JP2008264352A - Menstrual cycle estimation device and menstrual cycle estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば複数日に亘って測定した被測定者の体温(体表温度と深部温度を含む、以下同様)に基づいて被測定者が高温期と低温期のうちいずれの状態にあるかを推定する月経周期推定装置および月経周期推定方法に関する。 In the present invention, for example, whether the subject is in the high temperature period or the low temperature period based on the body temperature (including the body surface temperature and the deep temperature, and so on) measured over a plurality of days. The present invention relates to a menstrual cycle estimation apparatus and a menstrual cycle estimation method.
従来、妊娠や避妊の目安となる周期を知る目的で女性のホルモンバランス状況を把握するために、基礎体温の日毎の変動を数ヶ月間に亘って追跡記録し、その変動周期や変動幅を数値的に分析する方法が行われてきた。基礎体温は一日のうちで最も新陳代謝の少ない就寝中の体温を計測することが望ましいが、就寝中に体温測定を行うことは一般的に困難である。このため、例えば起床時の口中温度を体温として計測し、この計測した体温を基礎体温の代わりに用いてきた(例えば特許文献1参照)。しかし、女性の生活の多様化を鑑みると、毎朝、計測時刻や計測方法等の条件を一定とすることは難しく、長期間に亘る計測の継続には不便を伴うと共に、短時間の口中温度の計測では計測結果にアーチファクト(外部要因による計測信号のゆがみ)が生じ易かった。このため、就寝している被測定者の腹部等に身体表面の温度(体表温度)を測定するセンサ装置を取り付け、このセンサ装置によって長時間に亘って自動測定した体表温度に基づいて基礎体温に対応した当日の代表温度を決めるものが知られている(例えば特許文献2参照)。このとき、代表温度は、例えば測定した体表温度の最高温度や平均温度としていた。 Conventionally, in order to understand the hormone balance status of women for the purpose of knowing the cycle that is a standard for pregnancy and contraception, daily fluctuations in basal body temperature are tracked over several months, and the fluctuation cycle and fluctuation range are numerical values. Analytical methods have been used. Although it is desirable to measure the body temperature during sleep, which has the least metabolism during the day, it is generally difficult to measure body temperature during sleep. For this reason, for example, the mouth temperature at the time of getting up is measured as a body temperature, and the measured body temperature has been used instead of the basal body temperature (see, for example, Patent Document 1). However, in view of the diversification of women's lives, it is difficult to make the measurement time, measurement method, and other conditions constant every morning. Continuing measurement over a long period of time is inconvenient and requires a short mouth temperature. In measurement, artifacts (distortion of measurement signals due to external factors) were likely to occur in the measurement results. For this reason, a sensor device for measuring the temperature of the body surface (body surface temperature) is attached to the abdomen of a person who is sleeping, etc., and the basis is based on the body surface temperature automatically measured over a long period of time by this sensor device. What determines the representative temperature of the day corresponding to body temperature is known (for example, refer patent document 2). At this time, the representative temperature was, for example, the highest temperature or the average temperature of the measured body surface temperature.
ところで、従来技術では、被測定者の寝返り等によって体表に対するセンサ装置の密着状態が変化し、測定結果にばらつきが生じることがある。例えば、被測定者の腹部にセンサ装置を取付けた状態で、仰向けに寝たときにはセンサ装置の密着度が低いのに対し、うつぶせに寝たときにはセンサ装置の密着度が高くなる。さらに、うつぶせに寝た場合には、腹部刺激による一時的な血流の増加に伴う体表温度上昇の可能性、または腹部圧迫による血流の減少に伴う体表温度降下の可能性があるのに加えて、電気敷き毛布の利用に伴う体表温度上昇の可能性もある。この結果、体表温度の測定結果にアーチファクトが含まれてしまい、体表温度および代表温度の測定精度が低下する傾向がある。 By the way, in the prior art, the close contact state of the sensor device with the body surface may change due to the measurement subject's turning over, and the measurement results may vary. For example, in a state where the sensor device is attached to the abdomen of the measurement subject, the closeness of the sensor device is low when lying on its back, whereas the closeness of the sensor device is high when lying on its back. Furthermore, if you lie on your back, there is a possibility of a rise in body surface temperature due to a temporary increase in blood flow due to abdominal stimulation, or a decrease in body surface temperature due to a decrease in blood flow due to abdominal pressure. In addition, there is also a possibility of a rise in body surface temperature associated with the use of an electric blanket. As a result, artifacts are included in the measurement result of the body surface temperature, and the measurement accuracy of the body surface temperature and the representative temperature tends to decrease.
また、従来技術では、測定した体表温度の範囲で代表温度を決定している。このとき、従来技術でも、代表温度を用いて基礎体温の変動を把握することはある程度は可能である。しかし、一般的に体表温度は外気や血流等の影響を受け易いため、実測値の最高温度や平均温度を代表温度として決定すると、代表温度には外気等の影響によるアーチファクトが生じる可能性がある。ここで、高温期と低温期からなる基礎体温の二相性の把握においては、低温期から高温期への+0.3℃の上昇を的確に捉える必要がある。これに対し、従来技術では、高温期での体温の上昇か、計測のアーチファクトによる変化かを区別することが難しいという問題がある。 In the prior art, the representative temperature is determined in the range of the measured body surface temperature. At this time, even in the prior art, it is possible to some extent to grasp the fluctuation of the basal body temperature using the representative temperature. However, since the body surface temperature is generally susceptible to the influence of outside air, blood flow, etc., if the maximum or average measured temperature is determined as the representative temperature, the representative temperature may cause artifacts due to the influence of the outside air, etc. There is. Here, in grasping the biphasic basal body temperature composed of the high temperature period and the low temperature period, it is necessary to accurately grasp the + 0.3 ° C. rise from the low temperature period to the high temperature period. On the other hand, in the prior art, there is a problem that it is difficult to distinguish between an increase in body temperature in a high temperature period or a change due to measurement artifacts.
このように、代表温度は計測のアーチファクトの影響を受けるから、代表温度に基づいて被測定者が高温期と低温期のうちいずれの状態にあるかを判別することが難しかった。この結果、基礎体温の二相性や周期期間が不明確になり易く、女性のホルモンバランス状況等は容易に把握することができなかった。 Thus, since the representative temperature is affected by measurement artifacts, it has been difficult to determine whether the measurement subject is in the high temperature period or the low temperature period based on the representative temperature. As a result, the biphasicity of basal body temperature and the period were easily unclear, and it was not possible to easily grasp the hormone balance status of women.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数日に亘る体温の計測データに基づいて被測定者の体温の二相性を明確に把握することができる月経周期推定装置および月経周期推定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a menstruation that can clearly grasp the biphasicity of the body temperature of a person to be measured based on measurement data of body temperature over a plurality of days. The object is to provide a cycle estimation device and a menstrual cycle estimation method.
上述した課題を解決するために請求項1の発明は、被測定者の体温を複数日に亘って測定した体温データ系列を用いて被測定者が高温期と低温期とのうちいずれの状態にあるかを推定する月経周期推定装置であって、前記体温データ系列を用いて高温相および低温相の2つの隠れ状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の二相性を特定する構成としたことにある。
In order to solve the above-described problem, the invention of
請求項2の発明では、被測定者の身体に常時装着可能なケーシングと、該ケーシングのうち被測定者の体表面側に設けられ体温を検出する体温検出手段と、測定日毎に開始時刻から終了時刻までの間に亘って予め決められた時間間隔で該体温検出手段による体温検出データを読込む読込み手段と、該読込み手段による体温検出データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された体温検出データを複数日に亘って連結して前記体温データ系列を生成するデータ系列生成手段と、該データ系列生成手段による体温データ系列を用いて前記隠れマルコフモデルを構築するモデル構築手段と、該モデル構築手段による前記隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求める状態系列演算手段と、該状態系列演算手段による状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の二相性を特定する状態特定手段とを備える構成としている。
In the invention of
請求項3の発明では、前記状態特定手段は、前記状態系列に対して中央値フィルタを用いたフィルタ処理を行い、該フィルタ処理後の状態系列に含まれる状態を各体温検出データを測定したときの被測定者の状態とする構成としている。 According to a third aspect of the present invention, when the state specifying unit performs a filtering process using a median filter on the state series and measures each body temperature detection data for a state included in the state series after the filtering process. It is set as the structure made into the state of a to-be-measured person.
請求項4の発明では、前記データ系列生成手段は、前記体温検出データのうち予め設定された温度および温度変化の許容範囲以外の値を削除し、残余の体温検出データを連結して体温データ系列を生成する範囲外データ削除手段と、該範囲外データ削除手段を用いて生成された体温データ系列に対して中央値フィルタを用いたフィルタ処理を行う前処理手段とを備え、前記モデル構築手段は、該前処理手段よるフィルタ処理を行った後の体温データ系列を用いて前記隠れマルコフモデルを構築する構成としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the data series generation means deletes values other than the preset temperature and the allowable temperature change range from the body temperature detection data, and connects the remaining body temperature detection data to form a body temperature data series. Out-of-range data deleting means for generating the pre-processing means for performing filter processing using a median filter on the body temperature data series generated using the out-of-range data deleting means, the model construction means The hidden Markov model is constructed using the body temperature data series after the filter processing by the preprocessing means.
