオスアトラクタの構成
要素の平均値座標点を用いることが推奨される。なお、
アトラクタ軌道の形状によっては、求めた平均値座標点
がアトラクタ軌道内に存在することもあり得るが、この
ような場合には平均値座標点近傍でアトラクタ軌道から
外れた点を原点とすればよい。
When a chaotic attractor is drawn in a two-dimensional number space, for example, an angular period may be obtained by polar coordinate conversion using a desired point in the number space as an origin, and this angular period may be used as an orbital period. According to such a method, the orbital period can be measured by relatively simple processing. FIG. 3 shows an embodiment in which a chaos attractor is drawn in a two-dimensional number space.
Draw a horizontal line S rightward from point O of the chaos attractor,
The time required for the attractor trajectory to rotate 360 ° in the opposite direction to the clock and return to the reference line with the horizontal line S as the reference line is defined as the trajectory cycle. At this time, it is recommended to use an average coordinate point of the components of the chaos attractor as the origin of the polar coordinate conversion because it can be easily calculated. In addition,
Depending on the shape of the attractor trajectory, the calculated average coordinate point may exist in the attractor trajectory, but in such a case, a point off the attractor trajectory near the average coordinate point may be set as the origin. .

【0016】実際に測定した被験者による歩行の加速度
データを図4に示す。図4は、横軸を時間、縦軸を加速
度として歩行による加速度の経時変化を示した図であっ
て、図4(a)が健康時の加速度データ、同図(b)が
体調不良時の加速度データである。これらの図から理解
されるように、加速度データの波形を比較してもその違
いは明確にはわからない。
FIG. 4 shows the actually measured acceleration data of walking by the subject. FIG. 4 is a diagram showing a temporal change in acceleration due to walking with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing acceleration. FIG. 4 (a) shows acceleration data in a healthy state, and FIG. This is acceleration data. As can be understood from these figures, the difference between the acceleration data waveforms is not clearly apparent.

【0017】次に、このデータに基づき2次元数空間に
描いたカオスアトラクタを図5に示す。図5(a)が健
康時のカオスアトラクタ、同図(b)が体調不良時のカ
オスアトラクタである。これらカオスアトラクタの形状
から、パターンマッチング法を用いて状態の分類を行っ
た場合、両者は同じ状態すなわち違いがないと判定され
る可能性が高く、加えて両者の違いを定量的に表すこと
は困難である。
Next, a chaotic attractor drawn in a two-dimensional number space based on this data is shown in FIG. FIG. 5A shows a chaotic attractor in a healthy state, and FIG. 5B shows a chaotic attractor in a poor physical condition. When the states are classified using the pattern matching method from the shapes of these chaos attractors, it is highly likely that both are determined to be in the same state, that is, there is no difference. Have difficulty.

【0018】そこで、図5のカオスアトラクタの構成要
素の平均値を求め、その平均値座標点を原点としてカオ
スアトラクタを極座標変換してカオスアトラクタの軌道
周期を測定した。具体的にはカオスアトラクタの点Oか
ら右方向に水平線Sを引き、この水平線Sを基準線とし
てアトラクタ軌道が時計と反対方向に360°回転して
基準線に戻ってくるまでの時間を軌道周期とした。ここ
で、従来のDFAによる歩行情報の分析では、左右どち
らかの足着地から次の同じ足着地までの一歩行周期を専
ら測定・利用していたため、一歩行当たり1つしかデー
タが得られなかったが、前記アトラクタ軌道は右足着地
から次の右足着地までの一歩行で大きい略円を1周した
後、小さい略円を3周するので一歩行当たり4つの軌道
周期が得られる。これにより測定個数が同じであれば、
測定時間を従来の1/4に短縮できるという付加的効果
が得られる。
Therefore, the average value of the components of the chaos attractor shown in FIG. 5 was obtained, and the orbital period of the chaos attractor was measured by polar-transforming the chaos attractor with the average value coordinate point as the origin. Specifically, a horizontal line S is drawn rightward from the point O of the chaos attractor, and the time required for the attractor trajectory to rotate 360 ° in the opposite direction to the clock and return to the reference line using the horizontal line S as a reference line is defined as a trajectory cycle. And Here, in the analysis of walking information by the conventional DFA, since one walking cycle from the left or right foot landing to the next same foot landing is exclusively measured and used, only one data is obtained per one walking. However, the attractor trajectory makes one round of a large circle in one walk from the landing of the right foot to the next landing of the right foot, and then makes three rounds of a small circle. Thus, four orbit periods are obtained per one walk. As a result, if the number of measurement is the same,
An additional effect is obtained that the measurement time can be reduced to 1/4 of the conventional case.

