JP2009022610A - 疲労度演算装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、指尖容積脈波計11により採取された生体信号データから求めたパワー値をそのまま用いるのではなく、交感神経活動による代償分をこのパワー値の補正要素として算入する補正パワー値算出手段222を備え、補正パワー値を求めてから、この補正パワー値を利用して疲労度を求める構成である。従来のパワー値を利用した手法により疲労度を求めた場合と比べ、本発明によれば、交感神経活動によって代償された精神的疲労も加味されることになり、得られる疲労度は、官能評価値により近い、すなわち、実際の疲労感により近いものとなる。
【選択図】 図2
Description
前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値に、交感神経活動による代償分を補正要素として算入し、補正パワー値を求める補正パワー値算出手段と、
前記補正パワー値算出手段によって算出された補正パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める補正パワー値傾き算出手段と、
前記補正パワー値傾き算出手段によりスライド計算して得られた補正パワー値の傾きの時系列信号を絶対値処理して積分値を算出し、得られた積分値を疲労度として求める疲労度算出手段と
を具備することを特徴とする疲労度演算装置を提供する。
請求項2記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、
前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置を提供する。
請求項3記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、
前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置を提供する。
請求項4記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段と、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段とを備えてなり、
前記LF/HF算入手段又は前記最大リアプノフ指数算入手段のうち、いずれを利用して補正パワー値を求めるべきかを予め判定する事前判定手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置を提供する。
請求項5記載の本発明では、前記事前判定手段は、中枢系疲労と末梢系疲労とに区分し、中枢系疲労の場合に、前記LF/HF算入手段を選択し、末梢系疲労の場合に、前記最大リアプノフ指数算入手段を選択することを特徴とする請求項4記載の疲労度演算装置を提供する。
請求項6記載の本発明では、前記事前判定手段は、体格・体質パラメータ又はストレス要因と、前記中枢系疲労及び末梢系疲労に区分される疲労の種類との相関から、体格・体質パラメータ又はストレス要因に基づいて中枢系疲労か末梢系疲労かを判定することを特徴とする請求項5記載の疲労度演算装置を提供する。
請求項7記載の本発明では、生体信号測定器により採取された生体信号データを利用して人の疲労度を求める疲労度演算装置に導入されるコンピュータプログラムであって、
前記生体信号データの原波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを算出するパワー値算出手段と、
前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値に、交感神経活動による代償分を補正要素として算入し、補正パワー値を求める補正パワー値算出手段と、
前記補正パワー値算出手段によって算出された補正パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める補正パワー値傾き算出手段と、
前記補正パワー値傾き算出手段によりスライド計算して得られた補正パワー値の傾きの時系列信号を絶対値処理して積分値を算出し、得られた積分値を疲労度として求める疲労度算出手段と
を具備することを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。
請求項8記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、
前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラムを提供する。
請求項9記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、
前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラムを提供する。
請求項10記載の本発明では、前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段と、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段とを備えてなり、
前記LF/HF算入手段又は前記最大リアプノフ指数算入手段のうち、いずれを利用して補正パワー値を求めるべきかを予め判定する事前判定手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラムを提供する。
請求項11記載の本発明では、前記事前判定手段は、中枢系疲労と末梢系疲労とに区分し、中枢系疲労の場合に、前記LF/HF算入手段を選択し、末梢系疲労の場合に、前記最大リアプノフ指数算入手段を選択することを特徴とする請求項10記載のコンピュータプログラムを提供する。
請求項12記載の本発明では、前記事前判定手段は、体格・体質パラメータ又はストレス要因と、前記中枢系疲労及び末梢系疲労に区分される疲労の種類との相関から、体格・体質パラメータ又はストレス要因に基づいて中枢系疲労か末梢系疲労かを判定することを特徴とする請求項11記載のコンピュータプログラムを提供する。
スライド計算(1):T/10(s)〜T+T/10(s)間、
スライド計算(2):2×T/10(s)〜T+2×T/10(s)間、
スライド計算(n):n×T/10(s)〜T+n×T/10(s)間
における各傾きを最小二乗近似により求めていく。
・木製椅子での静的着座試験
30歳代の健康な日本人男性A(身長167cm、体重68kg、体脂肪率19%、BMI値24.4、基礎代謝1589kcal、筋肉量22.8kg)を被験者として、この被験者Aを、座部、背部、座部の四隅に下方に向かって突出するように取り付けられた脚部のいずれもが木製である木組みの椅子に着座させ、心電図計10、指尖容積脈波計11により、心電図及び脈波を計測した。
・木製椅子での動的着座試験