請求項5の発明では、前記モデル構築手段は、前記体温データ系列の体温検出データが温度に対して離散的な値を有する状態で前記隠れマルコフモデルを構築する構成としている。
In the invention of
請求項6の発明では、前記モデル構築手段は、前記体温データ系列の体温検出データが温度に対して連続的な値を有する状態で前記隠れマルコフモデルを構築する構成としている。
In the invention of
請求項7の発明では、前記モデル構築手段は外部の処理装置によって構成し、前記ケーシングには、前記記憶手段に記憶した体温検出データを該外部の処理装置に転送する転送手段を設ける構成としている。 According to a seventh aspect of the present invention, the model construction means is constituted by an external processing device, and the casing is provided with transfer means for transferring body temperature detection data stored in the storage means to the external processing device. .
請求項8の発明では、被測定者の体温を複数日に亘って測定した体温データ系列を用いて被測定者が高温期と低温期とのうちいずれの状態にあるかを推定する月経周期推定方法であって、前記体温データ系列を用いて高温相および低温相の2つの状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の二相性を特定する構成としている。
In the invention of
請求項9の発明では、被測定者の体温を複数日に亘って測定した体温データ系列を用いて被測定者が月経周期における体温の多相性のうちいずれの状態にあるかを推定する月経周期推定方法であって、前記体温データ系列を用いて体温の多相性に対応する複数の隠れ状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の多相性を特定する構成としている。
In the invention of
請求項1,8の発明によれば、体温データ系列を用いて高温相および低温相の2つの状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求めるから、この状態系列に含まれる状態を判定することによって、体温データ系列を測定した複数日に亘る被測定者の状態を特定することができる。この結果、体温データ系列に外気等の影響によって計測のアーチファクトが生じる場合でも、被測定者の二相性を明確に把握することができる。 According to the first and eighth aspects of the invention, a hidden Markov model having two states of a high temperature phase and a low temperature phase is constructed using the body temperature data series, and the hidden Markov model outputs the body temperature data series. Since the state series is obtained, the state of the person to be measured over a plurality of days when the body temperature data series is measured can be specified by determining the state included in the state series. As a result, even when measurement artifacts occur in the body temperature data series due to the influence of outside air or the like, it is possible to clearly grasp the biphasicity of the measurement subject.
請求項2の発明によれば、ケーシングのうち被測定者の体表面側に体温検出手段を設けたから、読込み手段は、開始時刻から終了時刻までの間に亘って予め決められた時間間隔で該体温検出手段を用いて体温検出データを読込み、記憶手段は該読込み手段による体温検出データを記憶する。そして、データ系列生成手段は該記憶手段に記憶された体温検出データを複数日分だけ連結して体温データ系列を生成するから、モデル構築手段は、該データ系列生成手段による体温データ系列を用いてモデルパラメータを演算し、該モデルパラメータからなる隠れマルコフモデルを構築する。これにより、状態系列演算手段は、モデル構築手段によって形成された隠れマルコフモデルが体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求めることができる。このため、状態特定手段は、状態系列演算手段による状態系列を用いて、各体温検出データを測定したときの被測定者の状態を特定することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、状態特定手段は状態系列に対して中央値フィルタを用いた処理を行うから、状態系列に含まれる不連続な外れ状態を除去することができる。この結果、数時間や数日単位で状態が繰り返し切り換わることがなくなり、1ヶ月程度の周期性をもって高温期および低温期を繰り返す被測定者の二相性を明確に把握することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、範囲外データ削除手段は、体温検出データのうち予め設定された温度および温度変化の許容範囲以外の値は異常な値として削除し、許容範囲以内の値からなる残余の体温検出データを連結して体温データ系列を生成する。一般に人体の体温計測範囲は32℃〜40℃程度とされるので、熱平衡状態で体温検出手段によって検出される温度が例えば32℃〜40℃の許容範囲を逸脱することはないものと考えられる。体温検出データがこの温度範囲以外の値となった場合には、例えば被測定者が身体からケーシングを取外したり、外熱が入ったりするとき等が考えられる。
According to the invention of
また、就寝中は被測定者の体温は比較的安定しているから、例えば10分程度の測定間隔で±1℃の許容範囲を超えて変化することはないものと考えられる。体温検出データがこの温度変化の許容範囲以外の値となった場合には、例えば被測定者が一時的に起きたときや、被測定者が寝具を跳ね除けたとき等が考えられる。 Further, since the body temperature of the measurement subject is relatively stable during sleep, it is considered that the measurement temperature does not change beyond the allowable range of ± 1 ° C. at a measurement interval of about 10 minutes, for example. In the case where the body temperature detection data has a value outside the allowable range of the temperature change, for example, when the person to be measured temporarily wakes up or when the person to be measured jumps off the bedding.
このように温度の許容範囲以外または温度変化の許容範囲以外の体温検出データは、被測定者の状態に対する寄与率は低いものと考えられる。また、温度および温度変化の許容範囲以外の体温検出データを用いて隠れマルコフモデルを構築すると、状態の推定精度が低下する可能性がある。このため、範囲外データ削除手段は、体温検出データのうち許容範囲以外の値を削除して体温データ系列を記憶する。 Thus, it is considered that the body temperature detection data other than the allowable temperature range or the allowable temperature change range has a low contribution rate to the state of the subject. In addition, if a hidden Markov model is constructed using body temperature detection data other than the allowable range of temperature and temperature change, the state estimation accuracy may be reduced. For this reason, the out-of-range data deleting means deletes values outside the allowable range from the body temperature detection data and stores the body temperature data series.
また、前処理手段は、範囲外データ削除手段によって記憶された体温データ系列に対して中央値フィルタを用いたフィルタ処理を行うから、体温データ系列に含まれる不連続な外れ値を除去することができる。そして、モデル構築手段は、前処理手段よるフィルタ処理を行った後の体温データ系列を用いて隠れマルコフモデルを構築するから、外れ値を含む体温データ系列を用いた場合に比べて、隠れマルコフモデルのモデルパラメータに外れ値が影響するのを防止することができ、被測定者の状態の推定精度を高めることができる。 Further, since the preprocessing means performs a filtering process using the median value filter on the body temperature data series stored by the out-of-range data deletion means, it is possible to remove discontinuous outliers included in the body temperature data series. it can. And since the model construction means constructs the hidden Markov model using the body temperature data series after the filtering process by the preprocessing means, the hidden Markov model is compared with the case where the body temperature data series including outliers is used. It is possible to prevent the outlier from affecting the model parameters of the model, and it is possible to improve the estimation accuracy of the state of the person being measured.
請求項5の発明によれば、モデル構築手段は、体温データ系列の体温検出データが温度に対して離散的な値を有する状態で隠れマルコフモデルを構築するから、該隠れマルコフモデルは離散型の体温検出データに応じて離散確率分布からなる体温検出データ出力確率を有する。このため、温度に対して離散的な体温検出データからなる体温データ系列と離散型の隠れマルコフモデルとを用いて状態系列を求めることができる。また、離散型の隠れマルコフモデルを用いるから、連続型の隠れマルコフモデルを用いた場合に比べて、モデルの構築処理に必要な時間、記憶容量等を減縮することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、モデル構築手段は、体温データ系列の体温検出データが温度に対して連続的な値を有する状態で隠れマルコフモデルを構築するから、該隠れマルコフモデルは連続型の体温検出データに応じて連続確率分布からなる体温検出データ出力確率を有する。このため、温度に対して連続的な体温検出データからなる体温データ系列と連続型の隠れマルコフモデルとを用いて状態系列を求めることができる。また、連続型の隠れマルコフモデルを用いるから、離散型の隠れマルコフモデルを用いた場合に比べて、状態系列の精度を高めることができる。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、モデル構築手段は外部の処理装置によって構成し、ケーシングには記憶手段に記憶したデータを該外部の処理装置に転送する転送手段を設ける構成としている。ここで、複数日に亘って測定した体温データ系列を用いて被測定者の状態を推定し、女性(被測定者)の基礎体温の変動周期を把握するためには、1周期分以上の体温検出データを用いて隠れマルコフモデルを構築するのが好ましい。この場合、被測定者に挿着する小型のケーシング内に設けられた制御回路をなすマイクロコンピュータや携帯電話等を用いたときに比べて、外部の処理装置を用いたときの方が隠れマルコフモデルを構築するのに効率的である。
According to the invention of
そこで、本発明では、有線方式、無線方式等の転送手段を用いて記憶手段に記憶した体温検出データをサーバコンピュータ等の外部の処理装置に転送する。このため、処理装置は、大量の体温検出データを演算処理し、隠れマルコフモデルを速やかに構築することができる。 Therefore, in the present invention, body temperature detection data stored in the storage means is transferred to an external processing device such as a server computer using a transfer means such as a wired system or a wireless system. For this reason, the processing device can process a large amount of body temperature detection data, and can quickly build a hidden Markov model.