【0019】アトラクタ軌道周期の測定結果を図6に示
す。図6(a)が健康時のアトラクタ軌道周期、同図
(b)が体調不良時のアトラクタ軌道周期である。図6
の(a)と(b)を比較してみればわかるように、カオ
スアトラクタのパターンマッチング法ではわからなかっ
た、体調の違いによる歩行データの違いがアトラクタ軌
道周期の揺らぎから見いだせる。したがって種々の状態
時のアトラクタ軌道周期の揺らぎをデータベースとして
記憶させておけば、データベースの揺らぎ特性と測定し
た揺らぎ特性を順次比較してその一致性を検出すること
によりそのときの状態を判定することができるのであ
る。
FIG. 6 shows the measurement results of the attractor orbital period. FIG. 6A shows the attractor trajectory cycle in a healthy state, and FIG. 6B shows the attractor trajectory cycle in a poor physical condition. FIG.
As can be seen by comparing (a) and (b), differences in walking data due to differences in physical condition, which could not be determined by the pattern matching method of the chaos attractor, can be found from fluctuations in the period of the attractor trajectory. Therefore, if the fluctuation of the attractor trajectory period in various states is stored as a database, the fluctuation characteristics of the database and the measured fluctuation characteristics are sequentially compared to determine the state at that time by detecting the coincidence. You can do it.

【0020】さらに、アトラクタ軌道周期の揺らぎから
体調不良の前兆をも見出すことができる。図7に、被験
者が体調を崩す前日のカオスアトラクタの軌道周期を示
す。図7のアトラクタ軌道周期の揺らぎは、健康時に比
べると大きいが、体調不良時に比べると小さい。したが
って安定を保っていたアトラクタ軌道周期の揺らぎが大
きくなり始めると、本人に自覚症状がなくても現在体調
が崩れつつあり、やがては体調不良になるであろうこと
が予測できるのである。
Further, a sign of poor physical condition can be found from the fluctuation of the attractor trajectory cycle. FIG. 7 shows the orbital period of the chaos attractor on the day before the subject became ill. The fluctuation of the attractor trajectory cycle in FIG. 7 is large as compared to a healthy state, but smaller than a state of poor physical condition. Therefore, if the fluctuation of the attractor trajectory cycle, which has maintained stability, starts to increase, it can be predicted that even if the individual does not have any subjective symptoms, his physical condition is currently deteriorating, and that he will eventually become ill.

【0021】アトラクタ軌道の揺らぎを分析する方法と
しては、DFA、フーリエ変換などの周波数変換、ウェ
ーブレット解析、マルチフラクタル解析など従来公知の
分析方法を用いることができるが、大きな揺らぎに対し
ても客観的かつ正確に分析できる点からDFAが望まし
い。
As a method of analyzing the fluctuation of the attractor trajectory, conventionally known analysis methods such as frequency conversion such as DFA and Fourier transform, wavelet analysis, and multifractal analysis can be used. DFA is desirable because it can analyze accurately.

【0022】DFAによる分析方法を概説すると、まず
揺らぎの系を所定のウインドウサイズで区切り、各ウイ
ンドウ毎に波形を直線近似する。そしてその直線近似か
らのズレの絶対値を積分し、この積分値を揺らぎの大き
さとする。揺らぎの大きさを縦軸とし、ウインドウサイ
ズを縦軸として、各ウインドウサイズに対する揺らぎの
大きさをプロットとし、その傾きやy切片を状態の判定
・予測の指標とするのである。
An outline of the DFA analysis method is as follows. First, a fluctuation system is divided by a predetermined window size, and a waveform is linearly approximated for each window. Then, the absolute value of the deviation from the linear approximation is integrated, and this integrated value is used as the magnitude of the fluctuation. The magnitude of the fluctuation is plotted on the vertical axis, the window size is plotted on the vertical axis, and the magnitude of the fluctuation with respect to each window size is plotted, and the slope and y-intercept are used as indices for state determination / prediction.

