JP2008155012A - Mental condition measuring method, device, and program - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mental condition measuring method, a device, and a program for indicating one-dimensionally whether a person is in a state of tension or relaxation in an understandable way. <P>SOLUTION: Index value computing means 30, which has received information representing a low-frequency component value (LF) of a fluctuation in the beat interval caused by the activities of the sympathetic and parasympathetic nerves and information representing a high-frequency component value (HF) from a nerve activity value calculating means 26, performs the computing of the computing equation consisting of three terms of the first term Ga(LF/HF), the second term Gb(HF) dependent on the high-frequency component value (HF) depending on the ratio (LF/HF) with low-frequency component value (LF) and the high-frequency component value (HF) and a constant term (C). With this, an index value (S) one-dimensionally indicating the mental condition from the state of tension to the state of relaxation of the subject is computed by using the computing equation and displayed on a display (32). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、人が緊張状態にあるか、リラックス状態に有るかを、一次元的にわかり易く示すことができるようにするための精神状態測定方法および装置並びにプログラムに関する。   The present invention relates to a mental state measurement method, apparatus, and program for enabling one-dimensionally easy-to-understand whether a person is in a tension state or a relaxed state.

人の拍動(心拍動や脈拍動)は、自立神経により調整されている。自立神経は、交感神経と副交感神経とからなり、それぞれが異なるリズムで拍動を調整しているため、拍動間隔に“ゆらぎ(fluctuation)”を生じさせている。   A person's pulsation (heartbeat or pulsation) is adjusted by an independent nerve. Autonomous nerves are composed of sympathetic nerves and parasympathetic nerves, each of which regulates pulsation with different rhythms, and thus causes “fluctuation” in the pulsation interval.

この拍動間隔のゆらぎのうち、0.15Hz〜0.4Hzの比較的早いゆらぎ成分の大きさ(高周波成分値HF)は、副交感神経の活動に依存し、0.04Hz〜0.15Hzの比較的遅いゆらぎ成分の大きさ(低周波成分値LF)は、交感神経および副交感神経の両方の活動に依存していることが知られている。また、前記両周波数成分値の比LF/HFは、交感神経の活動の指標として用いられている。   Among the fluctuations of the pulsation interval, the magnitude of the relatively fast fluctuation component of 0.15 Hz to 0.4 Hz (high frequency component value HF) depends on the activity of the parasympathetic nerve, and is compared with 0.04 Hz to 0.15 Hz. It is known that the size of the slow fluctuation component (low frequency component value LF) depends on the activities of both the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve. The ratio LF / HF of both frequency component values is used as an index of sympathetic nerve activity.

前記各成分値LF、HFを用いて、人の精神状態を把握する方法が種々提案されている。   Various methods for grasping a person's mental state using the component values LF and HF have been proposed.

例えば、活性度の軸と緊張度の軸からなる二次元座標上で、前記各成分値LF、HFに基づいて得られた点を表示して、その被験者の精神状態を判定するように構成した自立神経活動測定装置が提案されている(特許文献1参照)。   For example, the point obtained based on each of the component values LF and HF is displayed on a two-dimensional coordinate composed of an activity axis and a tension axis, and the mental state of the subject is determined. An independent nerve activity measuring device has been proposed (see Patent Document 1).

また、前記各成分値LF、HFを含むパラメ−タから、ストレス度とリラックス度をそれぞれ求めることができるストレス評価方法及び装置が提案されている(特許文献2参照)。   In addition, a stress evaluation method and apparatus have been proposed that can determine the degree of stress and the degree of relaxation from parameters including the component values LF and HF, respectively (see Patent Document 2).

特開2002−330934号公報JP 2002-330934 A 特開平07−231880号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-231880

しかしながら、前記特許文献等に記載されている方法および装置に関する技術は、人の精神状態を多次元的に求めているため、その精神状態の変化や比較等が容易ではなく、直感的にかつ定量的に、その人の精神状態を把握できないという問題があった。   However, since the technique related to the method and apparatus described in the above-mentioned patent documents, etc. require the human mental state in a multidimensional manner, it is not easy to change or compare the mental state, and it is intuitive and quantitative. In particular, there was a problem that the mental state of the person could not be grasped.

本発明は、このような問題を解決するものであって、人が緊張状態にあるか、リラックス状態に有るかを、一次元的にわかり易く示すことができる精神状態測定方法および装置並びにプログラムを提供することを目的とする。   The present invention solves such a problem, and provides a mental state measurement method, apparatus, and program that can easily indicate one-dimensionally whether a person is in a tense state or a relaxed state. The purpose is to do.

前記の目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の精神状態測定方法は、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける段階と、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行する段階とを有し、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を前記演算式により算出することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the mental state measuring method according to claim 1 of the present invention shows the low frequency component value (LF) of fluctuation of the pulsation interval caused by the activities of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve. Receiving the information and the information indicating the high frequency component value (HF), the first term depending on the ratio (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), the high frequency A stage of executing an arithmetic expression comprising three terms, a second term and a constant term, depending on the component value (HF), and a one-dimensional representation of the mental state from the tension state to the relaxed state of the subject. The index value (S) to be expressed is calculated by the arithmetic expression.

本発明の請求項2に記載の精神状態測定方法は、前記指標値(S)が、次の演算式(I)により算出されることを特徴とする。
S=A・log[(LF/HF)/k]−B・log[(HF)/f]+C …(I)
ただし、A、B、C、kおよびfは定数である。
The mental state measuring method according to claim 2 of the present invention is characterized in that the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (I).
S = A · log [(LF / HF) / k] −B · log [(HF) / f] + C (I)
However, A, B, C, k, and f are constants.

本発明の請求項3に記載の精神状態測定方法は、前記指標値(S)が、次の演算式(II)により算出されることを特徴とする。
S=A′・(LF/HF)/k′−B′・(HF)/f′+C′ …(II)
ただし、A′、B′、C′、k′およびf′は定数である。
The mental state measuring method according to claim 3 of the present invention is characterized in that the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (II).
S = A '. (LF / HF) / k'-B'. (HF) / f '+ C' (II)
However, A ′, B ′, C ′, k ′ and f ′ are constants.

本発明の請求項4に記載の精神状態測定方法は、前記指標値(S)が、次の演算式(III)により算出されることを特徴とする。
S=A″・(LF/HF)/k″−B″・log[(HF)/f″]+C″ …(III)
ただし、A″、B″、C″、k″およびf″は定数である。
The mental state measuring method according to claim 4 of the present invention is characterized in that the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (III).
S = A ″ · (LF / HF) / k ″ −B ″ · log [(HF) / f ″] + C ″ (III)
However, A ″, B ″, C ″, k ″, and f ″ are constants.

本発明の請求項5に記載の精神状態測定方法は、前記被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を、前記演算式に基づく指標値の差ΔS(=S1―S2)として算出することを特徴とする。   In the mental state measuring method according to claim 5 of the present invention, an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of the subject is expressed as a difference ΔS between index values based on the arithmetic expression. It is calculated as (= S1-S2).