請求項9の発明によれば、体温データ系列を用いて体温の多相性に対応する複数の隠れ状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求めるから、この状態系列に含まれる状態を判定することによって、体温データ系列を測定した複数日に亘る被測定者の多相性をもった状態を特定することができる。この結果、体温データ系列に外気等の影響によって計測のアーチファクトが生じる場合でも、被測定者の多相性を明確に把握することができる。また、例えば低温相と高温相との間に中温相を設けた場合には、低温相から高温相への立ち上がり変化点や高温相から低温相への立ち下がり変化点を詳しく調べることができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態による月経周期推定装置を添付図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, a menstrual cycle estimation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、図1ないし図10は第1の実施の形態を示し、図において、1は後述する外部の処理装置11と一緒に月経周期推定装置を構成するウエアラブルセンサ装置(以下、センサ装置1という)で、該センサ装置1は、後述のケーシング2、体温検出部3、コントロールユニット5、表示部9等によって大略構成されている。
First, FIG. 1 to FIG. 10 show a first embodiment, in which 1 is a wearable sensor device (hereinafter referred to as sensor device 1) that constitutes a menstrual cycle estimation device together with an
2はセンサ装置1の本体(主支持体)をなすケーシングで、該ケーシング2は、図1ないし図4に示すように例えば樹脂材料を用いて略長円形(小判形)の箱形状に形成され、その内部には後述の回路基板4等が収容されている。また、ケーシング2のうち被測定者H0の体表面側(正面側)には、略円形状に貫通した開口2Aが設けられている。ここで、開口2Aはケーシング2の中央側に位置している。
3は体温を検出する体温検出部(体温検出手段)で、該体温検出部3は、図2に示すように、ケーシング2の中央側に位置する開口2Aに取付けられている。また、体温検出部3は、例えばサーミスタ等からなる測温素子と、該測温素子を覆う金属製のカバーとによって構成されている。そして、体温検出部3はケーシング2のうち被測定者H0の体表面側に配置されるから、被測定者H0の体表面にカバーが接触し、体温がカバーを通じて測温素子に熱伝導する。これにより、体温検出部3は、測温素子によって被測定者H0の体温に応じた信号を出力する。
なお、体温検出部3は、被測定者H0の体表面に接触して体温を直接的に検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば体温検出部3と被測定者H0の体表面との間に下着等を挟む場合には、体温検出部3は、下着等を介して被測定者H0の体温を間接的に検出する構成としてもよい。即ち、体温検出部3は、被測定者H0の絶対的な体温を検出する必要はなく、体温に対応して変化する相対的な温度を検出すれば足りる。従って、毎日の計測条件がほぼ一定であれば、例えば下着1枚を挟んで体温検出部3を被測定者H0の体表面に密着させる構成としてもよい。また、体温検出部3は、被測定者H0の体表面の温度を検出するものに限らず、例えば被測定者H0の体内の温度を検出する深部温度計を用いる構成としてもよい。
The
4はケーシング2の内部に収容された回路基板で、該回路基板4には、図5に示すようにマイクロコンピュータ等からなる読込み手段としてのコントロールユニット5が搭載されている。そして、コントロールユニット5は、その入力側が体温検出部3に接続されると共に、その出力側が後述の表示部9に接続されている。また、コントロールユニット5には記憶手段として例えばROM、RAM等からなる記憶部6が設けられている。
ここで、記憶部6には、コントロールユニット5を作動させるプログラムと該プログラムで使用する開始時刻ts、終了時刻te、時間間隔Δtが予め格納されると共に、コントロールユニット5の作動によって後述の体温T1が記憶される構成となっている。
Here, the
このとき、開始時刻tsと終了時刻teは就寝中の時刻として例えば午前0時(ts=0:00am)と午前6時(te=6:00am)とにそれぞれ設定され、時間間隔Δtは例えば10分程度の値に設定される。なお、開始時刻ts、終了時刻teは、被測定者H0が例えば夜間勤務者であれば、その就寝の開始時刻および終了時刻に設定されるものである。また、時間間隔Δtも、10分に限らず、例えば1〜30分程度の間で測定条件等に応じて適宜設定されるものである。 At this time, the start time ts and the end time te are set as, for example, 0:00 am (ts = 0: 0 am) and 6:00 am (te = 6: 00 am) as sleeping time, and the time interval Δt is, for example, 10 It is set to a value of about minutes. Note that the start time ts and the end time te are set to the start time and the end time of bedtime if the person to be measured H0 is a night worker, for example. Also, the time interval Δt is not limited to 10 minutes, and is appropriately set according to the measurement conditions and the like, for example, between about 1 to 30 minutes.
また、コントロールユニット5は、時刻を計時するタイマ7を有すると共に、例えば2個のボタンスイッチ8A,8Bからなるスイッチ部8が接続されている。そして、コントロールユニット5は、ケーシング2に搭載されたコイン型リチウム電池等の電源5Aによって駆動し、スイッチ部8を操作することによって記憶部6からプログラムを読出して作動する。これにより、コントロールユニット5は、タイマ7による時刻が開始時刻tsに達すると、開始時刻tsから終了時刻teまでの間に亘って一定の時間間隔Δt毎に体温検出部3から検出温度に応じた体温検出データD1を読込む。
The
そして、コントロールユニット5は、この体温検出データD1を記憶部6に順次記憶する。これにより、記憶部6には、開始時刻tsから終了時刻teまでの複数の体温検出データD1が記憶される。
Then, the
また、記憶部6は、コントロールユニット5による体温検出データD1のうち予め設定された温度の許容範囲(例えば32℃〜40℃)以内の値で、かつ温度変化の許容範囲(例えば±1℃/10分)以内の値を正常な値とし、許容範囲以外の値を異常な値として体温検出データD1を記憶する。具体的には、正常な値は体温検出データD1をそのまま記憶し、異常な値は欠損データ(例えば正常な値と識別可能なエラーフラグ)が記憶される。
The
ここで、一般に人体の体温計測範囲は32℃〜40℃程度とされるため、温度の許容範囲は、熱平衡状態で体温検出部3によって検出される温度が例えば32℃〜40℃の範囲を逸脱することはないとの考えに基づいて決められている。また、就寝中は被測定者の体温は比較的安定している。このため、温度変化の許容範囲は、例えば10分程度の時間間隔Δtの前,後で±1℃の許容範囲を超えて変化することはないとの考えに基づいて決められている。
Here, since the body temperature measurement range of the human body is generally about 32 ° C. to 40 ° C., the allowable temperature range is that the temperature detected by the
なお、温度の許容範囲および温度変化の許容範囲は、例示した値に限らず、測定条件等を考慮して適宜設定してもよい。 The allowable temperature range and the allowable temperature change range are not limited to the exemplified values, and may be set as appropriate in consideration of measurement conditions and the like.
また、体温検出データD1は、検出した体温T1そのものでもよく、例えば予め設定された基準温度数値T0と体温T1との差分値でもよい。この場合、基準温度数値T0は、データ容量を削減する意味から、例えば体温T1の平均値(例えば34℃)等に設定するのが好ましい。 The body temperature detection data D1 may be the detected body temperature T1 itself, for example, a difference value between a preset reference temperature numerical value T0 and body temperature T1. In this case, the reference temperature value T0 is preferably set to, for example, an average value (for example, 34 ° C.) of the body temperature T1 in order to reduce the data capacity.