試験例1と同じ木製椅子を加振機に取り付け、試験例1と同じ被験者Aを、この加振機上の木製椅子に着座させ、振動条件下での疲労度の変化を求めた。なお、加振条件は、平均0.1Gの加速度をもつ、実車走行時のフロアの振動を再現したものであった。また、試験例2では、補正パワー値算出手段222として、最大リアプノフ指数算入手段222bを用いた。
試験例1及び2と同じ被験者Aを、上記した木製椅子に着座させた場合、乗用車の運転席に用いられているウレタンシートからなる乗用車用座席に着座させた場合について、疲労度の測定を行った。また、測定条件を異ならせると共に(静的条件下又は振動条件下)、それぞれについて、LF/HF算入手段222a、最大リアプノフ指数算入手段222bを用いて補正パワー値を算出し、疲労度を求めた。
試験例4では、30歳代の健康な被験者B(日本人男性、身長168cm、体重63.8kg、体脂肪率10.4%、BMI値22.6、基礎代謝1566kcal、筋肉量24.2kg)について、試験例5では、同じく30歳代の健康な被験者C(日本人男性、身長178cm、体重69.2kg、体脂肪率20.1%、BMI値21.8、基礎代謝1608kcal、筋肉量23.5kg)について試験例3と同様の試験を行った。
10 心電図計
11 指尖容積脈波計
20 算出装置
21 データ受信手段
22 算出手段
221 パワー値算出手段
222 補正パワー値算出手段
222a LF/HF算入手段
222b 最大リアプノフ指数算入手段
223 補正パワー値傾き算出手段
224 疲労度算出手段
Claims (12)
- 生体信号測定器により採取された生体信号データの原波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを算出するパワー値算出手段を備え、前記パワー値を用いて疲労度を求める疲労度演算装置において、
前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値に、交感神経活動による代償分を補正要素として算入し、補正パワー値を求める補正パワー値算出手段と、
前記補正パワー値算出手段によって算出された補正パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める補正パワー値傾き算出手段と、
前記補正パワー値傾き算出手段によりスライド計算して得られた補正パワー値の傾きの時系列信号を絶対値処理して積分値を算出し、得られた積分値を疲労度として求める疲労度算出手段と
を具備することを特徴とする疲労度演算装置。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、
前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、
前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段と、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段とを備えてなり、
前記LF/HF算入手段又は前記最大リアプノフ指数算入手段のうち、いずれを利用して補正パワー値を求めるべきかを予め判定する事前判定手段を備えることを特徴とする請求項1記載の疲労度演算装置。 - 前記事前判定手段は、中枢系疲労と末梢系疲労とに区分し、中枢系疲労の場合に、前記LF/HF算入手段を選択し、末梢系疲労の場合に、前記最大リアプノフ指数算入手段を選択することを特徴とする請求項4記載の疲労度演算装置。
- 前記事前判定手段は、体格・体質パラメータ又はストレス要因と、前記中枢系疲労及び末梢系疲労に区分される疲労の種類との相関から、体格・体質パラメータ又はストレス要因に基づいて中枢系疲労か末梢系疲労かを判定することを特徴とする請求項5記載の疲労度演算装置。
- 生体信号測定器により採取された生体信号データを利用して人の疲労度を求める疲労度演算装置に導入されるコンピュータプログラムであって、
前記生体信号データの原波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを算出するパワー値算出手段と、
前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値に、交感神経活動による代償分を補正要素として算入し、補正パワー値を求める補正パワー値算出手段と、
前記補正パワー値算出手段によって算出された補正パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める補正パワー値傾き算出手段と、
前記補正パワー値傾き算出手段によりスライド計算して得られた補正パワー値の傾きの時系列信号を絶対値処理して積分値を算出し、得られた積分値を疲労度として求める疲労度算出手段と
を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、
前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラム。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、
前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラム。 - 前記補正パワー値算出手段は、
前記パワー値の補正要素が、心拍数の時系列データを周波数解析して得られるLF/HFのパワースペクトルの時系列データであり、前記LF/HFのパワースペクトルの時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とするLF/HF算入手段と、
前記パワー値の補正要素が、脈波の時系列データをカオス解析して得られる最大リアプノフ指数の時系列データであり、前記最大リアプノフ指数の時系列データの値と、前記パワー値算出手段によって算出されたパワー値の時系列データの値とを、相互に対応する時間における値同士で掛け合わせ、それを補正パワー値とする最大リアプノフ指数算入手段とを備えてなり、
前記LF/HF算入手段又は前記最大リアプノフ指数算入手段のうち、いずれを利用して補正パワー値を求めるべきかを予め判定する事前判定手段を備えることを特徴とする請求項7記載のコンピュータプログラム。 - 前記事前判定手段は、中枢系疲労と末梢系疲労とに区分し、中枢系疲労の場合に、前記LF/HF算入手段を選択し、末梢系疲労の場合に、前記最大リアプノフ指数算入手段を選択することを特徴とする請求項10記載のコンピュータプログラム。
- 前記事前判定手段は、体格・体質パラメータ又はストレス要因と、前記中枢系疲労及び末梢系疲労に区分される疲労の種類との相関から、体格・体質パラメータ又はストレス要因に基づいて中枢系疲労か末梢系疲労かを判定することを特徴とする請求項11記載のコンピュータプログラム。
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