本発明の請求項6に記載の精神状態測定方法は、前記被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を、前記演算式に基づく低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffとして算出することを特徴とする。   In the mental state measuring method according to claim 6 of the present invention, an index value (S) that one-dimensionally represents the mental state from the tension state to the relaxed state of the subject is expressed as a low-frequency component value ( The index value Sdiff is calculated as a ratio R (LF / HF) between the (LF) and the high frequency component value (HF) and the difference between the high frequency component value (HF).

本発明の請求項5に記載の精神状態測定装置は、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける情報受領手段(25、26)と、
前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)とを用いて、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を算出する指標値算出手段(30)とを有する精神状態測定装置であって、
前記指標値算出手段が、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行することにより前記指標値を算出することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a mental condition measuring apparatus comprising information indicating a low frequency component value (LF) of fluctuations in pulsation intervals caused by sympathetic and parasympathetic nerve activities and a high frequency component value (HF). Information receiving means (25, 26) for receiving information indicating
Index value calculation means for calculating an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of the subject using the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF). (30) a mental state measuring device comprising:
The index value calculation means includes a first term that depends on a ratio (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), and a second term that depends on the high frequency component value (HF). The index value is calculated by executing an operation of an arithmetic expression including a term and a constant term.

本発明の請求項8に記載の精神状態測定装置は、前記指標値算出手段が、次の演算式(I)を用いることを特徴とする。
S=A・log[(LF/HF)/k]−B・log[(HF)/f]+C …(I)
ただし、A、B、C、kおよびfは定数である。
The mental state measuring apparatus according to claim 8 of the present invention is characterized in that the index value calculating means uses the following arithmetic expression (I).
S = A · log [(LF / HF) / k] −B · log [(HF) / f] + C (I)
However, A, B, C, k, and f are constants.

本発明の請求項9に記載の精神状態測定装置は、前記指標値算出手段が、次の演算式(II)を用いることを特徴とする。
S=A′・(LF/HF)/k′−B′・(HF)/f′+C′ …(II)
ただし、A′、B′、C′、k′およびf′は定数である。
The mental state measuring apparatus according to claim 9 of the present invention is characterized in that the index value calculating means uses the following arithmetic expression (II).
S = A '. (LF / HF) / k'-B'. (HF) / f '+ C' (II)
However, A ′, B ′, C ′, k ′ and f ′ are constants.

本発明の請求項10に記載の精神状態測定装置は、前記指標値算出手段が、次の演算式(III)を用いることを特徴とする。
S=A″・(LF/HF)/k″−B″・log[(HF)/f″]+C″ …(III)
ただし、A″、B″、C″、k″およびf″は定数である。
The mental state measuring apparatus according to claim 10 of the present invention is characterized in that the index value calculating means uses the following arithmetic expression (III).
S = A ″ · (LF / HF) / k ″ −B ″ · log [(HF) / f ″] + C ″ (III)
However, A ″, B ″, C ″, k ″, and f ″ are constants.

本発明の請求項11に記載の精神状態測定装置は、前記指標値算出手段が、前記演算式に基づく指標値の差ΔS(=S1―S2)を算出するように設定することを特徴とする。   The mental state measuring device according to claim 11 of the present invention is characterized in that the index value calculating means is set so as to calculate a difference ΔS (= S1-S2) of index values based on the arithmetic expression. .

本発明の請求項12に記載の精神状態測定装置は、前記指標値算出手段が、前記演算式に基づく低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffを算出するように設定することを特徴とする。   In the mental state measuring device according to claim 12 of the present invention, the index value calculating means is a ratio R (LF / HF) of a low frequency component value (LF) and a high frequency component value (HF) based on the arithmetic expression. And an index value Sdiff based on the difference between the high frequency component values (HF) is calculated.

本発明の請求項13に記載の精神状態測定プログラムは、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)の算出をコンピュータに実行させるための精神状態測定プログラムであって、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける手順と、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行する手順とを、含むことを特徴とする。   A mental state measurement program according to claim 13 of the present invention is a mental state measurement program for causing a computer to calculate an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of a subject. A procedure for receiving information indicating a low frequency component value (LF) and information indicating a high frequency component value (HF) of fluctuations in pulsation intervals caused by the activities of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve; Three terms: a first term depending on a ratio (LF / HF) of a frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), a second term depending on the high frequency component value (HF), and a constant term. And a procedure for performing an operation of an arithmetic expression consisting of:

本発明によれば、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受け、その低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行することにより、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を算出しているので、直感的にかつ定量的に、その人の精神状態を把握でき、その精神状態の変化の分析や比較等を容易に行うことができる。   According to the present invention, the information indicating the low frequency component value (LF) and the information indicating the high frequency component value (HF) of fluctuation of the pulsation interval caused by the activities of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve are received, and the low From the first term depending on the ratio (LF / HF) between the frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), the second term depending on the high frequency component value (HF), and the constant term. Since the index value (S) representing the one-dimensional mental state from the tension state to the relaxed state of the subject is calculated by executing the calculation of the following equation, the person is intuitively and quantitatively calculated. The mental state can be grasped, and the change or change of the mental state can be easily performed.

次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

A.精神状態測定装置の構成
図1は、本発明に係る精神状態測定方法の典型的な実施例としての精神状態測定装置20を示すブロック系統構成図である。すなわち、図1において、参照符号21は、被験者の拍動を検出するためのセンサを示し、このセンサ21は、血管の振動を検出する振動式センサや、血流を光学的に検出する光学式センサとして構成される。
A. Configuration of Mental State Measuring Device FIG. 1 is a block system configuration diagram showing a mental state measuring device 20 as a typical embodiment of the mental state measuring method according to the present invention. That is, in FIG. 1, reference numeral 21 indicates a sensor for detecting the pulsation of the subject, and this sensor 21 is a vibration sensor that detects vibration of a blood vessel or an optical method that optically detects blood flow. Configured as a sensor.

センサ21の出力信号は、A/D変換器22によりデジタル信号に変換されて、記憶部23内のメモリ(図示せず)に記憶される。なお、この記憶部23には、時刻情報を出力するタイマ回路が含まれており、外部あるいは図示しない操作部の操作による測定開始の指示を受ける毎に、一定数のデータを時刻情報と共に記憶する。なお、この記憶部23は、後述する各手段において得られる各種のデータや演算値などを記憶するメモリとしての機能も有している。   The output signal of the sensor 21 is converted into a digital signal by the A / D converter 22 and stored in a memory (not shown) in the storage unit 23. The storage unit 23 includes a timer circuit that outputs time information, and stores a certain number of data together with the time information every time an instruction to start measurement is received by an external operation or an operation unit (not shown). . The storage unit 23 also has a function as a memory for storing various data and calculation values obtained by each means described later.

記憶部23に記憶された一連のデータについて、間隔検出手段24を介して拍動間隔(R―R間隔)が検出され、得られた間隔データは周波数解析手段25へ入力される。   With respect to a series of data stored in the storage unit 23, a beat interval (RR interval) is detected via the interval detection unit 24, and the obtained interval data is input to the frequency analysis unit 25.

周波数解析手段25においては、入力された間隔データに対して周波数解析処理(FFT処理)が行われ、スペクトラムデータが得られる。   In the frequency analysis means 25, frequency analysis processing (FFT processing) is performed on the input interval data to obtain spectrum data.