9はケーシング2の背面側に設けられた液晶画面等からなる表示部で、該表示部9はコントロールユニット5に接続され、例えばコントロールユニット5の駆動状態を表示する。また、表示部9は、記憶部6に記憶した体温検出データD1を後述する外部の処理装置11に転送する転送手段を構成し、スイッチ部8を操作することによって、例えばQRコード(登録商標)等の2次元コードを表示する。ここで、この2次元コードは、記憶部6に記憶した1日分(1晩分)の体温検出データD1およびデータのURL(Uniform Resource Locator)等の送信先アドレスの情報を含む。このため、被測定者H0は、2次元コードの読取り機能を有する携帯電話PT等を使用することによって、携帯電話PT内に2次元コード内の情報を読み込む。これにより、被測定者H0は、図6に示すように、インターネット等を介して携帯電話PTを外部の処理装置11にアクセスし、処理装置11に向けて体温検出データD1を転送することができる。
また、被測定者H0は、センサ装置1のスイッチ部8を操作することにより、月経開始日データを入力する構成としてもよい。この場合、被測定者H0は、センサ装置1および携帯電話PTを用いて前記と同様に2次元コード表示、読み込み、送信の操作を行うことによって、月経開始日データを処理装置11に転送することができる。
Further, the person to be measured H0 may input the menstrual start date data by operating the
なお、転送手段は、表示部9による2次元コード表示を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、コントロールユニット5と携帯電話PTとの間を例えばケーブル接続による有線方式または赤外線、Bluetoothによる無線方式を用いて接続するコネクタ等の接続部を設け、該接続部によって転送手段を構成してもよい。
The transfer means uses a two-dimensional code display by the
10はケーシング2を被測定者H0に取付ける装着手段としてのクリップで、該クリップ10は、ケーシング2の中央側に位置して可撓性をもって帯状をなして上部(外部)に向けて延びると共に、その先端が衣服等を挟持可能な構成となっている。このため、クリップ10は、図1に示すように、ショーツ等の下着を挟むことによって、センサ装置1を被測定者H0の腹部に固定する。
なお、センサ装置1は被測定者H0の腹部に限らず、例えば被測定者H0の胸部に固定する構成としてもよい。この場合、クリップ10は、就寝時に着用する下着等に取付けるものである。
The
11は図6に示すようにセンサ装置1によって計測した体温検出データD1を用いて被測定者H0が高温期と低温期とのうちいずれの状態にあるかを推定する処理装置で、該処理装置11は、データ系列生成手段、モデル構築手段、状態系列演算手段、状態特定手段を構成している。また、処理装置11は、例えばサーバコンピュータ等によって構成され、ROM、RAM等からなる記憶回路を有している。
ここで、処理装置11は、図7に示すように、低温相q1および高温相q2の2つの状態Q={q1,q2}をもった隠れマルコフモデルHMM(以下、モデルHMMという)を備える。このとき、モデルHMMは、状態遷移確率行列A={aij}(状態iから状態jに遷移する確率)、体温検出データ出力確率行列B={bj(k)}(bj(k)は状態jの時に観測データkとなる確率)および初期状態確率行列π={πi}(初期状態の時に状態iの確率)のモデルパラメータλ={A,B,π}を有する。
Here, as shown in FIG. 7, the
そして、処理装置11は、図8に示すように、体温検出データD1とモデルHMMを用いて月経周期推定処理を行い、体温検出データD1が測定された複数日間(例えば6ヶ月間)について、被測定者H0が高温期および低温期のいずれの状態にあるかを推定する。
Then, as shown in FIG. 8, the
具体的な月経周期推定処理の手順についてその概略を示すと以下のようになる。まず、処理装置11は、センサ装置1から転送される被測定者H0の体温検出データD1を複数日(例えば6ヶ月)に亘って蓄積すると共に、これらの体温検出データD1を連結して体温データ系列O={O1,O2,…,OT}を生成する。次に、処理装置11は、この体温データ系列Oを用いてモデルHMMを構築する。
The outline of a specific procedure of the menstrual cycle estimation process is as follows. First, the
ここで、モデルHMMを構築するときには、体温データ系列Oを用いてモデルHMMのモデルパラメータλ={A,B,π}を演算する。このとき、モデルパラメータλは、後述するように、例えばバーム・ウェルチの学習アルゴリズム(Baum-Welch algorithm)を用いて求めることができる。これにより、処理装置11は、体温データ系列Oの尤度が最大となるモデルHMMを構築することができる。
Here, when the model HMM is constructed, the model parameter λ = {A, B, π} of the model HMM is calculated using the body temperature data series O. At this time, as will be described later, the model parameter λ can be obtained using, for example, a Baum-Welch learning algorithm (Baum-Welch algorithm). Thereby, the
また、モデルHMMは、後述するように温度に対して離散的な値を有する体温検出データOtを用いて構築される。このため、モデルHMMの体温検出データ出力確率行列Bは、離散型の体温検出データOtに応じて離散確率分布によって構成される。 The model HMM is constructed using body temperature detection data O t having discrete values with respect to temperature, as will be described later. Therefore, the body temperature detection data output probability matrix B of the model HMM is configured by a discrete probability distribution according to the discrete body temperature detection data O t .
次に、処理装置11は、体温データ系列Oを用いて構築されたモデルHMMを用いて、該モデルHMMが体温データ系列Oを出力する最尤の経路、即ち体温データ系列Oを出力する可能性が最も高い状態変化の系列Q*を求める。このとき、最尤の状態系列Q*は、例えば後述する前向き−後向きアルゴリズム(forward-backward algorithm)を用いて求めることができる。
Next, the
最後に、処理装置11は、最尤の状態系列Q*に含まれる状態qt *(時刻tでの状態)を判別し、体温データ系列Oに含まれる体温検出データOtを測定したときの被測定者H0の状態が低温相q1および高温相q2のいずれに該当するのかを特定する。これにより、処理装置11は、測定日の初日から終了日までの間の被測定者H0の状態を推定することができる。
Finally, the
そして、処理装置11は、被測定者H0の状態の推定結果を表示可能なホームページを備えている。このため、処理装置11のホームページに対して被測定者H0が例えば携帯電話PTを用いてアクセスすると、被測定者H0の要求に応じて、状態の推定結果を携帯電話PT、コンピュータに表示する。これにより、携帯電話PT等の画面には、例えば6ヶ月間に亘る被測定者H0の状態の推定結果が表示される。
And the
なお、被測定者H0は携帯電話PTに限らず、各種の携帯端末、コンピュータ等を用いて処理装置11にアクセスする構成としてもよい。また、処理装置11は、予め登録されたメールアドレスに向けて、状態の推定結果を送信する構成としてもよい。
The measured person H0 is not limited to the cellular phone PT, and may be configured to access the
本実施の形態による月経周期推定装置は上述のような構成を有するもので、次に図8を用いて月経周期推定処理について説明する。 The menstrual cycle estimation apparatus according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the menstrual cycle estimation processing will be described with reference to FIG.
ここで、被測定者H0がセンサ装置1から処理装置11に毎日の体温検出データD1を転送することによって、処理装置11には、予め複数日分(6ヶ月分)の体温検出データD1が蓄積されているものとする。そして、処理装置11は、被測定者H0からの要請指令等を受け取ることによって、図7に示す後述の月経周期推定処理を開始する。
Here, when the person to be measured H0 transfers the daily body temperature detection data D1 from the
まず、ステップ1では、蓄積された6ヶ月分の体温検出データD1のうち欠損データを削除する。このとき、センサ装置1は、開始時刻tsと終了時刻teとの間の6時間に亘って10分間隔で体温検出データD1を読込み、記憶部6に記憶している。このため、1日分の体温検出データD1のデータ数は37個であり、6ヶ月分の体温検出データD1のデータ数は6600個程度となる。しかし、実際には大抵20〜50%程度の欠損データが発生するため、欠損データの削除後に残る体温検出データD1のデータ数は、3300〜5200個程度となる。このため、体温データ系列Oの長さTも、欠損データの削除後のデータ数に対応して3300〜5200程度になる。
First, in
次に、ステップ2では、ステップ1で残った6ヶ月分の体温検出データD1を連結し、体温データ系列Oを生成する。このとき、体温データ系列Oは、測定初日の開始時刻ts側の体温検出データD1から測定終了日の終了時刻te側の体温検出データD1までを連結することによって構成する。このため、体温データ系列Oに含まれる体温検出データOt(1≦t≦T)は、測定初日の開始時刻ts側から測定終了日の終了時刻te側まで時系列に並んでいる。
Next, in
次に、ステップ3では、後述の隠れマルコフモデルの構築処理および状態系列演算処理からなる本処理を行う前に、前処理として体温データ系列Oに対して中央値フィルタ(median filter)を用いたフィルタ処理を行う。このとき、中央値フィルタは、例えば連続した11個のデータに対して、これらの中央値となる値を時系列中央のデータ(時系列に並んだ6番目のデータ)に代入する。これにより、体温データ系列Oに含まれる明らかな外れ値を除去することができる。
Next, in
次に、ステップ4では、体温検出データOtに離散化処理を施す。この離散化処理では、例えば0.1℃精度で4捨5入法、またはベクトル量子化法(vector quantization)やK−means法を用いることによって、体温データ系列Oに含まれる体温検出データOtをデータクラスタリングする。これにより、体温検出データOtは、例えば32℃から40℃までの間で0.1℃間隔で表した数値となる。
Next, in
次に、ステップ5では、後述する図9に示す隠れマルコフモデルの構築処理を行い、前処理後と離散化処理後の体温データ系列Oを用いてモデルHMMを構築する。具体的には、体温データ系列Oの尤度が最も高くなるように、モデルHMMの最適なモデルパラメータλopt(λopt=argmax[P(O|λ)])を求める。
Next, in
次に、ステップ6では、例えば前向き−後向きアルゴリズム(forward-backward algorithm)を用いた状態系列演算処理を行う。具体的には、以下に示す数1の式に基づいて、ステップ5で構築したモデルHMMが体温データ系列Oを出力する最尤の状態系列Q*に含まれる状態qt *を演算する。このとき、状態系列Q*は、モデルHMMが体温データ系列Oを出力する可能性が最も高くなる状態の経路となる。なお、数1の式中でγt(i)は、時刻tで状態iにいる確率を示し、後述する数4の式に基づいて演算されるものである。
Next, in
次に、ステップ7では、状態特定処理を行い、測定日の初日から終了日までの間の被測定者H0の状態を推定する。具体的には、まず最尤の状態系列Q*に対して再び中央値フィルタを用いたフィルタ処理を行う。このとき、中央値フィルタは、例えば連続した11個の状態に対して、これらの中央値となる値を真中(時系列順で前から6番目)の状態に代入する。即ち、中央値フィルタは、連続した11個の状態に含まれる低温相q1および高温相q2のうち過半数を占める状態を真中の状態に代入する。
Next, in
そして、フィルタ処理後に出力される最尤の状態系列Q*から体温データ系列Oに含まれる体温検出データOtを測定したときの被測定者H0の状態qt *が低温相q1および高温相q2のいずれに該当するのかを特定する。具体的には、同日の低温相q1および高温相q2の数を数え、多数決の判定ルールやその他の確率方法でその日は低温相q1または高温相q2のいずれにあるのかを決定する。これにより、測定日の初日から終了日までの間の被測定者H0の状態を推定し、被測定者H0の月経周期における体温の二相性を特定する。 The state q t * of the subject H0 when the body temperature detection data O t included in the body temperature data series O is measured from the maximum likelihood state series Q * output after the filter processing is the low temperature phase q 1 and the high temperature phase. Specify which of q 2 is applicable. Specifically, the number of the low-temperature phase q 1 and the high-temperature phase q 2 on the same day is counted, and whether the day is in the low-temperature phase q 1 or the high-temperature phase q 2 is determined by a majority rule or other probability method. . Thereby, the state of the person to be measured H0 from the first day to the end date of the measurement date is estimated, and the two-phase body temperature in the menstrual cycle of the person to be measured H0 is specified.