【0023】図6(a),(b)に示したアトラクタ軌
道周期の揺らぎをDFAで分析した結果を図8に示す。
図8は、横軸をウインドウサイズ、縦軸を揺らぎの大き
さとして、健康時と体調不良時をそれぞれ実線と破線で
表したものである。体調不良時の破線は、健康時の実線
に比べて線の傾きが小さくなっている。したがってこの
場合は主として線の傾きの変化から健康、体調不良の判
別を行うことができる。
FIG. 8 shows the result of analyzing the fluctuation of the attractor orbital period shown in FIGS. 6A and 6B by DFA.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the window size and the vertical axis represents the magnitude of the fluctuation, and the healthy state and the poor physical condition are represented by a solid line and a broken line, respectively. The slope of the broken line when the physical condition is poor is smaller than that of the solid line when healthy. Therefore, in this case, it is possible to determine the health and physical condition mainly from the change in the inclination of the line.

【0024】また状態の時系列データとして歩行時の振
動データを用いて、アトラクタ軌道周期の揺らぎをDF
Aで分析した結果を図9に示す。なお歩行時の振動は振
動スイッチ(光進社製)を用いて測定した。また振動ス
イッチの出力は「1」と「0」のデジタル的な信号であ
るので、信号を加算平均してスムージングを行いカオス
アトラクタを描いた。図8と同様に図9は、横軸をウイ
ンドウサイズ、縦軸を揺らぎの大きさとして、健康時と
体調不良時をそれぞれ実線と破線で表したものである。
健康時の実線と体調不良時の破線とはy切片および傾き
が異なっているから、この相違点から健康、体調不良の
判別を行うことができる。
Using the vibration data during walking as the time series data of the state, the fluctuation of the attractor orbit cycle is calculated by DF.
The result analyzed in A is shown in FIG. The vibration during walking was measured using a vibration switch (manufactured by Koshin). Since the output of the vibration switch is a digital signal of "1" and "0", the signal is added and averaged, smoothing is performed, and a chaos attractor is drawn. Like FIG. 8, FIG. 9 shows the healthy state and the poor physical condition by a solid line and a broken line, respectively, with the horizontal axis representing the window size and the vertical axis representing the fluctuation magnitude.
Since the y-intercept and the slope are different between the solid line at the time of health and the broken line at the time of poor physical condition, it is possible to determine the health and poor physical condition from these differences.

【0025】前記実施例では状態の時系列データとして
歩行時の加速度や振動を用いて、健康状態の判定、予測
方法を説明したが、本発明の状態の判定・予測方法はこ
れに限定されるものではなく、その他にも例えばモータ
やエンジンなどの振動や音、発熱などの時系列データか
らそれら機械・器具の状態を判定・予測することができ
る。さらには温度や湿度、風向きといった時系列データ
から天候の状態を判定・予測することもできる。
In the above-described embodiment, the method of judging and predicting the health condition is described by using the acceleration and vibration during walking as the time series data of the condition. However, the method of judging and predicting the condition of the present invention is not limited to this. Instead, it is possible to determine / predict the states of these machines / appliances from time-series data such as vibration, sound, heat generation, etc. of motors and engines. Furthermore, the weather condition can be determined and predicted from time-series data such as temperature, humidity, and wind direction.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の状態の判定・予測方法では、状
態の時系列データからカオスアトラクタを作成して、該
カオスアトラクタの軌道周期を測定し、その軌道周期の
揺らぎを分析することにより状態を判定・予測するの
で、従来のパターンマッチング法では見つけられなかっ
た相違点を客観的に抽出することでき、状態の客観的か
つ正確な分析ができ、しかも不規則な周期を有するデー
タに基づいても状態の判定および予測ができる。
According to the state determination / prediction method of the present invention, a chaos attractor is created from time series data of a state, the orbital period of the chaotic attractor is measured, and the fluctuation of the orbital period is analyzed. Since it is possible to judge and predict the difference, it is possible to objectively extract differences that could not be found by the conventional pattern matching method, and to objectively and accurately analyze the state, and furthermore, based on data having irregular periods. Can also determine and predict the state.

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

【図1】 本発明の状態の判定・予測方法の一実施例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a state determination / prediction method according to the present invention.