周波数解析手段25で得られたスペクトラムデータは、神経活動値算出手段26において、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値LFと高周波成分値HFとが算出される。   The spectrum data obtained by the frequency analysis means 25 is obtained from the low frequency component value LF and the high frequency component value HF of the fluctuation of the pulsation interval caused by the activity of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve. Calculated.

この場合、神経活動値算出手段26において算出された低周波成分値LFは、スペクトラムデータのうち、0.04〜0.15(Hz)の範囲のパワー値の総和(面積)であり、また高周波成分値HFは、0.15〜0.4(Hz)の範囲のパワー値の総和(面積)である。   In this case, the low frequency component value LF calculated by the nerve activity value calculation means 26 is the sum (area) of power values in the range of 0.04 to 0.15 (Hz) in the spectrum data, and the high frequency The component value HF is the sum (area) of power values in the range of 0.15 to 0.4 (Hz).

このようにして得られた低周波数成分値LFおよび高周波成分値HFは、それぞれ指標値算出手段30に入力される。指標値算出手段30においては、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値LFと高周波成分値HFとを用いて、強い緊張状態から強いリラックス状態までの精神状態を一次元的に示す指標値Sを算出する。   The low frequency component value LF and the high frequency component value HF thus obtained are input to the index value calculation means 30, respectively. In the index value calculation means 30, the low frequency component value LF and the high frequency component value HF of the fluctuation of the pulsation interval caused by the activities of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve are used to change from a strong tension state to a strong relaxation state. An index value S indicating one-dimensional mental state is calculated.

指標値Sは、強い緊張状態から強いリラックス状態までを所定の数値範囲(例えば、−25〜75、0〜100、−50〜50のようなわかり易い範囲)に対応させ、その範囲内の値で表すことができる演算式を用いて算出される。   The index value S corresponds to a predetermined numerical range (for example, an easy-to-understand range such as −25 to 75, 0 to 100, −50 to 50) from a strong tension state to a strong relaxation state, and is a value within that range. It is calculated using an arithmetic expression that can be expressed.

そして、演算式により算出された指標値Sは、被験者の拍動を検出し測定したときの時刻情報と共に、表示制御手段31により表示器32において表示される。   Then, the index value S calculated by the arithmetic expression is displayed on the display 32 by the display control means 31 together with time information when the pulsation of the subject is detected and measured.

B.指標値の演算式
そこで、本発明者は、次の一般式で示される演算式により指標値Sを算出することにより、被験者の精神状態を適切に表すことができることを見出した。すなわち、指標値Sは、低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)に依存した第1項Gaと、高周波成分値(HF)に依存した第2項Gaと、定数項Cとの3つの項からなる次の一般式により算出される。なお、一般式において第1項のGaおよび第2項のGbは、それぞれ括弧内のRおよびHFを変数とする関数として示す。
B. Arithmetic expression index values Therefore, the present inventor has found that by calculating an index value S by an arithmetic expression represented by the following general formula, found that it is possible to represent properly the mental state of the subject. That is, the index value S includes the first term Ga that depends on the ratio R (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), and the second term that depends on the high frequency component value (HF). It is calculated by the following general formula consisting of three terms, the term Ga and the constant term C. In the general formula, Ga in the first term and Gb in the second term are shown as functions having R and HF in parentheses as variables, respectively.

S=Ga(R)−Gb(HF)+C …(一般式)   S = Ga (R) -Gb (HF) + C (general formula)

前記一般式を、より具体的な演算式に変換すれば、次の3つの演算式(I)、(II)、(III)のいずれかを用いることにより、被験者の精神状態を適切に表す指標値Sを容易に算出することができる。   If the general formula is converted into a more specific calculation formula, an index that appropriately represents the mental state of the subject by using one of the following three calculation formulas (I), (II), and (III) The value S can be easily calculated.

S=A・log[(LF/HF)/k]−B・log[(HF)/f]+C …(I)
ただし、A、B、C、kおよびfは定数である。
S = A · log [(LF / HF) / k] −B · log [(HF) / f] + C (I)
However, A, B, C, k, and f are constants.

S=A′・(LF/HF)/k′−B′・(HF)/f′+C′ …(II)
ただし、A′、B′、C′、k′およびf′は定数である。
S = A '. (LF / HF) / k'-B'. (HF) / f '+ C' (II)
However, A ′, B ′, C ′, k ′ and f ′ are constants.

S=A″・(LF/HF)/k″−B″・log[(HF)/f″]+C″ …(III)
ただし、A″、B″、C″、k″およびf″は定数である。
S = A ″ · (LF / HF) / k ″ −B ″ · log [(HF) / f ″] + C ″ (III)
However, A ″, B ″, C ″, k ″, and f ″ are constants.

前記の各演算式(I)、(II)、(III)の第1項は、心身を緊張させる交感神経の活動に依存している比Rの増減変化と同一方向に増減する項である。第2項は、心身をリラックスさせる副交感神経の活動に依存している高周波成分値HFの増減変化と反対方向に増減する項である。従って、心身が緊張する程大きくなる第1項と、リラックスする程大きくなる第2項と、定数項Cとからなる演算式の演算を実行することにより、人の精神状態を一次元的に示す指標値を得ている。   The first term of each of the arithmetic expressions (I), (II), and (III) is a term that increases and decreases in the same direction as the increase and decrease of the ratio R that depends on the activity of the sympathetic nerve that tensions the mind and body. The second term is a term that increases / decreases in the opposite direction to the increase / decrease change of the high frequency component value HF depending on the activity of the parasympathetic nerve that relaxes the mind and body. Therefore, the mental state of the person is shown in a one-dimensional manner by executing an operation of an arithmetic expression consisting of a first term that increases as the mind and body become tense, a second term that increases as the body and body relax, and a constant term C. The index value is obtained.

さらに、前記演算式を拡張し、ある1時点における指標値の算出に代えて、異なる2時点間の比較による指標値の算出も有用である。例えば、被験者の個性として、安静時に指標値が低くリラックスする状態にあり、ストレス負荷時に指標値が適宜高く緊張状態になる人だけではなく、安静時にも指標値が高く緊張状態にあり、ストレス負荷時にはさらに指標値が高くなる傾向がある人や、ストレス負荷時においても余り変化のない人など、いろいろなパターンの人が想定される。この場合、指標値の差ΔS(=S1―S2)を利用したり、低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffを利用したりして、精神状態を適切に数値化することもできる。   Furthermore, it is also useful to extend the arithmetic expression and calculate an index value by comparing two different time points instead of calculating an index value at a certain time point. For example, as a test subject's individuality, the index value is low and relaxed at rest, and the index value is appropriately high and stressed when stressed. Sometimes people of various patterns are assumed, such as people who tend to have higher index values and people who do not change much even under stress. In this case, the difference ΔS (= S1-S2) between the index values is used, or the ratio R (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF) and the high frequency component value (HF) The mental state can be appropriately digitized by using an index value Sdiff based on the difference.