最後に、ステップ8では、ステップ7によって特定した測定日の初日から終了日までの間の被測定者H0の状態の推定結果を、被測定者H0の携帯電話PT、コンピュータに表示する。
Finally, in
次に、図9を用いて隠れマルコフモデルの構築処理について説明する。なお、本実施の形態では、バーム・ウェルチの学習アルゴリズムを用いてモデルHMMのモデルパラメータλを演算した場合を例に挙げて説明する。 Next, the hidden Markov model construction process will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the case where the model parameter λ of the model HMM is calculated using the Balm-Welch learning algorithm will be described as an example.
ステップ11では、モデルHMMの構築に必要な各種の係数を設定する。具体的には、モデルHMMに含まれる隠れ状態の数N、可能な計測値の数M(体温検出データOtの離散化数)、体温データ系列Oの長さT、体温データ系列Oをそれぞれ読込む。
In
このとき、隠れ状態の数N、例えば図7に示すモデルHMMは低温相q1と高温相q2を含むため、2状態となる。また、可能な計測値の数Mは、例えば32〜40℃までを0.1℃の精度で表したときには81個となる。また、体温データ系列Oの長さTは、例えば欠損データを削除した後の6ヶ月間の体温検出データOtとしたときには、3300〜5200程度となる。 At this time, since the number N of hidden states, for example, the model HMM shown in FIG. 7, includes the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 2, there are two states. Further, the number M of possible measurement values is 81, for example, when 32 to 40 ° C. is expressed with an accuracy of 0.1 ° C. The length T of the body temperature data series O is about 3300 to 5200, for example, when the body temperature detection data O t for 6 months after deleting the missing data.
次に、ステップ12では、モデルパラメータλに初期値を代入する。ここで、状態遷移確率aijの初期値は、全ての状態に遷移する確率がほぼ等しいものと仮定してほぼ1/N程度の値を代入する。但し、全ての状態遷移確率aijを同じ値にすると、パラメータλの学習が終了(収束)し難いため、僅かに異なる値を代入する。 Next, in step 12, an initial value is substituted for the model parameter λ. Here, as the initial value of the state transition probability a ij, a value of about 1 / N is substituted on the assumption that the probability of transition to all states is substantially equal. However, if all the state transition probabilities a ij are set to the same value, learning of the parameter λ is difficult to end (converge), so a slightly different value is substituted.
また、体温検出データ出力確率bj(k)の初期値は、各状態で全ての可能な体温離散値を出力する確率がほぼ等しい、即ち各状態で体温検出データOtとして32〜40℃の値を均等に出力するものと仮定してほぼ1/M程度の値を代入する。さらに、初期状態確率πiの初期値は、全ての状態にいる確率がほぼ等しいものと仮定してほぼ1/N程度の値を代入する。 Further, the initial value of the body temperature detection data output probability b j (k) has almost the same probability of outputting all possible body temperature discrete values in each state, that is, 32 to 40 ° C. as body temperature detection data O t in each state. Assuming that the values are output uniformly, a value of about 1 / M is substituted. Further, as the initial value of the initial state probability π i, a value of about 1 / N is substituted assuming that the probability of being in all the states is almost equal.
次に、ステップ13では、以下の数2の式に基づいて、前向き変数αt(i)を演算する。このとき、前向き変数αt(i)は、時刻1から時刻tまでの間、部分観測列{O1,O2,…,Ot}を観測した後、時刻tには状態iにいる確率を示している。
Next, in step 13, the forward variable α t (i) is calculated based on the following equation (2). At this time, the forward variable α t (i) is the probability that the state i is in the state i at time t after observing the partial observation sequence {O 1 , O 2 ,..., O t } from
次に、ステップ14では、以下の数3の式に基づいて、後向き変数βt(i)を演算する。このとき、後向き変数βt(i)は、時刻tに状態iにいて時刻t+1から最後までの部分観測列{Ot+1,Ot+2,…,OT}を観測する確率を示している。 Next, in step 14, the backward variable β t (i) is calculated based on the following equation (3). At this time, the backward variable β t (i) indicates the probability of observing the partial observation sequence {O t + 1 , O t + 2 ,..., O T } from the time t + 1 to the last in the state i at the time t. ing.
次に、ステップ15では、以下の数4の式に基づいて、時刻tで状態iにいる確率γt(i)を演算する。 Next, in step 15, the probability γ t (i) of being in the state i at time t is calculated based on the following equation (4).
次に、ステップ16では、確率γt(i)を用いてパラメータλを更新する。具体的に説明すると次のようになる。まず、時刻tに状態iにいて時刻t+1に状態jにいる確率をξt(i,j)とすると、この確率ξt(i,j)は以下の数5の式で表される。
Next, in
ここで、前向き変数αt(i)と後向き変数βt(i)の定義から、確率γt(i)と確率ξt(i,j)との間には、以下の数6の式に示す関係が存在する。 Here, from the definition of the forward variable α t (i) and the backward variable β t (i), between the probability γ t (i) and the probability ξ t (i, j), There is a relationship to show.
以上より、体温検出データD1が離散化された場合には、再推定計算後の初期状態確率πi、状態遷移確率aijおよび体温検出データ出力確率bj(k)はそれぞれ次の数7、数8および数9の式で表すことができる。
As described above, when the body temperature detection data D1 is discretized, the initial state probability π i , the state transition probability a ij and the body temperature detection data output probability b j (k) after the re-estimation calculation are expressed by the
バーム・ウェルチの学習アルゴリズムでは、再推定することによって、再推定後のモデルパラメータλによりデータ系列Oを出力する確率Pr(O|λ)は、再推定前のモデルパラメータλによりデータ系列Oを出力する確率Pr(O|λ)よりも高くなることが保証されている。従って、以上のステップ13〜16を繰り返すことによって、体温データ系列Oに基づくモデルパラメータλを得ることができる。 In the Balm-Welch learning algorithm, the probability Pr (O | λ) of outputting the data series O by the model parameter λ after the re-estimation is output by re-estimating the data series O by the model parameter λ before the re-estimation. It is guaranteed that the probability is higher than Pr (O | λ). Therefore, the model parameter λ based on the body temperature data series O can be obtained by repeating the above steps 13 to 16.
また、ステップ16が終了すると、ステップ17に移行する。そして、ステップ17では、モデルパラメータλが収束したか否かを判定するために、以下の数10の式に基づいて、再推定後のモデルパラメータλによる確率Pr(O|λ)の対数値ηを演算する。なお、対数演算を行うのは、確率Pr(O|λ)の値は小さすぎる傾向があるから、対数を用いた方が収束の判定が行い易いためである。
When
次に、ステップ18では、再推定前、後の対数値ηの差Δηが予め決められた所定の収束判定値δよりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ18で「YES」と判定したときには、再推定前、後の確率Pr(O|λ)の差が大きく、パラメータλが収束していないから、ステップ13からの処理を繰り返す。
Next, in
一方、ステップ18で「NO」と判定したときには、再推定前、後の確率Pr(O|λ)の差が小さく、パラメータλが収束したものと考えられる。このため、ステップ19に移行して、このときの再推定の演算結果を最適なモデルパラメータλoptとして出力し、ステップ20でリターンする。
On the other hand, when “NO” is determined in
本実施の形態では、上述した月経周期推定処理および隠れマルコフモデルの構築処理を行うもので、次にこれらの処理を用いたときの被測定者H0の状態の推定結果について説明する。 In the present embodiment, the menstrual cycle estimation process and the hidden Markov model construction process described above are performed. Next, the estimation result of the state of the subject H0 when these processes are used will be described.