【図2】 カオスアトラクタを3次元数空間に描いた場
合の一実施例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment when a chaos attractor is drawn in a three-dimensional number space.

【図3】 カオスアトラクタを2次元数空間に描いた場
合の一実施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment when a chaotic attractor is drawn in a two-dimensional number space.

【図4】 歩行時の加速度変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in acceleration during walking.

【図5】 歩行時の加速度変化から2次元数空間に描い
たカオスアトラクタ図である。
FIG. 5 is a chaotic attractor diagram drawn in a two-dimensional number space from an acceleration change during walking.

【図6】 アトラクタ軌道周期の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in an attractor orbit cycle.

【図7】 アトラクタ軌道周期の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in an attractor orbit cycle.

【図8】 アトラクタ軌道周期の揺らぎをDFAにより
分析した結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the result of analyzing the fluctuation of the attractor orbital period by DFA.

【図9】 アトラクタ軌道周期の揺らぎをDFAにより
分析した結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the result of analyzing the fluctuation of the attractor orbital period by DFA.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検知手段 2 データ処理・分析手段 3 データベース部 4 状態の判定・予測部 5 出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection means 2 Data processing / analysis means 3 Database part 4 State judgment and prediction part 5 Output part

フロントページの続き (72)発明者 小河 毅 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 4C038 VA12 VA20 VB01 VC20 5B049 BB41 DD00 EE00 FF01 GG09Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Ogawa 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka F-term (reference) 4C038 VA12 VA20 VB01 VC20 5B049 BB41 DD00 EE00 FF01 GG09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 状態の時系列データからカオスアトラク
タを作成して、該カオスアトラクタの軌道周期を測定
し、その軌道周期の揺らぎから現在の状態を判定すると
ともに、将来の状態を予測することを特徴とする状態の
判定・予測方法。
1. Creating a chaotic attractor from time-series data of a state, measuring the orbital period of the chaotic attractor, determining the current state from the fluctuation of the orbital period, and predicting a future state. Judgment / prediction method of characteristic state.
【請求項2】 前記カオスアトラクタを3次元以上の数
空間に作成し、この数空間に特定平面を設定して、この
特定平面を通過してから次に通過するまでの時間を前記
カオスアトラクタの軌道周期とした請求項1記載の状態
の判定・予測方法。
2. The chaos attractor is created in a number space of three dimensions or more, a specific plane is set in the number space, and the time from passing through the specific plane to passing the chaos attractor is defined by the chaos attractor. The method for judging and predicting a state according to claim 1, wherein the orbital period is set.
【請求項3】 前記カオスアトラクタを2次元の数空間
に作成し、この数空間の所望点を原点として極座標変換
して求めた角周期を前記カオスアトラクタの軌道周期と
した請求項1記載の状態の判定・予測方法。
3. The state according to claim 1, wherein the chaotic attractor is created in a two-dimensional number space, and an angular period obtained by performing a polar coordinate transformation with a desired point in the number space as an origin is defined as an orbital period of the chaos attractor. Judgment and prediction method.
【請求項4】 カオスアトラクタの構成要素の平均値座
標点を極座標変換の原点とした請求項3記載の状態の判
定・予測方法。
4. The state judging / predicting method according to claim 3, wherein an average coordinate point of a component of the chaos attractor is used as an origin of the polar coordinate conversion.
【請求項5】 前記カオスアトラクタの軌道周期の揺ら
ぎをデトレンド変動分析により分析する請求項1〜4の
いずれかに記載の状態の判定・予測方法。
5. The state determination / prediction method according to claim 1, wherein the fluctuation of the orbital period of the chaos attractor is analyzed by detrend fluctuation analysis.
【請求項6】 前記時系列データが生体情報に関するも
のである請求項1〜5のいずれかに記載の状態の判定・
予測方法。
6. The state determination / state according to claim 1, wherein the time-series data relates to biological information.
Forecasting method.
【請求項7】 前記生体情報が歩行時の加速度データ及
び振動データの少なくとも一方である請求項6記載の状
態の判定・予測方法。
7. The method according to claim 6, wherein the biological information is at least one of acceleration data and vibration data during walking.
【請求項8】 前記加速度データが進行方向に関するも
のである請求項7記載の状態の判定・予測方法。
8. The method according to claim 7, wherein the acceleration data relates to a traveling direction.
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