指標値の差ΔSは、次式により算出することができる。
ΔS=S1―S2
S1=A・log[(LF1/HF1)/K]+B・log(FK/HF1)+C …(IV)
S2=A・log[(LF2/HF2)/K]+B・log(FK/HF2)+C
ただし、係数K、FKは年齢要因を盛り込むことができる。
The index value difference ΔS can be calculated by the following equation.
ΔS = S1-S2
S1 = A.log [(LF1 / HF1) / K] + B.log (FK / HF1) + C (IV)
S2 = A.log [(LF2 / HF2) / K] + B.log (FK / HF2) + C
However, factors K and FK can include age factors.

低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffは、次式により算出することができる。
Sdiff=A・log[(LF1/HF1―LF2/HF2)/K]
+B・log[FK/(HF1―LF2)]+C …(V)
ただし、係数K、FKは年齢要因を盛り込むことができる。
The ratio R (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF) and the index value Sdiff due to the difference between the high frequency component value (HF) can be calculated by the following equation.
Sdiff = A · log [(LF1 / HF1-LF2 / HF2) / K]
+ B · log [FK / (HF1−LF2)] + C (V)
However, factors K and FK can include age factors.

C.精神状態測定方法の実施工程(プログラム)
次に、前述した図1に示す精神状態測定装置により本発明の精神状態を測定する方法について、図2に示すフローチャートを併せ参照しながら、その実施工程(プログラム)を具体例と共に説明する。
C. Implementation process (program) of mental state measurement method
Next, a method for measuring the mental state of the present invention using the mental state measuring apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

本発明においては、最初に被験者が拍動の検出および測定を行うに際し、新規測定か、既に登録ないし記憶されている測定であるかの判断を行う(STEP−1)。新規測定である場合は、被験者の、個人番号や年齢等の個人情報を入力し(STEP−2)、次いで、被験者の拍動を、振動式センサや光学式センサ等のセンサ21を使用して血管の振動や血流を検出する。この時の検出信号は、当初テスト用として暫定的に記録され(STEP−3)、記録されたデータが正常か否かを判定する(STEP−4)。この場合、被験者の測定部位にセンサが適正に使用されていたか(例えば、センサの位置や測定時間等)が判定の基準となる。正常な記録がされていない場合は、再度の検出および測定を行う(STEP−3)。   In the present invention, when the subject first detects and measures the pulsation, it is determined whether the measurement is a new measurement or a measurement that has already been registered or stored (STEP-1). If it is a new measurement, personal information such as a personal number and age of the subject is input (STEP-2), and then the pulsation of the subject is detected using a sensor 21 such as a vibration sensor or an optical sensor. Detect blood vessel vibration and blood flow. The detection signal at this time is provisionally recorded for an initial test (STEP-3), and it is determined whether the recorded data is normal (STEP-4). In this case, whether or not the sensor is properly used for the measurement site of the subject (for example, the position of the sensor, the measurement time, etc.) is a criterion for determination. If normal recording is not performed, detection and measurement are performed again (STEP-3).

正常な記録がされた場合は、測定された脈波信号をA/D変換器22を介してA/D変換し(STEP−5)、記憶部23に記憶して測定データの記録を終了する(STEP−6)。このようにして記憶部23に記憶された一定時間(例えば、20秒〜180秒)における一連の測定データに対して、間隔検出手段24を介して拍動(QRS波)の間隔(R−R間隔)を検出すると共にそのピーク(R値)を検出する(STEP−7)。   When normal recording is performed, the measured pulse wave signal is A / D converted via the A / D converter 22 (STEP-5), stored in the storage unit 23, and recording of the measurement data is completed. (STEP-6). In this way, for a series of measurement data in a fixed time (for example, 20 seconds to 180 seconds) stored in the storage unit 23, the interval (RR) of the pulsation (QRS wave) is transmitted via the interval detection unit 24. (Interval) and its peak (R value) are detected (STEP-7).

このように検出されたピーク(R値)は、適正なデータであるか否かが判定される(STEP−8)。この場合、検出されたピーク(R値)が、指標値Sの演算を行うのに適した低周波成分値(LF)および高周波成分値(HF)を得るための周波数解析に、適しているかどうかが判定の基準となる。従って、検出されたピーク(R値)が、適正なデータでない場合は、再度の検出および測定を行う(STEP−3)。   It is determined whether or not the peak (R value) thus detected is appropriate data (STEP-8). In this case, whether the detected peak (R value) is suitable for frequency analysis for obtaining a low frequency component value (LF) and a high frequency component value (HF) suitable for calculating the index value S. Is the criterion for judgment. Therefore, if the detected peak (R value) is not appropriate data, detection and measurement are performed again (STEP-3).

適正なピーク(R値)が検出されている場合は、前記一連の測定データを再サンプリングして(STEP−9)、周波数解析手段25により周波数解析を行い(STEP−10)、神経活動値算出手段26により低周波成分値LFと高周波成分値HFとが算出される(STEP−11)。   When an appropriate peak (R value) is detected, the series of measurement data is resampled (STEP-9), frequency analysis is performed by the frequency analysis means 25 (STEP-10), and a nerve activity value is calculated. The low frequency component value LF and the high frequency component value HF are calculated by the means 26 (STEP-11).

このようにして算出された低周波成分値LFおよび高周波成分値HFは、自動的に設定されるデータ番号および時刻データ(STEP−12)と、予め設定した個人番号等の個人情報(STEP−2)と共に、記憶部23のメモリに適宜記憶される(STEP−13)。   The low frequency component value LF and the high frequency component value HF calculated in this way are the data number and time data (STEP-12) set automatically, and personal information (STEP-2) such as a preset personal number. ) And appropriately stored in the memory of the storage unit 23 (STEP-13).

次いで、前記メモリに記憶されたデータの読み出しが行われ(STEP−14)、指標値算出手段30を介して記憶されている低周波成分値LFと高周波成分値HFとから、前述した演算式により指標値(精神状態としてのストレス値)の算出が実行される(STEP−16)。そして、算出された指標値と共に測定された低周波成分値LFおよび高周波成分値HF等を、表示制御手段31を介して表示器32に表示する(STEP−17)。図3は、前記表示器32による指標値等の表示例を示すものである。   Next, the data stored in the memory is read (STEP-14), and the low-frequency component value LF and the high-frequency component value HF stored via the index value calculation means 30 are used to calculate the above-described arithmetic expression. An index value (stress value as a mental state) is calculated (STEP-16). Then, the low-frequency component value LF and the high-frequency component value HF measured together with the calculated index value are displayed on the display 32 through the display control means 31 (STEP-17). FIG. 3 shows a display example of index values and the like by the display 32.

また、本発明の精神状態を測定する方法においては、既に所要のメモリに記憶されているデータ(STEP−13)に対して、個人番号等の個人情報やデータ番号を入力することにより(STEP−15)、前記メモリに記憶されたデータの読み出しが行われ(STEP−14)、指標値算出手段30を介して記憶されている低周波成分値LFと高周波成分値HFとから、前述した演算式により指標値(精神状態としてのストレス値)の算出が実行される(STEP−16)。そして、算出された指標値と共に測定された低周波成分値LFおよび高周波成分値HF等を、表示器32に再表示することができる(STEP−17)。   In the method for measuring the mental state of the present invention, by inputting personal information such as a personal number and a data number (STEP-) to data (STEP-13) already stored in a required memory (STEP-). 15) The data stored in the memory is read (STEP-14), and the arithmetic expression described above is obtained from the low frequency component value LF and the high frequency component value HF stored via the index value calculation means 30. Thus, calculation of the index value (stress value as a mental state) is executed (STEP-16). Then, the low frequency component value LF and the high frequency component value HF measured together with the calculated index value can be displayed again on the display 32 (STEP-17).