ここでは、特定の被測定者H0について6ヶ月の測定期間に亘って体温検出データD1を測定したときに、この測定期間分の体温検出データD1を用いて測定期間中の被測定者H0を推定した場合を例に挙げて説明する。 Here, when the body temperature detection data D1 is measured over a measurement period of 6 months for a specific person H0, the body temperature H0 during the measurement period is estimated using the body temperature detection data D1 for this measurement period. This will be described as an example.
まず、処理装置11は、予め蓄積された6ヶ月分の体温検出データD1に対して、欠損データを削除し、残りのデータD1を連結する。これにより、図10中の特性線A1に示すように、5200程度のデータD1が連結された体温データ系列Oが生成される。
First, the
次に、この体温データ系列Oに対して、前処理と離散化を行った後、隠れマルコフモデルの構築処理を行う。これにより、体温データ系列Oを出力する最尤のモデルHMMが構築されるから、この構築されたモデルHMMを用いて体温データ系列Oを出力する最尤の状態系列Q*を求める。この結果、図10中の特性線A2に示すように、体温データ系列Oに対応して1ヶ月程度の周期性をもった状態系列Q*を得ることができる。但し、状態系列Q*には、測定期間の全体に亘って外れ値が生じ、低温相q1と高温相q2とがδ関数のように急激に切換わる部分が生じている。 Next, after pre-processing and discretizing the body temperature data series O, a hidden Markov model is constructed. Thus, since the maximum likelihood model HMM that outputs the body temperature data series O is constructed, the maximum likelihood state series Q * that outputs the body temperature data series O is obtained using the constructed model HMM. As a result, as shown by the characteristic line A2 in FIG. 10, a state series Q * having a periodicity of about one month corresponding to the body temperature data series O can be obtained. However, in the state series Q * , an outlier occurs throughout the measurement period, and there is a portion where the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 2 are rapidly switched like a δ function.
そこで、処理装置11は、モデルHMMを用いて求めた状態系列Q*に対して、中央値フィルタやその他の確率手法を用いた状態特定処理を行う。これにより、外れ値を除去することができるから、図10中の特性線A3に示すように、状態系列Q*は、低温相q1と高温相q2とが1ヶ月程度の単位で周期性をもって切換わり、月経周期の二相性を明確に把握することができる。
Therefore, the
また、高温相q2から低温相q1への変化点は、月経の始まり信号となる。そこで、処理装置11によって推定された状態系列Q*(図10中の特性線A3)において、高温相q2から低温相q1に切換わる時期と、実際に月経が生じた時期とを比較した。この結果、図10に示すように、状態系列Q*中の高温相q2から低温相q1に切換わる時期と実施の月経の時期とがほぼ一致しており、モデルHMMを用いた月経周期の推定が有効であることが確認できた。 Further, the changing point from the high temperature phase q 2 to the low temperature phase q 1 becomes a start signal of menstruation. Therefore, in the state series Q * estimated by the processing device 11 (characteristic line A3 in FIG. 10), the time when the high temperature phase q 2 is switched to the low temperature phase q 1 is compared with the time when menstruation actually occurs. . As a result, as shown in FIG. 10, the timing of switching from the high temperature phase q 2 to the low temperature phase q 1 in the state sequence Q * and the timing of the menstrual period are almost the same, and the menstrual cycle using the model HMM It was confirmed that the estimation of is effective.
かくして、本実施の形態によれば、体温データ系列Oを用いて低温相q1および高温相q2の2つの状態をもったモデルHMMを構築し、該モデルHMMが体温データ系列Oを出力する最尤の状態系列Q*を求めるから、この状態系列Q*に含まれる状態qt *を判定することによって、体温データ系列Oを測定した複数日に亘る被測定者H0の状態を特定することができる。この結果、体温データ系列Oに外気等の影響によって計測のアーチファクトが生じる場合でも、被測定者H0の二相性を明確に把握することができる。 Thus, according to the present embodiment, a model HMM having two states of the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 2 is constructed using the body temperature data series O, and the model HMM outputs the body temperature data series O. since determining the state sequence of the maximum likelihood Q *, by determining the state q t * included in the state sequence Q *, to identify the status of the subject H0 across multiple days were measured body temperature data series O Can do. As a result, even if measurement artifacts occur in the body temperature data series O due to the influence of outside air or the like, it is possible to clearly grasp the biphasicity of the subject H0.
また、処理装置11は、最尤の状態系列Q*に対して中央値フィルタやその他の確率手法を用いた後処理を行うから、状態系列Q*に含まれる不連続な外れ状態を除去することができる。この結果、数時間や数日単位で状態が頻繁に切り換わることがなくなり、1ヶ月程度の周期性をもって低温相q1および高温相q2を繰り返す被測定者H0の二相性を明確に把握することができる。
The
また、本実施の形態では、処理装置11は、体温検出データD1のうち予め設定された温度および温度変化のうち少なくともいずれか一方で許容範囲以外となる値を削除して体温データ系列Oを生成する。このため、モデルHMMを構築するときに、温度の許容範囲以外または温度変化の許容範囲以外の体温検出データD1を用いることがなくなる。この結果、体温検出データD1の異常な値がモデルHMMに影響することがなくなり、モデルHMMを用いて被測定者H0の状態を推定したときに、この推定結果の精度を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、処理装置11は、モデルHMMを構築する前に体温データ系列Oに対して中央値フィルタを用いたフィルタ処理を行うから、体温データ系列Oに含まれる不連続な外れ値を除去することができる。そして、処置装置11は、このフィルタ処理を行った後の体温データ系列Oを用いてモデルHMMを構築するから、外れ値を含む体温データ系列Oを用いた場合に比べて、モデルHMMのモデルパラメータλに外れ値が影響するのを防止することができ、被測定者H0の状態の推定精度を高めることができる。
Further, since the
さらに、処理装置11は体温データ系列Oの体温検出データOtが温度に対して離散的な値を有する状態でモデルHMMを構築したから、モデルHMMは離散型の体温検出データOtに応じて離散確率分布からなる体温検出データ出力確率Bを有する。このため、温度に対して離散的な体温検出データOtからなる体温データ系列Oと離散型のモデルHMMとを用いて最尤の状態系列Q*を求めることができる。また、離散型の隠れマルコフモデルHMMを用いるから、連続型の隠れマルコフモデルを用いた場合に比べて、隠れマルコフモデルの構築処理に必要な時間、記憶容量等を減縮することができる。
Further, since the
さらに、本実施の形態では、センサ装置1のケーシング2には記憶部6に記憶した体温検出データD1を外部の処理装置11に転送する表示部9を設ける構成とした。このため、表示部9に表示した2次元コードを用いて、記憶部6内の体温検出データD1を外部の処理装置11に転送し、該処理装置11を用いて、モデルHMMを構築することができる。
Further, in the present embodiment, the
このため、例えば被測定者H0について数ヶ月間に亘る体温検出データD1を用いてモデルHMMを構築するときでも、処理装置11は、これらの大量の体温検出データD1を大容量の記憶回路内に蓄積し、高速に演算処理することができるから、モデルHMMの構築および最尤の状態系列Q*の算出を速やかに行うことができる。
For this reason, for example, even when the model HMM is constructed using the body temperature detection data D1 for several months for the person H0 to be measured, the
なお、第1の実施の形態では、図8中のステップ1〜4はデータ系列生成手段の具体例、ステップ1、2は範囲外データ削除手段の具体例、ステップ3、4は前処理手段の具体例をそれぞれ示している。また、図8中のステップ5および図9中のステップ11〜20はモデル構築手段の具体例、ステップ6は状態系列演算手段の具体例、ステップ7は状態特定手段の具体例をそれぞれ示している。
In the first embodiment, steps 1 to 4 in FIG. 8 are specific examples of data series generation means, steps 1 and 2 are specific examples of out-of-range data deletion means, and steps 3 and 4 are preprocessing means. Specific examples are shown respectively. Further,
また、ステップ3の前処理およびステップ7の状態特定処理では、中央値フィルタを用いる構成としたが、例えば外れ値(外れ状態)を除去するものであればよく、例えば低域通過フィルタ等を用いる構成としてもよい。
Further, in the preprocessing in
さらに、前処理や状態特定処理に用いる中央値フィルタは、例えば11個のデータを用いてフィルタ処理を行う構成としたが、フィルタ処理に用いるデータ数は体温検出データD1を検出する時間間隔等に応じて適宜設定されるものである。 Further, the median filter used for the pre-processing and the state specifying process is configured to perform the filtering process using, for example, 11 pieces of data. It is set accordingly.