なお、前述した被験者の個人情報の入力(STEP−2)については、複数の被験者を対象とする場合、各被験者の登録番号として個人番号を適宜設定することができる。また、この個人番号は、個人の異なる状態、例えば、「起床時」、「昼食時」、「就寝時」などに対応する番号として、それぞれ設定し使用することもできる。   In addition, about the input (STEP-2) of the test subject's personal information mentioned above, when targeting a plurality of test subjects, a personal number can be appropriately set as the registration number of each test subject. This personal number can also be set and used as a number corresponding to a different state of the individual, for example, “when waking up”, “at lunch”, “at bedtime”, and the like.

D.本発明により算出される指標値の評価とその解析
予め、被験者97人について、それぞれ心電図の波形から低周波成分値LFと高周波成分値HFを求めた。この場合、得られた低周波成分値LFと高周波成分値HFについて、演算式の第1項に関する比R(=LF/HF)の分布状態を図4の(a)に示す。また、第2項に関する高周波成分値HFの分布状態を図4の(b)に示す。なお、図4において、横軸は被験者の番号を示す。また、これら97人の被験者は、精神状態がまちまちであり、極度に緊張している人から極度にリラックスしている人まで含まれているものとする。
D. Evaluation and Analysis of Index Values Calculated by the Present Invention In advance, low frequency component values LF and high frequency component values HF were obtained from 97 electrocardiogram waveforms, respectively. In this case, with respect to the obtained low frequency component value LF and high frequency component value HF, the distribution state of the ratio R (= LF / HF) relating to the first term of the arithmetic expression is shown in FIG. Moreover, the distribution state of the high frequency component value HF regarding the second term is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the number of the subject. In addition, these 97 subjects have various mental states, and include those who are extremely tense to those who are extremely relaxed.

図4の(a)、(b)に示される比Rおよび高周波成分値HFの分布状態において、比Rについての平均値は約3.9、中央値は約1.7、最大値は約35、最小値は約0.1となっている。また、高周波成分値HFについての平均値は約70、中央値は約32、最大値は約654、最小値は約1となっている。   In the distribution state of the ratio R and the high frequency component value HF shown in FIGS. 4A and 4B, the average value for the ratio R is about 3.9, the median value is about 1.7, and the maximum value is about 35. The minimum value is about 0.1. The average value for the high frequency component value HF is about 70, the median is about 32, the maximum is about 654, and the minimum is about 1.

ここで、最も好ましいと思われる演算式(I)を適用することを考慮し、前記の比Rおよび高周波成分値HFの中央値に近い値をそれぞれ係数k=1.7、f=32とし、係数A、B、Cをそれぞれ25として、被験者95人についてのそれぞれ低周波成分値LFと高周波成分値HFに基づいて、R=LF/HF=2、HF=300を基準値として前記演算式(I)により指標値Sの算出を行った。この結果、図5に示すように、指標値Sは、ダイナミックレンジが1/10から10倍までの範囲内であり、25を中央値として−25〜75の範囲にほぼ全体が含まれる分布状態となった。このような指標値Sの分布状態は、中心値を25とする正規分布に近く、人の精神状態のばらつきをよく表しているものと推察される。   Here, in consideration of applying the calculation formula (I) that seems to be most preferable, values close to the median of the ratio R and the high-frequency component value HF are coefficients k = 1.7 and f = 32, respectively. The coefficients A, B, and C are set to 25, respectively, and based on the low-frequency component value LF and the high-frequency component value HF for 95 subjects, R = LF / HF = 2 and HF = 300 are used as reference values to calculate the above formula ( The index value S was calculated according to I). As a result, as shown in FIG. 5, the index value S has a dynamic range in the range of 1/10 to 10 times, and a distribution state in which the entire range is included in the range of −25 to 75 with 25 as the median value. It became. Such a distribution state of the index value S is close to a normal distribution having a center value of 25, and it is presumed that the distribution state of the human mental state is well represented.

また、演算式(II)を適用した場合、係数k′=1.7、f′=32とし、係数A′=5、B′=1、C′=−20として、被験者95人についてのそれぞれ低周波成分値LFと高周波成分値HFに基づいて、前記演算式(II)により指標値Sの算出を行った結果、図6に示すような指標値Sの分布状態が得られた。この場合、前述した演算式(I)による指標値Sの分布状態より、分布の広がりが小さいが、その範囲内で精神状態のばらつきに応じた指標値Sを得ることが確認された。   Further, when the calculation formula (II) is applied, the coefficients k ′ = 1.7, f ′ = 32, the coefficients A ′ = 5, B ′ = 1, and C ′ = − 20, respectively, for 95 subjects. Based on the low frequency component value LF and the high frequency component value HF, the index value S was calculated by the calculation formula (II). As a result, the distribution state of the index value S as shown in FIG. 6 was obtained. In this case, although the spread of the distribution is smaller than the distribution state of the index value S according to the arithmetic expression (I) described above, it has been confirmed that the index value S corresponding to the variation of the mental state is obtained within the range.

さらに、演算式(III)を適用した場合、係数k″=1.7、f″=32とし、係数A″=5、B″=5、C″=−20として、被験者95人についてのそれぞれ低周波成分値LFと高周波成分値HFに基づいて、前記演算式(III)により指標値Sの算出を行った結果、図7に示すような指標値Sの分布状態が得られた。この場合においても、前述した演算式(I)による指標値Sの分布状態より、分布の広がりが小さいが、その範囲内で精神状態のばらつきに応じた指標値Sを得ることが確認された。   Further, when the calculation formula (III) is applied, the coefficients k ″ = 1.7, f ″ = 32, the coefficients A ″ = 5, B ″ = 5, and C ″ = − 20, respectively, for 95 subjects. Based on the low frequency component value LF and the high frequency component value HF, the index value S is calculated by the arithmetic expression (III), and as a result, the distribution state of the index value S as shown in Fig. 7 is obtained. The distribution of the index value S according to the above-described arithmetic expression (I) is smaller than the distribution state of the index value S, but it is confirmed that the index value S corresponding to the variation of the mental state is obtained within the range.

そこで、実際の被験者の精神状態と、前記演算式(I)によって得られる指標値Sとの対応関係について検討した。   Therefore, the correspondence between the actual mental state of the subject and the index value S obtained by the arithmetic expression (I) was examined.