次に、図11および図12は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、処理装置は体温データ系列の体温検出データが温度に対して連続的な値を有する状態で隠れマルコフモデルを構築する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 11 and FIG. 12 show a second embodiment of the present invention, and the feature of this embodiment is that the processing device has a body temperature detection data of a body temperature data series having a continuous value with respect to the temperature. There is a configuration that builds a hidden Markov model in the state. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
21は本実施の形態による処理装置で、該処理装置21は、第1の実施の形態による処理装置11とほぼ同様にデータ系列生成手段、モデル構築手段、状態系列演算手段、状態特定手段を構成する。但し、処理装置21は、図12に示すように、体温データ系列Oの体温検出データOt(1≦t≦T)が温度に対して連続的な値を有する状態で隠れマルコフモデルHMMを構築する点で第1の実施の形態による処理装置11とは異なる。
21 is a processing device according to the present embodiment, and the
具体的には、処理装置21は、データの離散化処理を行わない。このため、体温検出データOt(1≦t≦T)は、温度に対して連続的な値となる。
Specifically, the
また、モデルHMMは、連続型の体温検出データOtに応じて連続確率分布からなる体温検出データ出力確率Bを有する。このため、体温検出データ出力確率Bは、M個のガウシアン(Gaussian)分布の合成によると仮定し、以下の数11の式で表される。このとき、数12の式に示す制限条件が付加される。 The model HMM has a body temperature detection data output probability B composed of a continuous probability distribution according to the continuous body temperature detection data O t . Therefore, it is assumed that the body temperature detection data output probability B is based on the synthesis of M Gaussian distributions, and is expressed by the following equation (11). At this time, the limiting condition shown in the formula 12 is added.
体温検出データ出力確率Bの定義に伴い、モデルパラメータλを更新(再推定)するときには、ガウシアン分布密度関数Gの各パラメータ(混合係数cjm、平均ベクタμjm、共分散行列Ujm)は、以下の数13〜数16の式を用いて求める。 When the model parameter λ is updated (reestimated) in accordance with the definition of the body temperature detection data output probability B, each parameter (mixing coefficient c jm , mean vector μ jm , covariance matrix U jm ) of the Gaussian distribution density function G is It calculates | requires using the following formula | equation of 13-13.
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態では、処理装置21は、体温データ系列Oの体温検出データOtが温度に対して連続的な値を有する状態で隠れマルコフモデルHMMを構築するから、該モデルHMMは連続型の体温検出データOtに応じて連続確率分布からなる体温検出データ出力確率Bを有する。このため、温度に対して連続的な体温検出データOtからなる体温データ系列Oと連続型の隠れマルコフモデルHMMとを用いて状態系列Q*を求めることができる。また、連続型の隠れマルコフモデルHMMを用いるから、第1の実施の形態のように離散型の隠れマルコフモデルを用いた場合に比べて、状態系列Q*の精度を高めることができる。
Thus, in the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the second embodiment, the
次に、図13および図14は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、処理装置は、被測定者の状態を円グラフおよび棒グラフを用いて表示する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 13 and FIG. 14 show a third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the processing device displays the state of the person to be measured using a pie chart and a bar graph. It is to have done. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図13は処理装置11によってホームページ内に表示された円グラフ31を示している。ここで、円グラフ31は8等分の扇形をなす第1〜第8ステージ31A〜31Hに分割され、半分の第1〜第4ステージ31A〜31Dは低温期に対応し、残余の第5〜第8ステージ31E〜31Hは高温期に対応している。これにより、円グラフ31は、被測定者が低温期および高温期(第1〜第8ステージ31A〜31H)のいずれのステージに該当するのかを表示するものである。
FIG. 13 shows a
そして、円グラフ31の1周分が基礎体温の1周期に該当するものとし、1サイクル(1周)は基本的に28日としている。このとき、第1,第2,第5,第6ステージ31A,31B,31E,31Fはそれぞれ4日が割り当てられ、第3,第4,第7,第8ステージ31C,31D,31G,31Hはそれぞれ3日が割り当てられる。また、第1ステージ31Aの初日は、例えば被測定者H0がセンサ装置1を用いて記録した月経開始日が設定される。
And one lap of the
そして、処理装置11は、原則として最新の体温検出データD1が計測された日(最新計測日)が、最新の変化点から経過した日数に応じて第1〜第4ステージ31A〜31Dのいずれに該当するかを判定する。即ち、処理装置11は、原則として最新計測日が第1ステージ31Aの初日から経過した日数に応じて第1〜第4ステージ31A〜31Dのいずれに該当するかを判定する。そして、処理装置11は、最新計測日が該当するステージ中に例えば文字記号(例えば星印)を表示する。なお、該当するステージは、文字記号に限らず、例えば点滅等によって表示する構成としてもよい。
And as a general rule, the
但し、最新の立ち下がり変化点を経過した後に、低温相q1から高温相q2への変化点(立ち上がり変化点)も経過した場合には、この立ち上がり変化点が生じた日を第5ステージ31Eに突入した日と判定する。そして、最新計測日が立ち上がり変化点から経過した日数に応じて第5〜第8ステージ31E〜31Hのいずれに該当するかを判定し、該当するステージ中に例えば文字記号を表示する。
However, after a lapse of a change point falling latest up, when the elapsed also change point from the low temperature phase q 1 to the high-temperature phase q 2 (rising change point) is the day when the rising change point has occurred fifth stage It is determined that the day has entered 31E. Then, it is determined which of the fifth to
逆に、最新計測日が第1ステージ31Aの初日から12日以上経過しても立ち上がり変化点が生じないときには、第4ステージ31Dに留まっているものとして、第4ステージ31D中に文字記号を表示する。特に、最新計測日が第1ステージ31Aの初日から15日以上経過しても立ち上がり変化点が生じないときには、低温期が長引いていると判断し、その旨を表示する。
On the contrary, if the rising point does not occur even if the latest measurement date is 12 days or more after the first day of the
また、処理装置11は、第5ステージ31Eの初日(最新の立ち上がり変化点の日)から17日以上が経過しても次回の立ち下がり変化点が生じない場合は、処理装置11は、第8ステージ31H中に文字記号を表示すると共に、妊娠の可能性がある旨を表示する。ここで、妊娠した場合には、一般的に基礎体温は16週頃から徐々に下降して20週頃には低温相q1に戻るから、16週から20週程度の間で低温相q1に戻ったときには、妊娠の可能性が高い旨を表示する。
If the next falling change point does not occur even if 17 days or more have elapsed from the first day of the
図14は処理装置11によって円グラフ31とは別個にホームページ内に表示された棒グラフ32を示している。ここで、棒グラフ32は最新の立ち下がり変化点が生じた日を月経開始日として決定し、その日付と一緒に月経開始を示す記号(例えば丸記号)で表示する。
FIG. 14 shows a
また、処理装置11は、高温期に該当する日には高温期であることを示す文字記号(例えば黒星印)を1個または複数個(例えば3個)表示する。一方、処理装置11は、低温期に該当する日には低温期であることを示す文字記号(例えば白星印)を1個または複数個(例えば3個)表示する。
In addition, the
これにより、折れ線グラフによる表示を用いた場合に比べて、例えば携帯電話PTの画面でも見易く表示することができる。 Thereby, compared with the case where the display by a line graph is used, it can be displayed on the screen of the cellular phone PT, for example, in an easy-to-see manner.
なお、高温期を示す文字記号を赤色、低温期を示す文字記号を青色等のように、色分け表示する構成としてもよい。 The character symbol indicating the high temperature period may be displayed in different colors such as red, and the character symbol indicating the low temperature period may be blue.
また、被測定者に当日の体調(良、悪)を申告してもらい、棒グラフ32には、日付に対応した位置に、申告された当日の体調を簡単な文字記号(例えば、φで好調、#で普通、bで悪い気分)を用いて表示する構成としてもよい。
Further, the subject is notified of the physical condition (good, bad) of the day, and the
また、過去の月経周期に基づいて、次回の月経期(立ち下がり変化点)を予測し、この予測日を表示する構成としてもよい。この場合、次回の月経期は、前回の月経期に直前の月経周期の1周期分の日数を加えることによって予測してもよく、過去数回の月経周期についてこれらの1周期分の平均日数を演算し、この平均日数を前回の月経期に加えることによって予測してもよい。さらに、月経周期の延長、縮小の変動が周期的に生じるものとして、この月経周期の周期性を考慮して月経周期の1周期分の日数を演算し、この演算した1周期分の日数を前回の月経期に加えることによって、次回の月経期を予測してもよい。 Moreover, it is good also as a structure which estimates the next menstrual period (falling change point) based on the past menstrual cycle, and displays this prediction date. In this case, the next menstrual period may be predicted by adding the number of days for one previous menstrual cycle to the previous menstrual period, and for the past several menstrual cycles, the average number of days for these one cycle is calculated. It may be predicted by calculating and adding this average number of days to the previous menstrual period. Furthermore, assuming that the menstrual cycle is subject to periodic fluctuations in the length of the menstrual cycle, the number of days for one cycle of the menstrual cycle is calculated in consideration of the periodicity of the menstrual cycle, and the number of days for this calculated cycle is the previous time. The next menstrual period may be predicted by adding to the menstrual period.
また、立ち上がり変化点の生じた日の前,後2日の期間を可能な排卵期として、その旨を表示する構成としてもよい。さらに、過去の月経周期に基づいて、次回の排卵期を予測する構成としてもよい。この場合、次回の排卵期の予測は、前記次回の月経期の予測とほぼ同様に行うことができる。 Moreover, it is good also as a structure which displays that as the ovulation period in which the period of two days before and the day when the rising change point occurred is possible. Furthermore, it is good also as a structure which estimates the next ovulation period based on the past menstrual cycle. In this case, the next ovulation period can be predicted in substantially the same manner as the next menstrual period.
また、被測定者に黄体機能不全が生じると、黄体ホルモンの分泌が不十分で高温期を維持できないため、高温期の後半に体温が下降したり、極端に高温期が短いまま月経が生じ、妊娠し難い状態となる。このため、高温期の期間が10日未満となったときには、黄体機能不全の可能性があると推定し、その旨を表示する構成としてもよい。 In addition, when luteal dysfunction occurs in the measurement subject, since lutein hormone secretion is insufficient and the high temperature period cannot be maintained, body temperature falls in the latter half of the high temperature period, menstrual periods occur while the high temperature period is extremely short, It becomes difficult to get pregnant. For this reason, when the period of a high temperature period becomes less than 10 days, it is good also as a structure which estimates that there exists a possibility of a luteal dysfunction and displays that.
また、無排卵性周期では、周期的な出血はあるが、基礎体温の変化は現れずに低温期のまま月経を迎える。このような周期パターンの場合、排卵はないので妊娠しない。このため、月経周期の二相性変化が現れないときには、無排卵性周期の可能性があると推定し、その旨を表示する構成としてもよい。 In the anovulatory cycle, although there is periodic bleeding, changes in basal body temperature do not appear, and menstruation remains in the low temperature period. In the case of such a periodic pattern, there is no ovulation, so there is no pregnancy. For this reason, when the biphasic change of a menstrual cycle does not appear, it is good also as a structure which estimates that there exists a possibility of an anovulatory cycle and displays that.
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、処理装置11は、被測定者の状態を示す円グラフ31および棒グラフ32を表示する構成としたから、被測定者が円グラフ31、棒グラフ32を目視することによって、最新計測日等の状態を容易に把握することができる。
Thus, in the third embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those in the first embodiment. In particular, since the
また、第3の実施の形態では、第1の実施の形態による処理装置11を用いて、円グラフ31、棒グラフ32を作成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第2の実施の形態による処理装置21を用いて円グラフ31、棒グラフ32を作成する構成としてもよい。
Moreover, in 3rd Embodiment, it was set as the structure which produces the
また、前記各実施の形態では、隠れマルコフモデルHMMは、低温相q1と高温相q2の2つの状態のみを有する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図15に示す変形例による隠れマルコフモデルHMMのように、低温相q1と高温相q3との間に中温相q2を設け、隠れマルコフモデルHMMがこれら3つの状態を有する構成としてもよい。これにより、低温相q1から高温相q3への立ち上がり変化点や高温相q3から低温相q1への立ち下がり変化点を詳しく調べることができる。また、中温相q2を設けた場合には、低温相q1と高温相q3との間で直接遷移する確率が低くなると考えられるから、最尤の状態系列を求めるときには、ビタビアルゴリズム(Viterbi algorithm)を用いることが計算時間、計算コストを削減する上で有効である。 In each of the above embodiments, the hidden Markov model HMM is configured to have only two states of the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 2 . However, the present invention is not limited to this. For example, like the hidden Markov model HMM according to the modification shown in FIG. 15, the intermediate temperature phase q 2 is provided between the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 3, and the hidden Markov model HMM is provided. It is good also as a structure which has these three states. Thereby, the rising change point from the low temperature phase q 1 to the high temperature phase q 3 and the falling change point from the high temperature phase q 3 to the low temperature phase q 1 can be examined in detail. In addition, when the intermediate temperature phase q 2 is provided, the probability of direct transition between the low temperature phase q 1 and the high temperature phase q 3 is considered to be low. Therefore, when obtaining the maximum likelihood state sequence, the Viterbi algorithm (Viterbi algorithm) algorithm) is effective in reducing calculation time and calculation cost.
また、前記各実施の形態では、センサ装置1は計測の開始時間と終了時間を予め設定しておき、これらの間で一定時間毎に体温検出データD1を検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、センサ装置1は、例えば体温検出部3によって検出した体温T1が一定温度(例えば32℃)を超えて上昇すると、体温検出データD1の読込み、記憶を開始し、一定温度よりも低下すると、体温検出データD1の読込み等を終了する構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the
さらに、センサ装置1にマイクロ方位スイッチを設け、被測定者が座位または立位から臥位に姿勢を変更すると、方位スイッチがオン状態となり、被測定者が臥位から座位または立位に姿勢を変更すると、方位スイッチがオフ状態となる構成としてもよい。これにより、センサ装置1は、方位スイッチのオン状態、オフ状態に応じて体温検出データD1の読込み等を開始、終了を行うことができる。
Further, the
また、前記各実施の形態では、就寝中の体温検出データD1を1日当り複数回検出する構成としたが、例えば体温が十分に安定した後に1日当り1回だけ検出する構成としてもよい。 In each of the above embodiments, the body temperature detection data D1 during sleep is detected a plurality of times per day. However, for example, the body temperature detection data D1 may be detected only once per day after the body temperature is sufficiently stabilized.
1 ウエアラブルセンサ装置
2 ケーシング
3 体温検出部(体温検出手段)
5 コントロールユニット(データ読込み手段)
6 記憶部(記憶手段)
9 表示部(転送手段)
11,21 処理装置
DESCRIPTION OF
5 Control unit (data reading means)
6 Storage unit (storage means)
9 Display (transfer means)
11, 21 processing equipment
Claims (9)
前記体温データ系列を用いて高温相および低温相の2つの状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の二相性を特定する構成としてなる月経周期推定装置。 A menstrual cycle estimation device that estimates whether a subject is in a high temperature period or a low temperature period using a body temperature data series obtained by measuring the body temperature of the subject over a plurality of days,
A hidden Markov model having two states, a high temperature phase and a low temperature phase, is constructed using the body temperature data series, the hidden Markov model obtains a maximum likelihood state series that outputs the body temperature data series, and the state series is A menstrual cycle estimation device configured to be used to identify the biphasic body temperature in the menstrual cycle of the measurement subject.
前記モデル構築手段は、該前処理手段よるフィルタ処理を行った後の体温データ系列を用いて前記隠れマルコフモデルを構築する構成としてなる請求項2または3に記載の月経周期推定装置。 The data series generation means deletes values outside the preset temperature and allowable temperature change range from the body temperature detection data, and generates a body temperature data series by connecting the remaining body temperature detection data. Means, and preprocessing means for performing filter processing using a median filter on the body temperature data series generated using the out-of-range data deletion means,
The menstrual cycle estimation device according to claim 2 or 3, wherein the model construction unit constructs the hidden Markov model using a body temperature data series after the filter processing by the preprocessing unit is performed.
前記ケーシングには、前記記憶手段に記憶した体温検出データを該外部の処理装置に転送する転送手段を設ける構成としてなる請求項2,3,4,5または6に記載の月経周期推定装置。 The model construction means is constituted by an external processing device,
The menstrual cycle estimation apparatus according to claim 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the casing is provided with a transfer means for transferring body temperature detection data stored in the storage means to the external processing device.
前記体温データ系列を用いて高温相および低温相の2つの状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の二相性を特定する構成としてなる月経周期推定方法。 It is a menstrual cycle estimation method for estimating whether a measurement person is in a high temperature period or a low temperature period using a body temperature data series obtained by measuring the temperature of the measurement person over a plurality of days,
A hidden Markov model having two states, a high temperature phase and a low temperature phase, is constructed using the body temperature data series, the hidden Markov model obtains a maximum likelihood state series that outputs the body temperature data series, and the state series is A menstrual cycle estimation method that is used to identify the body temperature biphasic in the menstrual cycle of the subject.
前記体温データ系列を用いて体温の多相性に対応する複数の隠れ状態をもった隠れマルコフモデルを構築し、該隠れマルコフモデルが前記体温データ系列を出力する最尤の状態系列を求め、該状態系列を用いて被測定者の月経周期における体温の多相性を特定する構成としてなる月経周期推定方法。 It is a menstrual cycle estimation method for estimating which state of the polymorphism of body temperature in the menstrual cycle using the body temperature data series obtained by measuring the body temperature of the subject over a plurality of days,
Using the body temperature data series to construct a hidden Markov model having a plurality of hidden states corresponding to body temperature polymorphism, the hidden Markov model obtains a maximum likelihood state series that outputs the body temperature data series, the state A menstrual cycle estimation method configured to identify polymorphisms of body temperature in a menstrual cycle of a measurement subject using a series.
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