図8は、被験者15人について、安静状態における指標値Sの分布Uと、ある心理的課題(計算問題等)を負荷したときの指標値Sの分布U′を示すものである。図8から明らかなように、安静状態の分布Uの平均値(約20)に対して、課題負荷時の分布U′の平均値(約30)が増加しており、この増加から被験者の精神状態がやや緊張状態に推移したことが判る。この場合、安静時に指標値が低くリラックスする状態にあり、課題負荷時に指標値が高くなり緊張状態となる場合だけではなく、安静時においても指標値が高く緊張状態にあり、課題負荷時にはさらに指標値が高くなる傾向がある場合や、課題負荷時においても余り変化のない場合など、いろいろなパターンの指標値の変化が確認された。   FIG. 8 shows the distribution U of the index value S in a resting state and the distribution U ′ of the index value S when a certain psychological problem (calculation problem or the like) is loaded for 15 subjects. As is clear from FIG. 8, the average value (about 30) of the distribution U ′ at the time of task load increases with respect to the average value (about 20) of the distribution U in the resting state. It can be seen that the state has changed to a slightly tense state. In this case, the index value is low and relaxed when resting, and the index value is high and tensioned at rest as well as when the index value becomes high and stressed when the task is loaded. Changes in index values in various patterns were confirmed, such as when the values tend to be high, or when there is not much change even when the task is loaded.

図9は、被験者7人について、あるきつい作業を行っているときの指標値Sの分布Vと、睡眠時の指標値Sの分布V′を示すものである。図9から明らかなように、過負荷を与えたときの分布Vの平均値(約55)が、睡眠時の分布V′の平均値(約30)に対して、かなり高い緊張状態にあることが判る。   FIG. 9 shows the distribution V of the index value S and the distribution V ′ of the index value S during sleep for seven subjects. As is clear from FIG. 9, the average value (about 55) of the distribution V when overloaded is considerably higher than the average value (about 30) of the distribution V ′ during sleep. I understand.

前記の指標値Sについての分布は、通常の状態の被験者を対象としたものであるが、例えば、うつ状態にある被験者12人について、安静時の指標値Sを求めた結果、図10に示す分布Wが得られた。この分布Wは、通常の状態の被験者の分布Uと比較すると、明らかなように、うつ状態の人の一部では、指標値Sは安静状態においても大きく、通常の状態の被験者より緊張状態にあると推察される。   The distribution of the index value S is for subjects in a normal state. For example, as a result of obtaining the index value S at rest for 12 subjects in a depressed state, the distribution is shown in FIG. A distribution W was obtained. As is clear from the distribution U of subjects in a normal state, the distribution value W is larger in some people in a depressed state even in a resting state, and is more tensioned than a subject in a normal state. It is assumed that there is.

なお、前述した指標値の評価とその解析において、演算式(I)を適用した場合の、被験者95人についての指標値Sの算出結果により得られた分布状態図(図5参照)から、精神状態の評価の境界を、7段階による指標値の区分けと各段階における評価の内容を、図11に示す一覧表に示すように分類することができた。そして、このように7段階に分類した場合の度数(人数)は図12に示す通りである。   From the distribution state diagram (see FIG. 5) obtained from the calculation result of the index value S for 95 subjects when the calculation formula (I) is applied in the evaluation and analysis of the index value described above, The boundary of state evaluation could be classified as shown in the list shown in FIG. 11 by dividing the index value by 7 levels and the contents of evaluation at each level. And the frequency (number of people) in the case of classifying into 7 levels in this way is as shown in FIG.

E.指標値の表示
以上の結果から、前記演算式(I)によって得られる指標値Sは、被験者の精神状態を一次元的によく表しており、この指標値Sから被験者の精神状態を単純かつ容易に把握することができる。
E. From the result of the index value display or more, the index value S obtained by the arithmetic expression (I) represents the subject's mental state one-dimensionally well. From this index value S, the subject's mental state can be simply and easily expressed. Can grasp.

指標値Sを表示する表示器32に対し、表示制御手段31は、得られた指標値Sの値を数値表示(図3参照)するだけではなく、例えば前述した図11に示す指標値の評価の区分に従って該当する評価内容をグラフィック表示したり、バーグラフ表示したりすることができる。また、この場合、低周波成分値(LF)、高周波成分値(HF)、LF/LH値、および心拍数や脈拍などを適宜表示するように設定することもできる。   For the indicator 32 that displays the index value S, the display control means 31 not only displays the obtained index value S numerically (see FIG. 3) but also evaluates the index value shown in FIG. According to the category, the corresponding evaluation contents can be displayed in a graphic or bar graph. In this case, the low frequency component value (LF), the high frequency component value (HF), the LF / LH value, the heart rate, the pulse rate, and the like can be appropriately displayed.

前記の段階的に表示する場合としては、例えば、指標値の大きい領域から順に、「大変緊張」、「やや緊張」、「普通」、「ややリラックス」、「大変リラックス」と5段階に分けた状態表記の内容とし、それぞれ算出された指標値が含まれる領域に対応した表記を行うように設定することができる。   In the case of displaying in a stepwise manner, for example, in order from the region where the index value is large, “very tense”, “somewhat tense”, “normal”, “somewhat relaxed”, and “very relaxed” are divided into five steps. The contents of the state notation can be set so as to perform notation corresponding to the area including the calculated index value.

また、連続的な測定を行うような場合には、時刻毎の指標値をグラフ化して、表示器32に表示するように設定することもできる。   Further, when continuous measurement is performed, the index value for each time can be graphed and set to be displayed on the display 32.

なお、前記演算式における係数k、A、B、Cの値は、前述した実施例に限定されるものではなく、任意に設定可能であるが、精神状態の指標値Sの範囲は、10段階、20段階、50段階、100段階のように、切りがよくかつ評価がし易い範囲となるように、各係数を設定することが望ましい。   Note that the values of the coefficients k, A, B, and C in the arithmetic expression are not limited to the above-described embodiments and can be arbitrarily set, but the range of the mental state index value S is 10 levels. It is desirable to set each coefficient so that it is in a range that is well cut and easy to be evaluated, such as steps 20, 50, and 100.

例えば、前記の算出例において、係数Cのみを50に変更すれば、指標値Sの範囲を0〜100の範囲に設定することができる。また、係数Cのみを0に変更すれば、指標値Sの範囲を−50〜50の範囲に設定することができる。さらに、係数A、B、k、fを変更することで、指標値Sの変化幅を変更することができる。   For example, in the above calculation example, if only the coefficient C is changed to 50, the range of the index value S can be set to a range of 0 to 100. Moreover, if only the coefficient C is changed to 0, the range of the index value S can be set in the range of −50 to 50. Furthermore, the change range of the index value S can be changed by changing the coefficients A, B, k, and f.

そして、特定の被験者の精神状態を定常的に測定する場合には、その被験者の精神状態が安静でかつ安定している時間帯、例えば、睡眠から目覚めて心身の状態が安定したときに、測定を行い、そのときに得られた指標値Srを記憶しておき、複数の指標値Srに基づいて前述した演算式の係数を補正することもできる。   When the mental state of a specific subject is measured constantly, the measurement is performed when the subject's mental state is resting and stable, for example, when the state of mind and body is awakened from sleep. It is also possible to store the index value Sr obtained at that time and correct the coefficient of the arithmetic expression described above based on the plurality of index values Sr.

例えば、前述したように、指標値が中心値25でほぼ−25〜75の範囲になるように係数が設定されている状態で、指標値Srの平均値が標準の25に対して10大きい35のとき、定数項Cを25から15まで減らすように補正処理を行う。このような係数の補正処理を、指標値算出手段30が自動的に行うことで、被験者の相違による指標値のばらつきを抑制することができると共に、指標値による他の被験者との比較が容易となる。   For example, as described above, the average value of the index value Sr is 10 larger than the standard 25 when the coefficient is set so that the index value is in the range of approximately −25 to 75 with the center value 25. In this case, correction processing is performed so that the constant term C is reduced from 25 to 15. When the index value calculation means 30 automatically performs such coefficient correction processing, it is possible to suppress variations in index values due to differences in subjects, and it is easy to compare with other subjects based on index values. Become.

F.本発明に係る精神状態測定装置の応用
本発明に係る精神状態測定装置20の使用方法としては、一般的に、被験者がセンサ21に触れたときだけ指標値Sの測定を行い、その測定結果を表示器32に表示させる単発的な測定を行う。また、被験者が装置全体を常時携帯し、センサ21による拍動検出を定常的に行うようにし、一定時間毎に指標値Sを自動的に算出して、これを内部のメモリに記憶させておき、操作部の操作により記憶させた指標値Sの変化する履歴を表示器32に表示させることも可能である。
F. Application of the mental state measuring device according to the present invention As a method of using the mental state measuring device 20 according to the present invention, generally, the index value S is measured only when the subject touches the sensor 21, and the measurement result is obtained. A single measurement to be displayed on the display 32 is performed. In addition, the subject always carries the entire apparatus, and pulsation detection by the sensor 21 is constantly performed, and the index value S is automatically calculated at regular intervals and stored in the internal memory. It is also possible to display the history of changes in the index value S stored by operating the operation unit on the display 32.

また、本発明に係る精神状態測定方法を実施する装置としては、センサ21から記憶部23(操作部を含む場合もある)までをユニットとして一体化したものとして構成し、このユニットを被験者に常時携帯させて、一定時間毎に、あるいは操作部に対する操作があったときに、拍動信号を記憶させた後、ユニットを装置本体に接続して、間隔検出から指標値算出に至るまでの処理を行って、その算出結果を表示するように構成することも可能である。   In addition, the apparatus for performing the mental state measurement method according to the present invention is configured as an integrated unit from the sensor 21 to the storage unit 23 (which may include an operation unit). Carry it at regular time intervals or when there is an operation on the operation unit.After storing the pulsation signal, connect the unit to the device body and perform the processing from interval detection to index value calculation. It is also possible to configure such that the calculation result is displayed.

前述した実施形態の精神状態測定装置20は、センサ21による拍動の検出処理から神経活動値算出手段26による周波数成分値LF、HFの算出処理までの構成を含んでいたが、このような構成は本発明を限定するものではなく、別の装置で得られた周波数成分値LF、HFのデータを受けて、指標値Sを算出する構成とすることもできる。また、精神状態測定装置20は、センサ21、A/D変換器22、記憶部23を除いた間隔検出手段24以降の手段で構成し、拍動の信号データを与えて、指標値Sを算出するように構成することもできる。   The mental state measurement device 20 of the above-described embodiment includes a configuration from the beat detection processing by the sensor 21 to the frequency component value LF and HF calculation processing by the nerve activity value calculation means 26, but such a configuration. However, the present invention is not limited thereto, and the index value S may be calculated by receiving the data of the frequency component values LF and HF obtained by another apparatus. The mental state measuring device 20 is constituted by means subsequent to the interval detecting means 24 excluding the sensor 21, the A / D converter 22, and the storage unit 23, and gives the pulsation signal data to calculate the index value S. It can also be configured to.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係る精神状態測定方法および装置並びにプログラムは、交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける段階と、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行することにより指標値を算出する段階とを、有していることを要旨とするものであり、その他の構成や設定条件等については本発明の精神を逸脱しない範囲において多くの設計変更が可能であることは勿論である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the mental state measuring method, apparatus, and program according to the present invention are low frequency component values of fluctuations in pulsation intervals caused by sympathetic and parasympathetic activities. Receiving the information indicating (LF) and the information indicating the high frequency component value (HF), and a step depending on a ratio (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF). And a step of calculating an index value by executing an arithmetic expression comprising three terms: a first term, a second term depending on the high frequency component value (HF), and a constant term. It is the gist, and it is a matter of course that many other design changes and setting conditions can be changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明に係る精神状態測定方法を実施する装置の実施例を示すブロック系統構成図である。It is a block system block diagram which shows the Example of the apparatus which implements the mental state measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る精神状態測定方法の実施工程(プログラム)を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the implementation process (program) of the mental state measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る精神状態測定方法を実施する装置の表示器により指標値等の表示例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display of index values etc. with the indicator of the apparatus which implements the mental state measuring method which concerns on this invention. (a)は本発明に係る精神状態測定方法により被験者97人についての心電図の波形から求めた低周波成分値LFと高周波成分値HFの比[LF/HF]の分布状態を示す説明図、(b)は同じく高周波成分値[HF]の分布状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the distribution state of ratio [LF / HF] of the low frequency component value LF calculated | required from the waveform of the electrocardiogram about 97 test subjects by the mental state measuring method based on this invention, and the high frequency component value HF. b) is an explanatory view showing the distribution state of the high-frequency component value [HF]. 図4に示す分布状態に対して演算式(I)を用いて算出された指標値Sの分布状態説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a distribution state of an index value S calculated using the arithmetic expression (I) for the distribution state shown in FIG. 4. 図4に示す分布状態に対して演算式(II)を用いて算出された指標値Sの分布状態説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the distribution state of the index value S calculated using the calculation formula (II) for the distribution state shown in FIG. 4. 図4に示す分布状態に対して演算式(III)を用いて算出された指標値Sの分布状態説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a distribution state of an index value S calculated using the arithmetic expression (III) for the distribution state shown in FIG. 4. 本発明に係る精神状態測定方法により被験者に心理的課題を負荷したときの指標値の変化状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change state of an index value when a test subject is loaded with the psychological subject by the mental state measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る精神状態測定方法により被験者にきつい仕事を与えたときの指標値の変化状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change state of an index value when a test subject is given a hard work by the mental state measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る精神状態測定方法により通常状態の被験者とうつ状態の被験者の指標値のばらつき状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the dispersion | variation state of the index value of the test subject of a normal state, and the test subject of a depression by the mental state measuring method which concerns on this invention. 図5に示す演算式(I)を用いて算出された指標値Sの分布状態に基づいて作成した指標値Sの分類とその評価内容を示す一覧表である。6 is a list showing the classification of index values S created based on the distribution state of the index values S calculated using the arithmetic expression (I) shown in FIG. 5 and the evaluation contents thereof. 図11に示す指標値Sの分類に対応する度数(人数)を示すバーグラフである。It is a bar graph which shows the frequency (number of people) corresponding to the classification | category of the index value S shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

20 精神状態測定装置
21 センサ
22 A/D変換器
23 記憶部
24 間隔検出手段
25 周波数解析手段
26 神経活動値算出手段
30 指標値算出手段
31 表示制御手段
32 表示器
20 mental state measurement device 21 sensor 22 A / D converter 23 storage unit 24 interval detection unit 25 frequency analysis unit 26 nerve activity value calculation unit 30 index value calculation unit 31 display control unit 32 display

Claims (13)

交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける段階と、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行する段階とを有し、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を前記演算式により算出することを特徴とする精神状態測定方法。   Receiving information indicating a low frequency component value (LF) of fluctuations in pulsation intervals caused by the activity of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve and information indicating a high frequency component value (HF), and the low frequency component value ( LF) and a high-frequency component value (HF) ratio (LF / HF), a first term dependent on the high-frequency component value (HF), a second term, and a constant term And calculating an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of the subject using the arithmetic expression. 前記指標値(S)は、次の演算式(I)により算出することを特徴とする請求項1記載の精神状態測定方法。
S=A・log[(LF/HF)/k]−B・log[(HF)/f]+C …(I)
ただし、A、B、C、kおよびfは定数である。
The mental state measuring method according to claim 1, wherein the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (I).
S = A · log [(LF / HF) / k] −B · log [(HF) / f] + C (I)
However, A, B, C, k, and f are constants.
前記指標値(S)は、次の演算式(II)により算出することを特徴とする請求項1記載の精神状態測定方法。
S=A′・(LF/HF)/k′−B′・(HF)/f′+C′ …(II)
ただし、A′、B′、C′、k′およびf′は定数である。
The mental state measuring method according to claim 1, wherein the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (II).
S = A '. (LF / HF) / k'-B'. (HF) / f '+ C' (II)
However, A ′, B ′, C ′, k ′ and f ′ are constants.
前記指標値(S)は、次の演算式(III)により算出することを特徴とする請求項1記載の精神状態測定方法。
S=A″・(LF/HF)/k″−B″・log[(HF)/f″]+C″ …(III)
ただし、A″、B″、C″、k″およびf″は定数である。
The mental state measuring method according to claim 1, wherein the index value (S) is calculated by the following arithmetic expression (III).
S = A ″ · (LF / HF) / k ″ −B ″ · log [(HF) / f ″] + C ″ (III)
However, A ″, B ″, C ″, k ″, and f ″ are constants.
前記被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を、前記演算式に基づく指標値の差ΔS(=S1―S2)として算出することを特徴とする請求項1記載の精神状態測定方法。   An index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of the subject is calculated as a difference ΔS (= S1-S2) between index values based on the arithmetic expression. Item 2. The mental state measuring method according to Item 1. 前記被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を、前記演算式に基づく低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffとして算出することを特徴とする請求項1記載の精神状態測定方法。   The index value (S) that one-dimensionally represents the mental state from the tension state to the relaxed state of the subject is expressed as a ratio R (LF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF) based on the arithmetic expression. The mental state measuring method according to claim 1, wherein the index value Sdiff is calculated as a difference between / HF) and a high frequency component value (HF). 交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける情報受領手段(25、26)と、
前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)とを用いて、被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)を算出する指標値算出手段(30)とを有する精神状態測定装置であって、
前記指標値算出手段が、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行することにより前記指標値を算出することを特徴とする精神状態測定装置。
Information receiving means (25, 26) for receiving information indicating a low frequency component value (LF) of fluctuation of the pulsation interval caused by the activity of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve and information indicating a high frequency component value (HF) ,
Index value calculation means for calculating an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of the subject using the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF). (30) a mental state measuring device comprising:
The index value calculation means includes a first term that depends on a ratio (LF / HF) between the low frequency component value (LF) and the high frequency component value (HF), and a second term that depends on the high frequency component value (HF). A mental state measuring device that calculates the index value by executing an operation of an arithmetic expression including a term and a constant term.
前記指標値算出手段は、次の演算式(I)を用いることを特徴とする請求項7記載の精神状態測定装置。
S=A・log[(LF/HF)/k]−B・log[(HF)/f]+C …(I)
ただし、A、B、C、kおよびfは定数である。
The mental condition measuring device according to claim 7, wherein the index value calculating means uses the following arithmetic expression (I).
S = A · log [(LF / HF) / k] −B · log [(HF) / f] + C (I)
However, A, B, C, k, and f are constants.
前記指標値算出手段は、次の演算式(II)を用いることを特徴とする請求項7記載の精神状態測定装置。
S=A′・(LF/HF)/k′−B′・(HF)/f′+C′ …(II)
ただし、A′、B′、C′、k′およびf′は定数である。
The mental state measuring device according to claim 7, wherein the index value calculating means uses the following arithmetic expression (II).
S = A '. (LF / HF) / k'-B'. (HF) / f '+ C' (II)
However, A ′, B ′, C ′, k ′ and f ′ are constants.
前記指標値算出手段は、次の演算式(III)を用いることを特徴とする請求項7記載の精神状態測定装置。
S=A″・(LF/HF)/k″−B″・log[(HF)/f″]+C″ …(III)
ただし、A″、B″、C″、k″およびf″は定数である。
The mental condition measuring device according to claim 7, wherein the index value calculating means uses the following arithmetic expression (III).
S = A ″ · (LF / HF) / k ″ −B ″ · log [(HF) / f ″] + C ″ (III)
However, A ″, B ″, C ″, k ″, and f ″ are constants.
前記指標値算出手段は、前記演算式に基づく指標値の差ΔS(=S1―S2)を算出するように設定することを特徴とする請求項7記載の精神状態測定装置。   8. The mental state measuring device according to claim 7, wherein the index value calculating means is set so as to calculate an index value difference ΔS (= S1-S2) based on the arithmetic expression. 前記指標値算出手段は、前記演算式に基づく低周波成分値(LF)と高周波成分値(HF)との比R(LF/HF)および高周波成分値(HF)の差による指標値Sdiffを算出するように設定することを特徴とする請求項7記載の精神状態測定装置。   The index value calculation means calculates a ratio R (LF / HF) between a low-frequency component value (LF) and a high-frequency component value (HF) based on the arithmetic expression and an index value Sdiff based on a difference between the high-frequency component value (HF). The mental state measuring device according to claim 7, wherein the mental state measuring device is set to perform. 被験者の緊張状態からリラックス状態までの精神状態を一次元的に表す指標値(S)の算出をコンピュータに実行させるための精神状態測定プログラムであって、
交感神経と副交感神経の活動に起因して生じる拍動間隔のゆらぎの低周波成分値(LF)を示す情報と高周波成分値(HF)を示す情報とを受ける手順と、前記低周波成分値(LF)と前記高周波成分値(HF)との比(LF/HF)に依存した第1項、前記高周波成分値(HF)に依存した第2項、及び定数項の3つの項からなる演算式の演算を実行する手順とを、コンピュータに実行させるための精神状態測定プログラム
A mental state measurement program for causing a computer to calculate an index value (S) that one-dimensionally represents a mental state from a tension state to a relaxed state of a subject,
A procedure for receiving information indicating a low frequency component value (LF) of fluctuations in pulsation intervals caused by activities of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve and information indicating a high frequency component value (HF); LF) and a high-frequency component value (HF) ratio (LF / HF), a first term dependent on the high-frequency component value (HF), a second term, and a constant term And a mental state measurement program for causing a computer to execute a procedure for executing the operation of
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